计算机原理 实验二 基本输入／输出实验

实验二基本输入/输出实验
一、实验目的
1.了解计算机中基本输入/输出接口的工作方式。

2.了解可编程外围接口芯片8255。

学会使用8255工作在方式0。

二、实验内容
将一片8255接入Dais-CMH+实验系统的总线，用手动方式将“缓冲输入”
单元作为A口的输入信号通过B口输出到“锁存输出”单元显示。

本实验8255的A口、B口均为工作方式0。

三、实验器材
1.Dais-CMH+ 计算机组成原理教学实验系统1台；
2.8255芯片1片，双头实验导线、排线若干。

四、 8255芯片介绍
8255可编程外围接口芯片是由INTEL公司出品的通用并行I/O接口芯片。

⑴8255内部结构
8255内部结构如图2-1所示，共有三部分：与CPU的接口部分、输入/输出端口部分、A组和B组控制部分。

①与CPU的接口电路由数据总线缓冲器和读/写控制逻辑组成。

数据总线缓冲
器是一个8位、双向、三态缓
冲器,与8位数据总线相连。

CPU通过它向8255写控制字、
读状态信息、输入/输出数据。

读/写控制逻辑有RESET、RD、
WR、CS、A0和A1六根控制
线，接受CPU的控制信号，实
现对8255内部操作的控制。

②输入/输出端口。

8255共有三
个8位输入/输出端口，即PA
口（PA7～PA0）、PB口（PB7～
PB0）、PC口（PC7～PC0）。

每个端口都可设置为输入或输
出端口。

输入/输出端口通常用
来连接外设。

它包括输入/输出线、输入缓冲器和输出
锁存器及相应的控制逻辑。

③A组和B组控制部件。

它们由控制字（控制字
含义见图2-3〕分别控制A组和B组的工作方式。

A
组控制部件控制PA口和PC口高4位（PC7～PC4），
B组控制部件控制PB口和PC口低4位（PC3～PC0）。

⑵芯片引脚
8255芯片引脚如图2-2所示，其中D7～D0：数据
线；PA7～PA0：PA端口（双向口，A1、A0=00）；PB7～
PB0：PB端口（准双向口，A1、A0=01）；PC7～PC0：PC端口（准双向或联络信号线，A1、A0=10）；CS：片选；RD：读信号；WR：写信号；RESET：复位；A1，A0：片内寄存器选择（表2-1）；VCC：电源；GND：地。

⑶8255三种工作方式
方式0—基本输入/输出，方式1—选通输入/输出，方式2—双向选通（只用于PA口）输入/输出。

8255工作在方式0时，PA、
PB、PC三个端口为基本输入/
输出口，8255工作在方式1、2
时是条件选通方式，其选通信号
是由PC口提供的。

此时，PA、
PB、PC三个端口被分为A，B
两组。

PA口与PC口的高四位
为A组，PB口与PC口的低四
位为B组。

⑷8255控制寄存器（A1、
A0=11时选中控制寄存器）
8255三种工作方式的选择
可以通过对8255写入控制命令字来设定，控制命令字有两种，D7为特征位：
①D7=1 表示CPU 发出的是工作方式控制字，用于选择8255的工作方式，如图2-3。

