8255A三种工作方式的功能说明
' e4 ^ r" j; P: O5 [( n1．方式O的功能
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1)方式0的基本功能
0 S+ D4 B; u$ F方式0是基本输入／输出方式。其功能如下：
( e: w( z( r( b& g( v①进行数据传送时不需要联络信号。
3 m/ F, ?; t a' `②任一设置成方式0的端口均可设置成输入或输出。
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③输出具有锁存功能。
+ U, N- W3 u; v6 u* b, L④输入没有锁存功能。
% l# V8 [$ y; d. a, @7 x+ A⑤每一个8位口和4位口均可设置成方式0。如果所有的8位口和4位口都设置成方
1 v" w/ i c( h! w8 Z7 g/ ]4 [式0，则可以有16种不同的输入／输出组合：
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h [4 _+ e2 }( a6 |/ } 端口是否具有锁存功能是需要注意的。如果具有锁存功能，则8255A可作为CPtJ与外设之间数据传送的中转站。这时，CPU与外设之间数据传送是异步的。如果没有锁存功能，则8255A作为数据通道，仅起单向三态门的作用。这时，CPU与外设之间数据传送是同步的。方式0的输出具有锁存功能，而输入没有锁存功能。
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2)方式0的时序
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①输入时序
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当外设准备好一个数据时，CPU执行一条输入指令，便可从8255A指定端口读人数据。
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如图6．4所示是方式0的输入时序，表6．3是方式0输入时序参数表。从中可看出：
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3 r5 A0 _: z3 H8 T8 e ·读信号RD（上划线）的宽度TRR的最小值为300 ns。
# l% A' `2 n: t ·片选信号CS（上划线）、端口寻址信号Al、A0应领先于RD（上划线），该参数用TAR表示，其最小值为0，即可以不领先。
$ T5 j( q: h4 p3 r( R% K2 w) T- Z ·输入数据也应领先于RD（上划线），该参数用TIR表示，其最小值也为0，即也可不领先。
& ?+ u$ x' ~+ L. z( D6 N7 I% U* U ·RD（上划线）有效后，经过TRD时间数据可稳定出现在数据总线上，CPU可以读取。TRD的最大值为250 ns.这一点体现了方式0的输入没有锁存功能，此时8255A仅起一个单向三态门的作用。
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类似存储器芯片和CPU连接时存在时序配合问题，在8255A和CPU相连时，也存在时序配合问题。对于方式0的输入，两个参数需要重点考虑，这就是RD（上划线）信号的宽度和从读信号有效到数据稳定的时间TRD。如果CPU的速度较快，则在I／O读总线周期中需要插入等待时钟周期。对于方式0的输出以及其他工作方式，在和CPU相连时也有一些参数需要考虑。这方面涉及较多细节，本教材就不讨论了。读者如有需要可查阅相关技术资料。
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②输出时序
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当需要给外设发送数据时，用输出指令将数据送到指定端口的输出缓冲器。图6．5所示是方式0的输出时序，表6．4是方式O输出时序参数表。
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6 T$ L1 c) P+ O# G; I8 l, j从中可看出：
/ n' D+ u& U* n" W$ m ·写脉冲WR（上划线）的宽度TWW的最小值为400 ns.
- g" x% f1 p' j7 |; J ·片选信号CS（上划线）、端口寻址信号Al、A0应领先于WR（上划线），该参数用TAW表示，其最小值为0。
- C/ u" X$ c3 d5 i% o( O ·数据有效应领先于结束TDW时间，TDW的最小值为100 ns。
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·WR（上划线）结束后经过TWB时间的时间延迟，写入的数据稳定地出现在端口的外围引线上。TWB的最大值为350 ns。
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3)方式0的基本应用
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方式0有两种基本应用：一是作无条件传送方式的接口；二是作查询方式的接口。在作
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查询方式接口时，需指定某端口为输入口，以便输入外设的状态信息。
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2．方式1的功能
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1)方式1的基本功能
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方式1是选通输入／输出方式，即进行数据传送时需要联络信号。其基本功能如下：
