8155可编程并行接口扩展-单片机控制技术及应用

8155是一种多功能可编程外围扩展接口芯片，它也有三个可编程I/O端口（端口A、B、C）。与8255A的区别在于PC口是6位，同时还有一个可编程14bit定时器/计数器和256B的RAM，能方便地进行I/O扩展和RAM扩展。其内部逻辑结构如图7-19所示。

1.8155引脚

8155芯片为40引脚双列直插封装，单一的+5V电源，其引脚排列如图7-20所示。各引脚说明如下：

AD0～AD7：8位三态地址/数据线。当ALE为高电平，作地址线；ALE下降沿时，锁存有关信号；ALE低电平时，作数据线（、R均无效时作高阻状态）。IO/：I/O端口和RAM选择信号输入端口。当为1时，选择I/O端口；当为0时，选择RAM单元。

图7-19 8155的内部逻辑结构

图7-20 8155芯片引脚排列

CE：片选信号输入线，低电平有效。

ALE：地址锁存允许信号，输入端口。高电平时将低8位地址写入8155的内部锁存器中，当ALE信号处于下降沿时，将AD0～AD7、、IO/信号都锁存到8155的内部锁存器。：读选通信号，低电平有效，输入。有效时，根据IO/M信号状态选择读I/O口还是读RAM。：写选通信号，低电平有效，输入。有效时，根据IO/M信号状态选择写I/O还是写RAM。

TIMERIN：定时器时钟信号输入端。：定时器输出。当计数器减到0，则根据设定的工作方式输出一个方波还是一个脉冲。

RESET：复位控制信号线，高电平有效。

PA0～PA7：A口的8位I/O线。

PB0～PB7：B口的8位I/O线。

PC0～PC7：C口的6位I/O线。

V_CC：电源线，+5V。

V_SS：线路地。

2.8155的RAM和I/O端口寻址

8155的RAM单元与一般外部数据存储器的使用基本一样，唯一区别是事先要使IO/M为低电平。A、B、C各端口可工作于不同的工作方式，使用前要进行初始化（写命令字到命令口）。8155的RAM单元和端口地址选择见表7-8。（1）当IO/=0时，选中8155内部RAM，其地址范围为00H～FFH。（2）当IO/=1时，选择命令/状态寄存器、A口、B口、C口、定时器低8位、定时器高6位。

（3）命令/状态寄存器是同一地址的两个独立寄存器，由读写信号加以区分，命令寄存器只能写入，状态寄存器只能读出。

表7-8 端口地址分配

3.8155的工作方式

（1）8155作片外RAM（256B）

①在片选信号E有效的情况下，IO/信号为高电平，8155作片外RAM使用。

②地址的高8位由片选信号确定，地址的低8位为00H～FFH。

（2）8155作I/O口

8155有两种工作方式：基本I/O和选通I/O。

①当8155的PA口、PB口、PC口工作在基本I/O方式下，可用于无条件I/O操作。基本输入时执行“MOVX A，@DPTR”类指令，基本输出时执行“MOVX@DPTR，A”类指令。

②当8155的PA口工作在选通I/O方式下时，PC口低三位作PA口联络线，其余位作I/O线，PB口定义为基本I/O；PA口和PB口也可同时定义为选通I/O，此时PC作PA口、PB口联络线。

③在8155操作前，须由CPU向命令寄存器送命令字，设定其工作方式，命令字只能写入不能读出。

④8155内部还有一个状态寄存器，可以锁存8155 I/O口和定时器的当前状态，供CPU查询，状态寄存器和命令寄存器共用一个地址，只能读出不能写入。因此可以认为8155的00H口是命令/状态口，CPU往00H写入的是命令字，而从中读出的是状态字。

4.8155的控制字及其工作方式

（1）命令寄存器

A、B、C各端口可工作于不同的工作方式，使用前要进行初始化（写命令字到命令口）。8155命令寄存器格式见表7-9。

表7-9 8155命令寄存器格式

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各位功能说明如下：

1）TM2 TM1

①00，代表空操作。

②01，代表停止计时。

③10，代表时间到则停止计时。

④11，代表置入定时器方式控制字和计数初值后，立即启动计时。若正在计时，溢出后按新的定时器方式和计数初值计时。

2）IEB

0代表禁止PB口中断；1代表允许PB口中断。

3）IEA

0代表禁止PA口中断；1代表允许PA口中断。

4）PC2 PC1：

①00代表PA、PB均为基本I/O方式，PA和PB输入/输出由D₁D₀确定，PC口输入。

②01代表PA、PB均为基本I/O方式，PA和PB输入/输出由D₁D₀确定，PC口输出。

③10代表PA选通I/O，PB为基本I/O方式，输入/输出由D₁D₀确定；PC0～PC2为PA口联络线；PC3～PC5输出。

④11代表PA、PB均为选通方式，输入\输出由D₁D₀确定；PC0～PC2为PA口联络线；PC3～PC5为PB口联络线。

5）PB：0代表输入；1代表输出。

6）PA：0代表输入；1代表输出。

（2）状态寄存器

状态字只能读不能写，所以8155的命令字和状态字共用一个地址。当对命令/状态字进行写操作时，写进去的是命令，当对命令/状态字进行读操作时，读出来的是状态。状态字用于寄存各端口及定时器/计数器的工作状态。

8155状态寄存器格式见表7-10。

表7-10 8155状态寄存器格式

5.8155内部定时器及使用

定时器共有4种工作方式，由定时器长度字高字节中的M2、M1两位状态决定，定时器长度字的低14位用于给定时器设置初值。定时器长度字格式如图7-21所示。现对定时器在4种工作方式下的T输出波形分述如下：

①在M2M1=00时，定时器在计数的后半周期内使线上输出低电平（一个矩形波）。矩形波周期和定时器长度字初值有关：若定时器长度字初值为偶数，则T线上的矩形波是对称的；若它为奇数，则矩形波高电平持续期比低电平的多一个计数脉冲时间。

②在M2M1=01时，定时器每当减“1”到全“0”时，都能自动装入定时器长度字初值，故T线上输出连续矩形波。矩形波周期也与定时器长度字初值的设定有关。

③在M2M1=10时，定时器每当减“1”到全“0”时，便会在T线上输出一个单脉冲。

④在M2M1=11时，定时器每当减“1”变为全“0”时，都能自动装入定时器长度字初值，故T线上能输出一串重复脉冲。重复脉冲的频率也和定时器长度字初值有关。

图7-21 定时器长度字格式

8155对定时器的控制是由命令字中的D₇D₆两位状态决定的（见图7-21）。现把这两位对定时器的控制分述如下：

D₇D₆=00时，无操作。即D₇D₆=00的命令字对定时器工作不产生影响。

D₇D₆=01时，停止计数。若定时器原为停止状态，则它继续停止计数；若定时器正在运行，则D₇D₆=01的命令字送给8155后便能立即停止定时器的减“1”计数。

D₇D₆=10时，计满后停止。若定时器原为停止状态，则它继续停止计数；若定时器正在运行，则8155收到D₇D₆=10的命令字后，必须等到定时器回零时才会停止计数。

D₇D₆=11时，开始计数。若定时器原为停止状态，它收到D₇D₆=11的命令字后立即开始计数；若定时器正在运行，则它在回零后立即按新输入的定时器长度字开始计数。

在定时器计数期间，CPU随时可以读出定时器中的状态，以了解定时器的工作情况。