【8255工作原理】在计算机硬件系统中，可编程并行接口芯片是实现主机与外部设备之间数据交换的重要组件。其中，Intel 8255（也称为PA、PB、PC端口）是一种广泛应用的可编程并行输入/输出接口芯片，它在早期的微机系统中扮演了关键角色。本文将详细介绍8255的工作原理及其基本功能。

一、8255的基本结构

8255芯片内部包含三个8位的并行端口：Port A（PA）、Port B（PB）和Port C（PC）。其中，Port C可以被划分为两个4位的端口，即PC0-PC3和PC4-PC7，也可以作为独立的8位端口使用。这些端口可以通过软件配置为输入或输出模式，并且能够根据不同的工作方式进行数据传输。

此外，8255还具有一个控制寄存器，用于设置各个端口的工作方式和操作模式。通过向该寄存器写入特定的控制字，可以定义端口的输入/输出方向以及是否启用中断等功能。

二、工作方式

8255支持三种主要的工作方式：

1. 方式0（基本输入/输出）

在方式0下，每个端口都可以独立地配置为输入或输出。这种模式适用于简单的数据传输，不需要复杂的握手信号。例如，当Port A被设置为输出时，CPU可以直接向其写入数据，而Port B或Port C则可以用于读取外部设备的状态。

2. 方式1（选通输入/输出）

方式1引入了“选通”机制，用于控制数据的传输过程。在这种模式下，端口可以与外部设备进行同步通信，确保数据的准确传输。例如，在方式1下，Port A可以作为一个带选通的输出端口，而Port C的一部分则用于提供控制信号。

3. 方式2（双向数据传输）

方式2允许某个端口（通常是Port A）同时作为输入和输出端口，实现双向数据传输。这种方式常用于需要频繁交换数据的应用场景，如打印机接口或串行通信设备。

三、控制字的设置

要正确使用8255，必须对其进行初始化配置。初始化过程包括向控制寄存器写入适当的控制字。控制字由多个位组成，分别用于指定端口的工作方式、输入/输出方向以及是否启用中断等。

例如，一个典型的控制字可能如下所示：

```

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

10100110

```

其中，D7位表示是否为方式选择；D6和D5用于确定Port A的工作方式；D4表示Port B的工作方式；D3和D2用于设定Port C的输入/输出方向；D1和D0用于设置中断控制。

四、应用实例

8255广泛应用于各种嵌入式系统和工业控制系统中。例如，在键盘接口中，8255可以用来读取按键状态；在打印机接口中，它可以控制打印头的动作；在数据采集系统中，8255可用于读取传感器的模拟信号。

随着现代计算机技术的发展，虽然许多新型系统已经不再使用8255，但其设计理念仍然对现代接口芯片有着深远的影响。理解8255的工作原理，有助于更好地掌握并行接口的设计与应用。

五、总结

8255作为一种经典的可编程并行接口芯片，凭借其灵活的工作方式和简便的配置方法，在早期计算机系统中发挥了重要作用。尽管如今已逐渐被更先进的接口技术所取代，但其基本原理仍然值得学习和研究。对于从事嵌入式系统开发或数字电路设计的工程师来说，了解8255的工作原理，无疑能为实际项目提供宝贵的参考。