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第 7 章可编程接口芯片 —— 期末复习总结

本章导读：所谓"可编程接口芯片"，即芯片本身可被设计成具有多项功能或多种工作方式，使用时由 CPU 通过"写控制字"来选择所需功能或工作方式。本章介绍三大经典芯片：

7.1 可编程并行接口芯片 8255A

7.2 可编程定时/计数器接口芯片 8253

7.3 可编程串行通信接口芯片 8251A

一、详细内容分析

7.1 可编程并行输入/输出接口芯片 8255A

7.1.1 8255A 的内部结构与引脚功能

基本特性：

Intel 8255A 是通用的可编程并行 I/O 接口芯片。
内部结构由 4 部分组成：① 数据端口；② A 组/B 组控制电路；③ 数据总线缓冲器；④ 读/写控制逻辑。
有 3 个 8 位并行数据端口：端口 A（PA7-PA0）、端口 B（PB7-PB0）、端口 C（PC7-PC0）。
端口分为 A 组（A 口 + C 口高 4 位 PC7-PC4）和 B 组（B 口 + C 口低 4 位 PC3-PC0）两组独立管理。
支持 3 种工作方式：方式 0、方式 1、方式 2。

CPU 接口信号：

D7-D0：三态 8 位双向数据总线缓冲器，与系统数据总线相连。
RESET：复位信号（高电平有效），复位后所有端口置为输入方式。
CS：片选信号，低电平有效。
RD、WR：读、写控制信号，低电平有效。
A1、A0：端口选择信号，配合 RD/WR/CS 选中 4 个内部寄存器。

端口地址（A1、A0 编码）：

A1	A0	选中端口
0	0	A 口（数据口）
0	1	B 口（数据口）
1	0	C 口（数据口）
1	1	控制口

端口读写功能表（CS=0）：

操作	A1	A0	RD	WR	功能
读操作	0	0	0	1	数据总线 ← A 口（CPU 读 A）
读操作	0	1	0	1	数据总线 ← B 口
读操作	1	0	0	1	数据总线 ← C 口
写操作	0	0	1	0	A 口 ← 数据总线
写操作	0	1	1	0	B 口 ← 数据总线
写操作	1	0	1	0	C 口 ← 数据总线
写操作	1	1	1	0	控制寄存器 ← 数据总线

7.1.2 8255A 的控制字（两类）

(1) 方式选择控制字（D7=1）

D7   D6   D5   D4   D3   D2   D1   D0
 1   M1   M0   C2   B   A   CH   CL
 │    └A组方式 └C口高4位  └B口 ┘ └C口低4位 ┘
 特征位      00=方式0
             01=方式1
             1x=方式2
             0=输出 1=输入

D7	D6 D5	D4	D3	D2	D1	D0	含义
1	A 组方式	C 口高 4 位 I/O（0=出,1=入）	B 组方式（0=方式 0, 1=方式 1）	B 口 I/O	C 口低 4 位 I/O	A 口 I/O

(2) C 口置位/复位控制字（D7=0）

用于单独对 C 口某一位（PC0-PC7）置 1 或清 0，不影响其它位。

D7=0（特征位）
D6 D5 D4 = 任意（不用）
D3 D2 D1 = 位选择（000 对应 PC0，111 对应 PC7）
D0 = 0 复位，1 置位

; 例如：把 PC3 置 1
MOV  AL, 00000111B   ; D7=0, D3D2D1=011(PC3), D0=1 置位
OUT  63H, AL

7.1.3 8255A 的工作方式

方式	适用端口	特点
0	A 口、B 口、C 口	基本的输入/输出；无握手联络信号；分两个 8 位（A、B）和两个 4 位（CH、CL）独立设置方向；CPU 直接 IN/OUT
1	A 口、B 口	选通（握手）的输入/输出；C 口引脚作为联络/握手信号；可中断；分输入与输出两种情形
2	仅 A 口	双向选通 I/O；A 口分时双向传输；C 口的 PC3-PC7 作双向联络信号

