Intel 8255 Pinout Antara Muka Persisian Boleh Atur Cara (PPI), Mod & Aplikasi

Antara Muka Persisian Boleh Atur Cara (PPI) Intel 8255 ialah komponen utama dalam merapatkan mikropemproses dengan peranti luaran semasa hari-hari awal sistem digital. Dengan port I/O serba boleh, berbilang mod pengendalian dan kemudahan pengaturcaraan, 8255 membolehkan komunikasi yang boleh dipercayai dengan paparan, penderia dan pengawal, menjadikannya berguna dalam kedua-dua pendidikan dan industri.

8255 Gambaran Keseluruhan Antara Muka Periferal Boleh Atur Cara (PPI)

Cip Intel 8255 PPI ialah cip I/O yang digunakan secara meluas yang direka untuk menyambungkan mikropemproses dengan peranti luaran. Ia bertindak sebagai jambatan komunikasi untuk peranti seperti ADC, DAC, papan kekunci dan paparan. Menyokong kedua-dua I/O langsung dan dipacu gangguan, ia memberikan fleksibiliti dalam reka bentuk sistem. Dengan tiga port dua arah 8-bit (A, B, C), ia menyampaikan 24 talian I/O yang boleh dikonfigurasikan. Keberkesanan kos dan keserasian dengan pemproses seperti Intel 8085/8086 menjadikannya ruji dalam sistem komputer awal, kit latihan dan pengawal industri.

Ciri-ciri Cip 8255 PPI

• Antara muka boleh atur cara – Boleh dikonfigurasikan melalui arahan perisian untuk menyesuaikan diri dengan peranti seperti paparan, penderia dan modul input.

• Tiga port 8-bit – Port A, B dan C menyediakan 24 baris yang boleh berfungsi sebagai input atau output.

• Pelbagai mod operasi –

Mod 0: Input/output mudah tanpa berjabat tangan.

Mod 1: I/O strobed dengan isyarat jabat tangan untuk komunikasi yang disegerakkan.

Mod 2: Pemindahan data dua arah dengan jabat tangan (hanya pada Port A).

• Bit Set/Reset (BSR) – Bit Port C boleh ditetapkan secara individu atau dibersihkan untuk aplikasi kawalan/status.

• Kumpulan fleksibel – Port boleh dibahagikan kepada kumpulan 8-bit atau 4-bit.

• Keserasian TTL – Penyepaduan mudah dengan IC digital standard.

• Daftar kawalan bebas – Setiap port boleh beroperasi secara berasingan, dalam mod atau arah yang berbeza.

Pinout cip 8255 PPI

Senibina Cip 8255 PPI

Mod Operasi dan Prinsip Kerja Cip 8255 PPI

Intel 8255 berfungsi sebagai antara muka boleh atur cara antara CPU dan persisian, menterjemahkan operasi bas kepada pemindahan data selari. Operasinya diperintah oleh langkah-langkah permulaan dan mod yang boleh dipilih:

Tetapkan semula Keadaan

Apabila dihidupkan atau ditetapkan semula, semua port (A, B dan C) lalai kepada mod input untuk mengelakkan kerosakan peranti dengan output yang tidak diingini.

Permulaan

CPU mesti menghantar perkataan kawalan yang mengkonfigurasi setiap port sebagai input/output dan memilih salah satu daripada empat mod operasi. Sehingga ini dilakukan, port kekal tidak aktif.

Mod Operasi

Mod Set/Reset Bit (BSR)

• Hanya terpakai kepada Pelabuhan C.

• Membolehkan bit individu ditetapkan atau dibersihkan untuk tugas kawalan/status.

Mod 0 – I/O Mudah

• Input / output asas tanpa jabat tangan.

• Digunakan untuk pemindahan mudah seperti LED, suis dan paparan.

Mod 1 – I / O Strobed

• Menambah isyarat jabat tangan (STB, ACK, IBF, OBF) melalui Port C.

• Memastikan pemindahan data persisian CPU ↔ yang disegerakkan.

Mod 2 – I/O dua arah

• Hanya tersedia di Port A.

• Menyokong pemindahan dua hala dengan kawalan jabat tangan, berguna untuk peranti berkelajuan tinggi atau tak segerak.

Operasi Baca/Tulis

• Tulis: CPU meletakkan data pada bas sistem, dan 8255 menyahkod baris alamat (A0, A1) untuk mengarahkannya ke selak keluaran port yang betul.

