c章微机和外设CPU与外设间的数据传送方式.ppt

1,微型计算机技术 第10c章 微机和外设_CPU与外设间的数据传送方式,2,一、 无条件传送方式 二、 条件传送方式 ( 查询方式 ) 三、 中断传送方式 四、 DMA传送方式 ( Direct Memory Access ),有以下几种传送方式：,3,概述 1。无条件传送（CPU与外设同步工作）： 外部控制过程各种动作时间是固定的，而且是已知的。 2。查询方式（CPU与外设不同步工作）： 传送前，先查询外设状态，准备好才传送，否则CPU处于等待状态。 3。中断方式： 外设与CPU处于并行工作，一旦外设准备好，外设向CPU发中断申请，条件具备，CPU暂停原程序执行，响应中断，外设与CPU之间交换数据。 4。DMA方式（高速I/O及成组交换数据）： CPU放弃对总线的控制权，由硬件实现存储器与外设之间交换数据，称直接存取存储器。,4,一、无条件传送方式 (同步传送方式), 实现方法 CPU不查询外设工作状态， 与外设速度的匹配通过在软件上延时完成， 在程序中直接用I/O指令，完成与外设的数据传送 特点 1. 适用于外设动作时间已知，在CPU与外设进行数据传送时，外设保证已准备好的情况 2. 软硬件十分简单。,5,6,7,例2 无条件输出 : 编程控制系统板上扬声器发声。,发声原理： 向扬声器发送一串脉冲信号， 推动扬声器内纸盆振动，发出声音 脉冲的频率，控制音高； 脉冲的个数，控制音长,8,9,10,二、条件传送方式(查询传送方式),实现方法： 在与外设进行传送数据前，CPU先查询外设状态， 当外设准备好后，才执行I/O指令，实现数据传送 特点： 1. CPU通过不断查询外设状态，实现与外设的速度匹配 2. CPU的工作效率低,11,查询传送方式，编程流程：,12,13,查询方式输入接口,14,15,16,17,查询方式输出接口,18,19,、 MOV AX, SEG buffer ;取缓冲区首地址 MOV DS, AX LEA SI, buffer MOV CX, 80H ;传送个数 next: MOV DX, 21CH ask： IN AL, DX ;从状态端口读入状态信息 TEST AL, 0000 0001B ;检测D0位 JNZ ask ;D00,继续查询 MOV AL, SI ;从缓冲区取数 MOV DX, 219H OUT DX, AL ;从数据端口输出数据 INC SI ;修改缓冲区指针 LOOP next ;输出下一个 、,查询方式输出程序段：,20,三、中断传送方式, 实现方法： 1. 当外设准备好，向CPU发出中断请求 2. CPU在满足响应中断的条件下，发出中断响应信号； 3. CPU暂停当前的程序，转去执行中断服务程序， 完成与外设的数据传送； 4. CPU从中断服务程序返回，继续执行被中断的程序,21,22,使用中断方式时: 外设准备数据，CPU执行程序, CPU与外设并行工作； 一旦外设准备就绪，外设向CPU发中断申请， CPU暂停原程序执行，响应中断，转而执行中断服务子程序，进行数据传输。此时，CPU与外设是串行工作。,23, 中断传送方式的特点：,1. CPU和外设大部分时间处在并行工作状态，只在CPU响应外设的中断申请后，进入数据传送的过程才处于串行工作。 2. 中断传送方式提高了CPU的效率。,24,中断方式 输入接口:,某位未屏蔽， 中断屏蔽触发器 置0，Q=0,25,（1）当外设数据准备好，外设向接口电路发出选通信号: 将数据打入锁存器；同时将中断请求触发器置“1”， （2）若此时,中断请求屏蔽触发器置“0”, =1，Q=0， 允许本接口发出中断,接口电路向CPU发出中断请求信号 INTR=1； （3）CPU在运行程序时不断访问INTR，若查到INTR=1信号， 且CPU内部中断允许标志IF=1，则CPU在现行指令执行完后， 暂停程序的执行，向接口电路发出中断响应信号 。 （4）外设把中断类型号送上数据总线； （4N）=（IP），（4 （N+2）=（CS） （5）CPU转入中断服务程序，执行IN指令，读入数据； 清除中断请求标志。当中断处理完后，返回原程序。,26,四、DMA 传送方式(直接存储器存取方式), 实现方法： 1. 由专用接口芯片DMA控制器 (称DMAC) 控制传送过程， 2. 当外设需传送数据时，通过DMAC向CPU发出总线请求； 3. CPU发出总线响应信号，释放总线； 4. DMAC接管总线后，控制外设、内存之间直接数据传送,27,28,DMA传送方式的特点 1. 外设和内存之间，直接进行数据传送，不通过程序控制下的CPU, 传送效率高。适用于在内存与高速外设、或两个高速外设之间进行大批量数据传送。 2. 电路结构复杂，硬件开销较大。,29,接口芯片举例： 并行接口芯片 8255A、8155A、Z80-PIO 串行接口芯片 8251A、8250、Z80-SIO 定时/计数器 8253、8254、Z80-CTC 中断控制器 8259A DMA控制器 8237A、Z80-DMA 键盘控制器 8279 CRT控制器 8275、6845 硬盘控制器 6843 D/A转换器 DAC0832 A/D转换器 ADC0809,30,接口的设计与分析,一、基本方法 二、注意事项,31,一、基本方法,1. 了解外设工作原理，明确接口功能，选择接口芯片 2. 设计接口与系统的连接 3. 分析和设计接口程序 4. 接口的调试,32,1. 了解外设工作原理，明确接口功能，选择接口芯片,33,34,接口电路实现计算机与外设间的数据传送功能 接口电路的一般连接方法： 接口与计算机的连接 (1) 接口的数据线与计算机的数据线连 (2) 接口的地址线与总线的低位地址连 由接口的片内译码确定接口内不同的端口 接口的片选信号由总线的高位地址经译码电路得到 (3) 接口的控制线与计算机相应的控制线连 如接口的 RD 与总线的 IOR 连 接口的 WR 与总线的 IOW 连 接口与外设的连接 (1) 接口的数据端口与外设的数据线、状态线连 (2) 接口与外设控制线的连接根据设计确定。,35,3. 分析和设计接口程序,采用可编程接口芯片，步骤： (1) 掌握接口芯片的编程结构、编程方法 包括: 确定各端口地址； 了解控制字各位的含义和设置控制字的方法 (2) 确定接口的工作方式，设计接口工作过程 包括: CPU与外设的数据传送方式 (3) 根据硬件连接关系，编写接口程序 包括：可编程芯片的初始化程序 CPU与外设间数据传送的输入/输出程序,36,4. 接口的调试,单独调试硬件 单独