方式 1 输入（A 口、B 口）的联络线：

STB（输入）：选通信号，低电平有效，由外设送来，把外设数据打入端口锁存器。
IBF（输入缓冲器满）：高电平有效，由 8255A 输出，通知外设"数据已收到"。
INTR（中断请求）：高电平有效，INTE=1 且 IBF=1 且 RD 上升沿时产生。
INTE（中断允许）：A 口用 PC4 置位/复位控制；B 口用 PC2 置位/复位控制。
- A 口输入时：PC4=STB、PC5=IBF、PC3=INTRA
- B 口输入时：PC2=STB、PC1=IBF、PC0=INTRB
- PC7-PC6：I/O（仍可作普通 I/O）

方式 1 输出（A 口、B 口）的联络线：

OBF（输出缓冲器满）：低电平有效，CPU 已把数据送到端口。
ACK（响应）：低电平有效，由外设送来，通知 8255A 数据已收到。
INTR（中断请求）：高电平有效，ACK 上升沿后产生。
INTE：输出 A 口由 PC6 置位/复位；输出 B 口由 PC2 置位/复位。
- A 口输出：PC7=OBF、PC6=ACK、PC3=INTRA
- B 口输出：PC1=OBF、PC2=ACK、PC0=INTRB
- PC5-PC4：I/O

方式 2（A 口双向）：

仅 A 口适用，PC3-PC7 共 5 个联络信号，含义与方式 1 类似。
INTE1（输出中断允许）由 PC6 置/复位；INTE2（输入中断允许）由 PC4 置/复位。
INTRA 在输入或输出时都可以产生。

7.1.4 8255A 的应用举例（例 7.1.1：方式 0 产生波形）

题目：8255A 在方式 0 工作，使其在 PC0、PC3 引脚产生如图所示波形，端口地址 60H/61H/62H/63H。

硬件连接分析：

高位地址 A7-A2 通过 74LS138 译码产生片选 CS（要求 Y0 有效，A7-A2=011000）。
低位地址 A1、A0 直接连 8255A 的 A1、A0，所以：
- A 口地址 = 0110 00 00 = 60H
- B 口地址 = 61H
- C 口地址 = 62H
- 控制口地址 = 63H

应用基本过程：

端口地址归纳（设计）：根据硬件连接确定端口地址，或根据接口要求设计硬件。
控制字归纳：根据工作方式，按方式选择控制字格式归纳控制字。
编写程序：先初始化（写控制字），再写功能程序。

初始化与波形程序（方式 0 输出，A/B/C 全输出，故控制字 D7=1，方式 0 → D6D5=00，PC3、PC0 输出 → D3、D0 都要是 0 = 1000 0000B = 80H）：

START:  MOV  AL, 80H      ; 方式 0 输出控制字（A/B/C 全部为输出）
        OUT  63H, AL
A1:     MOV  AL, 01H      ; PC0=1, PC3=1  → 0000 1001? 注意波形图中PC3=0,PC0=1时为01H
        OUT  62H, AL
        CALL D1ms
        MOV  AL, 09H      ; 1001B → PC3=1, PC0=0
        OUT  62H, AL
        CALL D1ms
        MOV  AL, 00H      ; PC3=0, PC0=0
        OUT  62H, AL
        CALL D1ms
        MOV  AL, 08H      ; PC3=1, PC0=0
        OUT  62H, AL
        CALL D1ms
        JMP  A1

注：本题也可使用 C 口置位/复位控制字单独控制 PC3、PC0，避免整体重写。

7.2 可编程计数器/定时器 8253

7.2.1 8253 的基本功能

3 个独立的 16 位计数器（计数器 0、1、2），每个能完成 16 位减法计数。
每个计数器有 6 种工作方式（方式 0～5）。
能进行 二进制/十进制（BCD）减法计数。所谓十进制计数是指 BCD 码计数。
计数频率范围 0～2 MHz。
既可作计数器也可作定时器使用。

7.2.2 8253 内部结构与引脚

4 个可寻址的端口（A1、A0 编码）：

A1	A0	端口
0	0	计数器 0（数据口）
0	1	计数器 1（数据口）
1	0	计数器 2（数据口）
1	1	控制口

每个计数器 3 条外部信号：

CLK：计数脉冲输入，上升沿触发计数。
GATE：门控信号，启动或禁止计数器。
OUT：计数器状态输出，当减到 0 时按工作方式输出相应波形。

每个计数器内部 4 个寄存器（每个 16 位）：

8 位控制寄存器（实际只用 6 位）。
16 位计数初值寄存器（保存 CPU 写入的初值）。
16 位减 1 计数器（实际执行减 1 操作）。
16 位输出锁存器（CPU 读取当前计数值时使用）。