• Baca: Peranti luaran meletakkan data pada talian port, yang dikunci oleh 8255 dan disediakan kepada CPU semasa arahan baca.

Penyegerakan

• Dalam Mod 0, pemindahan data berlaku secara langsung tanpa jabat tangan.

• Dalam Mod 1 dan 2, isyarat jabat tangan daripada Port C menyelaraskan kesediaan dan penerimaan, menghalang kehilangan data semasa pemindahan berkelajuan tinggi atau tak segerak.

Pertimbangan Antara Muka Cip 8255 PPI

Apabila mereka bentuk sistem dengan 8255, antara muka yang berhati-hati memastikan kebolehpercayaan dan mencegah kerosakan pada kedua-dua cip dan peranti luaran:

• Keadaan Input Lalai – Apabila ditetapkan semula, semua port lalai kepada input. Ini mengelakkan konflik tetapi juga bermakna output tidak aktif sehingga dikonfigurasikan. CPU mesti sentiasa menghantar perkataan kawalan untuk menentukan arah dan mod dengan betul sebelum mencuba komunikasi.

• Had Pemacu Output – Port 8255 boleh mendapatkan atau menenggelamkan arus terhad sahaja (beberapa miliamp). Memandu beban berat secara langsung seperti lampu, solenoid atau geganti adalah tidak selamat. Sebaliknya, pengenalan penimbal atau pemacu seperti ULN2803 (tatasusunan Darlington) atau pintu pengumpul terbuka seperti 7406 biasanya digunakan. Ini memberikan keupayaan arus yang lebih tinggi dan melindungi PPI.

• Kawalan Motor – Untuk motor DC atau motor stepper, port 8255 tidak boleh bersambung secara langsung. Sebaliknya, output mesti dihalakan melalui peringkat transistor atau litar pemacu jambatan H. Susunan ini membolehkan aliran arus dua arah sambil mengasingkan PPI daripada lonjakan voltan induktif.

• Pensuisan Beban AC – Antara muka dengan peralatan AC memerlukan pengasingan untuk keselamatan. Geganti mekanikal atau geganti keadaan pepejal (SSR) yang didorong melalui peringkat penimbal memastikan bahawa 8255 hanya mengendalikan isyarat kawalan, manakala beban voltan tinggi sebenar ditukar secara luaran dengan selamat.

• Sekatan Port C – Bit Port C tidak selalu boleh digunakan secara bebas sebagai I/O umum. Dalam Mod 1 dan 2, beberapa pin (cth, STB, ACK, IBF, OBF) dikhaskan secara automatik untuk kawalan jabat tangan. Anda mesti mengambil kira talian terpelihara ini untuk mengelakkan konflik apabila mencampurkan I/O umum dengan jabat tangan.

Kelebihan Cip 8255 PPI

• Keserasian CPU – 8255 berfungsi dengan lancar dengan pemproses seperti Intel 8085, 8086 dan serasiannya. Reka bentuknya sepadan dengan protokol bas standard, menjadikan penyepaduan mudah tanpa logik gam tambahan.

• Konfigurasi Port Fleksibel – Dengan tiga port 8-bit (A, B, C), pengguna boleh mengkonfigurasinya sebagai input, output atau campuran bergantung pada aplikasi. Keupayaan untuk bertukar antara I/O mudah (Mod 0) dan komunikasi dipacu jabat tangan (Mod 1 dan 2) membolehkan cip yang sama mengendalikan pelbagai jenis tugas.

• Operasi Bekalan Tunggal – Beroperasi daripada bekalan +5 V standard, 8255 mudah dikuasakan dalam sistem berasaskan TTL. Tiada pengawal selia khas atau pelbagai tahap voltan diperlukan, memudahkan reka bentuk papan.

• Pemindahan Data Selari yang Boleh Dipercayai – Cip menyediakan komunikasi selari 8-bit yang stabil dan boleh diramalkan, mengurangkan ketidakpastian masa. Kebolehpercayaan ini menjadikannya sesuai untuk memandu paparan, membaca penderia dan mengurus isyarat kawalan dalam sistem sebenar.

• Nilai Pendidikan – Kerana ia didokumentasikan dengan baik dan tersedia secara meluas, 8255 telah menjadi alat pengajaran utama dalam makmal mikropemproses dan kit latihan. Anda boleh memahami konsep antara muka I/O dengan cepat melalui eksperimen praktikal dengan peranti ini.

