桂小林 第5章 输入输出控制接口-2012

1、12目录目录3概述概述45.1输入/输出接口的基本概念52、I/O接口的功能接口的功能65.1.2 输入/输出接口的逻辑结构75.1.3 输入/输出接口的分类85.2 输入/输出端口地址及编址方法95.2.2 输入/输出端口地址的概念10115.2.2 输入/输出端口的编址方式12输入/输出端口的编址方式13输入/输出端口的编址方式14输入/输出端口的编址方式155.3 输入/输出控制的接口设计16175.3.1 程序控制方式接口设计2182、程序控制的接口电路、程序控制的接口电路 I/O译码方法译码方法2021（1）程序控制输出接口）程序控制输出接口220H22（1）程序控制输出接口）程序控

2、制输出接口220H23（2）程序控制输入接口）程序控制输入接口220H24（2）程序控制输入接口）程序控制输入接口255.3.2 中断控制方式接口设计275.3.3 DMA控制方式接口设计285.3.4 通道和I/O处理器方式接口设计295.4 中断控制接口芯片8259A30.PC/XT机的中断控制机的中断控制313233345.4.1 8259A的结构与功能35365.4.1 8259A的结构与功能37385.4.1 8259A的结构与功能3940INTINT（17腿）腿）：这和CPU的INTR端相连，用来向CPU发中断请求。INTAINTA（26腿）腿）：它用平接收来自CPU的中断应答信号

3、。8259A要求中断应答信号由两个负脉冲组成。41CSCS（1 1腿）腿）：芯片选通信号，它通过地址译码逻辑电路与地址总线相连。它是由CPU发出的地址信号，经地址译码器产生的片选信号，表明CPU当前是于该芯片打交道RDRD（3 3腿）腿）：读出信号，它用来通知8259A将某个内部寄存器的内容（控制字，中断号）送到数据总线上。WRWR（2 2腿）腿）：写入信号，用来通知8259A从数据线上接收数据。42A0A0（2727腿）腿）：用来指出当前8259A的哪个端口被访问，在芯片内找到相应的寄存器（具体地址）。1片8259A对应两个端口地址，其中一个为偶地址，一个为奇地址，并且要求偶地址较低，奇地址

4、较高。在设计系统时，要为系统中每片8259A留出两个I/O端口地址。注意：在8086系统中，8259A的A0与CPU的A1相连。因为8259A的DB（8位）是与8086的D7D0相连，即8086与8259A只读“偶地址”为保证全是偶地址，8259A的A0与8086的A1相连，即CPU实际发出的地址信号中实际的A0被忽略。43IR7IR0IR7IR0（2518腿）：腿）：用来从I/O（中断源）设备接收中断请求，在含多片8259A的复杂系统中，主片的IR7IR0分别和各从片的INT端相连，用来接收来自从片的中断请求。当IR0IR7中的任何一根线上升为高电平时，IRR中相应的位就置“1”。 级联线。

5、 这3条引线上的信号用来指出具体的从片，即级联时，主从之间的“地址信号”。 44SP/ENSP/EN（1616腿）：腿）：v从编程/使能缓冲线。此引腿为双向的，它有两个用处。当作为输入时，用来决定本片8259A是主片还是从片。 为1，则为主片; 为0，则为从片。v当作为输出时，由引出的信号在数据从8259A往CPU传输时，使数据总线驱动器启动。是输出还是输入，决定于8259A是否用缓冲方式工作。如果采用缓冲方式，则为输出，采用非缓冲方式，则为输入。453、 8259A的工作过程的工作过程 465.4.2 8259A的编程结构472. 8259A的初始化命令字的初始化命令字48ICW149ICW

6、150ICW251(3) ICW3：级联设置字：级联设置字52ICW3实例实例8259A主片IR0IR5IR78259A从片8259A从片8259A从片主片主片ICW3： 1010 0001从片ICW3：00H从片ICW3：05H从片ICW3：07H53(4) ICW4：工作方式设置字：工作方式设置字54SP/ EN的作用的作用 8259A273或245 EN此引腿为双向。作输入时，用来决定本片8259A是主片还是从片。 为1，则为主片; 为0，则为从片。当作为输出时，由引出的信号在数据从8259A往CPU传输时，使数据总线驱动器启动。是输出还是输入，决定于8259A是否用缓冲方式工作。如果采

