第6章 IO接口和总线

1、1第第6章章 I/O接口和总线接口和总线2vI/O接口接口I/O接口的功能接口的功能简单的输入输出接口芯片简单的输入输出接口芯片I/O端口及其寻址方式端口及其寻址方式CPUCPU与外设间的数据传送方式与外设间的数据传送方式v总线总线3I/OI/O接口功能接口功能 必要性必要性速度不匹配速度不匹配信号电平不匹配信号电平不匹配信号格式不匹配信号格式不匹配时序不匹配时序不匹配 功能功能数据缓冲数据缓冲- -锁存器、缓冲器锁存器、缓冲器信号电平转换信号电平转换-MC1488-MC1488、MC1489MC1489、MAX232MAX232、MAX233MAX233信息逻辑转换信息逻辑转换-A/D-A/

2、D、D/AD/A时序控制时序控制地址译码地址译码中断控制中断控制4v数据缓冲器数据缓冲器 74LS245(74LS244)/8286(8287) (828774LS245(74LS244)/8286(8287) (8287输输入与输出反相入与输出反相,74LS244,74LS244单向单向) )v地址锁存器地址锁存器74LS373/8282(8283)(828374LS373/8282(8283)(8283输输入与输出反相入与输出反相) )输入输入输出接口芯片输出接口芯片5I/OI/O端口及其寻址方式端口及其寻址方式 数据端口数据端口：数据缓冲：数据缓冲 状态端口状态端口：状态信号：状态信号准

3、备就绪位准备就绪位忙碌位忙碌位错误位错误位 命令端口命令端口（控制端口）：存放命令（控制端口）：存放命令和控制字和控制字6I/OI/O端口及其寻址方式端口及其寻址方式I/OI/O单独编址方式单独编址方式 独立编址；独立编址； 不占内存；不占内存； 程序有单独的输入输出指令，程序有单独的输入输出指令，可读性好；可读性好； 指令系统需要有专门的指令系统需要有专门的ININ和和OUTOUT指令，这些指令没有存储指令，这些指令没有存储器指令强；器指令强； I/OI/O地址译码电路较简单；地址译码电路较简单； 执行速度快；执行速度快； CPUCPU要能提供区分存储器读写要能提供区分存储器读写和和I/OI

4、/O读写的控制信号。读写的控制信号。存储器映象寻址方式存储器映象寻址方式 与存储器统一编址；与存储器统一编址； I/OI/O端口作为存储器的一部分；端口作为存储器的一部分； I/OI/O地址空间可大可小；地址空间可大可小； I/OI/O端口占用了存储器空间；端口占用了存储器空间； 无需无需I/OI/O操作指令，简化指令操作指令，简化指令系统；系统； 能用功能强的存储器指令访问能用功能强的存储器指令访问I/OI/O设备；设备； 必须用全译码方式形成必须用全译码方式形成I/OI/O地地址，译码电路复杂；址，译码电路复杂； 延长了输入输出操作时间。延长了输入输出操作时间。n寻址方式选择视寻址方式选择

5、视CPUCPU结构型号而定结构型号而定7CPUCPU与外设间的数据传送方式与外设间的数据传送方式v程序控制方式程序控制方式v中断方式中断方式vDMADMA方式方式8 程序控制方式程序控制方式无条件传送方式无条件传送方式( (同步传送方式同步传送方式) )接开关接开关( (输入输入) )接接LEDLED发光二极管发光二极管( (输出输出) )条件传送条件传送( (查询式传送方式查询式传送方式) )CPUCPU反复输入外设状态，查询外设是否准备好反复输入外设状态，查询外设是否准备好查询等待占用查询等待占用CPUCPU大量时间，使大量时间，使CPUCPU利用率很低利用率很低CPU与外设间的数据传送方

6、式9程序传送方式程序传送方式 v查询式输入方式查询式输入方式 CPU与外设间的数据传送方式10程序传送方式程序传送方式 v查询式输入方式查询式输入方式 CPU与外设间的数据传送方式 MOV BX,0 MOV BX,0 ; ;初始化地址指针初始化地址指针 MOV CX,COUNT_1MOV CX,COUNT_1; ;输入字节数输入字节数READ_S1:READ_S1:IN AL,PORT_S1IN AL,PORT_S1; ; CS1CS1，读入，读入ReadyReady状态状态 TEST AL,01HTEST AL,01H JZ READ_S1 JZ READ_S1 IN AL,PORT_IN