Permohonan Cip 8255 PPI

• Sistem Pendidikan – Kit latihan dan papan makmal kerap menyertakan 8255 untuk menunjukkan konsep antara muka persisian. Anda boleh berlatih pengaturcaraan mod yang berbeza dan memerhatikan interaksi sebenar dengan peranti luaran.

• Kawalan Paparan – Cip memacu peranti output visual seperti LED tujuh segmen, modul LCD dan panel alfanumerik. Dengan berbilang talian I/O, ia boleh menyegarkan semula paparan atau menghantar arahan kawalan kepada IC pemandu.

• Antara Muka Papan Kekunci – Papan kekunci matriks dalam terminal awal dan komputer peribadi sering diimbas menggunakan 8255. Dengan mengkonfigurasi beberapa baris sebagai pemacu baris dan yang lain sebagai penderia lajur, ia mengesan penekanan kekunci dengan cekap.

• Kawalan Motor – Motor stepper dan motor DC boleh dikawal apabila 8255 dipasangkan dengan peringkat transistor, tatasusunan Darlington atau jambatan H. Ini menjadikannya berguna dalam robotik, sistem kedudukan dan projek automasi.

• Pemerolehan Data – Apabila disambungkan kepada ADC (Penukar Analog-ke-Digital) dan DAC (Penukar Digital-ke-Analog), 8255 menyediakan antara muka yang lengkap untuk tugas pengukuran dan kawalan. Ini membolehkan mikropemproses mengendalikan isyarat dalam peralatan saintifik dan perindustrian.

• Automasi Perindustrian – 8255 didapati digunakan dalam mengawal isyarat lalu lintas, logik lif dan panel pemantauan proses. Keupayaannya untuk mengurus berbilang input dan output dengan pasti menjadikannya penyelesaian kos rendah untuk sistem kawalan terbenam.

• Pengkomputeran Retro – Mesin klasik seperti komputer IBM PC/XT dan MSX menggunakan 8255 untuk perantaraan persisian. Ia juga digunakan dalam pencetak dan kad pengembangan, mengukuhkan tempatnya dalam sejarah komputer peribadi awal.

Perbandingan Cip 8255 PPI dengan PPI Lain

8255 lwn 8155

Intel 8155 menggabungkan berbilang fungsi dalam satu pakej: ia menawarkan blok kecil RAM statik, pemasa boleh atur cara dan port I/O tujuan umum. Ini menjadikannya sesuai untuk sistem padat di mana kawalan memori dan masa diperlukan. Sebaliknya, 8255 memfokuskan sepenuhnya pada I/O boleh atur cara, tanpa memori atau pemasaan terbina dalam. Reka bentuknya yang lebih ringkas menjadikannya lebih murah dan lebih mudah untuk diprogramkan apabila aplikasi tidak memerlukan RAM atau pemasa bersepadu.

8255 lwn 8259

Pengawal Gangguan Boleh Atur Cara 8259 mempunyai tujuan yang sangat berbeza: mengurus gangguan perkakasan untuk membantu CPU bertindak balas dengan cepat kepada peristiwa luaran. Walaupun 8255 mengendalikan pemindahan data I/O selari, koordinat 8259 mengganggu isyarat. Dalam banyak sistem berasaskan mikropemproses, kedua-dua cip digunakan bersama, 8255 untuk berinteraksi dengan peranti seperti papan kekunci dan paparan, dan 8259 untuk mengurus permintaan gangguan yang dijana oleh peranti tersebut.

8255 lwn Pengembang GPIO Moden

Sistem hari ini sering menggunakan pengembangan GPIO berasaskan I²C atau SPI (seperti MCP23017 atau PCF8574). Peranti ini menyediakan pin I/O tambahan dengan sambungan yang lebih sedikit, menjimatkan ruang papan dan mengurangkan kiraan pin pada CPU. Walau bagaimanapun, mereka beroperasi secara bersiri, yang boleh menjadi lebih perlahan berbanding dengan akses selari langsung 8255. Walaupun 8255 memerlukan lebih banyak laluan bas, struktur selarinya membolehkan pemindahan yang lebih pantas dan menjadikannya sangat berharga dalam persekitaran pendidikan, di mana kawalan langsung pin individu dan memahami masa bas adalah penting untuk pembelajaran.

Penyelesaian masalah & Isu Biasa

Bekerja dengan 8255 kadangkala boleh menyebabkan kerosakan sistem jika peraturan reka bentuk tidak dipatuhi dengan teliti. Isu dan remedi biasa termasuk:

• Port Tidak Dimulakan – Selepas ditetapkan semula, semua port lalai kepada mod input. Jika CPU tidak menghantar perkataan kawalan yang betul, output kekal tidak aktif atau berkelakuan tidak dapat diramalkan. Sentiasa programkan daftar kawalan sebelum cuba membaca atau menulis data.

