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2 可编程并行接口芯片8255A
8255A是一种通用的可编程并行I／O接口芯片，广泛用于几乎所有系列的微型机系统中，如8086、MCS51、Z80CPU系统等。8255A具有3个带锁存或缓冲的数据端口，可与外设并行进行数据交换。用户可用程序来选择多种操作方式，通用性强。使用灵活，可为CPU与外设之间提供并行输入／输出通道。
2.1 8255A的结构和引脚功能
（1）接口总览
- 与CPU的接口
- 数据总线缓冲器
- 读/写控制逻辑
- 内部逻辑
- A组 控制
- B组 控制
- 外设接口
- A组 A口 PA~7~ ~PA~0~
- A组 C口上半部 PC~7~ ~PC~4~
- B组 C口下半部 PC~3~ ~PC~0~
- B组 B口 PB~7~ ~PB~0~
（2）引脚总览
8255A是双列直插式，40（24+8+2+6）个引脚
- 24根端口数据线——接外设(A口、B口、C口）
- 8根系统数据线——接CPU数据总线D~7~~D~0~
- 电源线：+5V，地线
- 6根输入控制线
- RESET：复位信号，RESET=1时，8255内部复位，所有内部寄存器清零，A、B、C三个端口自动为基本型(方式0)输入口
- CS‾CS：片选信号，CS=0时，该芯片被选中
- RD‾RD：来自CPU的I/O读命令
- WR‾WR：来自CPU的I/O写命令
- A1、A0：接CPU的地址线A1、A0
（3）端口总览
- 端口：接口电路中能和CPU直接交换信息的寄存器 8255A有4个端口寄存器
- 与非门前要都是1才能输入0，片选选中 如果系统产生片选信号的译码电路如图，则：(00 0110 00A1A2)
- A数据口地址=60H
- B数据口地址=61H
- C数据口地址=62H
- 控制口地址=63H
A1 | A0 | WR（上划线） | RD（上划线） | CS（上划线） | 对应完成功能 |
0 | 0 | 0 | 1 | 0 | CPU数据→A口数据寄存器 |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 | CPU数据→B口数据寄存器 |
1 | 0 | 0 | 1 | 0 | CPU数据→C口数据寄存器 |
1 | 1 | 0 | 1 | 0 | CPU送来的命令字→控制寄存器 |
0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 读A口数据→CPU |
0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 读B口数据→CPU |
1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 读C口数据→CPU |
- CS为低电平有效，即0.
- WR，RD均为低电平有效，W为读信号，R为写信号
- A1A0为片内寄存器选择信号，00为A，01为B，10为C，11为控制信号
2.2 8255A的工作方式
方式 | 说明 | 适用端口 |
方式0 | 基本的输入输出 | A、B、C上半口、C下半口 |
方式1 | 选通的输入输出 | A、B（C配合） |
方式2 | 双向传输 | A（C配合） |
（非基本控制方式） | 单独控制每个位的输出电平 | C |
（1）方式0——基本输入输出
1.此方式适用于所有端口，C的上下半口可以分别配置为输入输出
2.此方式没有规定固定的用于应答的联络信号线
3.端口配置为方式0，则其作为输入时具有缓冲功能；作为输出时具有锁存功能
（2）方式1——选通输入输出（应答式输入输出）
1.此方式适用于端口A、B，需要C口某些为配合作为控制或通讯联络信号
2.C口在配合A、B时有固定的搭配关系
3.C口中当前不需要配合A、B工作的引脚，可以单独定义为I/O使用
（3）方式2——双向输入输出
1.此方式仅适用于A端口，C组端口配合其工作
2.此方式规定了固定的用于应答的联络信号线
3.它实际是方式1输入和输出的组合，区别在于C口某些选通控制或应答信号有些区别，此外输入和输出共用一共一个选通信号
4.因为输入输出中断共用一个信号，因此INTR为高时，需要对中断类型再进行判断（通过查C口状态）
5.因为方式2是方式1两种状态的组合，其工作原理是显而易见的
2.3 8255A的初始化
（1）方式选择控制字（D7=1）
实现对8255A的各个端口的选择，用于确定各端口的工作方式及数据传输方向
(2)C口按位置/复位控制字（D7=0）
实现对端口C的每一位进行控制
(3)8255A的初始化编程
