第六章 输入和输出

1,第6章输入和输出,6.3CPU与外设之间的数据传送方式复习：P218P224P236P237预习：中断作业：6-7,6-8,2,6.3CPU与外设之间数据的传送方式,6.3.1无条件传送方式当外部设备的各种动作时间是固定的,且已知就可采用这种方式,把软件延时时间设计大于这个固定动作时间,不用状态判断。这种方式一般只需一个数据端口,3,无条件传送的输入方式,见图6-2,三态缓冲器,数据总线DB,地址总线,数据,来自外设,RD,IO/M,地址译码器,&,图6-2无条件传送的输入方式,8,4,无条件传送的输入方式,三态缓冲器,数据总线DB,地址总线,数据,来自外设,RD,IO/M,地址译码器,&,图6-2无条件传送的输入方式,8,当执行：INAL,n,5,设数据端口号为nINAL,n；(AL)(n)这条指令执行时,与非门三个输入端同时有效,打开三态缓冲器,把来自外设的数据读入CPU。,6,无条件传送的输入方式,三态缓冲器,数据总线DB,地址总线,数据,来自外设,RD,IO/M,地址译码器,&,图6-2无条件传送的输入方式,8,当执行：INAL,n,7,无条件传送的输出方式,见图6-3,锁存器,数据总线DB,地址总线,到外设,WR,IO/M,地址译码器,&,CE,74LS237,图6-3无条件传送的输出方式,8,8,无条件传送的输出方式,锁存器,数据总线DB,地址总线,到外设,WR,IO/M,地址译码器,&,CE,74LS237,图6-3无条件传送的输出方式,8,当执行：OUTn,AL,9,设外设端口号为nOUTn,AL；(AL)n执行该指令,与非门输出有效,将输出数据锁存至输出端。,10,无条件传送的输出方式,锁存器,数据总线DB,地址总线,到外设,WR,IO/M,地址译码器,&,CE,74LS237,图6-3无条件传送的输出方式,8,当执行：OUTn,AL,11,由于外设速度比较慢,要求输出数据在接口电路输出端维持一段时间,故必须加锁存器,锁存器,数据总线DB,地址总线,到外设,WR,IO/M,地址译码器,&,CE,74LS237,8,12,举例：设对10路模拟量巡回进行采样,为此需要一个控制端口,分别选择10路中的一路。对于每一路的模拟量输入采用无条件输入方式，通过数字电压表转换成数字量送入计算机。如下图6-4所示：,13,CPU,8,数据总线,8,IO/M*RD*10,数字电压表,K9,K1,K0,10路模拟量输入,8,273锁存器,74LS145,P9,+12V,继电器绕组,P0,常开触点,缓冲器,IO/M*WR*20,图6-4无条件传送举例,P1,D,C,B,A,9,1,0,控制端口,数据端口,14,图中,10个继电器绕组P0P9控制触点K0K9逐个接通10路中的一路。P0P9的控制是由锁存器273输出低4位接通74LS145,74LS145为BCD十进制译码器/驱动器功能如下：输入输出DCBA只一路为低电平000000001110019,15,当273低4位输出为0000时,继电器P0导通,K0接通把第一路模拟电压接到数字电压表上,转换成数字量通过端口10读到累加器CPU,程序段如下：START:MOVDX,0FF00HLEABX,DSIOK；偏址送BXAGAIN:MOVAL,DHOUT20H,AL；断开所有继电器CALLNEAR,DELAY1；继电器释放时间MOVAL,DLCALLNEAR,DELAY2；继电器吸合及数字表转换时间,OUT20H,AL；第一次P0吸合,16,CPU,8,数据总线,8,IO/M*RD*10,数字电压表,K9,K1,K0,10路模拟量输入,8,273锁存器,74LS145,P9,+12V,继电器绕组,P0,常开触点,缓冲器,IO/M*WR*20,图6-4无条件传送举例,P1,0,0,0,0,9,1,0,17,MOVBX,AL；存入INCBXINCDL；准备好下一路CMPDL,0A；10路采完否?JCAGAIN；未,转从程序可知,采用的是无条件输入方式,INAL,10H；读入,18,CPU,8,数据总线,8,IO/M*RD*10,数字电压表,K9,K1,K0,10路模拟量输入,8,273锁存器,74LS145,P9,+12V,继电器绕组,P0,常开触点,缓冲器,IO/M*WR*20,图6-4无条件传送举例,P1,D,C,B,A,9,1,0,19,632有条件传送方式(又叫查询传送方式),无条件传送必须确认外设已经准备好才能用,有条件传送采用查询外设状态,这样接口部分除数据端口外,还须有状态信号端口。