②D7=0 PC口按位置位/复位的控制字，本实验不用暂不介绍。

8255工作方式控制字如图2-3所示，其中D2～D0为B组的控制字。

D2设置B组的工作方式，D2=1为方式1；D2=0 为方式0。

D1、D0分别设置B口、C口低四位的数据流向，等于1时为输入，等于0时为输出。

而D6～D3为A组的控制字。

D6、D5用来设置A组的工作方式，D6D5=00 A组的工作在方式0；D6D5=01 A组的工作在方式1；D6D5=1×A组的工作在方式2。

D4、D3分别设置A口、C口高四位的数据流向，等于1时为输入，等于0时为输出。

⑷8255片选
在“运算单元”的上方，有Y1、Y2两个用于系统扩展片选信号的引出
孔，他们是由系统“二进制开关单元”的A8、A9控制信号来决定片选有效。

本实验建议用A9A8=01来选中Y1做8255的片选，将其接至8255的CS端。

五、实验原理
如图2-4将数据开关的值通过8255PA口送实验台R0寄存器,再通过8255PB口将
R0寄存器内容送到L7～L0显示。

1.将8255接入实验系统，并将8255的PA口接到系统“缓冲输入”单元的“*数据开关接口”D7～D0（见图2-6）。

用数据开关量作为PA口的输入。

PB口接到系统“锁存输出”单元的L7～L0插针上，观察L7～L0指示灯可看到PB口输出的数据。

2.用手动方式将8255的控制字由实验系统的“缓冲输入”单元写入8255的控制寄存器。

控制字应设为A、B两组皆工作在基本输入/输出方式，PA 口输入，PB口输出。

（①控制寄存器地址03→AR；②控制字→控制寄存器）。

3.由图2-5可见，当245的输出为高阻态时，由开关给定的信号并不影响数据总线，此时可用它作为PA口的输入信号。

用手动方式将PA口的数据读入到
CPU寄存器R0。

当R0的输入控制信号由“二进制开关单元”LDR0（M3）为高电平时，T4脉冲的高电平将数据总线上的数据写入R0。

读PA口数据：①PA口地址00H→AR；②PA口数据→R0（注：让LDR0有效）。

4.用手动方式将寄存器R0中的数据输出“锁存输出”单元，观察L7～L0显示是否同输入一致。

写数据至PB口：①PB口地址01H→AR；②R0→PB口（注：CBA=100）。

六、实验步骤
⒈实验连线
⑴用8芯扁平线连接图2-6中所有标明“”或“”图案的总线
接口。

用双头实验导线连接图2-6中所有标明“”或“”图案的插孔。

注意：
锁存输出处只接一条扁平电缆。

⑵将8255芯片插在Dais-CMH+的左上角的40脚扩展槽内，夹紧并接好电源
和地。

⑶将8255数据总线D7~D0连至Dais-CMH+的“数据总线”（通过扁平
电缆）。

⑷将8255地址线A0、A1引脚接至Dais-CMH+的“地址总线”单元的A0、A1（通过扁平电缆）。

⑸将8255片选信号CS连至Dais-CMH+的“运算单元”上方的Y1处。

⑹8255读信号RD连至Dais-CMH+“运算单元”上方的的RD；8255
写信号WR连至实验系统的WR（用Dais-CMH+的“二进制开关单元”的WE信号控制）。

⑺8255 PA7～PA0与Dais-CMH+“缓冲输入”单元的数据开关接口连接（通过扁平电缆）。

⑻8255 PB7～PB0与Dais-CMH+“锁存输出”单元的二进制显示单元接口连接（通过扁平电缆）。

⑼将8255的RESET线接低电平。

⒉操作步骤
（1）在闪动的“P.”状态下按动【增址】命令键，使LED显示器自左向右第4位显示提示符“L”，表示本装置已进入手动状态。

在“L”状态下，用位于
实验系统右上角“二进制开关单元”的26个拨动开关作控制信号。

手动加载正逻辑有效电平（即高电平信号“H”）和按【单步】命令键产生的单周期4拍时序信号T1、T2、T3、T4的方法来实现和完成实验所需的控制信号操作。

（2）利用输入缓冲开关将控制字通过数据总线写入8255（PA口输入，PB 口输出，均工作方式0。

）。

（3）输入缓冲开关在没有接通数据总线的状态下设置数据，然后将开关数据由8255的PA口读到CPU的寄存器中R0。

|（4）再将该数据从B口输出到锁存输出单元LED显示。

3. 记录实验过程和实验数据。

七、预习要求
1.了解8255芯片的功能及使用方法。

2.考虑8255与实验系统的连线方法。

3.写出8255的控制字，画出实验操作步骤的流程。

4.写出8255各端口读、写时系统中的控制信号和地址信号的具体电平（高电平为1，低电平为0）
八、思考题
在本实验中8255 PA端口输入的数据是否能直接读入存储器？为什么？。