7、IN AL,PORT_IN; ; CS2CS2，ReadyReady状态清状态清0 0 MOV BX,AL MOV BX,AL INC BX INC BX LOOP READ_S1 LOOP READ_S1DEC CXDEC CXJNZ READ_S1JNZ READ_S111程序传送方式程序传送方式 v查询式输出方式查询式输出方式 CPU与外设间的数据传送方式12程序传送方式程序传送方式 v查询式输出方式查询式输出方式 CPU与外设间的数据传送方式 MOV CX,COUNT_2MOV CX,COUNT_2READ_S2: READ_S2: IN AL,PORT_S1; IN AL,PORT_

8、S1; CS1CS1，读入，读入BUSYBUSY状态状态 TEST AL,02HTEST AL,02H JNZ READ_S2 JNZ READ_S2 MOV AL, MOV AL,输出数据输出数据 OUT PORT_OUT,ALOUT PORT_OUT,AL; ; CS2CS2，BUSYBUSY置置1 1，忙，忙 LOOP READ_S2LOOP READ_S213中断传送方式中断传送方式vCPUCPU执行主程序；执行主程序；v当外设准备好后，外设接口便主动向当外设准备好后，外设接口便主动向CPUCPU发发“中断请求中断请求”信号；信号；vCPUCPU响应这一请求，则暂停正在执行的程序，响应

9、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；转去执行与外设操作有关的中断服务程序；v在中断服务程序中完成数据的输入或输出；在中断服务程序中完成数据的输入或输出；v中断服务程序执行完毕，中断服务程序执行完毕，CPUCPU返回到原来程序返回到原来程序的断点继续执行。的断点继续执行。 CPU与外设间的数据传送方式14DMADMA传送方式传送方式v在存储器和外设之间建立起在存储器和外设之间建立起直接的数据传送直接的数据传送通路通路，即不经由，即不经由CPUCPU，而由专门的，而由专门的DMADMA控制器控制器实现存储器和外设之间的操作。实现存储器和外设之间的操作。v传送就不必

10、进行保护现场等一系列额外操作，传送就不必进行保护现场等一系列额外操作，从而从而减轻了减轻了CPUCPU的负担的负担，因此特别适合于高，因此特别适合于高速度大批量数据传送的场合。速度大批量数据传送的场合。v要要增设增设DMADMA控制器控制器，硬件电路比前两种方式，硬件电路比前两种方式更为复杂。更为复杂。 CPU与外设间的数据传送方式15DMADMA传送方式传送方式CPU与外设间的数据传送方式16DMADMA传送方式传送方式 CPU与外设间的数据传送方式17DMADMA传送的基本过程如下：传送的基本过程如下： 初始化初始化DMADMA控制器，设定要传送的字节数，内存块起始地址；控制器，设定要传送

11、的字节数，内存块起始地址； 当当I/OI/O接口准备好，希望进行接口准备好，希望进行DMADMA操作时，就向操作时，就向DMADMA控制器发出控制器发出DMADMA请求信号请求信号(DRQ)(DRQ)； DMADMA控制器将此请求信号转变成对控制器将此请求信号转变成对CPUCPU的总线请求信号的总线请求信号(HRQ)(HRQ)； CPUCPU当前机器周期执行结束，响应当前机器周期执行结束，响应DMADMA请求发出总线应答信号请求发出总线应答信号(HLDA)(HLDA)，此时，由，此时，由DMADMA控制器接管对总线的控制；控制器接管对总线的控制； 由由DMADMA控制器对存储器寻址，并发出相应控制信号控制器对存储器寻址，并发出相应控制信号（DACKDACK、 、 ）, ,使存储器与使存储器与I/OI/O接口之间直接交换数据；接口之间直接交换数据； 在传送一字节数据后，在传送一字节数据后，DMADMA控制器自动修改存储器地址和传送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；字节计