第 6 章　并行接口技术

中国地质大学远程教学

第 6 章　并行接口技术

主讲老师：张伟民


本章概述

并行接口为外设提供了能使信息并行传送的输入输出端口，广泛应用于微机内各部件之间的信息交换。本章将介绍并行接口的基本结构、功能及工作原理，并通过一些并行接口的设计实例，介绍并行接口电路的基本设计方法。


教学目标

1. 能叙述并行接口的特点。

2. 能说出并行接口的功能。

3. 能描述并行接口芯片 8255 的功能与结构。

4. 掌握 8255 的使用方法

5. 熟悉 8255 的 3 种工作方式并能根据实际情况正确选用。


学习内容

§6.1 基本概念　　

§6.2 可编程并行接口芯片 8255

§6.3 8255 的应用举例重点

　　 1. 并行接口的特点。　　 2. 并行接口的功能。　　 3.8255 的功能及使用。

难点　　如何根据实际情况正确使用 8255 来进行并行接口电路的设计。


学习方法

首先要了解并行接口的特点和功能， 8255 的功能及结构，熟悉 8255 的 3 种工作方式。在此前提下，锻炼 8255 的应用，由于本章比较重要，因此应认真学习。


6.1 　并行接口的特点

计算机与外设交换信息的过程中：

并行通信：多位数据通过多条数据线同时传送。

串行通信：多位数据通过同一条数据线按位传送。

并行通信就是把一个字符的各数位用几条线同时进行传输。与串行通信（一位一位传输）相比，在相同传输率下，并行通信的信息实际传输速度快、信息率高。但并行通信比串行通信所用电缆多，随着距离的增加，电缆的开销会成为突出的问题。所以，并行通信总是用在数据传输率要求较高，而传输距离较短的场合。