7、用缓冲方式，则为输出，采用非缓冲方式，则为输入。558259A的工作方式的工作方式 568259A的工作方式的工作方式57ICW小结小结A00ADILTIMSNGLA7A6A5IC41D7D6D5D2D1D0D4D3ICW1(chip control)用于用于808580851A15/T7A14/T6A13/T5A12/T4A11/T3A10A9A8ICW2(type)用于用于8085SNGL=1?1S5S4S6S7S3S2/ID2S1/ID1S0/ID0ICW3(slave control)YNIC4=1?N1SFNM00BUFM/SAEOIu PM0ICW4(mode control)可中

8、断可中断583. 8259A的操作命令字（的操作命令字（OCW）59(1) OCW160(2) OCW2L2、L1、L0当当SL=1时，三位的编码用以指示时，三位的编码用以指示8个中断源之一。个中断源之一。R、SL、EOI共有共有8种不同的组合形式，其中有种不同的组合形式，其中有7种是相应的控制命令，种是相应的控制命令，如下页所示。如下页所示。6162(3) OCW363其中其中D2=1是查询命令的特征位是查询命令的特征位P。8259A在接到在接到CPU发来的上述格式的查询命令之后，立即组成状态字，等待发来的上述格式的查询命令之后，立即组成状态字，等待CPU来读取，状态字的格式如下：来读取，状

9、态字的格式如下：(3) OCW3查询是通过CPU向8259A发查询命令来实现的，查询命令字由OCW3构成的，其格式如下：若I=0，则表示该8259A芯片没有中断请求，若I=1，则表示有中断请求，W2、W1、W0即为本片中断请求优先级别最高的中断源的编码。644、 8259A的级联的级联65=0000 1000B=0001 0011B=0000 0001B=0000 0100B=0010 0000B=0100 1011B665.4.3、PC/XT机的中断控制机的中断控制676869707172本节内容本节内容CPUDMACMEMI/O设备735.5.1 8237A的特性745.4.2 8237A

10、的基本结构 5.5.2 8237A的内部结构的内部结构内部寄存器组命令控制逻辑缓冲器757677785.5.3、8237A的引脚功能798081 82 83848586 87885.5.4 8237A的传输类型与工作方式89905.5.5 8237A的工作时序的工作时序 91928237A的操作时序的操作时序938237A的操作时序的操作时序945.5.6 8237A的编程结构958237A的内部寄存器寻址的内部寄存器寻址 96979899(4) 命令寄存器的设置命令寄存器的设置D50：滞后写；：滞后写；D51：扩展写；：扩展写； 在在D01使能使能MM传送时，传送时，D5任意任意D60：DR

11、EQ高有效；高有效；D61：DREQ低有效。低有效。D70：DACK低有效；低有效；D71：DACK高有效。高有效。100例如：设置例如：设置8237A8237A按如下要求工作。按如下要求工作。101（5）方式式寄存器）方式式寄存器MR(mode register)102方式式寄存器设置实例方式式寄存器设置实例103（6）请求寄存器）请求寄存器RR（request register） 104（7）屏蔽寄存器）屏蔽寄存器 MSR(mask register) 写一个通道屏蔽字的方法如图写一个通道屏蔽字的方法如图5.20所示。所示。I/O端口地址为端口地址为DMA+0AH。例如，。例如，105（7

12、）屏蔽寄存器）屏蔽寄存器 MSR(mask register) 写写4个通道屏蔽字的方法见图个通道屏蔽字的方法见图5.21所示。所示。I/O端口地址为端口地址为DMA+0FH。例如，。例如，MOV AL，0000 1 0 1 1 B ；清除通道；清除通道2屏蔽，允许请求屏蔽，允许请求OUT DMAC + 0FH，AL ；写入屏蔽寄存器；写入屏蔽寄存器I/O端口地址为：端口地址为：106（8）状态寄存器）状态寄存器SR(status register)107（9）数据暂存器）数据暂存器 108（10）软件命令）软件命令 1095.5.7 8237A的应用1101111128237初始化设置实例初