计数初值计算：

计数方式：计数初值 = 要求的计数次数 N。
定时方式：计数初值 = 定时时间 t / 时钟脉冲周期 TCLK = t × fCLK。

计数初值 0 等价于最大值：十进制 = 10000，二进制 = 65536（0000H 等于 10000H / FFFFH+1）。

读/写格式（RL1、RL0 决定）：

00 = 锁存命令（锁存当前计数值供 CPU 读）
01 = 只读/写低 8 位，高 8 位自动为 0
10 = 只读/写高 8 位，低 8 位自动为 0
11 = 先低 8 位后高 8 位（读写 16 位）

7.2.3 8253 的控制字格式

控制字写入 控制口（A1A0=11）：

D7   D6    D5   D4    D3   D2   D1     D0
SC1  SC0   RL1  RL0   M2   M1   M0     BCD
└计数器选择┘  └读/写格式┘ └工作方式┘  └计数方式┘

字段	编码与含义
SC1 SC0	00=计数器 0，01=计数器 1，10=计数器 2，11=非法
RL1 RL0	00=锁存命令，01=只读/写低 8 位，10=只读/写高 8 位，11=先低 8 位后高 8 位
M2 M1 M0	000=方式 0，001=方式 1，×10=方式 2，×11=方式 3，100=方式 4，101=方式 5
BCD	0=二进制计数，1=BCD（十进制）计数

编程原则：

控制字必须在计数初值之前写入；写入控制字有复位作用，使 OUT 变为各方式规定的初始状态。
16 位计数（初）值的读写必须遵守控制字 RL1、RL0 规定的顺序。
读取计数值有 2 种方法：简单读出（直接读，先锁存再读）和锁存读出（先发锁存命令再读）。

7.2.4 8253 的六种工作方式（核心考点）

方式	名称	OUT 输出波形	启动方式	计数值使用
0	计数结束中断方式	上升沿（计数到 0 时变高）	软启动	一次有效
1	可编程单稳方式	N 个 CLK 的单个负脉冲	硬启动	多次有效
2	脉冲频率发生器	1 个 CLK 宽的负脉冲（重复）	软、硬	重复有效
3	方波发生器	占空比 ≈ 50% 方波（重复）	软、硬	重复有效
4	软件触发选通	计数到 0 后 1 个 CLK 负脉冲	软启动	一次有效
5	硬件触发选通	计数到 0 后 1 个 CLK 负脉冲	硬启动	多次有效

软启动：写入计数初值后即开始计数（GATE=1）。
硬启动：必须等到 GATE 上升沿才启动计数。
一次有效：送入计数初值后只能计一轮，结束后停止。
多次有效（重复有效）：计数结束后自动重新装入初值开始新的一轮计数。

方式 0（计数结束中断方式）：

写入控制字后 OUT 立即变为低电平；
写入初值后开始减 1 计数，计数到 0 时 OUT 变高（产生正跳变），可作中断请求；
计数过程中 GATE=0 禁止计数，GATE=1 继续计数；
计数过程中可改写新的初值，下一个 CLK 按新初值开始计数。

方式 1（可编程单稳）：

硬启动（GATE 上升沿触发），每触发一次输出一个宽度为 N×TCLK 的负脉冲；
在脉冲期间再次触发可重新开始（再触发单稳）。

方式 2（脉冲频率发生器 / 速率发生器）：

写入初值后即开始计数，OUT 平时为高，计数到 1 时 OUT 变低 1 个 CLK，再自动重新装入初值继续；
典型应用：分频器（产生固定周期的窄负脉冲）；
GATE=0 停止计数，GATE 上升沿可重新同步启动。

方式 3（方波发生器）：

写入初值后开始计数，OUT 输出占空比近似 50% 的方波；
初值为偶数时，前半段高、后半段低严格对称；
初值为奇数时，高电平多 1 个 CLK 周期（高电平 = (N+1)/2 × TCLK，低电平 = (N-1)/2 × TCLK）；
重复有效，计数到 0 后自动重装初值。

