单片机工作方式与接口方法指南

1.方式0的功能及接口方法

这是一种基本输入、输出工作方式，通常不用应答信号，或不使用固定的应答线，不使用中断。在这种工作方式下，3个接口都可以由程序选定作为输入或输出。

（1）简单的输入、输出操作 这种操作适合于外部设备始终有数据可以给微处理器，以及始终能接受微处理器送来的数据。这种情况下可以进行无条件传送。典型的例子是以开关作为输入，以指示灯显示作为输出，如图7-23所示。微处理器通过8255的B口从外部开关取得数据，进行处理后，再通过8255的A口用发光二极管显示处理结果。此时的8255方式控制字为10000010（82H）。实现此功能的无条件数据传送的流程如图7-24所示。

图7-22 8255 C按位置位/复位控制字格式

图7-23 开关输入和显示输出接口

图7-24 无条件数据传送的流程图

方式0输入输出的工作特点是：只要RD（通过输入指令产生）或WR（通过输出指令产生）信号变低，就进行数据传送，不考虑此时数据是否稳定。

在方式0中，可利用C口的按位置位/复位功能来产生脉冲，用作门控、选通和复位等。

（2）方式0的应答式工作 在方式0工作时，也可以用应答查询的方式来同外部设备交换信息。一般用A口和B口作为输入或输出的数据通道，而C口作为应答的控制和状态信息通道，如C口的PC4～PC7之一作为选通线输出，C口的PC0～PC3之一作为外部设备准备就绪RDY线输入。这与方式1中的固定应答线不同，可以由程序任意设定。

2.方式1的功能及接口方法

方式0的应答要占用微处理器的时间，方式1可以用硬件中断方式来进行数据传送，其效率要比方式0的软件应答方式高得多。

（1）方式1的输入 在输入时，A口和B口都有3条控制线、IBF和INTR，芯片内还有1条内部控制线INTE，如图7-25所示。

是由外部设备给8255的选通信号，表示外部设备的数据已准备好，当变为低时，数据锁存入A口或B口。

IBF是8255给外部设备的回答信号，表示输入缓冲器满，即数据已锁存好。它在变低后约300ns变为高电平。

INTR是中断请求。数据锁存后，若此时INTE=1即允许中断，则8255向微处理器发出中断请求。

INTE是8255中断允许，它的置位由PC4（对A口）或PC2（对B口）的位操作来实现。在方式1中，PC4或PC2的位操作只影响内部INTE状态，而不影响PC4或PC2的输出端状态。

图7-25 8255的方式1输入

方式1的数据输入从变低开始，它将外设数据锁存入8255，并使IBF变为高送给外部设备，使外部设备开始下一数据的准备。此时数据已存入8255，但尚未被微处理器读入，若INTE=1，则可向微处理器发INTR中断请求。微处理器接受中断请求后，转到相应的中断服务程序。在中断服务程序中，执行到输入指令时，产生信号将8255锁存的数据读入微处理器，同时的下降沿使INTR复位，上升沿使IBF复位。至此，方式1的一字节数据输入操作完成。

（2）方式1的输出 在输出时，A口和B口也都有3条控制线OBF、ACK和INTR，芯片内仍有1条中断允许控制线INTE，如图7-26所示。

是输出缓冲器满。8255发出的数据选通信号，其低电平表示微处理器已将数据送至8255，并锁存在相应的端口上。

是响应输入。这是外部设备对8255发出的的响应信号，为低电平，表明外部设备已从8255的接口接收到微处理器输出的数据。INTR是中断请求，当外设接收到数据后，若该端口允许中断，即、、均为高电平时，发出中断请求信号。

图7-26 8255的方式1输出

INTE是8255的允许中断，它由PC6（对A口）或PC2（对B口）的位操作来控制。PC6和PC2的位操作对PC6和PC2引脚状态不产生影响，只影响INTEA和INTB的状态。

方式1的输出过程是由微处理器响应中断开始的。在中断服务中，当执行到输出指令时，产生信号，的下降沿将微处理器数据送到输出数据锁存器，上升沿将INTR置为“0”，即撤销中断请求。然后产生OBF信号给外部设备，作为输出数据的选通信号。当外设接收到数据后，便发出响应信号给8255。当和A都为无效时，即和均为高电平时，若此时INTE=1，则产生INTR中断请求信号，通过中断进行新的数据输出。