13、始化设置实例113114115本节内容本节内容1165.6.1 定时与计数的概念1175.6.2 8253的内部结构1）数据总线缓冲器）数据总线缓冲器数据总线缓冲器与系统总线连接，8位双向，与CPU交换信息的通道。2）读写逻辑电路）读写逻辑电路读写逻辑电路接收CPU发送的读、写、片选和低位地址信号，控制8253内部的计数/定时通道和控制寄存器的访问，完成对芯片内部各功能部件的控制功能。（3）计数器）计数器02每个计数器内含每个计数器内含1个个16位的初值寄存器、减位的初值寄存器、减1计数器和计数器和1个个16位的（输出）锁存位的（输出）锁存器。器。8253内部包含内部包含3个功能完全相同的通道

14、，每个通道内部设有一个个功能完全相同的通道，每个通道内部设有一个16位计数器，位计数器，可进行二进制或十进制（可进行二进制或十进制（BCD码）计数。采用二进制计数时，最大计数值是码）计数。采用二进制计数时，最大计数值是FFFFH，采用，采用BCD码计数时，最大计数值是码计数时，最大计数值是9999。与此计数器相对应，每个通道。与此计数器相对应，每个通道内设有一个内设有一个16位计数值锁存器。必要时可用来锁存计数值。位计数值锁存器。必要时可用来锁存计数值。1188253的端口选择和访问方法的端口选择和访问方法 119每个通道的内部结构每个通道的内部结构1208253的控制字的控制字1218253

15、的初始化编程的初始化编程 工作方式选择工作方式选择D3D2D1000：方式0001：方式1010：方式2101：方式500:读计数值(锁存)01:写低8位,高8位为010:写高8位,低8位为011:先低8位,后高8位计数器选择计数器选择D7D600:计数器001:计数器110:计数器2计数值形式计数值形式D00：二进制1：BCD码1225.6.3 8253的工作方式1231、方式、方式0：计数到零产生中断请求：计数到零产生中断请求图4 124 图4125 126127 1282、方式、方式1 单稳态触发器单稳态触发器WRGATEOUTN = 33 2 1 03 2 1 0计数值写入计数值不计数

16、GATE触发开始计啥初始高电平GATE再次触发再计数计数值多次有效129WRGATEOUTN = 33 2 1 03 2 1 0计数值写入计数值不计数GATE触发开始计啥初始高电平GATE再次触发再计数计数值多次有效130 OUT131 1323、方式、方式2 分频器分频器N = 4WROUT4 3 2 1（4）03 2 1周期等于计数值周期等于计数值NGATE = 11个CLK自动连续循环计数不用触发自动连续循环计数不用触发计数值多次有效计数值多次有效写入计数值写入计数值开始计数开始计数133 134 135 方式方式2 2的特点的特点1364、方式、方式3：方波发生器：方波发生器13713

17、81395、方式、方式4 ：软件触发选通：软件触发选通WROUTN = 33 2 1 0GATE = 1软件触发写入计数值开始计数1个CLK，再计数需再次写入计数值140 1411426、方式、方式5 ：硬件触发选通：硬件触发选通WRN = 3GATEOUT3 2 1 0写入计数值不计数GATE触发计数3 2 1 0GATE再次触发，再次计数计数值多次有效143方式方式5 ：硬件触发选通：硬件触发选通144 1451461475.6.4 8253的典型连接与应用148(1)日时钟日时钟工作方式选择工作方式选择000：方式0001：方式1010：方式2101：方式500:读计数值(锁存)01:写低8位,高8位为010:写高8位,低8位为011:先低8位,后高8位计数器选择计数器选择D7D600:计数器001:计数器110:计数器2计数值形式计数值形式0：二进制1：BCD码149(2) DRAM刷新刷新工作方式选择工作方式选择000：方式0001：方式1010：方式2101：方式500:读计数值(锁存)01:写低8位,高8位为010:写高8位,低8位为011:先低8位,后高8位计数器选择计数器选择D7D600:计数器001:计数器1