6.1 　并行接口的特点（续 1 ）实现并行通信的接口就是并行接口。一个并行接口可以设计为只用来作

为输出接口，也可以只用来作为输入接口，此外，还可以把它设计成既作为输入又作为输出的接口。

并行接口是在多根数据线上，以字节 / 字为单位与 I/O 设备交换数据。

在计算机内部数据是并行传送的。因此，并行接口电路相对简单，串行接口电路由于要进行串并行转换相对复杂。

并行接口电路芯片常用的有两类：

普通的 8 位锁存器及缓冲器

可编程设置工作方式的并行接口


6.1 　并行接口的特点（续 2 ）

CPU

数据总线

读出信号写入信号

复位准备好

中断请求

地址译码

地址

控制寄存器

输入缓冲寄存器

输出缓冲寄存器

状态寄存器

片选

A0A1

输入设备

输出设备

数据输入准备好

数据输出准备好

数据输入回答

数据输出回答

数据输入

数据输出

并行接口连外设的示意图


6.1 　并行接口的特点（续 3 ）并行接口功能

1 、实现与系统总线的连接，提供数据的输入与输出功能（最基本功能）。

2 、实现与 I/O 设备的连接，具有与 I/O 设备进行应答的同步机构，保证有效地进行数据的收发。

3 、具有中断请求与处理的功能，使得数据得输入输出可以采用中断的方法来实现。


6.2 　并行接口电路

内部数据总线

外部数据引脚

锁存控制

锁存器缓冲器

D

C

D

C

D

C

Q

Q

Q

选通

（一）输入接口（数据部分）


内部数据总线

外部数据引脚

选通

6.2 　并行接口电路（续 1 ）

如果外设送来的数据都是静态数据，接口可以简化为缓冲器。


内部数据总线

外部数据引脚

锁存控制

D

CQ

D

CQ

D

CQ

读数据

6.2 　并行接口电路（续 2 ）（二）输出接口（数据部分）


内部数据总线

外部数据引脚

锁存控制

D

CQ

D

CQ

D

CQ

6.2 　并行接口电路（续3 ）

如果送给外设的数据都是静态数据，接口可以简化为锁存器。


6.2 　并行接口电路（续 4 ）

74LS244

+5V10K x 8

G1 G2

数据总

线

CS

RD

（三）实例开关状态输入接口电路

74LS244 是双 4 位的三态缓冲器，由 G1 和 G2 各控制 4 位的选通。注意：电阻用来限制输入电流。


+5V

74LS373

300 x 8

LE OE

数据总

线

CS

WR

6.2 　并行接口电路（续5 ）

74LS373 是 8 位的三态锁存器，由 LE 控制锁存， OE 控制选通。注意：电阻用来限制输入电流。

发光二极管输出接口电路


6.3 　可编程并行通讯接口芯片 8255A

8255A 是 INTEL 系列的并行接口芯片，由于它是一种可编程的外部接口部件，通常作为微机系统总线与外部设备的接口控制部件，可通过软件来设置芯片的工作方式，用 8255A 连接外部设备时，通常不需要附加外部电路，给使用带来很大的方便。

IBM PC 就是采用 8255A 与键盘、扬声器等其他外设进行接口。

40PIN 、 DIP封装，芯片体积大，设计简单的系统通常不用。

在目前的主板中，功能已经集成在芯片组中，但使用和编程与 8255A完全一致。


6.3.1 　 8255A 内部结构


6.3.1 　 8255A 内部结构（续 1 ）8255A 内部组（ 1 ）：

数据端口 A,B,C 8255 有 3 个 8 位的 I/O 端口，设计人员可以用软件使它们分别作为输入端口或输出端口。

端口 A ：对应了 1 个 8 位的数据输入锁存器和 1 个 8 位的数据输出锁存 / 缓冲器。所以口 A 作为输入或输出时，数据均受到锁存。

端口 B ：对应了一个 8 位的数据输入缓冲器和 1 个 8 位的数据输出锁存器 /缓冲器。所以口 B 作为输入端口时，不会对数据进行锁存，而作为输出端口时，数据会受到锁存。

端口 C ：与口 B 基本一致，对应了一个 8 位数据输入缓冲器和 1 个 8 位的数据输出锁存 / 缓冲器。所以口 C 作为输入端口时，对数据不作锁存，而作为输出端口时，对数据进行锁存。

在使用中，端口 A 和 B 通常作为独立的输入端口或输出端口，端口 C则配合端口 A 和 B 的工作。具体讲，就是口 C 通过控制命令被分成 2 个 4 位端口，每个4 位端口包含 1 个 4 位的输入缓冲器和 1 个 4 位的输出缓冲器，他们分别用来为端口 A 和 B 输出控制信号和输入状态信号。


6.3.1 　 8255A 内部结构（续 2 ）8255A 内部组成（ 2 ）：

A组控制和 B组控制这两组控制电路一方面接收芯片内部总线上的控制字，一方面接

收来自读 / 写控制逻辑电路的读 / 写命令，由此决定两组端口的工作方式和读写操作。

A组控制电路控制端口 A 和口 C 的高 4 位（ PC7~PC4 ）的工作方式和读 / 写操作。

B组控制电路控制端口 B 和口 C 的低 4 位（ PC3~PC0 ）的工作方式和读 / 写操作。


6.3.1 　 8255A 内部结构（续 3 ）

读 / 写控制逻辑电路读 / 写控制逻辑电路负责管理 8255 的数据传输过程。它接收 CS 及来自

系统地址总线 A1 ， A0 （ 8086 系统中为 A2 ， A1 ）和控制总线的输入信号 RESET ， WR ， RD ，将这些信号组合后，得到对 A组控制部件和 B组控制部件的控制命令，并将命令发送给这两个部件，以完成对数据、状态信息和控制信息的传输。

数据总线缓冲器 8255 的数据总线缓冲器是双向三态的 8 位数据缓冲器，通过它直接与

系统的数据总线相连。输入数据、输出数据、 CPU 发给 8255 的控制字都是通过这个缓冲器传送的。

8255A 内部组成（ 3 ）：


6.3.1 　 8255A 内部结构（续 4 ）

（ 1 ） A1A0 端口口线 00 端口 A PA7~PA0

01 端口 B PB7~PB0 10 端口 C PC7~PC0

11 对控制端口写控制字

（ 2 ）端口 C 又可以分成“上 C 口”和“下 C 口” 2 个部分，用作 A 口和 B 口的控制信号线，所以把 A 口 + 上 C 口称为 A组， B 口 + 下 C

