Intel 8255 - Intel 8255

Intel 8255 (или i8255 ) Программируемый Периферийный интерфейс (ИЦП) чип был разработан и изготовлен Intel в первой половине 1970 - х годов для Intel 8080 микропроцессора. 8255 имеет 24 параллельных линии ввода / вывода с различными программируемыми режимами работы.

8255 является членом семейства микросхем MCS-85 , разработанного Intel для использования с микропроцессорами 8085 и 8086 и их потомками. Сначала он был доступен в 40-контактном корпусе DIP, а затем в 44-контактном корпусе PLCC . Он нашел широкое применение в системах цифровой обработки и позже был клонирован другими производителями. 82C55 - это версия CMOS для более высокой скорости и меньшего потребления тока.

Функциональные возможности 8255 в настоящее время в основном встроены в более крупные микросхемы обработки СБИС в качестве подфункции. CMOS версия 8255 до сих пор сделано Renesas , но в основном используется для расширения входов / выходов микроконтроллера .

Подобные фишки

8255 имеет аналогичные функции с Motorola 6820 PIA (адаптер периферийного интерфейса) из семейства Motorola 6800 , также изначально упакованный как 40-контактный DIL. 8255 имеет 24 контакта ввода / вывода с четырьмя программируемыми битами направления: один для порта A (7: 0) (т. Е. Все контакты в порту), один для порта B (7: 0), один для порта C (3: 0) и один для порта C (7: 4). Напротив, микросхемы Motorola и MOS предоставляют только 16 контактов ввода / вывода плюс 4 контакта управления, но микросхемы Motorola / MOS позволяют индивидуально программировать направление (вход или выход) всех контактов ввода / вывода. Оба имеют конфигурации, которые будут выполнять определенное количество автоматического квитирования и генерации прерываний.

Другими сопоставимыми микропроцессорными микросхемами ввода-вывода являются программируемый периферийный интерфейс 2655 из семейства Signetics 2650 , Z80 PIO , Western Design Center WDC 65C21 (эквивалент Motorola 6820/6821), а также MOS Technology 6522 VIA и 6526 CIA, которые имели значительные дополнительные функции, такие как таймеры и регистры сдвига.

Варианты

Версия Intel ID8255A промышленного уровня была доступна по цене 17,55 долларов США при количестве от 100 штук и выше. Доступная версия Intel 8255A-5 стоила 6,55 долларов США при количестве 100 или более. Доступная версия 82C55A CMOS была передана Oki Electronic Industry Co., Ltd .

Приложения

8255 широко использовался во многих системах микрокомпьютеров / микроконтроллеров и домашних компьютерах, таких как SV-328 и все модели MSX . 8255 использовался в оригинальных IBM-PC , PC / XT, PC / jr и клонах, а также во многих домашних компьютерах, таких как N8VEM .

Функция

8255 предоставляет ЦП или цифровой системе доступ к программируемому параллельному вводу / выводу . 8255 имеет 24 контакта ввода / вывода. Они разделены на три 8-битных порта (A, B, C). Порт A и порт B могут использоваться как 8-битные порты ввода / вывода. Порт C может использоваться как 8-битный порт ввода / вывода или как два 4-битных порта ввода / вывода или для создания сигналов подтверждения для портов A и B.

Далее три порта сгруппированы следующим образом:

1. Группа A, состоящая из порта A и верхней части порта C.
2. Группа B, состоящая из порта B и нижней части порта C.

Доступны восемь линий данных (D0 – D7) (с 8-битным буфером данных) для чтения / записи данных в порты или управляющий регистр в состоянии активных RD (вывод 5) и WR (вывод 36). -низкие сигналы для операций чтения и записи соответственно. Адресные строки A ₁ и A ₀ позволяют получить доступ к регистру данных для каждого порта или регистру управления, как указано ниже: ${\ displaystyle {\ neg}}$${\ displaystyle {\ neg}}$

А 1	А 0	Порт выбран
0	0	порт А
0	1	порт B
1	0	порт C
1	1	контрольный регистр

Сигнал выбора микросхемы управления CS (вывод 6) используется для включения микросхемы 8255. Это сигнал активного низкого уровня, т. Е. Когда CS = 0, 8255 включен. СБРОС вход (контакт 35) подключен к линии сброса системы , как 8085, 8086 и т.д., так что , когда система сброса все порты инициализируются в качестве входных линий. Это сделано для предотвращения разрушения 8255 и / или любого подключенного к нему периферийного устройства из-за несоответствия настроек направления порта. В качестве примера рассмотрим устройство ввода, подключенное к 8255 через порт A. Если в результате предыдущей операции порт A инициализирован как порт вывода, и если 8255 не был сброшен до использования текущей конфигурации, то существует вероятность повреждения любого из них. подключенное устройство ввода, или 8255, или оба, поскольку и 8255, и подключенное устройство будут отправлять данные. ${\ displaystyle {\ neg}}$${\ displaystyle {\ neg}}$

Регистр управления (или логика управления, или регистр командного слова) - это 8-битный регистр, используемый для выбора режимов работы и обозначения ввода / вывода портов.