方式 4（软件触发选通）：

写入初值即启动，OUT 平时为高，计数到 0 时输出 1 个 CLK 的负脉冲；
一次有效（与方式 0 类似但多 1 个负脉冲输出）。

方式 5（硬件触发选通）：

硬启动，GATE 上升沿触发；触发后 OUT 平时为高，计数到 0 时输出 1 个 CLK 的负脉冲；
多次有效：每次 GATE 上升沿都重新开始一轮。

7.2.5 8253 的应用举例（例 7.2.1：初始化设计）

题目：8253 通道 1 工作于方式 0，按 BCD 方式计数，初值 400。计数器 0/1/2 和控制寄存器端口地址依次为 80H-83H。

分析步骤：

端口地址：80H/81H/82H/83H。
控制字：通道 1（SC1SC0=01）、方式 0（M2M1M0=000）、只写低 8 位（RL1RL0=01，因为初值 400 < 256 不需要高字节，也可写 11=16 位）、BCD 计数（BCD=1）。
→ 控制字 = 01 01 000 1 = 0111 0001B = 71H（若选 16 位读写则为 0111 1011 = 7BH）。
计数初值：400，BCD 格式 → 04 00H（送两次：先低 00H，后高 04H）。

初始化程序（按 RL1RL0=01 只写低 8 位示例）：

       MOV  AL, 71H        ; 控制字：通道1, 方式0, BCD, 只写低8位
       OUT  83H, AL
       MOV  AL, 00H        ; 低 8 位计数值
       OUT  81H, AL
       MOV  AL, 04H        ; 高 8 位计数值（虽 RL=01 也常按 16 位分两次写）
       OUT  81H, AL

常考点：计数初值公式 = 输入时钟频率 / 期望输出频率（对方式 2、3 而言，输出频率即 OUT 引脚信号频率）。

7.3 可编程串行通信接口芯片 8251A

7.3.1 串行通信概述

基本通信方式：并行通信 vs 串行通信。

两种传输方式：

基带传输：直接用电平传送数字信号（如 RS-232）。
频带传输：用数字信号调制载波，需 Modem（调制解调器），按调制方式分调幅、调频、调相。

传送方向：

单工：只能 A→B 单方向。
半双工：双方都可收发，但不能同时。
全双工：双方可同时收发（需 2 条独立信道）。

传输速率：

信息传输速率（比特率）：单位 bit/s 或 bps。
码元传输速率（波特率）：单位 Baud。

异步 vs 同步通信：

异步通信：以字节（字符）为单位，一帧包括 起始位 + 数据位（5~8 位） + 奇偶校验位（可选） + 停止位（1/1.5/2 位）。字符间空闲位为高电平。传送效率较低但简单。
同步通信：以数据块（字节组）为单位，一帧含 同步字符 + 数据块，需收发双方时钟严格同步，传送效率高。

7.3.2 8251A 内部结构

8251A 是串行通讯接口，可工作于异步方式或同步方式，字符长度 5/6/7/8 位任选。

5 个组成部分：

数据总线缓冲器（与 CPU 数据总线接口）。
发送缓冲器（并行→串行，从 TXD 发出）。
接收缓冲器（RXD 接收串行数据→并行）。
读/写控制逻辑（接收 CPU 的 CS、RD、WR、C/D 等）。
调制解调器控制电路（DTR、RTS、DSR、CTS）。

7.3.3 8251A 的引脚

与 CPU 连接的引脚：

D7-D0、RD、WR、CS、RESET、CLK
C/D：控制/数据端口选择。C/D=0 选数据口；C/D=1 选控制/状态口。
TXRDY：发送器准备好（状态位），通知 CPU 可写入新数据。
TXEMPTY：发送移位寄存器空，高电平有效。
TXC：发送时钟。
RXRDY：接收器准备好（状态位），CPU 可读取数据。
RXC：接收时钟。
SYNDET：同步检测（同步方式下使用）。

与调制解调器（Modem）的接口信号：

DTR：数据终端准备好，8251A 通知 Modem 已就绪。
RTS：请求发送，8251A 要求发送数据。
DSR：数据装置准备好，Modem 已就绪。
CTS：清除发送（请求发送响应），允许 8251A 发送。
RXD：接收数据线；TXD：发送数据线。

