8255芯片详解：一文读懂它的功能与应用场景

8255芯片详解：一文读懂它的功能与应用场景

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嘿，亲爱的读者朋友们！我是你们的老朋友，一个对电子元器件充满热情的技术爱好者。今天，咱们要聊一个在微机系统中扮演着重要角色的芯片——8255芯片。你可能听说过它，也可能对它一知半解，但别担心，今天我就用最接地气的方式，带你一步步深入了解这个经典的并行接口芯片。咱们将从它的功能、应用场景、工作原理，甚至是一些实际案例聊起，保证让你读完这篇就明白8255到底是个啥玩意儿，为啥它在过去的计算机系统中那么重要。

在深入之前，先给大家简单介绍一下背景。8255芯片，全称是可编程并行接口芯片（Programmable Parallel Interface)，是由Intel公司在1970年代末推出的。在那个计算机硬件发展日新月异的年代，8255芯片的出现极大地简化了微机系统与外部设备之间的接口设计。它允许CPU通过简单的指令来控制外部设备的输入输出，极大地提高了数据传输的效率。时至今日，虽然有很多更先进的接口芯片问世，但8255芯片凭借其简单、可靠、成本低廉的特点，在一些特定的应用场景中仍然发挥着作用。了解它，不仅是为了回顾历史，更是为了更好地理解现代计算机接口技术的发展。

1. 8255芯片的基本介绍：它是谁？干啥的？

咱们先从最基础的开始聊起。8255芯片，顾名思义，是一个“并行接口”芯片。那么，什么是并行接口呢？简单来说，就是一次能传输多个数据位。比如，我们常用的鼠标、键盘，它们与电脑主板的连接就使用了并行接口（虽然现在更多的是使用U这样的串行接口了，但早期确实是用并行接口的）。而8255芯片，就是这样一个专门用来实现并行数据传输的硬件设备。

8255芯片的核心功能是输入/输出（I/O）。它就像一个中间人，负责在CPU和外部设备之间传递数据。CPU需要发送数据给外部设备，或者从外部设备读取数据，这时候就可以通过8255芯片来完成。8255芯片有三个8位的并行数据端口（A、B、C），以及一些控制信号线，可以灵活地配置成不同的工作模式，满足不同的输入输出需求。

8255芯片的型号中，“8”代表它有8个数据线，“255”则是因为它是Intel公司推出的第255个型号的芯片（虽然这个数字并没有什么实际意义，但当时Intel公司喜欢用这种编号方式）。它属于可编程芯片，这意味着我们可以通过向它发送特定的控制字，来改变它的工作模式，比如让它工作在输入模式、输出模式，或者双向传输模式。

8255芯片的出现，极大地简化了CPU与外部设备之间的接口设计。在8255芯片出现之前，如果要让CPU与多个外部设备进行并行数据传输，需要设计非常复杂的硬件电路，而且每个设备都需要独立的控制逻辑。而有了8255芯片，只需要一个芯片，就可以实现多个设备的并行数据传输，大大降低了硬件设计的复杂度和成本。

2. 8255芯片的内部结构：五脏俱全的小家伙

8255芯片虽然小巧，但五脏俱全。它的内部主要由以下几个部分组成：

数据端口： 8255芯片有三个8位的数据端口，分别是端口A、端口B和端口C。这三个端口可以独立地配置为输入端口或输出端口，也可以配置为双向端口。端口A通常用于传输主要的数据，而端口B和端口C则可以用于传输辅助数据或者控制信号。

控制字寄存器： 8255芯片有一个控制字寄存器，用于存储CPU发送的控制字。CPU可以通过向控制字寄存器写入特定的控制字，来改变8255芯片的工作模式，比如选择端口的工作方式（输入、输出或双向）、选择端口的数据格式（8位或6位）等等。

读/写寄存器： 8255芯片有两个寄存器，分别是数据寄存器和状态寄存器。数据寄存器用于存储CPU要发送或接收的数据，而状态寄存器用于存储8255芯片的当前状态，比如端口的数据状态、中断请求状态等等。