（3）方式1的状态字 8255不能直接提供矢量式中断，因此当8255申请中断时，微处理器可以读C口状态字来确定是哪个端口发出的中断，如图7-27所示。D3和D0位分别表示A口和B口中断请求INTRA、INTRB的状态，可以查询该位的状态来确定中断源。但要注意，C口的状态字与C口各位引脚上的状态不一样。如在输入时，PC4和PC2反映的是INTEA和INTEB的状态，而不是的状态；输出时，PC6和PC2反映的也是和的状态，而不是ACK的状态。

图7-27 方式1的状态字

（4）方式1的接口方法 首先根据应用的具体要求确定A口和B口是输入还是输出，然后把C口的应答线与外设的控制状态线相连。

方式1的中断处理，可把两个中断请求直接输入，如图7-28所示。图中，INTRA接IORQi，INTRB接IRQj，所以A口的输入在IRQi中断服务程序中完成，B口的输出在IRQj中断服务程序中完成。(www.xing528.com)

若把A口和B口的中断请求通过或门接到同一中断输入INT，那么可以通过在中断服务程序中查询C口的状态字来确定产生中断的中断源是A口还是B口，如图7-29所示。

方式1的工作方式也可以不用中断处理方式，而用软件查询应答来进行。需注意，此时C口可供查询的应答信号是输入方式的IBF和输出方式的、和不能从C口读取（如图6-30所示的C口状态字）。图7-30所示是8255与控制台打字机的接口图和查询式程序流程图。

图7-28 8255方式1中断

图7-29 8255方式1中断查询流程图

3.方式2的功能及接口方法

（1）方式2的功能 图7-31所示是8255采用工作方式2时A口和C口的功能。在方式2中，A口为双向输入输出口，C口的5条线（PC3～PC7）作为应答控制线，B口可采用方式0或方式1工作。

1）方式2输入时的步骤如下：

①外设发信号将数据锁存入A口。

②数据锁存后，8255发IBFA信号给外设。

③若INTEA=1，则8255发出INTRA中断请求信号给CPU。

④CPU通过中断来读取数据。

2）方式2输出时的步骤如下：

①CPU把数据送至8255 A口锁存后，发信号给外设。

②外设发ACKA答信号给8255，并将A口数据读入外设。

③当和A变为无效时，若INTEA=1，则8255向CPU发INTRA中断请求。

④CPU通过中断再向8255输出数据。

因此方式2的双向工作方式实际上是方式1的输入与输出的组合。在输入和输出时都可以产生中断：

INTRA=IBF·INTE2··+·INTE1··

（2）方式2的状态字 在方式2工作时，仍可像方式1那样采用中断驱动式同步工作方式，通过读取状态字来确定是输入产生中断还是输出产生中断。当然，也可以通过查询A和，采用查询式工作方式来实现同步。8255方式2的状态字如图7-32所示。

（3）方式2的接口方法 图7-33所示是8255方式2实现的一种实用主—从机接口方案。8255在主、从机之间起着数据缓冲器的作用。从机也可以看做是主机的一个智能外部设备。

图7-30 8255与控制台打字机的接口图和查询式程序流程图

图7-31 8255采用工作方式2时A口和C口的功能

从机通过对20H口进行输出操作和对40H口进行输入操作来产生和A信号，通过对80H口的输入操作将IBFA和状态读至自己的数据总线位D7和D0上。就是说，从机是通过查询的方式来实现与8255之间数据同步传送的。其数据读写流程如图7-34所示。

主机通过中断方式同8255交换数据。在中断服务程序中，读取C口状态字，通过查询IBF和的状态来决定执行输入操作还是输出操作。为了控制主、从机间数据交换的字节数和待传送字节的地址，可事先在主机存储空间设置1个由若干字节组成的控制区，分别存放这2个参数，如图7-35所示。图中设置的控制块为IOBLOK开始的连续3字节地址单元，其中待传送字节数占1个字节，待传送字节的地址占2个字节；DATADD为待传送数据块的首地址。

主机读/写数据的程序流程如图7-36所示，它包括主程序和中断服务程序两部分。主程序主要完成8255初始化和控制块设置，并在此基础上开中断；中断服务程序则是在查询、识别具体中断源的基础上完成数据读入或写出的任务。按图中的流程，读入比写出的优先权高，当然也可反过来，使写出比读入的优先权高。

图7-32 8255方式2状态字

图7-33 8255方式2实现的主-从机接口方案