读写操作功能表（C/D + RD + WR + CS）：

C/D	RD	WR	CS	操作
0	0	1	0	数据总线 ← 8251A 数据（CPU 读接收数据）
0	1	0	0	8251A 数据 ← 数据总线（CPU 写发送数据）
1	0	1	0	数据总线 ← 8251A 状态（CPU 读状态字）
1	1	0	0	8251A 控制字 ← 数据总线（CPU 写控制字）
×	1	1	0	高阻
×	×	×	1	高阻（未选中）

7.3.4 8251A 的控制字

(1) 方式选择控制字（8251A 复位之后第一个写入；写入"控制口"，即 C/D=1）：

D7 D6    D5 D4    D3 D2    D1 D0
└停止位┘  └字符长度┘  └奇偶校验┘  └通信方式┘

D1D0（通信方式选择）：
- 00 = 同步方式
- 01 = 异步方式（×1，时钟 = 波特率）
- 10 = 异步方式（×16，时钟 = 16×波特率）
- 11 = 异步方式（×64，时钟 = 64×波特率）
D3D2（字符长度）：00=5 位，01=6 位，10=7 位，11=8 位。
D5D4（奇偶校验）：0=不用，1=使用奇偶校验。
D7D6（异步时停止位）：00=无效，01=1 位停止位，10=1.5 位停止位，11=2 位停止位。
D7D6（同步时同步字符个数）：00=2 个同步字符（内同步），01=2 个（外同步），10=1 个（内同步），11=1 个（外同步）。

(2) 命令控制字（方式选择字之后任何时间可写入；写入"控制口"）：

D7     D6     D5     D4     D3     D2     D1       D0
EH     IR     RTS    ER     SBRK   RXE    DTR      TXEN
搜索同步 内部复位 请求发送 错误复位 发中止 接收允许 终端准备好 发送允许

注意：命令字的 D5(RTS)、D1(DTR) 与引脚反相（写入 1，引脚输出低）。
D3(SBRK)=1：强迫 TXD 变低（发中止字符）。
D6(IR)=1：内部复位（8251A 复位回到初始状态，等同于 RESET）。
D4(ER)=1：清除错误标志（PE/OE/FE）。
D0(TXEN)=1：允许发送；D2(RXE)=1：允许接收；D7(EH)=1：异步时无意义，同步方式下允许搜索同步字符。

(3) 状态字（只读，反映当前状态；读"状态口"即 C/D=1、RD=0）：

D7  D6        D5  D4  D3        D2       D1       D0
DSR SYNDET/BD FE  OE  PE   TXEMPTY  RXRDY     TXRDY

DSR/SYNDET/BD/TXEMPTY/RXRDY/TXRDY：与同名引脚状态相同。
PE=1：奇偶错；OE=1：溢出错（上一字符还没被 CPU 取走，新字符又到了）；FE=1：格式错（异步方式下未检测到停止位）。
状态位 TXRDY 与引脚 TXRDY 有区别：状态位 TXRDY 表示数据输出缓冲器空；引脚 TXRDY 只有当 CTS=0、TXEN=1 时才置位（表示可以接收 CPU 数据）。CPU 输出一个字符后状态位 TXRDY 会自动清 0。

7.3.4.4 8251A 初始化流程（重要）

关键顺序：方式选择控制字 → 命令控制字。两者必须分两次写入同一个控制口，且方式选择字必须在复位之后第一个送入。如果写完方式选择字立刻又写了命令字，CPU 不会执行命令字内容。

完整流程：

系统 RESET（或写命令字 D6=1 内部复位）。
写入 方式选择控制字。
异步方式：跳过；同步方式：输出 1～2 个同步字符。
写入 命令控制字（允许发送/接收、清错误标志等）。
进行数据传送；发送时查 TXRDY=1，接收时查 RXRDY=1。
工作中若需要可再次写命令字（含内部复位 IR=1）。

7.3.5 8251A 的应用举例（例 7.3.1：异步方式初始化）

题目：8251A 异步方式，波特率因子 16，每字符 7 位数据位，偶校验，2 个停止位，允许发送和接收。数据口地址 200H，控制口地址 201H。

方式选择控制字：

通信方式：异步×16 → D1D0 = 10
字符长度 7 位 → D3D2 = 10
偶校验（使用奇偶校验，校验类型由命令字决定） → D5 = 1，D4 = 1（偶校验=1）
2 位停止位 → D7D6 = 11