Режимы работы 8255

8255 имеет два основных режима работы:

• Режим установки / сброса битов (режим BSR).
• Режим ввода / вывода (режим ввода / вывода).

Два режима выбираются на основе значения, присутствующего в бите D ₇ регистра управляющего слова. Когда D ₇ = 1, 8255 работает в режиме ввода-вывода, а когда D ₇ = 0, он работает в режиме BSR.

Режим установки / сброса битов (BSR)

Режим установки / сброса битов (BSR) доступен только для порта C. Каждая линия порта C (ПК ₇ - ПК ₀ ) может быть установлена ​​или сброшена путем записи подходящего значения в регистр управляющего слова. Режим BSR и режим ввода / вывода независимы, и выбор режима BSR не влияет на работу других портов в режиме ввода / вывода.

• Бит D ₇ всегда равен 0 для режима BSR.
• Биты D ₆ , D ₅ и D ₄ - это неважные биты.
• Биты D ₃ , D ₂ и D ₁ используются для выбора вывода порта C.
• Бит D ₀ используется для установки / сброса выбранного вывода порта C.

Выбор вывода порта C определяется следующим образом:

D3	D2	D1	Выбран бит / вывод порта C
0	0	0	ПК 0
0	0	1	ПК 1
0	1	0	ПК 2
0	1	1	ПК 3
1	0	0	ПК 4
1	0	1	ПК 5
1	1	0	ПК 6
1	1	1	ПК 7

Например, если необходимо установить ПК ₅ , то в управляющем слове

1. Поскольку это режим BSR, D ₇ = «0» .
2. Поскольку D ₄ , D ₅ , D ₆ не используются, предположим, что они равны « 0» .
3. Необходимо выбрать ПК ₅ , следовательно, D ₃ = «1», D ₂ = «0», D ₁ = «1» .
4. Необходимо установить ПК ₅ , следовательно, D0 = '1' .

Таким образом, согласно приведенным выше значениям, 0B (шестнадцатеричный) будет загружен в регистр управляющего слова (CWR).

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
0	0	0	0	1	0	1	1

Режим ввода / вывода

Этот режим выбирается, когда бит D _{7 регистра} управляющего слова равен 1. Существует три режима ввода-вывода:

1. Режим 0 - простой ввод / вывод
2. Режим 1 - Стробированный ввод / вывод
3. Режим 2 - Стробированный двунаправленный ввод / вывод

Формат контрольного слова

• D ₀ , D ₁ , D ₃ , D ₄ назначены для порта C нижнего, порта B, порта C верхнего и порта A соответственно. Когда эти биты равны 1 , соответствующий порт действует как входной порт. Например, если D ₀ = D ₄ = 1, то нижний порт C и порт A действуют как входные порты. Если эти биты равны 0 , то соответствующий порт действует как выходной порт. Например, если D ₁ = D ₃ = 0, то порт B и верхний порт C действуют как выходные порты.
• D ₂ используется для выбора режима Группы B (порт B и нижний порт C). Когда D ₂ = 0, выбирается режим 0, а когда D ₂ = 1, выбирается режим 1.
• D ₅ и D ₆ используются для выбора режима Группы A (порт A и верхний порт C). Выбор осуществляется следующим образом:

D 6	D 5	Режим
0	0	0
0	1	1
1	Икс	2

• Поскольку это режим ввода-вывода, D ₇ = 1.

Например, если порт B и верхний порт C должны быть инициализированы как входные порты, а нижний порт C и порт A как выходные порты (все в режиме 0):

1. Поскольку это режим ввода-вывода, D ₇ = 1.
2. Все биты выбора режима, D2, D5, D6 равны 0 для режима 0.
3. Порт B и верхний порт C должны работать как входные порты, следовательно, D ₁ = D ₃ = 1.
4. Порт A и нижний порт C должны работать как выходные порты, следовательно, D ₄ = D ₀ = 0.

Следовательно, для желаемой операции регистр управляющего слова должен быть загружен с "10001010" = 8A (шестнадцатеричный) .

Режим 0 - простой ввод / вывод

В этом режиме порты могут использоваться для простых операций ввода-вывода без сигналов подтверждения. Порт A, порт B обеспечивают простую операцию ввода-вывода. Две половины порта C могут использоваться вместе как дополнительный 8-битный порт или как отдельные 4-битные порты. Поскольку две половины порта C независимы, их можно использовать так, что одна половина инициализируется как входной порт, а другая половина инициализируется как выходной порт.

Функции ввода / вывода в режиме 0 следующие:

1. Выходные порты заблокированы.
2. Входные порты буферизуются, а не фиксируются.
3. Порты не поддерживают квитирование или прерывание.
4. С 4 портами возможны 16 различных комбинаций ввода / вывода.

«С фиксацией» означает, что биты помещаются в регистр хранения (массив триггеров), который сохраняет свою выходную константу, даже если входные данные меняются после фиксации.

Выходы 8255 фиксируются для хранения последних записанных на них данных. Это необходимо, потому что данные остаются на шине только в течение одного цикла. Таким образом, без фиксации выходы станут недействительными, как только цикл записи завершится.