口称为 B组。

（ 3 ） PA 口：输入有锁存器，输出有锁存器和缓冲器， PB 和 PC 口：输入有缓冲器，输出有锁存器和缓冲器。

说明：


6.3.2 　 8255A 引脚说明

RE

SE

T

WR

RD

CS

GN

DA1

A0

9

3231302928272625

1

40

2

39

3

38

4

37

5

36

6

35

7

34

8

3324232221

17181920 13141516 101112

PB7~PB3

PB0~PB2PC0~PC3 PC7~PC4 PA0~PA3

D0~D7 PA4~PA7

8255A


6.3.2 　 8255A 引脚说明（续 1 ）

8255A 和总线连接的引脚： D7~D0 ： 8255A 数据线，与系统数据总线相连。 CS ：片选信号，低电平有效。只有 CS 有效时，读信号 RD 和写信号

WR才对 8255A 有效。 RESET ：复位信号，低电平有效，当其有效时，所有内部寄存器都被清除，同时 3 个数据端口被自动设为输入端口。

RD ：读出信号，低电平有效，当 RD 有效时， CPU 可以从 8255A 中读取输入数据。

WR ：写入信号，低电平有效，当WR 有效时， CPU 可以往 8255A 中写入控制字或数据。

A1~A0 ：端口选择信号。 8255A 内部有 3 个数据端口和 1 个控制端口，共 4 个端口，规定如下：

信号说明：


6.3.2 　 8255A 引脚说明（续 2 ）

A1 A0 选中端口

0 0 口 A

0 1 口 B

1 0 口 C

1 1 控制口

8255A 和外设连接的信号： PA7~PA0 ， PB7~PB0 ， PC7~PC0 。说明：有 A 、 B 、 C三组 8 位的数据信号。电源和地线： Vcc 和 GND 。


6.3.2 　 8255A 引脚说明（续3 ）

CS A1 A0 RD WRPC/XT 传输说明

0 0 0 0 1 60H 数据从口 A 送到数据总线0 0 1 0 1 61H 数据从口 B 送到数据总线0 1 0 0 1 62H 数据从口 C 送到数据总线0 0 0 1 0 60H 数据从数据总线送端口 A

