Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý - Chương 5: Thiết kế các cổng I/O

Bài giảng Kỹ thuật Vi xử lý
Ngành Điện tử-Viễn thông
Đại học Bách khoa Đà Nẵng
của Hồ Viết Việt, Khoa ĐTVT
Tài liệu tham khảo
[1] Kỹ thuật vi xử lý, Văn Thế Minh, NXB Giáo dục, 1997
[2] Kỹ thuật vi xử lý và Lập trình Assembly cho hệ vi xử 
lý, Đỗ Xuân Tiến, NXB Khoa học & kỹ thuật, 2001
Chương 5
Thiết kế các cổng I/O
5.1 I/O được phân vùng nhớ và I/O tách biệt
- I/O được phân vùng nhớ (Memory Mapped I/O)
- I/O tách biệt (Isolated I/O)
5.2 Các chip MSI dùng làm cổng I/O
- Cổng ra
- Cổng vào
5.3 Chip 8255
- Sơ đồ chân, Sơ đồ khối chức năng
- Các mode hoạt động
- Giải mã địa chỉ
- Lập trình cho 8255
5.1 Cần phân biệt 2 kiểu thiết kế
• I/O được phân vùng nhớ (Memory mapped I/O):
- 1 cổng được xem như một ô nhớ
- 1 cổng có địa chỉ 20-bit
- được truy cập khi IO/M = 0
- không cần mạch giải mã địa chỉ riêng
• I/O tách biệt (isolated I/O)
- 1 cổng được xem đúng là 1 cổng
- 1 cổng có địa chỉ 16-bit, 12-bit, 8-bit
- được truy cập khi IO/M = 1
- cần mạch giải mã địa chỉ I/O riêng
5.2 Các chip MSI thường dùng làm cổng I/O
• 74LS373
• 74LS374
• 74LS244
• 74LS245
• Khi số lượng cổng ít và cố định
• Cách mắc mạch sẽ quyết định cho chip là 
cổng ra hay cổng vào và địa chỉ của nó
Sử dụng 74LS245 làm cổng ra
:
mov al, 55
mov dx, F000
out dx, al
:
8088
Minimum
Mode
A18
A0
:
D7
D6
IOR
IOW
A19
D5
D4
D3
D2
D1
D0
74LS245
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
E DIR 5V
A
1
5
A
1
4
A
1
3
A
1
2
A
1
1
A
1
0
A
9
A
8
A
7
A
6
A
5
A
4
A
3
A
2
A
1
A
0IOW
Sử dụng 74LS373 làm cổng ra
:
mov al, 55
mov dx, F000
out dx, al
:
A
1
5
8088
Minimum
Mode
A18
A0
:
D7
D6
IOR
IOW
A19
D5
D4
D3
D2
D1
D0
A
1
4
A
1
3
A
1
2
A
1
1
A
1
0
A
9
A
8
A
7
A
6
A
5
A
4
A
3
A
2
A
1
A
0IOW
74LS373
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
OELE
Sử dụng 74LS245 làm cổng vào
:
mov dx, F000
in al, dx
:
A
1
5
8088
Minimum
Mode
A18
A0
:
D7
D6
IOR
IOW
A19
D5
D4
D3
D2
D1
D0
A
1
4
A
1
3
A
1
2
A
1
1
A
1
0
A
9
A
8
A
7
A
6
A
5
A
4
A
3
A
2
A
1
A
0IOR
5V
74LS245
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
E DIR
Cổng ra
Cổng vào
5.3 Chip LSI thường dùng làm cổng I/O
• PPI 8255
• Khi số lượng cổng I/O nhiều và không cố 
định
• Cách mắc mạch sẽ quyết định địa chỉ cho 
các cổng còn vai trò của cổng sẽ được 
quyết định bởi phần mềm
8255 PPI
Sơ đồ khối chức năng của 8255
Các mode làm việc
• Mode 0
- PA, PB, PCH (CU) và PCL (CL)
- Có thể là Input hoặc Output
- Việc Nhập hoặc Xuất dữ liệu là độc lập
• Mode 1
- PA, PB
- Có thể là Input hoặc Output
- Việc Nhập hoặc Xuất dữ liệu là phụ thuộc vào một số 
bít của PC (các tín hiệu handshaking)
• Mode 2
- PA
- PA vừa là Input vừa là Output
- Việc Nhập/Xuất dữ liệu với PA là phụ thuộc vào một số 
bít của PC (các tín hiệu handshaking)
Nhóm làm việc
• Nhóm A: PA và PCH
• Nhóm B: PB và PCL
• Định cấu hình làm việc cho 1 chip 8255:
Gửi 1 Từ điều khiển định cấu hình đến 
thanh ghi điều khiển của chip đó
• Lập/xoá một bit của PC: Gửi 1 Từ điều 
khiển Lập/Xoá bit đến thanh ghi điều khiển 
của chip đó
Từ điều khiển định cấu hình làm việc cho một chip 8255
Từ điều khiển lập/xoá bit cho một chip 8255
The 8255 Programmable Peripheral Interface
• Intel has developed several peripheral controller chips designed to support the 80x86 
processor family. The intent is to provide a complete I/O interface in one chip.