• Perkataan Kawalan Salah – Perkataan kawalan yang salah konfigurasi mungkin memberikan arah atau mod yang salah kepada port, mengunci isyarat yang dijangkakan. Semak silang nilai perkataan kawalan terhadap jadual lembaran data untuk memastikan tetapan bit yang betul.

• Kegagalan Jabat Tangan – Dalam Mod 1 dan 2, Port C menyediakan isyarat jabat tangan yang diperlukan (STB, ACK, IBF, OBF). Sambungan yang hilang, salah wayar atau disalahtafsirkan membawa kepada pemindahan yang terhenti atau hilang. Sahkan dengan teliti kedua-dua pendawaian dan jangkaan tahap logik peranti yang disambungkan.

• Output Beban Berlebihan – Setiap pin port hanya boleh mengendalikan arus kecil. Memandu LED secara langsung boleh dilakukan dengan perintang, tetapi motor, geganti dan lampu memerlukan peringkat penimbal luaran seperti tatasusunan transistor atau IC pemacu. Mengabaikan had ini berisiko kerosakan kekal pada cip.

• Konflik Bas – Jika berbilang peranti cuba memacu bas sistem pada masa yang sama, kerosakan data atau kerosakan perkakasan boleh berlaku. Timbang tara bas yang betul dan penggunaan isyarat dayakan (RD', WR', CS') menghalang isu ini.

• Alat Penyahpepijatan – Apabila masalah berterusan, peralatan ujian membantu mengasingkan kerosakan. Penganalisis logik boleh mengesahkan isyarat masa dan kawalan, manakala osiloskop boleh menyemak sama ada isu itu timbul daripada pendawaian perkakasan yang bising atau permulaan perisian yang salah.

Kesimpulannya

Intel 8255 PPI kekal sebagai asas antara muka mikropemproses. Walaupun sebahagian besarnya digantikan oleh pengembang GPIO moden dan I/O mikropengawal terbina dalam, ia terus berfungsi sebagai alat pengajaran yang aktif. Kejelasannya dalam menunjukkan pemindahan data selari, konfigurasi port dan jabat tangan menjadikannya tidak ternilai untuk sesiapa sahaja.

Soalan Lazim [Soalan Lazim]

Apakah perkataan kawalan dalam 8255 dan mengapa ia penting?

Perkataan kawalan ialah arahan 8-bit yang dihantar oleh CPU untuk mengkonfigurasi port dan mod 8255. Tanpanya, semua port kekal dalam keadaan input lalai mereka. Ia mentakrifkan sama ada setiap port bertindak sebagai input atau output dan memilih antara Mod 0, 1, 2 atau Bit Set/Reset.

Bolehkah 8255 memacu motor atau geganti secara langsung?

Tidak. Output 8255 hanya boleh mendapatkan atau menenggelamkan beberapa miliamp, yang tidak mencukupi untuk motor atau geganti. Litar pemacu luaran, seperti tatasusunan transistor atau jambatan H, mesti digunakan untuk mengendalikan arus yang lebih tinggi dengan selamat.

Mengapakah 8255 masih digunakan dalam pendidikan hari ini?

8255 menyediakan cara yang jelas dan praktikal untuk belajar tentang I/O mikropemproses, perkataan kawalan dan pemindahan data selari. Seni binanya yang ringkas membantu pelajar memahami konsep teras sebelum beralih kepada mikropengawal moden.

Apakah yang berlaku jika anda menggunakan Port C dalam mod jabat tangan?

Dalam Mod 1 dan 2, beberapa talian Port C dikhaskan untuk isyarat jabat tangan (seperti STB, ACK, IBF, OBF). Pin ini tidak boleh digunakan sebagai I/O tujuan umum semasa mod tersebut, yang mesti anda ambil kira untuk mengelakkan konflik.

Bagaimanakah 8255 berbeza daripada pengembang GPIO moden?

Tidak seperti pengembang I²C/SPI yang menggunakan komunikasi bersiri, 8255 berfungsi dengan bas selari, membolehkan pemindahan yang lebih pantas tetapi memerlukan lebih banyak pin. Ini menjadikan 8255 kurang cekap ruang tetapi berharga untuk kawalan sebenar dan pemasaan bas pembelajaran.