Входы не фиксируются, потому что ЦП должен только прочитать их текущие значения, а затем сохранить данные в регистре ЦП или в памяти, если к ним потребуется обратиться позже. Если вход изменяется во время чтения порта, результат может быть неопределенным.

Mode 0 - режим ввода

• В режиме ввода 8255 получает данные от внешних периферийных портов, а ЦП считывает полученные данные через свою шину данных.
• ЦП сначала выбирает микросхему 8255, понижая CS. Затем он выбирает желаемый порт, используя линии A ₀ и A ₁ .${\ displaystyle {\ neg}}$
• Затем ЦП выдает сигнал RD для чтения данных с внешнего периферийного устройства через системную шину данных.${\ displaystyle {\ neg}}$

Mode 0 - режим вывода

• В режиме вывода ЦП отправляет данные на 8255 через системную шину данных, а затем внешние периферийные порты получают эти данные через порт 8255.
• ЦП сначала выбирает микросхему 8255, понижая CS. Затем он выбирает желаемый порт, используя линии A ₀ и A ₁ .${\ displaystyle {\ neg}}$
• Затем CPU выдает сигнал WR для записи данных в выбранный порт через системную шину данных. Эти данные затем принимаются внешним периферийным устройством, подключенным к выбранному порту.${\ displaystyle {\ neg}}$

Режим 1 - Стробированный режим ввода / вывода

Когда мы хотим использовать порт A или порт B для операции ввода или вывода с квитированием (стробированием), мы инициализируем этот порт в режиме 1 (порт A и порт B могут быть инициализированы для работы в разных режимах, т.е., например, порт A может работают в режиме 0, а порт B - в режиме 1). Некоторые контакты порта C функционируют как линии подтверждения.

Для порта B в этом режиме (независимо от того, действует ли он как порт ввода или порт вывода), выводы PC0, PC1 и PC2 функционируют как линии подтверждения.

Если порт A инициализирован как входной порт режима 1, то PC3, PC4 и PC5 функционируют как сигналы подтверждения. Контакты PC6 и PC7 доступны для использования в качестве линий ввода / вывода.

Режим 1, поддерживающий квитирование, имеет следующие особенности:

Входные сигналы квитирования

1. IBF (входной буфер заполнен) - это выходной сигнал, указывающий, что входная защелка содержит информацию.

2. STB (Strobed Input) - вход строба загружает данные в защелку порта, которая удерживает информацию до тех пор, пока она не будет введена в микропроцессор с помощью инструкции IN.

3. INTR (запрос прерывания) - это выход, который запрашивает прерывание. Вывод INTR становится логической 1, когда на входе STB возвращается логическая 1, и очищается, когда данные вводятся из порта микропроцессором.

4. INTE (разрешение прерывания) - не является ни входом, ни выходом; это внутренний бит, программируемый через битовую позицию порта PC4 (порт A) или PC2 (порт B).

Выходные сигналы подтверждения связи

1. OBF (выходной буфер заполнен) - это выходной сигнал, который становится низким при выводе данных (OUT) на порт A или порт B. Этот сигнал устанавливается на логическую 1 всякий раз, когда импульс ACK возвращается от внешнего устройства.

2. ACK (подтверждение) - возвращает вывод OBF на уровень логической 1. Сигнал ACK - это ответ от внешнего устройства, указывающий, что оно получило данные из порта 82C55A.

3. INTR (запрос прерывания) - это сигнал, который часто прерывает работу микропроцессора, когда внешнее устройство получает данные через сигнал. этот вывод определяется внутренним битом INTE (разрешение прерывания).

4. INTE (разрешение прерывания) - не является ни входом, ни выходом; это внутренний бит, запрограммированный для включения или отключения вывода INTR. Бит INTE A программируется с помощью бита PC6, а INTE B - с помощью бита PC2.

Режим 2 - режим стробированного двунаправленного ввода / вывода

В этом режиме можно инициализировать только порт A. Порт A может использоваться для двунаправленной передачи данных с подтверждением связи . Это означает, что данные могут вводиться или выводиться на одних и тех же восьми линиях (PA0 - PA7). Контакты PC3 - PC7 используются в качестве линий подтверждения для порта A. Остальные контакты порта C (PC0 - PC2) могут использоваться в качестве линий ввода / вывода, если группа B инициализирована в режиме 0 или как подтверждение связи для порта B, если группа B. инициализируется в режиме 1. В этом режиме 8255 может использоваться для расширения системной шины до подчиненного микропроцессора или для передачи байтов данных на контроллер гибких дисков и обратно . Сигналы подтверждения и квитирования предоставляются для поддержания надлежащего потока данных и синхронизации между передатчиком и приемником данных.

использованная литература

внешние ссылки

• drew.hickmans.net , Полное описание микросхемы Intel 8255
• ic-on-line.cn , Лист данных
• sharpmz.org , обзор функций
• intel-assembler.it , Технические детали программирования и пример кодирования
• bitsavers.informatik.uni-stuttgart.de , Руководство пользователя микрокомпьютерных систем Intel 8080 (сентябрь 1975 г.). Включает чип 8255.