• 8255 PPI provides three 8 bit input ports in one 40 pin package making it more 
economical than 74LS373 and 74LS244
• The chip interfaces directly to the data bus of the processor, allowing its functions to be 
programmed; that is in one application a port may appear as an output, but in another, 
by reprogramming it as an input. This is in contrast with the 74LS373 and 74LS244 
which are hard wired and fixed.
8255 Pins
• PA0 - PA7: input, output, or bidirectional port
• PB0 - PB7: input or output
• PC0 - PC7: This 8 bit port can be all input or output. It can also be split into two parts, 
CU (PC4 - PC7) and CL (PC0 - PC3). Each can be used for input and output.
• RD or WR
– IOR and IOW of the system are connected to these two pins
• RESET
• A0, A1, and CS
– CS selects the entire chip whereas A0 and A1 select the specific port (A, B, or C) or 
Control Register.
Giải mã địa chỉ cho 8255
Mode 0 - Simple input/output
• Simple I/O mode: any of the ports A, B, CL, and CU can be programmed as input or 
output.
• Example: Configure port A as input, B as output, and all the bits of port C as output 
assuming a base address of 50h
• Control word should be 1001 0000b = 90h
MOV AL, 90h
OUT 53h,AL
IN AL, 50h
OUT 51h, AL
OUT 52h, AL
Mode 1: I/O with Handshaking Capability
• Handshaking refers to the process of communicating back and forth between two 
intelligent devices
• Example. Process of communicating with a printer
– a byte of data is presented to the data bus of the printer
– the printer is informed of the presence of a byte of data to be printed by
activating its strobe signal
– whenever the printer receives the data it informs the sender by
activating an output signal called ACK
– the ACK signal initiates the process of providing another byte of data to
the printer
• 8255 in mode 1 is equipped with resources to handle handshaking
signals
Mode 1 Strobed Output Signals
• OBFa (output buffer full for port A)
– indicates that the CPU has written a byte of data into port A
– must be connected to the STROBE of the receiving equipment
• ACKa (acknowledge for port A)
– through ACK, 8255 knows that data at port A has been picked up by the receiving 
device
– 8255 then makes OBFa high to indicate that the data is old now. OBFa will not go low 
until the CPU writes a new byte of data to port A.
• INTRa (interrupt request for port A)
– it is the rising edge of ACK that activates INTRa by making it high. INTRa is used to 
get the attention of the microprocessor.
– it is important that INTRa is high only if INTEa, OBFa, ACKa are all high
– it is reset to zero when the CPU writes a byte to port A
Mode 1 Input Ports with Handshaking Signals
• STB
– When an external peripheral device provides a byte of data to an input port, it informs 
the 8255 through the STB pin. STB is of limited duration.
• IBF (Input Buffer Full) – In response to STB, the 8255 latches into its internal register
the data present at PA0-PA7 or PB0-PB7.
– Through IBF it indicates that it has latched the data but it has not been
read by the CPU yet.
– To get the attention of the CPU, it IBF activates INTR
• INTR
– Falling edge of RD makes INTR low
– The RD signal from the CPU is of limited duration and when it goes high the 8255 in 
turn makes IBF inactive by setting it low.
– IBF in this way lets the peripheral know that the byte of data was latched by the 8255 
and read into the CPU as well.
Lập trình cho 8255
Lời giải
Lập trình cho 8255
B A
Lời giải
Tạo chuỗi xung bằng phần mềm