查询式输入其接口电路如下：,20,图6-5查询式输入接口电路,o,o,o,o,o,o,o,o,o,+5V,IO/M,RD,A7A0,Ready(D4),RD,IO/M,CS,CS,输入装置,数据,选通信号,D,Q,锁存器,缓冲器,缓冲器,地址译码,地址译码,状态口,数据口,数据,去DB,状态信息,&,&,R,数据端口,状态端口,21,当输入装置数据准备好发出一个选通信号,一面把数据锁存起来,一面送D触发器的CLK端,将D=1打入Q端,使Q=1；CPU读入状态信息READY；当READY=1,输入数据；读入数据同时,将状态信号清零。程序段如下：G0:INAL,STATUS-PORT；读入状态信息TESTAL,10H；READY=1？JZG0；未准备好,再查INAL,DATA-PORT；准备好,读入,22,图6-5查询式输入接口电路,o,o,o,o,o,o,o,o,o,+5V,IO/M,RD,A7A0,Ready(D4),RD,IO/M,CS,CS,输入装置,数据,选通信号,D,Q,锁存器,缓冲器,缓冲器,地址译码,地址译码,状态口,数据口,数据,去DB,状态信息,&,&,R,1,数据端口译码,状态端口译码,23,当输入装置数据准备好发出一个选通信号,一面把数据锁存起来,一面送D触发器的CLK端,将D=1打入Q端,使Q=1；CPU读入状态信息READY；当READY=1,输入数据；读入数据同时,将状态信号清零。程序段如下：G0:TESTAL,10H；READY=1？JZG0；未准备好,再查INAL,DATA-PORT；准备好,读入,INAL,STATUS-PORT；读入状态信息,24,图6-5查询式输入接口电路,o,o,o,o,o,o,o,o,o,+5V,IO/M,RD,A7A0,Ready=1,RD,IO/M,CS,CS,输入装置,数据,选通信号,D,Q,锁存器,缓冲器,缓冲器,地址译码,地址译码,状态口,数据口,数据,去DB,状态信息(D4),&,&,R,1,25,当输入装置数据准备好发出一个选通信号,一面把数据锁存起来,一面送D触发器的CLK端,将D=1打入Q端,使Q=1；CPU读入状态信息READY；当READY=1,输入数据；读入数据同时,将状态信号清零。程序段如下：G0:INAL,STATUS-PORT；读入状态信息TESTAL,10H；READY=1？JZG0；未准备好,再查,INAL,DATA-PORT；准备好,读入,26,图6-5查询式输入接口电路,o,o,o,o,o,o,o,o,o,+5V,IO/M,RD,A7A0,Ready=1,RD,IO/M,CS,CS,输入装置,数据,选通信号,D,Q,锁存器,缓冲器,缓冲器,地址译码,地址译码,状态口,数据口,数据,去DB,状态信息,&,&,R,1,27,当输入装置数据准备好发出一个选通信号,一面把数据锁存起来,一面送D触发器的CLK端,将D=1打入Q端,使Q=1；CPU读入状态信息READY；当READY=1,输入数据；读入数据同时,将状态信号清零。程序段如下：G0:INAL,STATUS-PORT；读入状态信息TESTAL,10H；READY=1？JZG0；未准备好,再查INAL,DATA-PORT；准备好,读入,28,图6-5查询式输入接口电路,o,o,o,o,o,o,o,o,o,+5V,IO/M,RD,A7A0,Ready,RD,IO/M,CS,CS,输入装置,数据,选通信号,D,Q,锁存器,缓冲器,缓冲器,地址译码,地址译码,状态口,数据口,数据,去DB,状态信息,&,&,R,0,29,查询式输出如下图示,图6-6查询式输出接口电路,地址译码,o,o,o,o,o,o,o,o,A7A0,IO/M,WR,IO/M,RD,+5V,Q,D,R,ACK,“BUSY”,DB,去DB状态信息BUSY(D0),输出数据端口,状态端口,数据,输出装置,锁存器,缓冲器,地址译码,&,&,CS,CS,地址译码,30,在输出时CPU需了解外设的状态,如无空则等待,有空执行输出指令,过程如下：当输出装置输出数据后,发ACK信号,将D触发器置0,即BUSY=0CPU查询BYSY,若为0,转入,否