微机原理接口电路可见

1、黄玉清制作7.1 7.1 输入输出概述输入输出概述7.2 7.2 输入输出的控制方式输入输出的控制方式 7.2.2 7.2.2 中断传送方式中断传送方式黄玉清制作 通过对本章的学习，您应该能够达到下列要求： 描述接口与CPU和外设的信号 说明接口中主要的端口的作用 输入输出端口的寻址方式 输入输出的控制方式黄玉清制作 I/O接口电路的典型结构 无条件传送方式 查询传送方式 中断工作过程黄玉清制作7.1 7.1 输入输出概述输入输出概述为什么要接口电路?微机的外部设备多种多样外部设备数据格式、工作速度差别很大外设不能与CPU直接相连，必须经过中间电路再与系统相连，这部分电路被称为I/O接口电路。

2、黄玉清制作什么是I/O接口（电路）？I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路，接口就是CPU与外设的连接部件。PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是接口电路接口在接口在CPUCPU与外与外设之间设之间黄玉清制作I/O接口的主要功能？对输入输出数据进行缓冲和锁存对CPU的控制命令进行锁存对外设信号的形式和数据的格式进行变换I/O端口进行寻址对CPU和I/O设备进行联络黄玉清制作概念I/O端口:是接口电路中CPU能访问的寄存器的地址.I/O操作:CPU对I/O接口电路(与设备相关)的操作.不是访问I/O设备.端口编址方式两种方式将存储器与外设

3、端口统一编址外设端口单独编址黄玉清制作黄玉清制作数据端口:存放CPU与外设之间传送的数据信息。状态端口:反映当前外设所处的工作状态。控制端口:CPU 通过接口向外设传送控制信息。黄玉清制作并行通信串行通信计数器/定时器8253并行接口8255中断控制器8259DMA控制器8237串行接口8250/8251黄玉清制作提问：提问：黄玉清制作7.2 7.2 输入输出的控制方式输入输出的控制方式程序传送方式 DMA方式黄玉清制作由程序控制CPU与外设之间的数据交换。无条件传送方式传送过程：外设已准备好，不查询外设的状态输入时，外设的数据已送到三态缓冲器。输出时，CPU的输出信息已送到输出锁存器的输入端

4、。用途：用于简单外设开关LED显示器黄玉清制作选中地址选中地址数据数据写信号写信号读信号读信号输出端口输出端口7-2、无条件传送、无条件传送输入端口输入端口黄玉清制作例例71：输入：输入：IN AL，80H； 将将80H端口的内容送端口的内容送AL。 IO/M=1，RD=0，AL=10H例例72：输出：输出：OUT 82H，AL；AL=10H 将将AL中的内容送中的内容送82H端口。端口。 IO/M=1，WR=0，（，（82H）=10H 黄玉清制作条件（查询）传送方式查询式数据传送过程查询式数据传送过程3个环节个环节：查询状态环节查询状态环节CPU寻址状态口，读取状态字寻址状态口，读取状态字检

5、测是否满足检测是否满足“就绪就绪” 条件条件如果不满足，回到第一步读取状态字；如果不满足，回到第一步读取状态字；数据传送环节数据传送环节外设已处于外设已处于“就绪就绪”状态，寻址数据口状态，寻址数据口是输入，通过输入指令从数据端口读入数据是输入，通过输入指令从数据端口读入数据是输出，通过输出指令向数据端口输出数据是输出，通过输出指令向数据端口输出数据特点：工作可靠，适用面宽，但传送效率低输入状态输入状态就绪？就绪？数据交换数据交换YN流程流程黄玉清制作查询式输入接口电路n1）查询式输入）查询式输入黄玉清制作例73：设有某输入接口，状态口地址83H,数据口地址80H,当状态口的D7为1时,数据准

6、备好。试编写查寻式输入一个数据的程序；POLL： IN AL，83H TEST AL，80H ；检查状态位D7 JZ POLL ；D7=0,没就绪，继续查询 IN AL，80H ；D7=1,就绪，从数据端口 ；读入数据D7 D6 D0READY黄玉清制作2）查询式输出： CPU查询外设状态是否忙,不忙,执行输出;否则等待。黄玉清制作例74：设有某输出接口，状态口地址63H,数据口地址60H,当状态口的D0为1时,输出忙BUSY，D0为0时，可以输出数据。试编写查寻式输出DAT单元一个数据的程序。查询部分的程序：POLL：IN AL，63H ；读入状态 TEST AL，01H ；检查忙标志D0

7、JNZ POLL ；D0=1,未就绪，继续查询 MOV AL，DAT ；D0=0,就绪,数据送AL OUT 60H，AL ；将数据输出到数据端口 D7 D6 D0BUSY黄玉清制作 例75：设有某输入接口，状态口地址83H,数据口地址80H,当状态口的D7为1时,数据准备好。试用查寻式方式，输入10个数据,并将数据存在BUF开始的单元中的程序，编写主要程序段。 BUF DB 10 DUP(?) MOV SI,0 MOV CX,10POLL: IN AL,83H TEST AL,80 ;检查状态位检查状态位READY JZ POLL IN AL,80H MOV BUFSI,AL ;存数据存数据

8、INC SI LOOP POLL .黄玉清制作提问：提问：条件传送方式的工作原理是怎样的？主条件传送方式的工作原理是怎样的？主要用在什么场合？要用在什么场合？画出条件传送（查询）方式输出过程的画出条件传送（查询）方式输出过程的流程图。流程图。查询式传送方式有什么优缺点？查询式传送方式有什么优缺点？ 黄玉清制作7.2.2 中断传送方式中断传送方式中断传送方式的原理 启动外设 外设准备好数据,发一个选通信号 外设向CPU发中断请求 CPU受到中断请求信号，暂停现行程序 CPU执行中断服务程序，执行输入输出操作 中断服务程序结束，返回原来程序 黄玉清制作1234黄玉清制作中断过程大致分为：中断请求：

