Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 17
CHƯƠNG 2: GHÉP NỐI VÀO RA SONG SONG ðIỀU KHIỂN BẰNG
CH
ƯƠNG TRÌNH 2.1. Các lệnh vào ra dữ liệu
2.1.1 Các lệnh vào ra bằng hợp ngữ:
Lệnh ñể nhận dữ liệu từ thiết bị vào/ra là INput
và một lệnh ñể gửi số liệu ra thiết bị
vào/ra là OUTput. Có bốn cách dùng khác nhau của mỗi lệnh này: hai loại chuyển dữ
liệu 8 hay 16 bít thông qua các cổng vào/ra 8 bít, và hai chuyển dữ liệu 8 hay 16 bít thông
qua các cổng 16 bít.
Ví dụ hai lệnh sau ñây sẽ ñọc các byte của ñường dẫn dữ liệu từ cổng LPT1:

MOV DX,378H ; nạp ñịa chỉ của thanh ghi dữ liệu vào DX
IN AL,DX ; ñọc thông tin trên ñường dẫn dữ liệu (D0 ñến D7) của LPT1
sang thanh ghi AL
Bảng 2.1: Bảng các lệnh vào ra
Instruction Data
Width
Comment
IN AL,d8
IN AL,DX
IN AX,d8
IN AX,DX
OUT d8,AL
OUT DX,AL
OUT d8,AX
OUT DX,AX

Data_var=inportb(addr_port)
outport(addr_port,data_var)Data_var=inportb(addr_port)

outp(addr_port,data_var)
Data_var=inp(addr_port)
outpw(addr_port,data_var)

Data_var=inp(addr_port)

8
8
16

168

8
16

16

Gửi một byte ra cổng vào/ra 8 bít xác ñịnh bởi ñịa chỉ addr_port
Ðọc một byte từ cổng vào xác ñịnh bởi ñịa chỉ addr_port
Gửi
một word ra cổng vào/ra, 8 bít thấp xác ñịnh bởi ñịa chỉ

Ví dụ:
Uses crt;
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 19
Port[$378] := X; Xuất ra giá trị biến X lên ñường dẫn dữ liệu (D0 ñến D7) của cổng
LPT1
Y := port[$379]; ðọc nội dung thanh ghi trạng thái của LPT1 vào biến Y

Chú ý: Một chữ số ở hệ 16 phải thêm dấu: 0x vào trước số ñó trong ngôn ngữ C,
và $ vào trước số ñó trong ngôn ngữ Pascal. 2.1.4 Giản ñồ thời gian các lệnh ñọc/ghi dữ liệu:

Bus hệ thống, bao gồm bus dữ liệu (data bus), bus ñiều khiển (control bus) và bus ñịa chỉ
(address bus), là các ñường dẫn truyền thông giữa vi xử lý và TBNV.
Các VXL 8 bit dữ liệu thường có 8 ñường dây ở data bus, và 16 ñường dây tương ứng 16
ñường ñịa chỉ ở address bus. Hai tín hiệu
WR,RD ở control bus thường ñược sử dụng
ñể xác ñịnh thời ñiểm dữ liệu ổn ñịnh trên data bus.
Hình 1.5 là giản ñồ thời gian tín hiệu trên bus hệ thống.

ñ
ọc v
ào VXL

Chu kỳ ñọc
Chu kỳ ghi
Dữ liệu ñược
ghi ra TBNV

Dữ liệu từ
TBNV

Dữ liệu từ
VXL

Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 20
2.2 Ghép nối song song ñơn giản: có hay không có ñối thoại

2.2.1 Cửa vào ñơn giản không ñối thoại
Hình 2.1 mô tả một cửa vào ñơn giản không cần tín hiệu ñối thoại. Tín hiệu vào từ bộ
cảm biến (BCB) ñược nối với bus dữ liệu của MVT thông qua bộ ñệm ba trạng thái.
Khi chúng ta lập trình ñoạn lệnh:

C: data1 = inport(addrport);
Pascal: data1 := port(addrport);

Trình biên dịch sẽ chuyển ñoạn lệnh trên thành mã máy, và khi chạy ñoạn mã máy
này, VXL sẽ tạo ra các tín hiệu:
- A

Hình 2.1: Cửa vào ñơn giản, không có ñối thoại Giải mã

ðịa chỉ
A
0
…A
15
RD

1
D

7
D

Hình 2.2: Cửa ra ñơn giản, không có ñối thoại

Tương tự, một cửa ra ñơn giản không có ñối thoại ñược thể hiện trên hình 2.2. Dữ liệu
từ VXL ñược gởi ra TBNV qua thanh ghi ñệm, dùng ñể ñiều khiển ñèn. Mạch khuếch ñại
sẽ nâng công suất lên phù hợp với công suất của ñèn.
Khi lập trình phần mềm, chúng ta sẽ gõ vào dòng lệnh