读/写控制逻辑： 8255芯片的读/写控制逻辑负责接收CPU的读/写信号，并根据控制信号对数据端口、控制字寄存器和状态寄存器进行读/写操作。

8255芯片的内部结构可以简单理解为：CPU通过地址总线和数据总线与8255芯片进行通信，通过控制总线发送控制信号。CPU可以通过向8255芯片的端口地址写入数据，来发送数据给外部设备，或者从端口地址读取数据，来从外部设备接收数据。CPU还可以通过向控制字寄存器地址写入控制字，来改变8255芯片的工作模式，以及通过状态寄存器地址读取8255芯片的当前状态。

8255芯片的内部结构图如下所示：（这里假设有图片，但没有实际的图片）


3. 8255芯片的工作模式：三种模式任你选

8255芯片最灵活的地方在于它支持多种工作模式。不同的工作模式，可以满足不同的应用需求。8255芯片主要支持三种工作模式：

模式0：简单输入/输出模式 这种模式下，8255芯片的三个端口都可以独立地配置为输入端口或输出端口。每个端口的数据线都可以独立地控制，不需要任何特殊的控制逻辑。这种模式适用于简单的输入输出应用，比如控制LED灯、读取开关状态等等。

模式1：选通输入/输出模式 这种模式下，端口A和端口B都可以配置为选通输入/输出模式，而端口C则用于提供选通信号和控制信号。在这种模式下，8255芯片会自动产生一些控制信号，比如输入时的选通信号和输出时的应答信号，可以简化外部设备的控制逻辑。这种模式适用于需要较高数据传输速率的应用，比如控制打印机、读取硬盘数据等等。

模式2：双向传输模式 这种模式下，端口A可以配置为双向传输模式，而端口B和端口C则可以配置为模式0或模式1。在这种模式下，8255芯片可以同时进行数据的输入和输出，可以用于需要双向数据传输的应用，比如控制串口通信等等。

8255芯片的工作模式可以通过向控制字寄存器写入控制字来选择。不同的工作模式，对应不同的控制字格式。CPU需要根据实际的应用需求，选择合适的工作模式，并写入相应的控制字，才能让8255芯片正常工作。

4. 8255芯片的应用场景：无处不在的小助手

8255芯片虽然已经是一个比较老的芯片了，但它在很多领域仍然有着广泛的应用。下面，咱们就来聊聊8255芯片的一些常见应用场景：

微型计算机系统： 8255芯片最早就是用于微型计算机系统的。在早期的PC中，8255芯片通常用于连接键盘、鼠标、打印机等外部设备。比如，早期的PC机就使用8255芯片来连接打印机，通过端口A发送打印数据，通过端口B发送打印控制信号，通过端口C发送打印机状态信号。

工业控制系统： 8255芯片在工业控制系统中也有着广泛的应用。在工业控制系统中，通常需要控制各种传感器、执行器等设备，这些设备的数据传输通常采用并行接口。8255芯片可以方便地连接这些设备，并实现数据的输入输出。

数据采集系统： 8255芯片也可以用于数据采集系统。在数据采集系统中，通常需要采集各种传感器的数据，这些数据通常采用并行接口传输。8255芯片可以方便地连接这些传感器，并实现数据的采集。

智能仪器： 8255芯片还可以用于智能仪器。在智能仪器中，通常需要连接各种传感器、执行器等设备，这些设备的数据传输通常采用并行接口。8255芯片可以方便地连接这些设备，并实现数据的输入输出。

其他领域： 除了以上几个常见的应用场景，8255芯片还可以用于很多其他领域，比如汽车电子、设备等等。只要是需要进行并行数据传输的应用，都可以考虑使用8255芯片。

5. 8255芯片的优缺点：一把双刃剑

任何事物都有两面性，8255芯片也不例外。它既有优点，也有缺点。

优点：

简单易用： 8255芯片的内部结构简单，工作原理容易理解，使用起来也很方便。只需要通过简单的控制字，就可以改变它的工作模式，实现不同的输入输出功能。

成本低廉： 8255芯片的制造成本低，价格便宜，可以大大降低系统的成本。

可靠性高： 8255芯片的设计非常成熟，经过多年的市场检验，可靠性非常高，可以在各种恶劣的环境下稳定工作。

灵活性强：