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文档简介
1,第6章 I/O接口和总线,2,I/O接口 I/O接口的功能 简单的输入输出接口芯片 I/O端口及其寻址方式 CPU与外设间的数据传送方式 总线,3,I/O接口功能,必要性 速度不匹配 信号电平不匹配 信号格式不匹配 时序不匹配 功能 数据缓冲-锁存器、缓冲器 信号电平转换-MC1488、MC1489、MAX232、MAX233 信息逻辑转换-A/D、D/A 时序控制 地址译码 中断控制,4,数据缓冲器 74LS245(74LS244)/8286(8287) (8287输入与输出反相,74LS244单向) 地址锁存器74LS373/8282(8283)(8283输入与输出反相),输入输出接口芯片,5,I/O端口及其寻址方式,数据端口:数据缓冲 状态端口:状态信号 准备就绪位 忙碌位 错误位 命令端口(控制端口):存放命令和控制字,6,I/O端口及其寻址方式,I/O单独编址方式 独立编址; 不占内存; 程序有单独的输入输出指令,可读性好; 指令系统需要有专门的IN和OUT指令,这些指令没有存储器指令强; I/O地址译码电路较简单; 执行速度快; CPU要能提供区分存储器读写和I/O读写的控制信号。,存储器映象寻址方式 与存储器统一编址; I/O端口作为存储器的一部分; I/O地址空间可大可小; I/O端口占用了存储器空间; 无需I/O操作指令,简化指令系统; 能用功能强的存储器指令访问I/O设备; 必须用全译码方式形成I/O地址,译码电路复杂; 延长了输入输出操作时间。,寻址方式选择视CPU结构型号而定,7,CPU与外设间的数据传送方式,程序控制方式 中断方式 DMA方式,8,程序控制方式 无条件传送方式(同步传送方式) 接开关(输入) 接LED发光二极管(输出) 条件传送(查询式传送方式) CPU反复输入外设状态,查询外设是否准备好 查询等待占用CPU大量时间,使CPU利用率很低,CPU 与 外 设 间 的 数 据 传 送 方 式,9,程序传送方式 查询式输入方式,CPU 与 外 设 间 的 数 据 传 送 方 式,10,程序传送方式 查询式输入方式,CPU 与 外 设 间 的 数 据 传 送 方 式,MOV BX,0 ;初始化地址指针 MOV CX,COUNT_1;输入字节数 READ_S1:IN AL,PORT_S1; CS1,读入Ready状态 TEST AL,01H JZ READ_S1 IN AL,PORT_IN; CS2,Ready状态清0 MOV BX,AL INC BX LOOP READ_S1,DEC CX JNZ READ_S1,11,程序传送方式 查询式输出方式,CPU 与 外 设 间 的 数 据 传 送 方 式,12,程序传送方式 查询式输出方式,CPU 与 外 设 间 的 数 据 传 送 方 式,MOV CX,COUNT_2 READ_S2: IN AL,PORT_S1; CS1,读入BUSY状态 TEST AL,02H JNZ READ_S2 MOV AL,输出数据 OUT PORT_OUT,AL; CS2,BUSY置1,忙 LOOP READ_S2,13,中断传送方式 CPU执行主程序; 当外设准备好后,外设接口便主动向CPU发“中断请求”信号; CPU响应这一请求,则暂停正在执行的程序,转去执行与外设操作有关的中断服务程序; 在中断服务程序中完成数据的输入或输出; 中断服务程序执行完毕,CPU返回到原来程序的断点继续执行。,CPU 与 外 设 间 的 数 据 传 送 方 式,14,DMA传送方式 在存储器和外设之间建立起直接的数据传送通路,即不经由CPU,而由专门的DMA控制器实现存储器和外设之间的操作。 传送就不必进行保护现场等一系列额外操作,从而减轻了CPU的负担,因此特别适合于高速度大批量数据传送的场合。 要增设DMA控制器,硬件电路比前两种方式更为复杂。,CPU 与 外 设 间 的 数 据 传 送 方 式,15,DMA传送方式,CPU 与 外 设 间 的 数 据 传 送 方 式,16,DMA传送方式,CPU 与 外 设 间 的 数 据 传 送 方 式,17,DMA传送的基本过程如下: 初始化DMA控制器,设定要传送的字节数,内存块起始地址; 当I/O接口准备好,希望进行DMA操作时,就向DMA控制器发出DMA请求信号(DRQ); DMA控制器将此请求信号转变成对CPU的总线请求信号(HRQ); CPU当前机器周期执行结束,响应DMA请求发出总线应答信号(HLDA),此时,由DMA控制器接管对总线的控制; 由DMA控制器对存储器寻址,并发出相应控制信号(DACK、 、 ),使存储器与I/O接口之间直接交换数据; 在传送一字节数据后,DMA控制器自动修改存储器地址和传送字节计数器,并检测传送是否结束; 传送结束,DMA
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