控制字 = 11 1 1 1 0 10 = 1111 1110B = FAH

命令控制字：

允许发送 → D0(TXEN)=1
允许接收 → D2(RXE)=1
清错误标志 → D4(ER)=1
其他位取 0（IR=0 不内部复位；SBRK=0 不发中止；RTS=0；DTR=0；EH=0）

命令字 = 00 0 0 1 0 1 0 1 = 0011 0111B = 37H

初始化程序：

       MOV  AL, 0FAH       ; 方式选择控制字
       MOV  DX, 201H       ; 控制端口地址
       OUT  DX, AL
       MOV  AL, 37H        ; 命令控制字：允许收发，清错误标志
       OUT  DX, AL
       ; ... 发送/接收数据时再读写 200H 端口

二、考点总结

（一）8255A 考点

【高频】3 个端口 PA/PB/PC 的结构，A 组（A 口 + C 高 4 位）、B 组（B 口 + C 低 4 位）。
【高频】三种工作方式对比：
- 方式 0：基本输入/输出，无握手，A/B/C 口都可工作（适用端口最广）。
- 方式 1：选通（握手）输入/输出，仅 A、B 口适用，C 口做联络信号，可产生中断。
- 方式 2：仅 A 口可用的双向选通 I/O。
【高频】方式选择控制字（D7=1）：8 位含义、归纳方法。
【高频】C 口置位/复位控制字（D7=0）：单独操作 PC0-PC7 中任意一位。
【高频】端口地址归纳：A1A0 编码（00/01/10/11 选 A/B/C/控制）；CS 由高位地址译码得到；通过 74LS138 等译码器确定 CS 后才能算出 A/B/C/控制口地址。
【高频】方式 1 的联络线：
- 输入：STB、IBF、INTR、INTE（A 口 INTE 用 PC4 控，B 口 INTE 用 PC2 控）。
- 输出：OBF、ACK、INTR、INTE（A 口输出 INTE 用 PC6 控，B 口输出 INTE 用 PC2 控）。
【高频】8255A 初始化编程步骤：归纳端口地址 → 归纳控制字 → 写控制字到控制口 → 通过数据口读写数据。
【常考】**74LS138（3-8 译码器）**功能表。

（二）8253 考点

【高频】3 个独立 16 位计数器、6 种工作方式、二进制/BCD 计数、最高 2 MHz。
【高频】计数初值计算公式：
- 计数方式：初值 N = 要求的计数次数。
- 定时方式：初值 N = 定时时间 t / 时钟周期 TCLK = t × fCLK。
- 频率换算：N = 输入时钟频率 fCLK / 输出信号频率 fout（方式 2、3 适用）。
【高频】控制字格式（8 位）：SC1/SC0（计数器选择）+ RL1/RL0（读写格式）+ M2/M1/M0（方式）+ BCD（计数制）。
【高频】6 种工作方式对比表（方式 0~5 名称、波形、启动方式、计数值使用）：
- 方式 0：计数结束中断，软启动，一次有效，OUT 输出正跃变。
- 方式 1：可编程单稳，硬启动，多次有效。
- 方式 2：脉冲频率发生器 / 速率发生器，软/硬启动，重复有效，常作分频器。
- 方式 3：方波发生器，软/硬启动，重复有效，占空比近似 50%；奇初值时高电平多 1 个 CLK。
- 方式 4：软件触发选通，软启动，一次有效。
- 方式 5：硬件触发选通，硬启动，多次有效。
【高频】GATE 门控信号在各方式中的作用：电平控制（0 禁/1 允）vs 边沿触发（上升沿启动）。
【高频】端口地址（A1A0=00/01/10/11 选计数器 0/1/2/控制口）。
【高频】编程顺序：先写控制字，再写计数初值；16 位数据先低 8 位后高 8 位。
【常考】读计数器当前值的两种方法：简单读出（先锁存再读）和直接读。
【常考】最大计数初值 0 等价于 10000（BCD）或 65536（二进制）。