例：在8086系统中，设8255A的A口输出，B口输入，PC1置位，PC2复位。已知：8255端口地址为60H～63H，试编程对8255A进行初始化。
8255工作方式控制字为：
编写对8255的初始化程序片段，要求：使A口为方式0输入，B口为方式0输出，C口作为8位的输出口使用。8255控制端口的地址为12BH。如果要读8255 A口数据，程序如何？
2.4 8255A的应用举例
例1：设8255A的A口和B口工作在方式0，A口作为输入端口，接有2个开关；B口为输出端口，接有8个发光二极管。系统硬件电路如图所示，不断扫描开关Ki，当开关K0闭合时，点亮LED0、LED2、LED4、LED6，其它LED暗；当开关K1闭合时，点亮LED1、LED3、LED5、LED7，其它LED暗；当开关K0和K1同时闭合时退出。设8255A端口A、端口B、端口C及控制端口的地址分别为200H～203H。试编写程序
解：8255A的控制字为：
3 可编程串行接口芯片8251
3.1 串行通信概述
（1）并行通信和串行通信
串行通信和并行通信都是一种通信传输方式，都适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的数据通信，在传输中存在相互转换的关系。
- 并行数据通信是以字节（8bit）或字为单位的数据传输方式，需要多根数据线和控制线，在工业通信中很少使用。
- 串行数据通信是以二进制的位（bit）为单位的数据传输方式，每次只传送一位。串行通信最少只需要两根线就可以连接多台设备，组成控制网络，可用于距离较远的场合。工业控制设备与计算机之间的通信几乎都采用串行通信方式。
两者主要区别如下：
- 一次传输的传输量不同
并行通信传送八路信号，一次并行传送传送完整的一个字节信息。串行通信在一个方向上只能传送一路信号，一次只能传送一个二进制位，传送一个字节信息时，只能一位一位地依次传送。
- 传输速度不同
串行的传输速度慢，但是对线路的要求低一些。 并行的对线路的要求高，但是速度快。
- 传输距离不同
串行线路仅使用一对信号线，线路成本低并且抗干扰能力强，因此可以用在长距离通讯上；而并行线路使用多对信号线（还不包括额外的控制线路），线路成本高并且抗干扰能力差，因此对通讯距离有非常严格的限制。
（2）同步通信与异步通信
（3）串行通信的传送方向
单工--半双工--全双工
- 单工：数据只在一个方向上传输，不能实现双方通信。
例如：电视、广播。
- 半双工：允许数据在两个方向上传输，但是同一时间数据只能在一个方向上传输，其实际上是切换的单工。
例如：对讲机。
- 全双工：允许数据在两个方向上同时传输。
例如：手机通话。
（4）信号的调制与解调
（5）异步通信规程
3.2 串行接口原理
3.3 可编程通信8251A USART
概述
基本功能：
- 数据格式的自动生成
- 串并转换
- 传输速率控制
- 错误检测
- 电平转换
结构
- 面向CPU的连接信号
- D0-D7三态双向数据线
- ~RD & ~WR读写信号线
- ~CS片选
- RESET芯片复位，需要宽度大于6个时钟周期的高电平
- C/~D地址线。高电平访问控制寄存器，低电平访问数据寄存器
- 状态信号
- TxRDY(out)发送器准备好。可以作为中断请求信号
- RxRDY(out)接收器准备好。可以作为中断请求信号
- TxE(out)发送器空
- 时钟信号
- ~TxC(in)发送时钟，异步方式下为x1/x16/x64倍波特率。下降沿移出数据
- ~RxC(in)接受时钟，同上
- CLK(in)工作始终
编程
- 方式命令字 - 设定通信方式和数据格式
- 工作命令字 - 指定芯片完成某种操作（如发送、接收、内部复位、检测同步字符等
- 状态字 - 报告芯片状态
异步方式命令字：
同步方式命令字：
工作命令字：
间断符（中止符） - 大于连续10个0，通知对方停止发送
状态字：
错误标志：
- 奇偶错误PE(Parity Error) - 奇偶校验失败
- 帧错误FE(Frame Error) - 收到的字符格式不符合规定（如缺少停止位
- 重叠错误OE(Overrun Error) - 接收寄存器还没有把数据送出时就受到新的数据
8251A初始化流程：
📎 参考文章——第11章
- 一些引用
- 引用文章
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- Author:Koreyoshi
- URL:https://Koreyoshi1216.com/article/149c7b13-c6a7-80a9-9740-c79e3a7abfa8
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