' h! ]. w" {! q2 Q1 p ①A组和B组都可以设置为该方式，并且可以同时设置。
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②每一个设置成方式1的端口(组)包含8位数据线和3条联络线，并提供中断逻辑。
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③任一端口均可作输入或输出，输入和输出均有锁存功能。
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2)方式1输入的逻辑功能结构及时序
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当8255A的A组和(或)B组被设置成方式l的输入时，其逻辑功能结构变成如图6．6
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所示。这时，PC5～PC3和(或)PC2～PC0被指定成相应的联络控制信号。这些联络控制信号的含义在前面已经介绍。INTEA和INTEB分别是A组和B组的中断允许逻辑。前者由PC4的置位／复位控制，后者由PC2的置位／复位控制。从图6．6中可看到，PC4和PC2已被指定为选通信号STB（上划线），那么，为何又用PC4和PC2来控制中断允许呢?可这样理解，这是一种一位两用的设计，当PC4(PC2)有来自外部的输入时，8255A理解为选通信号STB（上划线）；当通过CPU对PC4(PC2)进行写操作时，8255A理解为对中断允许进行控制。
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% n' d% h9 N. l0 f( ~ 当A组被设置成方式1输入时，PC3被指定为A组的中断请求信号INTRA。当B组被
m, \3 C% x) U( N! A* p设置成方式1输入时，PCO被指定为B组的中断请求信号INTRB。中断请求信号的产生可从下面的时序图看出。
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图6．7是方式1输入时序图，表6．5是方式1输入时序参数表。用方式1进行数据输入的过程大致可分为以下3个阶段：
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(1)外设将数据送入8255A的输入缓冲器
L+ J( d# P& a, `) ]3 l 当外设准备好一个字节数据，发出一个选通信号STB（上划线）(宽度至少为500 ns)，该信号把数
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据装入8255A的输入缓冲器。STB（上划线）有效后经过时间Tsm后，IBF变为有效(输入缓冲器满)，
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通知外设暂时不要送新的数据。
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(2)8255A向CPU提出中断请求
8 n& Z; Q5 \4 |3 z; d* \ 在选通结束经过TSIT时间后，INTR由低变高(如果端口中断允许的话)，向CPU提出中断请求，请求cPu取走输入缓冲器中的数据。
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(3)CPU在中断服务程序中读取输入缓冲器中的数据
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CPU在当前条件具备的情况下响应8255A的中断请求。在中断服务程序中通过一条输入指令来读取输入缓冲器中的数据。执行输入指令时产生的读信号RD（上划线）起3个作用：第一，读取数据，这是显然的；第二，RD（上划线）信号前沿过后经过TRIT时间INTR被清除，为下一次再提中断请求作准备；第三，RD（上划线）后沿过后经过TRIB后IBF变低，通知外设刚送的数据CPU已取走，从现在起可以送新的数据了。当外设准备好新的数据后又开始重复(1)～(3)的过程。
7 ?$ |; J( B5 D- v8 w% p) g 从上面的时序关系可看出，外设用多长时间准备数据对CPU来说没有关系，而CPU在什么时间将输入缓冲器中的数据取走对外设来说也没有关系。这就是说，借助于STB（上划线）、IBF等联络控制信号(当然也需要CPU的读信号)，使得8255A能够很好地协调外设向CPU的数据传送，而不管外设与CPU之间存在的速度差异。
; P: n- G [; s! O) w 当8255A的A组被置成方式1输入时，只占用了c高4位口的两根线(PC5和PC4，另有一根是C低4位口的PC3)。此时，c高4位口还有两根线，即PC7和PC6，可单独设置为输入或输出，而不管B组设置成什么方式(因为B组的设置只用到C低4位口)。
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图6．8给出了单独将A组设置成方式1输入和单独将B组设置成方式1输入的控制字形式。其中“×”表示该位的取值任意，一般取0。当然，两组都要使用时，对两组的设置应使用同一个控制字。
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3)方式1输出的逻辑功能结构及时序
7 K- P% U# o7 w 当8255A的A组和(或)B组被设置成方式1的输出时，其逻辑功能结构变成如图6．9所示。这时，PC7、PC6、PC3和(或)PC2～PC0被指定成相应的联络控制信号。这些联络控制信号的含义在前面也已经介绍。DBF（上划线）有效表示输出缓冲器满，ACK（上划线）是来自外设的应答信号。