C: outportb(addrport,data2);
Pascal: port(addrport) := data2;

Trình biên dịch sẽ chuyển ñoạn lệnh trên thành mã máy, và khi chạy ñoạn mã máy
này, VXL sẽ tạo ra các tín hiệu:
- A
0
…A
15
từ addrport
-
WR
kích hoạt ở mức 0.
Bộ giải mã sẽ so sánh các giá trị trên ñường ñịa chỉ với ñịa chỉ cổng cho trước, nếu
trùng ñịa chỉ, ñầu ra bộ giải mã sẽ kích hoạt ở mức 0. Do ñó ñầu ra mạch NOR sẽ nhảy
lên mức 1, kích hoạt cho bộ thanh ghi ñệm mở ra, và TBNV nhận dữ liệu từ MVT, gồm:
-
0 7
, ,
D D
tương ứng với biến data2.

BGN

0
D

WR

+E

K/ðại

Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 22

2.2.3. Cửa vào ñơn giản có ñối thoại

=
, ñầu ra cổng OR chuyển sang mức 1 làm mạch ñệm ba trạng thái chuyển sang
trạng thái trở kháng cao, cách ly chân Q và ñường dữ liệu D
0
.
Sau khi VXL kiểm tra thấy dữ liệu ñã sẵn sàng (bit D
0
= 1), lệnh inportb thứ hai sẽ
làm VXL tạo tín hiệu kích mở bộ ñệm ba trạng thái, ñưa dữ liệu của TBNV ñang nhớ
trong các thanh ghi vào bus dữ liệu và gán cho biến data4. Cũng bằng xung chọn mạch
này, mạch lật sẽ xoá Q về mức logic 0.
Giải mã

ðịa chỉ
A
0
…A
15
RD

1
D

7
D

BCB 1

Q
1

Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 23
2.2.4 Cửa ra ñơn giản có ñối thoại Hình 2.4: Cửa ra có ñối thoại

Hình 2.4 mô tả cửa ra có ñối thoại. Khi TBNV sẵn sàng nhận dữ liệu, TBNV sẽ ñưa ra
một tín hiệu logic 1. Bộ VXL sẽ kiểm tra trạng thái của TBNV trong ñoạn lệnh:

ðịa chỉ
A
0
…A
15
1
D

7
D

Bus MVT

BGN

0
D

WR

Số liệu sẵn
sàng
K/ðại

Q

D
Q
CKL



Hình 2.5: Sơ ñồ chân và sơ ñồ khối của 8255A


6

GND 7
A
0
9

A
1
8

PC
7
10

PC
6
11

PC
5
12

PC
4
13

PC
0
14

423 PB
524 PB
625 PB
726 V
CC27 D
7

28 D
6

29 D
5

30 D
4

40 PA
4ðệm
bus số
liệu
Bus số
liệu
0 7

D D
ðiều
khiển
ñọc/ghi RDWR

A
1
A
0
ðiều
khiển
ñọc/ghi


cửa A
PA
0
… PA
7 PC
0
… PC
3 PC
4
… PC
7 PB
0
… PB
7

Bus số liệu trong
Phần GN với VXL

Phần GN với TBNV

Phần ñiều khiển nội bộ

A
0
2
n
A A
÷

INTR
A

INTR
B

8255A

TBNV

Giải mã
ñịa chỉ
cao

CS

0 7
PA PA
÷

0 7
PC PC
÷

A
1
A
0
CS

RD

WR

Lệnh (của VXL) Chiều di chuyển số liệu (với
VXL)
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
ðọc cửa A
ðọc cửa B
ðọc cửa C

1
1
0
0
0
0
Ghi cửa A
Ghi cửa B
Ghi cửa C
Ghi thanh ghi ñiều khiển
D
0
… D
7
→ Cửa A
D
0
… D
7
→ Cửa B
D
0
… D
7
→ Cửa C
D
0
… D
7
→ thanh ghi ñiều
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 26
2.3.2 Các chế ñộ làm việc của 8255A:
Bộ ghép nối 8255A có ba chế ñộ làm việc cơ bản như hình 2.7:
- Chế ñộ 0: vào/ra thông thường
- Chế ñộ 1: chốt vào/ra
- Chế ñộ 2: BUS hai chiều
Tuỳ theo từ ñiều khiển ghi vào thanh ghi ñiều khiển khi khởi ñộng cho vi mạch, ta có
các chế ñộ làm việc và chiều trao ñổi số liệu của các cửa A, B, C khác nhau, như hình
2.8.

