Part1 8255A

1. 有关并行接口

第一章就已经提过，外设和CPU之间不能直接进行数据交换，要增加接口电路，并行接口就是数据在多根线上同时传送。并行接口的特点：

具有端口寄存器
与CPU和外设进行联络的控制端
中断控制端
可编程器件提供多种工作方式供编程选择。

常用的并行接口芯片是Intel 8255A。串行接口芯片是8250和8251。

2. 8255A的结构及其功能

PA0~PA7：端口A，连接外设
PC0~PC7：端口C，连接外设
PB0~PB7：端口B，连接外设

这几个端口输入还是输出是可编程的。
D0~D7：数据总线（双向），连接CPU
VCC、GND、CSfei、RDfei、WRfei耳熟能详了
工作方式控制寄存器，可以OUT数据线写，控制芯片工作方式

A0、A1：端口地址线，连接CPU

有四个端口，A B C端口+ 工作方式控制寄存器

CSfei	A0	A1	端口
0	0	0	PA
0	0	1	PB
0	1	0	PC
0	1	1	内部控制寄存器
1	/	/	/

因此也可以看出8086系统中，8255A的A1接地址线A2，A0接A1，高12位参加译码。

如果地址是偶地址，地址线A0也参加译码，D0_{D7连接低八位数据线。奇地址则BHEfei参加译码，D0}D7连接高8位数据线。

RESET，复位端，高电平有效

设备复位应当早于CPU复位。

3. 8255A工作方式及其控制字

3.1 工作方式

工作方式0：无联络信号的输入/输出方式，等效于无条件输入输出方式，PA PB PC三个端口均可工作在工作方式0。
工作方式1：有联络信号的输入输出方式，相当于查询法、中断法。只有PA和PB可工作在工作方式1。PC口来作联络信号线（A组使用高四位的PC，B组使用低四位PC）
工作方式2：有联络信号的双向方式，准双向（半双工），只有PA口可以工作在工作方式2。PB PC用于联络。
- 注意，工作方式1是单向的。
- PC可以进行位管理，也就是一位一位的赋值，而PB PA没有这个功能

3.2 控制字

就是操作8255A内部的工作方式寄存器，类似于8259A的操作：

首先CSfei=0，A0 A1=1 1，选中该寄存器端口
D7=1，说明要进行工作方式的选择，也就是在写控制字

如果D7=0，8255A认为正在进行PC端口的位管理。此时D6_{D4无效，D3}D1编码PC的每一位。D0位表示将编码PC的位赋予D0的值。
D6~D5：控制A组工作方式

编码方式

0 0 方式0

0 1 方式1

1 x 方式2
D4：设置A组的输入输出方向，0为输出，1为输入。
D3：控制A组的PC7~PC4的方向，0为输出，1为输入。
D2：控制B组的工作方式（只有两种工作方式），0 方式0，1 方式1
D1：B组中PB口的方向，0 输出，1 输出
D0：控制B组的PC3~PC0的方向，0为输出，1为输入。

下面讲了P312页的10.3：

A输出，B输入，工作在方式1。实现端口C低四位输入的值从高4位输出。

可知控制字 D7~D0 应为：1000_0011

;选中控制寄存器，写入控制字
MOV DX, 303H 
MOV AL, 83H
OUT DX, AL
; 选中PC端口
MOV DX, 302H
IN AL, DX
MOV CL,4
SHL AL,CL ; 左移4次，低四位移到高四位了
OUT DX, AL; 输出PC端口值

3.3 工作方式1

这部分好复杂啊，但是不是很难懂。先听一遍再慢慢梳理。

再详细讲讲工作方式1。此时三个端口的信号线分成了A B两组。PC7_{PC4用作A组的联络信号，PC3}PC0用作B组联络信号。

A. 输入

输入：来看下面的图，先以PB端口为例，（其实PA PB两者除了控制字其他工作方式都一样）

结合下面图片中的时序来看。
数据线PB0~PB7上有数据时，还要CPU知道，而外设通过STBfei将有效数据信号（选通信号，一个负脉冲，接在PC2信号线上）到来后，此时8255A将数据拿进来存放到输入缓冲器。
如果输入缓冲器满了，则应该告知设备不能再发送数据了，所以此时IBF信号（缓冲器满信号，通过PC1输出）置于高电平，告知设备。

注意A组和B组各有一个输入缓冲器。
CPU一方可以通过两种方式得知输入缓冲器满了。
- 查询法：可以通过RD端口读IBF（其实是读PC端口状态，看PC1），如果IBF=1，则可以实施IN指令读走数据。IBF变低，此时8255A就可以继续接收外设的数据。
- 中断法：B组通过PC0-INTR_B线向CPU发送中断信号
  
  需要当8255A处于中断允许状态：见上图结构的INTE_B=1则中断允许。RESET时INTE_B清0。
  
  当IBF_B和INTE_B同时为1，则通过PC0发送中断请求（1，高电平了）。CPU响应后进入中断服务子程序读出数据，再IRET返回。
  
  下面看看INTE如何编程控制：
```
MOV DX,303H
MOV AL,1XXXX110B;可以当做86H，也就是无效位都当0
OUT DX,AL

;对PC2位置1，达到INTEB=1目的
MOV AL,0xxx0101B
OUT DX,AL;借助<位管理>达到目的

...;一个小循环，等待中断
; 中断产生，CPU响应进入服务程序
; 读出数据
; IRET返回
```

PA输入与上面类似。只不过用到的硬件是另一组。值得注意的是，A组的中断法那一步中，输出的INTR连接的是PC3（理论上分给了B组）。这是因为A组分到的四根C线，两根用于方式1的输入信号通讯（STB和IBF信号），两根用于方式1的输出信号通讯，已经用光了。这也是PB端口不能工作在方式2的原因，线不够用了。

A组工作在方式1富余的PC6和PC7，可以作为两根单独的IO线来使用。

还有一点，A组的中断屏蔽触发器INTEA设置的位管理还有一点不同：可见输入输出的位管理的相应位不同。

B. 输出

输出：先看图

当CPU将数据输出到PA端口，输出缓冲器满，8255A通过OBFfei端口低电平通知输出设备缓冲器满，同时OBFfei作为输出设备的选通信号（STBfei）。
设备收到选通信号，回答ACKfei信号（一个负脉冲），8255A收到后，OBFfei就又变高了。

PC7：OBFfei

PC6：ACKfei
如何得知输出缓冲器的情况？应当通过测试OBFfei信号是高电平来知道它是空的。这是查询法。
中断法则8255A通过PC3（A组）输出INTRA高电平信号。这个信号的产生过程与前面类似：
- 编程设置INTEA为1，允许中断。
- 当OBFfei为1（空），则向中断控制器 8259A/CPU 发送中断
与输入对称。空闲的PC5和PC4充当IO信号线。

3.4 工作方式二

只有PA端口可以工作在工作方式2：双向方式。这就是方式1中A组输入和输出的综合。

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