0 0 1 1 0 61H 数据从数据总线送端口 B

0 1 0 1 0 62H 数据从数据总线送端口 C

0 1 1 1 0 63HD7=1 ，则由数据总线往控制寄存器写入控制字； D7=0 ，则由数据总线输入的数据作为对口 C 的置位 / 复位命令

1 X X X X D7~D0 进入高阻抗状态0 1 1 0 1 非法的信号组合0 X X 1 1 D7~D0 进入高阻抗状态

8255A 的控制信号和传输动作的对应关系


6.3.3 　 8255A 控制字 8255A 可通过指令在控制端口中设置控制字来决定它的工作。其控

制字可分为两类：芯片各端口的方式选择控制字

它可使 8255A 的 3 个数据端口工作在不同的工作方式。方式选择控制字总是将 3 个数据端口分为两组来决定工作方式，即

端口 A 和端口 C 的高 4 位为 1组，端口 B 和端口 C 的低 4 位为 1组。端口 C 按位置 1/ 置 0 控制字

它可使端口 C 中的任何一位进行置位或复位。这两类控制字通过最高位即 D7 位为 0或 1 来区别。方式选择控制

字的最高位为 1 ，而端口 C 置 1/ 置 0 的控制字最高位为 0 。


对 A1A0=11 的端口写入 D7=1 的数据1. 工作方式控制字：6.3.3 　 8255A 控制字（续 1 ）


2. 端口 C 置 1/ 置 0 控制字：对 A1A0=11 的端口写入 D7=0 的数据表示对口 C 进行位操作。（注意：

对 A1A0=10 的端口操作表示对 C 口进行字节操作。）

6.3.3 　 8255A 控制字（续 2 ）


6.3.3 　 8255A 控制字（续 3 ）

3. 编程举例：

设 A 、 B 、 C 数据口地址分别位 60H 、 61H 、 62H 、控制口端口地址 63H

A 口方式 0 ，输出、 B 口方式 0 ，输入， C 口高 4 位输出， C 口低 4位输入

MOV AL ， 10000011B OUT 63H ， AL


6.3.3 　 8255A 控制字（续 4 ）

PC7 置 1 ， PC3 置 0

MOV DX ， 63H MOV AL ， 0000,1111B； PC7 置 1 OUT DX ， AL MOV AL ， 0000,0110B； PC3 置 0 OUT DX ， AL


6.3.4 　 8255A 工作方式

1. 工作方式 0 ：基本的输入 / 输出方式。 A 口、 B 口、上 C 口、下 C 口都可以独立设置作为输入或输出使用。适合用于无条件或查询式传送。

2. 工作方式 1 ：应答式输入输出方式。 A 口、 B 口可以分别作为数据口工作在方式 1 。

需要使用 C 口中特定的引脚作为选通和应答使用。 C 口中其余的引脚仍可工作在方式 0 ，定义为输入或输出使用。

适合用于中断式传送和程序查询方式 I/O 传送。


外设响应信号表示外设已经接收到数据

输出缓冲器满信号表示 CPU已经输出了数据

中断允许触发器

PC6

PC7

PC3

PA7~PA0

INTEA

OBFA

INTRA

ACKA

A 口、方式 1 、输出

D7~D0

WR

中断请求信号请求 CPU再次输出数据

6.3.4 　 8255A 工作方式（续 1 ）图例 1


6.3.4 　 8255A 工作方式（续 2 ）

说明：当 CPU向端口 A 输出数据以后，在 WR 的上升沿使 OBFA变

为低电平。当外设接收到数据以后，发出一个负脉冲 ACKA 送给 8255A ，

使 OBFA变为高电平。 ACKA 和 OBFA都变为高电平以后，如果 INTEA允许，则 82

55A 发出中断请求信号，以便使 CPU再次输出数据。 WR 的下降沿使 INTRA恢复低电平。

可以通过对 PC6 的置位和复位来设置 INTEA 。


图例 2

数据选通信号表示外设已经准备好数据

输入缓冲器满信号表示 A 口已经接收数据

中断请求信号请求 CPU 接收数据中断允许触发器

PC4

PC5

PC3

PA7~PA0

INTEA

IBFA

INTRA

STBA

A 口、方式 1 、输入

RD

D7~D0

6.3.4 　 8255A 工作方式（续 3 ）


6.3.4 　 8255A 工作方式（续 4 ）

说明：当外设数据准备好以后，发出一个负脉冲选通信号 STB ，使 A 口打

开锁存器接收数据。 A 口接收到数据以后，发出 IBFA ，由 RD 信号的上升沿使 IBFA恢复低电平。

STB 和 IBFA都变为高电平以后，如果 INTEA允许，则 8255A 发出中断请求信号，以便使 CPU 接收数据。 RD 信号的下降沿使 INTRA

恢复低电平。可以通过对 PC4 的置位和复位来设置 INTEA 。


PC2

PC1

PC0

PB7~PB0

INTEB

IBFB

INTRB

STBB

B 口、方式 1 、输入

RD

D7~D0

PC2

PC1

PC0

PB7~PB0

INTEB

OBFB

INTRB

ACKB

D7~D0

WR

6.3.4 　 8255A 工作方式（续5 ）

图例 3 图例 4

可通过对 PC2 置位或复位来设置 INTEB 。


PC6

PC7

PC3

PA7~PA0

INTE1