4

D
3

D
2

D
1

D
0

1

Chế ñộ cửa A
00 - Chế ñộ 0

01 - Chế ñộ 1

1x - Chế ñộ 2

Chiều cửa A
1 - vào
0 - ra
Chiều cửa C cao

1 - vào
0 - ra

- Các tín hiệu ra ñược chốt lại .
- Các tín hiệu vào không ñược chốt .
- Trong chế ñộ này 8255 có 16 cấu hình hoạt ñộng vào/ra nhờ sử dụng từ ñiều khiển
và lệnh OUT như sau :

Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 28
Mức cao của tín hiệu ra này chỉ ra rằng dữ liệu ñã ñược ghi vào cổng chốt, về
bản chất ñây là một tín hiệu xác nhận. Tín hiệu IBF ñược xác lập khi tín hiệu
STB ñang ở mức thấp và ñược khởi tạo lại khi có sườn dương của ñầu vào
RD
.
• INTR ( Interrupt Request )
Mức cao của tín hiệu ra này có thể ñược sử dụng ñể yêu cầu ngắt tới CPU. Khi
một thiết bị vào yêu cầu phục vụ, tín hiệu INTR ñược xác lập bởi tín hiệu STB
=1, tín hiệu IBF=1 và INTE =1 .Tín hiệu này ñược khởi tạo lại khi ở sườn sau
của tín hiệu
RD
. Chức năng này cho phép các thiết bị vào yêu cầu ngắt tới
CPU một cách ñơn giản bằng cách ñưa dữ liệu của nó ra cổng.

Các từ lệnh ñiều khiển và ñồ thị thời gian của chế ñộ này như sau:

* Ðồ thị thời gian của chế ñộ hoạt ñộng này như sau :

Ðồ thị thời gian quá trình ñọc .
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 31
 Các tín hiệu ñiều khiển ra ñược dùng trong chế ñộ ra
• OBF ( Output Bufer Full F/F).
Tín hiệu ra OBF chuyển về mức thấp ñể thông báo rằng CPU ñã ghi dữ liệu
ra một cổng xác ñịnh. Tín hiệu OBF F/F sẽ ñược xác lập ở sườn lên của tín
hiệu
WR
và bị xoá khi tín hiệu vào ACK ở mức thấp .
• ACK (Acknowledge Input ).
Mức thấp của tín hiệu vào này thông báo cho 8255 rằng dữ liệu từ cổng A

Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 33
- Trong chế ñộ này chỉ có nhóm A ñược sử dụng .
- Cổng A là cổng vào/ ra hai chiều 8 bit .
- Các tín hiệu vào/ra ñều ñược chốt lại.
- 5 bit của cổng C ñược sử dụng làm cổng ñiều khiển ,trạng thái cho cổng A 8 bit.
 Các tín hiệu ñiều khiển ra
.
• OBF( Output buffer full )
Tín hiệu ra OBF ở mức thấp thông báo CPU khi dữ liệu ra cổng A.
• ACK (Acknowledge)
Mức thấp của tín hiệu vào này cho phép bộ ñệm ra bus dữ liệu của cổng A
gửi dữ liệu. Ngược lại, bộ ñệm ra này sẽ ở trạng thái trở kháng cao .
• INTE 1 ( Tín hiệu INTE phối hợp với tín hiệu OBF ).
Ðiều khiển bởi việc lập bit hoặc xoá bit PC4 .
 Các tín hiệu ñiều khiển vào .

• STB (Srobe input ).
Mức thấp của tín hiệu vào này ñọc dữ liệu vào cổng vào chốt .
• IBF ( Input bufer Full ).
Mức cao của tín hiệu ra này chỉ ra rằng tín hiệu ñã ñược ghi vào cổng vào
chốt .
• INTE2 ( Tín hiệu INTE phối hợp với tín hiệu IBF)
Ðiều khiển bởi việc xoá /lập bit của PC4
Các từ lệnh hoạt ñộng trong chế ñộ này như sau :
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 34