（三）8251A 考点

【高频】异步串行帧格式：起始位 + 数据位（5~8）+ 奇偶校验位（可选）+ 停止位（1/1.5/2）。起始位为 0，停止位为 1。
【高频】波特率因子：×1、×16、×64 三种异步方式（时钟 = 波特率因子 × 波特率）。
【高频】3 类引脚：
- 与 CPU：D7-D0、RD、WR、CS、CLK、RESET、C/D（区分控制口/数据口）、TXRDY、TXEMPTY、TXC、RXRDY、RXC、SYNDET。
- 与 Modem：DTR、RTS、DSR、CTS、RXD、TXD。
【高频】两类控制字格式（都写入"控制口"即 C/D=1）：
- 方式选择控制字：D1D0 通信方式、D3D2 字符长度、D5D4 奇偶校验、D7D6（异步停止位 / 同步字符）。
- 命令控制字：EH、IR、RTS、ER、SBRK、RXE、DTR、TXEN。RTS/DTR 位与引脚反相。
【高频】状态字（读"状态口"）：DSR、SYNDET/BD、FE、OE、PE、TXEMPTY、RXRDY、TXRDY；PE/OE/FE 三个错误标志由命令字 ER 位清除。
【高频】初始化顺序（顺序错则失败）：
1. RESET（或命令字 D6=1 内部复位）；
2. 写方式选择控制字；
3. 同步方式还要输出 1~2 个同步字符；
4. 写命令控制字（允许收发、清错误标志等）；
5. 进行数据通信。
【高频】状态位 TXRDY ≠ 引脚 TXRDY：状态位 TXRDY 表示发送缓冲器空，引脚 TXRDY 还要 CTS=0 且 TXEN=1 时才置位。

（四）三大芯片共性考点

【高频】端口地址归纳：由 CS（高位译码）+ A1A0（低位地址）共同决定。
【高频】控制字/方式字各位含义——能根据题意写控制字（初始化编程核心）。
【高频】初始化编程 = 写控制字（控制口） + 写数据/初值（数据口）。
【常考】74LS138（3-8 译码器）、74LS245 收发器等辅助芯片功能。

三、常见题型与答题思路

1. 编程题：给定硬件连线，写 8255A / 8253 / 8251A 初始化程序

步骤 ①：根据 CS（74LS138 译码输出）和 A1、A0 推出 A/B/C/控制口地址（或计数器 0/1/2/控制口地址）。
步骤 ②：根据题意要求（如方式 0 输出、A 组方式 2、异步 7 位偶校验、计数器 1 方式 2 二进制等）按控制字格式逐位归纳。
步骤 ③：按顺序写程序：先 OUT 控制口, AL（写控制字），再 OUT 数据口, AL（写初值或数据）。

2. 计算题：已知输入频率与输出频率求计数初值

公式：N = fCLK / fout（针对 8253 方式 2、3）。
例：fCLK = 2 MHz，要求输出 1 kHz 方波 → N = 2 000 000 / 1 000 = 2000。
进一步：若要求输出方波（方式 3），2000 为偶数，占空比严格 50%。

3. 分析题：判断 8253 哪种工作方式产生何种波形

看 OUT 输出波形形状：单个负脉冲宽度 N×TCLK → 方式 1 单稳；
周期重复、窄负脉冲 → 方式 2 速率发生器；
占空比近似 50% 方波 → 方式 3 方波发生器；
一次正跃变（计数结束中断） → 方式 0；
单个 CLK 宽负脉冲、一次有效 → 方式 4；
硬触发多次有效 → 方式 5。

4. 简答题：8255A 方式 1 与方式 0 的区别 / 8253 各方式特点对比

8255A 方式 0 vs 方式 1：
- 方式 0：基本 I/O，无握手，CPU 直接 IN/OUT 同步读写。
- 方式 1：选通 I/O，C 口做联络线（STB/IBF/OBF/ACK/INTR），可中断或查询，工作节奏由外设决定。
8253 6 种方式对比：抓住 启动方式（软/硬）+ 计数值使用（一次/多次）+ 输出波形三要素即可答全。

复习建议：本章编程与计算并重。务必熟练画出三种芯片的控制字格式，能根据题目要求在 1 分钟内写出控制字二进制串，再转十六进制送 AL。重点练 8253 的计数初值计算和 8255A 的端口地址归纳 + 方式选择控制字归纳两大套路。

28 KiB Raw Permalink Blame History Unescape Escape

第 7 章 可编程接口芯片 —— 期末复习总结