OBFA

INTRA

ACKA

PC4

PC5 IBFA

STBAINTE2

用 PC6 设置 INTE1 ，

用 PC4 设置 INTE2 。

输入和输出中断通过

或门输出 INTR 信号。

D7~D0

WR

RD

6.3.4 　 8255A 工作方式（续6 ）

3. 工作方式 2 ：双向应答式输入输出方式。 A 口可以作为数据口工作在方式 2 。相当于是 A 口工作在方式 1

的输入和输出的叠加。


6.3.5 　 8255A 在 PC 机中的应用

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

11 0 0 0 01 1

PC/XT 机中有一片 8255A ，用作键盘输入和系统设置开关输入的并行接口，同时提供扬声器发声和其他控制信号。

端口地址是 60H~63H 。正常工作时 A 、 B 、 C三个口都是方式 0 ，其中A 口、 C 口输入， B 口输出。工作方式控制字是： 99H 。


74LS138

G1

G2A

G2B

C

B

A

Y0

Y1

Y2

Y3

8237.CS （ 00H~1FH ）

8259A.CS （ 20H~3FH ）

8253.CS （ 40H~5FH ）

8255A.CS （ 60H~7FH ）

AEN

A9

A8

A7

A6

A5

6.3.5 　 8255A 在 PC 机中的应用（续1 ）

在 PC 机中，主板上产生接口电路芯片片选信号的电路：

由于 A4 、 A3 、 A2 既没有作为片选地址线，也没有作为片内地址线使用，所以是不完全译码。端口地址会有重叠。

例如： 70H~73H 、 64H~67H等都同于 60H~63H 。


8255A

PB1

PB0驱动电路

扬声器GATE2

CLK2时钟信号

与门

8253 的 2# 通道

PA7~PA0

PB7

PB6

键盘扫描码

输出 0 ，使 A 口接收到的是键盘数据输出 1 ，给键盘送时钟信号

键盘和扬声器控制示意图

6.3.5 　 8255A 在 PC 机中的应用（续 2 ）


6.3.6 　打印机并行接口

打印机并行接口标准

打印机并行接口通常采用 Centronics 并行接口标准，共有 36

个引脚信号。其说明见表 1 。

在系统连接时，打印机一端是 36 芯 D型插座，主机一端是 2

5 芯 D型插座。主机与打印电缆之间的连线见表 2 。


6.3.6 　打印机并行接口（续 1 ）

引脚信号名称方向功能说明

1 STROBE 主机打印机数据选通脉冲（低电平接收数据）

2~9 D0~D7 主机打印机 8 根数据线

10 ACKNLG 主机打印机打印机应答信号，表示已接收到数据

11 BUSY 主机打印机打印机忙，不能接收新的数据

12 PE 主机打印机缺纸

13 SLCT 主机打印机表示打印机能工作

表 1 Centronics 并行打印接口标准




14AUTO FEEDXT

主机打印机打印一行后，自动走纸

15 未用

16 逻辑地

17 机壳地

18 未用

19~30 GND 地

31 INIT 主机打印机初始化打印机

表 1 Centronics 并行打印接口标准（续 1 ）




32 ERROR 主机打印机无纸、脱机、出错指示

33 地

34 未用

35 电源 +5V

36 SLCT IN 主机打印机允许打印机工作

表 1 Centronics 并行打印接口标准（续 2 ）



信号

PC 机并行口 25芯 D型插座引脚

信号方向打印机并行 36 芯 D型插座引脚

功能说明

D0~D7 2~9 主机打印机 2~9数据线（低电平接收数据）

STROBE 1 主机打印机 1 数据选通脉冲

ACKNLG 10 主机打印机 10打印机应答信号，表示已收到数据

BUSY 11 主机打印机 11打印机忙，不能接收新的数据

PE 12 主机打印机 12 缺纸SLCT 13 主机打印机 13 表示打印机能工作

表 2 主机与打印机接口信号连线表



信号

PC 机并行口 25芯 D型插座引脚

信号方向

打印机并行 36芯 D型插座引脚

功能说明

AUTO FEEDXT 14 主机打印机 14打印一行后，自动走纸

ERROR 15 主机打印机 32无纸、脱机、出错指示

INIT 16 主机打印机 31 初始化打印机

SLCT IN 17 主机打印机 36 允许打印机工作

GND 18~25 19~3033 地

表 2 主机与打印机接口信号连线表（续）


6.3.7 　打印机接口编程实例打印机适配器端口直接编程

查询方式

中断方式

BIOS 功能调用

在 BIOS 系统中提供了打印机管理程序，用户可使用 INT 17H

功能调用，完成字符打印。

DOS 功能调用

用户可调用 INT 21H 的 5 号子功能，完成字符打印功能。


6.3.7 　打印机接口编程实例（续1 ）

查询方式例 1 ： 8255A 作为连接打印机的接口，工作在方式 0 ，输出。

工作过程：需要打印时，查询打印机是否忙？不忙时通过 8255A 发送一个字符给打印机。为使打印机接收数据，要生成一个选通脉冲（初始值是 1 ，置 0 ，再置 1 ）。