4. Chế ñộ kết hợp
Ngoài việc hoạt ñộng riêng rẽ theo từng chế ñộ, 8255 còn có khả năng hoạt ñộng ñồng

5. Chức năng xoá bit và lập bit (single bit set/reset )
Bất cứ bit nào trong 8 bit của cổng C ñều có thể ñược thiết lập hoặc ñược xoá nhờ sử
dụng các lệnh ghi ra thanh ghi ñiều khiển các bit phù hợp. Như vậy khi cổng C ñang
ñược dùng ñể ñiều khiển, ghi trạng thái cho cổng A hoặc cổng B thì những bit của cổng C
có thể ñược xoá hoặc ñược thiết lập nhờ sử dụng các lệnh xoá, thiết lập bit như khi cổng
C là cổng ra dữ liệu.
- Từ lệnh hoạt ñộng trong chế ñộ như sau:
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 37
6. Chức năng ñiều khiển ngắt (Interrupt control )
Khi 8255 ñược lập trình hoạt ñộng ở chế ñộ 1 hoặc chế ñộ 2, các tín hiệu ñiều khiển
của nó có thể ñược sử dụng như yêu cầu ngắt tới CPU. Tín hiệu yêu cầu ngắt tạo bởi
cổng C có thể bị cấm hay ñược phép nhờ xoá hay xác lập mạch lật INTE sử dụng chức
năng lập xoá bit như ñã nêu trên.
Chức năng này cho phép người lập trình có thể cho phép hoặc không cho phép một
thiết bị I/O ngắt CPU mà không gây ảnh hưởng tới bất kỳ một thiết bị nào khác trong cấu
trúc ngắt .
2.3.3 Ghép nối với 8255A
Hình 2.9 trình bày một ví dụ một mạch GN 8255A với máy in, máy ñọc băng ở chế ñộ
0. Nửa thấp cửa C là cửa vào, dùng ñể ñọc các trạng thái
- PC
1
cho trạng thái bận của máy in.
- PC
0
cho trạng thái sẵn sàng của máy ñọc băng.
Nửa cao cửa C là cửa ra, dùng ñể ñưa ra tín hiệu ñiều khiển:

4
phải ñưa lệnh. Với việc nối vào INTR của VXL, chương trình
phục vụ ngắt không cần lệnh kiểm tra trạng thái của PC
6
.

Hình 2.9: Ví dụ GN 8255 ở chế ñộ 0. VXL
Reset

0 7
D D
÷

A

Giải
mã ñịa

ch
ỉ

Máy
in
0 7
PA PA
÷

CS

5
PC

1
PC

Máy
ñục
băng

Data strobe
Busy
Busy
driver right
Hình 2.11: Ví dụ GN 8255 ở chế ñộ kết hợp.

Hình 2.11 mô tả ví dụ ghép nối 8255A ở chế ñộ 2 của cửa PA và chế ñộ 0 của cửa PB.
.

2.3.4 Lập trình cho 8255A

Vi mạch cổng song song lập trình ñược PPI 8255 có khả năng hoạt ñộng trong các chế
ñộ hoạt ñộng khác nhau các chế ñộ hoạt ñộng này có thể kết hợp ñược với nhau tạo khả
năng lập trình ñiều khiển hoạt ñộng một cách linh hoạt.
Khi viết chương trình cho 8255A hoạt ñộng, ta phải :
- Viết lưu ñồ thuật toán.
- Xác ñịnh từ ñiều khiển chế ñộ cho thanh ghi ñiều khiển, từ trạng thái cho từng
mạch cụ thể.
- Chương trình khởi phát bằng lệnh ghi vào thanh ghi ñiều khiển.
- ðưa nội dung các bít cho các cửa dùng ñể ñiều khiển TBNV.
- ðọc và kiểm tra trạng thái : là thanh ghi trạng thái nếu 8255 dùng ở chế ñộ 1,2; là
một cửa ghi trạng thái TBNV nếu ở chế ñộ 0.
- ðưa số liệu vào hay ghi số liệu ra các cửa.

VXL
Reset

0
A

1
A

Giải
mã ñịa

ch
ỉDAC
0 7
PA PA
÷

CS

ADC
2
PB

3
PB

0 7
D D
÷

Lối ra
tương tự
Lối vào
tương tự
VXL
0 7
D D
÷

8255
0 7
D D
÷

ACK Máy in
0 7
PA PA
÷

4
PC

6
PC


Hình 2.12: Lưu ñồ trao ñổi dữ liệu giữa MVT và máy in, máy ñọc băng.  Xác ñịnh các thanh ghi chế ñộ và chiều của cửa:
3FE18h ⇒ A
19
…. A
3
A
2
A
1
A
0
Từ bảng 1.17, ta có ñịa chỉ sau:
PA có ñịa chỉ addr_A := 3FE18h
PB có ñịa chỉ addr_B := 3FE19h

6
PC
5
PC
4
PC
3
PC
2
PC
1
PC
0
Cho PC5 0 0 1 0 0 0 0 0 ⇒ data_C5 := 20h
Bắt ñầu
ðọc trạng thái – PC
1
Máy in bận?
ðưa số liệu ra
Xoá xung chốt PC
5
Lập xung chốt PC
5
Kết thúc
Yes
No
Bắt ñầu
ðọc trạng thái – PC
0
Máy ñọc bận?