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; v1 P' B9 T5 `7 J和方式1输入不同的还有两点。一是A组的中断允许，由对PC6的置位／复位控制，而不是方式l输入时对PC4的控制(至于B组的中断允许，方式1输出和输入一样，都通过对PC2的置位／复位进行控制)。另一点是，当8255A的A组被设置成方式l输出(不管B组如何设置)时，c高4位口中未被利用的两根线是PC5和PC4，而不是设置成方式1输入时的PC7和PC6。这两根线也可单独设置为输入或输出。
6 \( m8 K" s# J0 S6 F/ r" ] 图6．10所示是方式1输出时序图，表6．6是方式l输出时序参数表。图6．10清楚地表明了用中断方式传送数据的过程。输出过程是由CPU响应8255A的中断请求开始的。该过程大致可分为以下三个阶段：
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0 J% _& o% z+ g d' t8 Y9 a' N (1)CPU在中断服务程序中输出一个字节数据
* G) Z( y4 q$ T- K0 O5 M/ H 在中断服务程序中，CPU执行一条输出指令，将输出数据送上数据总线并发出写信号WR（上划线）。WR（上划线）起三个作用：第一，将数据写入输出缓冲器；第二，WR（上划线）前沿过后经过TWIT时间延迟后清除INTR，为下一次提中断请求做准备；第三，从WR（上划线）后沿算起，经过TWOB时间延迟后OBF（上划线）变为有效，通知外设可以使用外围线上的数据了。实际上，外设可利用OBF（上划线）作接收数据的选通脉冲。
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(2)外设利用输出的数据
# |! A+ Q' q6 N$ ?: [, C* c 在OBF（上划线）有效后，外设就可以利用8255A外围线上的数据进行具体的输出(如打印)。
" m f1 Y1 M( `5 z (3)外设发出回答信号后8255A再次向CPU提出中断请求
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在外设利用完数据后会发出一个回答信号ACK（上划线）。ACK（上划线）的前沿过后经过TAOB时间使OBF变为无效，通知外设输出缓冲器中还没有出现新的数据；ACK（上划线）的后沿经过TAIT时间使INTR再次变为有效，向CPU提出新的中断请求。在条件具备的情况下CPU再次进入中断服务程序，于是又开始重复(1)～(3)的过程。
+ p$ I3 A$ {/ M4 y) E: a. T 上面的时序关系表明，CPU输出到输出缓冲器中的数据，外设什么时间利用都可以，只要求它用完之后回送一个ACK（上划线）信号，以便8255A向CPU提出新的中断请求；而cPu何时予以响应以输出新的数据也没有时间要求。由此可见，借助于OBF（上划线）、ACK（上划线）等联络控制信号(当然也需要CPU的写信号)，使得8255A能够很好地协调CPU向外设的数据输出，而不管外设与CPU之间存在的速度差异。
8 ?8 t; g% I, ^5 \ 4)方式1的基本应用
- c: z8 N& s" A, ` 方式1最主要的应用是作中断传送方式的输入端口或输出端口。这样可充分利用该方式提供的功能。当然也可用作查询方式的接口。这时，不利用：INTR信号，而是读端口c的状态。如果作输人口，则读IBF的状态。若发现IBF为高，表示外设已将数据装入输入缓冲器，这时可用输入指令读取端口数据。如果作输出口，则读OBF（上划线）的状态。若OBF（上划线）为低，则表示外设尚未利用完输出缓冲器中的数据；等到OBF（上划线）变为高电平，CPU才可输出新的数据。
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3．方式2的功能
7 h" v" ^5 `6 S7 t2 s 1)方式2的基本功能
) A7 U. \4 u4 {9 e( X/ i 方式2为双向传送方式。其基本功能如下：
2 {5 u8 T s$ h; r ①只限于A组使用。
7 I$ ~/ I! N3 s# {3 W, x. ?+ a6 I/ p ②一个8位的双向数据端口(A口)和5条联络线(c口)。
4 L: F- ?* W7 E7 c) I5 P ③输入／输出均能锁存，输出缓冲器是三态的。
5 v0 _6 G6 Y' T! z ④输入／输出均可用中断方式。
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2)方式2的逻辑功能结构及时序
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当8255A的A组设置成方式2时，其逻辑功能结构变成如图6．11所示。前面介绍的5种联络控制信号在这里都用上了，含义和前面基本相同。因为是双向传送，所以INTRA在输入或输出时都可以产生。图中INTEl是与输出相关的中断允许，由对PC6的置位／复位控制；INTF2是与输入相关的中断允许，由对PC4的置位／复位控制。
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$ s8 P# d2 d5 x/ s7 p 当A组设置成方式2时，C口还有3根线(PA2～PA0)没有使用，而B组方式1输入或输出使用的就是这3根线。所以，当A组设置成方式2时，B组还可以设置成方式1，当然也可设置成方式0。
- j$ |( L3 |& k. \( V 方式2的时序可认为是方式l的输入方式时序和方式1的输出方式时序的组合。为节省篇幅，这里不准备给出具体的时序图。但有两点需要说明。一是中断请求信号的产生。
! E$ }! k3 j* T- T3 y! u在输人中断允许的情况下(INTE2=1)，当数据已送入到输入缓冲器，并且IBF变为有效，此时产生中断请求。或者在输出中断允许的情况下(INTEl=1)，数据已输出至端口，并且外设发来了ACK（上划线）信号，这时也产生中断请求。第二点是ACK（上划线）还有一个重要的作用，该信号有效时打开A口的三态输出缓冲器，使数据出现在PA7～PA0上。 ，
# _5 R" b& v+ c! y; C3 z- c 3)方式2的基本应用
& r. e; y5 k5 r 从方式2的基本功能就可看出，它可作为中断传送方式的双向端口。