9、由需要提供中断服务程序的设备提出；中断响应：CPU给设备发出一个中断应答信号；现场保护：保护执行中断服务程序前的各种信息；执行中断服务程序：完成特定的操作；退出中断服务程序：恢复现场。黄玉清制作中断传送方式的特点中断传送是一种效率更高的程序传送方式进行传送的中断服务程序是预先设计好的中断请求是外设随机向CPU提出的CPU对请求的检测是有规律的：一般是在每条指令的最后一个时钟周期采样中断请求输入引脚黄玉清制作提问：提问：1、查询式传送方式有什么优缺点？中断方式为什么能弥补查询式传送方式的缺点？2、解决中断优先级的方法有哪些？各有什 么优缺点？黄玉清制作 具有接管和控制系统总线的功能，但在取得总线

10、控制权之前，与其它接口芯片一样，受CPU的控制。在DMA方式，DMA管理总线，控制传送数据的开始与结束，传送的字节数，传送的方向及地址。黄玉清制作希望克服程序控制传送的不足：外设CPU存储器外设CPU存储器直接存储器存取DMA方式用专用接口电路直接和存储器进行数据传送。 外设存储器 外设存储器为什么要用为什么要用DMADMA方式传送数据？方式传送数据？黄玉清制作DMADMA操作方式有哪些？操作方式有哪些？1. 周期挪用 CPU不访问存储器时的那些周期，用来进行DMA操作。2 .周期扩展 使用专门时钟电路 需要DMA操作时，使CPU的时钟周期加宽，在加宽的时钟周期进行DMA操作。3 .CPU停机

11、方式 最常见方式黄玉清制作DMADMA的功能有哪些？的功能有哪些？能接受外设的请求，并能向CPU发DMA请求信号；CPU接到DMA请求信号，如果允许，CPU发DMA响应信号，DMA控制器接管总线，进入DMA方式；能寻址存储器，并修改地址；能向外设发读/写信号；能控制传诵的字节数，判断DMA是否结束；DMA结束时，能向CPU发出结束信号，将总线控制权交还CPU；黄玉清制作HLDA发存储器地址发存储器地址传送数据传送数据传送结束？传送结束？DMA结束结束修改地址指针修改地址指针图图7.17 DMA流程图流程图黄玉清制作几种数据传送方式特点？几种数据传送方式特点？无条件传送无条件传送：慢速外设需与：

12、慢速外设需与CPU保持同步保持同步查询传送查询传送： 简单实用，效率较低，硬件开销简单实用，效率较低，硬件开销小小中断传送中断传送：外设主动，可与：外设主动，可与CPU并行工作，但并行工作，但中断服务保护现场等需要额外时间开销，需要中断服务保护现场等需要额外时间开销，需要硬件开销进行中断管理硬件开销进行中断管理DMA传送传送：DMAC控制，外设直接和存储器进控制，外设直接和存储器进行数据传送，适合大量、快速数据传送行数据传送，适合大量、快速数据传送,需要需要硬件开销硬件开销黄玉清制作第七章第七章 小结小结I/O接口电路的主要功能、端口编址接口电路的主要功能、端口编址方法、方法、I/O地址译码特

13、点地址译码特点输入输出指令输入输出指令无条件传送方式、查询传送方式原无条件传送方式、查询传送方式原理、特点理、特点中断传送的工作过程中断传送的工作过程,特点特点DMA传送的工作过程传送的工作过程黄玉清制作习题7作业：作业：1，2，3，4，7，8黄玉清制作习题7 CPU与外设的输入输出方式 7.1 什么叫端口？通常有哪几类端口？计算机对什么叫端口？通常有哪几类端口？计算机对I/O端口编址时通常采用哪两种方法？在端口编址时通常采用哪两种方法？在8086/8088系统中，用哪种方法对系统中，用哪种方法对I/O端口进行端口进行编址？编址？7.2 CPU和输入和输入/输出设备之间传送的信息有哪几输出设备

14、之间传送的信息有哪几类？类？7.3 7.3 一般的一般的IO接口电路安排有哪三类寄存器？它接口电路安排有哪三类寄存器？它们各自的作用是什么？们各自的作用是什么？ 7.4 简述简述CPU与外设进行数据交换的几种常用方与外设进行数据交换的几种常用方式。式。7.5 7.5 无条件传送方式用在哪些场合？画出无条无条件传送方式用在哪些场合？画出无条件传送方式的工作原理图并说明。件传送方式的工作原理图并说明。黄玉清制作7.6 7.6 条件传送方式的工作原理是怎样的？主要用在什么场合？条件传送方式的工作原理是怎样的？主要用在什么场合？画出条件传送（查询）方式输出过程的流程图。画出条件传送（查询）方式输出过程

15、的流程图。7.7 7.7 现有一输入设备，其数据端口的地址为现有一输入设备，其数据端口的地址为FFE0HFFE0H，并于端口，并于端口 FFE2HFFE2H提供状态，当其提供状态，当其D D。位为。位为1 1时表明输入数据备好。请时表明输入数据备好。请编编 采用查询方式进行数据传送的程序段，要求从该设备读采用查询方式进行数据传送的程序段，要求从该设备读取取100100个字节并输入到从个字节并输入到从1 000H1 000H：2000H2000H开始的内存中，注开始的内存中，注意在程序中加上注释。意在程序中加上注释。7.8 7.8 某字符输出设备，其数据端口和状态端口的地址均为某字符输出设备，其数据端口和状态端口的地址均为80H80H，在读取状态时，当标志位在读取状态时，当标志位D7D7为为0 0时表明该设备闲