,继续查执行输出指令,把数据送至锁存器同时令D触发器置1,它一方面告知外设,数据已准备好,另一方面让BUSY=1,阻止CPU输出新的数据,31,查询式输出如下图示,图6-5查询式输出接口电路,地址译码,o,o,o,o,o,o,o,o,A7A0,IO/M,WR,IO/M,RD,+5V,Q,D,R,ACK,“BUSY”=0,DB,去DB状态信息BUSY(D0),输出数据端口,状态端口,数据,输出装置,锁存器,缓冲器,地址译码,&,&,CS,CS,地址译码,0,32,在输出时CPU需了解外设的状态,如无空则等待,有空执行输出指令,过程如下：当输出装置输出数据后,发ACK信号,将D触发器置0,即BUSY=0CPU查询BYSY,若为0,转入,否,继续查执行输出指令,把数据送至锁存器同时令D触发器置1,它一方面告知外设,数据已准备好,另一方面让BUSY=1,阻止CPU输出新的数据,33,查询式输出如下图示,图6-5查询式输出接口电路,地址译码,o,o,o,o,o,o,o,o,A7A0,IO/M,WR,IO/M,RD,+5V,Q,D,R,ACK,“BUSY”=0,DB,去DB状态信息BUSY(D0),输出数据端口,状态端口,数据,输出装置,锁存器,缓冲器,地址译码,&,&,CS,CS,地址译码,0,34,在输出时CPU需了解外设的状态,如无空则等待,有空执行输出指令,过程如下：当输出装置输出数据后,发ACK信号,将D触发器置0,即BUSY=0CPU查询BYSY,若为0,转入,否,继续查执行输出指令,把数据送至锁存器同时令D触发器置1,它一方面告知外设,数据已准备好,另一方面让BUSY=1,阻止CPU输出新的数据,35,查询式输出如下图示,图6-5查询式输出接口电路,地址译码,o,o,o,o,o,o,o,o,A7A0,IO/M,WR,IO/M,RD,+5V,Q,D,R,ACK,“BUSY”=0,DB,去DB状态信息BUSY(D0),输出数据端口,状态端口,数据,输出装置,锁存器,缓冲器,地址译码,&,&,CS,CS,地址译码,0,36,在输出时CPU需了解外设的状态,如无空则等待,有空执行输出指令,过程如下：当输出装置输出数据后,发ACK信号,将D触发器置0,即BUSY=0CPU查询BYSY,若为0,转入,否,继续查执行输出指令,把数据送至锁存器同时令D触发器置1,它一方面告知外设,数据已准备好,另一方面让BUSY=1,阻止CPU输出新的数据,37,查询式输出如下图示,图6-5查询式输出接口电路,地址译码,o,o,o,o,o,o,o,o,输入装置,数据,锁存器,缓冲器,缓冲器,中断矢量,去DB,INTA(中断响应信号),INTR,去数据总线DB,地址总线,选通,IOR,+5V,D,Q,&,&,R,CS,地址译码,50,以输入为例:输入装置输入一数据,发出选通信号,一方面把数据存入锁存器,一方面又使D触发器置1,在中断允许下,发出INTR,CPU在现行指令执行完后,发出INTA,把外设送来的中断向量放到DB上,于是CPU转入中断服务程序,读入数据,同时清除中断请求INTR,中断处理完,CPU返回被中断处理的程序继续执行。,51,图6-6中断传送接口电路,装置中断允许,o,o,o,o,o,o,输入装置,数据,锁存器,缓冲器,缓冲器,中断矢量,去DB,INTA(中断响应信号),INTR,去数据总线DB,地址总线,选通,IOR,+5V,D,Q,&,&,R,CS,地址译码,1,1,52,以输入为例:输入装置输入一数据,发出选通信号,一方面把数据存入锁存器,一方面又使D触发器置1,在中断允许下,发出INTR,CPU在现行指令执行完后,发出INTA,把外设送来的中断向量放到DB上,于是CPU转入中断服务程序,读入数据,同时清除中断请求INTR,中断处理完,CPU返回被中断处理的程序继续执行。,53,中断传送接口电路,装置中断允许,o,o,o,o,o,o,输入装置,数据,锁存器,缓冲器,缓冲器,中断矢量,去DB,INTA(中断响应信号),INTR,去数据总线DB,地址总线,选通,IOR,+5V,D,Q,&,&,R,CS,地址译码,1,1,54,以输入为例:输入装置输入一数据,发出选通信号,一方面把数据存入锁存器,一方面又使D触发器置1,在中断允许下,发出INTR,CPU在现行指令执行完后,发出INTA,把外设送来的中断向量放到D