8088

8255A 打印机D7~D0

PA

PC6

PC2

STB

BUSY

查询式打印机接口示意图

例题 1 题解：

A 口：方式 0 、输出数据下 C 口：方式 0 、 PC2 输入状态信号上 C 口：方式 0 、 PC6 输出选通信号

方式控制字为：10000001B 。

为增强驱动能力，可加门电路驱动6.3.7 　打印机接口编程实例（续 2 ）


≥0.5ms

6.3.7 　打印机接口编程实例（续 3 ）设端口地址是： 0D0H~0D3H ，要打印的字符放在 BL 中。程序如下：

Setup ： MOV AL ， 81H ；设置工作方式OUT 0D3H ， AL

MOV AL ， 0DH ； ① PC6 置 1 ， 0DH=0000,1101

OUT 0D3H ， AL

Ready ：IN AL ， 0D2H ；读 PC 口TEST AL ， 04H ；② 打印机忙否（ PC2 =BUSY=？）JNZ Ready ； PC2=1 ，打印机忙，等待MOV AL ， BL ；打印的字符送 AL 中OUT 0D0H ， AL ； ③ BL 中的字符送 PA 口MOV AL ， 0CH ；置 PC6 为 0

OUT 0D3H ， AL ；④ 置 PC6=0 ，即 =0； 00001100=0CH

INC AL ；置 PC6 为 1

OUT 0D3H ， AL ；置 PC6=1 ，即 =1 ， 00001101=0DH

……


6.3.7 　打印机接口编程实例（续 4 ）

中断方式

例 2 ：使用 8255A 的工作方式 1 ，设计中断方式的打印机接口。

工作过程：在主程序中设置中断向量，开放中断（ IF 标志、 825

9A 的 IMR 、 8255A 的 INTE ）。在中断服务程序中，发送打印字符、选通脉冲。


8088

8255A 打印机D7~D0

PA

PC2

PC6

STB

ACK

中断式打印机接口示意图

例题 2 题解：

A 口：方式 1 、输出数据 PC6 输入外设响应信号

下 C 口：方式 0 、 PC2 输出选通信号

PC3

IR2

INTR

INTA

8259A

方式控制字为：10100000B 。




设端口地址是： 0D0H~0D3H ，用 DI指示字符在缓冲区的位置。程序如下：

1 、中断服务程序：（假设开始位置是 2000H ： 1000H ）PRNDRV ：MOV AL ， [ DI ] ；打印的字符送 AL 中

OUT 0D0H ， AL

INC DI

MOV AL ， 4 ；置 PC2 为 0

OUT 0D3H ， AL


OUT 0D3H ， AL

MOV AL ， 20H ；向 8259A 发 EOI命令OUT 20H ， AL

IRET ；该程序做了简化处理。



2 、主程序INIT8259A ： MOV AL ， 13H ；初始化 8259A

OUT 20H ， AL

MOV AL ， 8

OUT 21H ， AL

MOV AL ， 9

OUT 21H ， AL

INIT8255A ： MOV AL ， 0A0H ；设置 8255A 工作方式 OUT 0D3H ， AL


OUT 0D3H ， AL


1

23


INSTDRV ： MOV AX ， 0 ；安装中断向量MOV DS ， AX； IR2 的中断类型是 0AHMOV Word Ptr [ 0AH*4 ] ， 1000HMOV Word Ptr [ 0AH*4+2 ] ， 2000H

SETUPIF ： MOV AL ， 0DH ；设置 8255A 的 INTEAOUT 0D3H ， ALIN AL ， 21H ；设置 8259A 的 IMR ，允许

IR2AND AL ， 0FBHOUT 21H ， ALSTI ；开中断



3 、打印驱动程序假设字符缓冲区从 3000H ： 0000H 处开始存放，在 3000H ： 1000H 处存放一个字，表示打印字符数。

PRINT ： MOV AX ， 3000HMOV DS ， AXMOV DI ， 0000HINT 0AH ；第一次中断，可以软件触发

LOOP1 ： CMP DI ， [1000H]JB LOOP1MOV AL ， 0CH ；关闭 INTEAOUT 0D3H ， AL

说明：打印结束也可以在中断服务程序中进行判断。

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第 6 章 并行接口技术

第 6 章　并行接口技术