第七章基本输入输出接口..ppt

1、第1、7章基本I/o接口，本章内容提要I/o接口功能和数据交换方法；8255结构、功能和应用；8253/8254结构、功能和应用；2，第一节I/o接口功能和数据交换方法、I/o接口电路和功能；8086 CPU的I/O命令、I/O端口寻址和端口解码以及I/O接口电路是与CPU交换数据的方法。3，设置接口电路的原因，通过接口电路设置CPU和外部设备之间的信息交换通道的三种信息类型：数据信息：数字，模拟，开关；状态信息：外围设备状态通过界面传递给CPU。控制信息： CPU通过接口控制外围设备的运行。接口电路在外围设备和CPU之间执行相应的信号转换、速度匹配、数据缓冲等功能。4，CPU和外围设备连接图

2、，5，输入和输出接口功能说明，数据缓冲功能；(匹配CPU和外围设备运行速度)接受和执行CPU命令的能力；信号转换功能；(将信息编码为一系列逻辑级别)设备选择功能；管理功能中断(提高系统效率和事件响应速度)数据格式转换功能；(字符串和转换)可编程功能。(增加硬件电路的灵活性)，6，I/O命令和执行进程，I/O命令，IN AL，PORT IN AX，PORT IN AL，DX IN AX，DX，OUT PORT，AL OUT PORTDX是间接端口寻址寄存器。8086 CPU可以寻址216个I/O端口。7，IN命令执行进程(计时)，8，OUT命令执行进程(计时)，9，I/O接口寻址方法，存储映像I

3、/O操作与存储操作说明相同；I/O接口占用存储空间。独立地址输入和输出I/O空间独立于内存空间进行寻址。专用I/o命令设置；10、I/o端口地址解码和I/o端口地址解码与内存地址解码非常相似。长格式I/O命令只能解码a7至A0，短格式I/O命令必须解码a15至A0地址行。与存储类似，8086CPU的I/O系统包含两个8位I/O正文，其中16位规则单词数据或8位数据I/O只需运行一次，如图所示。8088CPU只有一个I/O主体，执行16位I/O指令时需要两个总线操作，每个操作读取/写入高/低字节。NEXT，11，8086I/O主体结构，返回，12，解码电路设计，示例：具有两个输出端口地址0FEH

4、0FFH，并设计输出电路，以便该电路以字节或单词为单位输出。13，8位或16位输出电路原理图，14，相应的操作命令及其运行结果：运行3360输出0feh，al时发送AL内容74ls374 # 1 :输出0fh，AL运行时发送AL内容74ls374 # 2运行3360OUT 0FEH需要注意的是，out0fh，在执行al命令时，AL内容由CPU数据总线上的d15到D8提交。15、CPU和外围设备之间的数据交换、CPU和外围设备之间的数据交换、程序控制、中断控制和存储直接访问控制。其中，程序控制方式是基本的，必须先掌握其方法。程序控制方法在程序控制下进行CPU和外围设备之间的数据交换，分为无条件传

5、输和条件传输两类。16，无条件转发，无条件输入直接在端口上执行CPU IN命令输入无条件输入，无论外围设备状态如何。无条件输出无论外围设备的状态如何，CPU发出OUT命令将数据直接输出到端口是无条件输出。无条件输入输出要求外围设备随时与CPU交换信息。输入端口只需缓冲，输出端口通常需要添加闩锁。17，无条件转发方式的I/o原理，18，条件转发方式(查询方式)，条件转发，即程序查询，首先查询以确认外围设备在CPU传递数据之前是否已准备好传递数据，否则CPU将等待。因此，从CPU和外围设备传输数据时，不同步的问题可以得到更好的解决。查询的一般步骤： 从I/o端口读取设备状态信息，确认外围设备是否准

6、备好交换数据如果外围设备没有准备好，则重复步骤，直到设备准备好为止。CPU发出I/O命令，在I/O端口上读取/写入数据的同时，重置I/O端口的状态单词。，19，查询式输入原理，20，查询输入方法的基本程序，将外围设备状态信息连接到系统数据总线的D7位。POLL: IN AL，STATUS _ PORT读取状态端口TEST AL，80H确保READY为1 JE POLL。未准备就绪，重新检查回收IN AL，DATA _ PORT数据端口上的数据输入、21、查询式输出原理、接收数据时，外围设备必须提供响应信号ACK。表示已接收数据的BUF准备信号，以通知外围设备CPU已输出新数据。查询I/O的本质

7、是硬件和软件完成外围设备和CPU之间的状态“握手”和数据交换。22，中断控制I/O方法原理，中断控制I/O方法及时处理系统中多个外围设备的数据传输过程。23、直接内存访问(DMA)控制和DMA方法，外部设备使用专用接口电路直接和存储实现高速数据传输，而无需通过CPU交换数据。使用DMA传输数据时，接口电路向CPU发出请求，使CPU脱离总线。这意味着将总线控制传递给DMA控制器。主要优点：速度快，数据传输速率仅受存储和接口电路访问速度的限制。主要缺点：硬件电路更复杂。24，部分8255了解结构、功能和应用，82C55可编程芯片的内部结构；掌握82C55针脚功能和与CPU的连接。掌握82C55初始

8、化方法和操作方法。深入的可编程芯片一般使用经验。25，可编程I/O接口芯片概述，使用可编程芯片的原因简化电路设计，提高硬件电路灵活性。可编程芯片内部的通用结构和CPU连接端口：包括命令端口、状态端口和数据端口。通常，每个端口都应映射到CPU的I/O空间。与外围设备的连接端口：用于与接口电路和外围设备进行数据传输。内部数据总线将所有内部端口连接在一起。26、可编程I/O接口芯片概述、芯片外功能和CPU连接针脚：片选择、内部端口选择线(寻址内部端口)、读/写控制等；将针脚：资料I/O线路连接至周边设备、控制输出、输入周边设备状态等。命令和初始化编程将命令词写入命令端口，并在芯片内部逻辑解释命令词后

9、启用芯片功能的配置。正常操作芯片之前，通常需要初始化芯片。27，82C55内部结构，82C55内部4个独立地址端口1个命令端口；三个相互独立的输入/输出数据端口(即端口a、b和c)；数据端口具有多种可编程选择的功能。内部结构图。28，82C55内部逻辑方块图，29，连接至周边设备，连接埠a、b及c可连接至外部装置，资料输出的锁定/缓冲功能，以及资料输入的锁定功能。用于外围设备控制和状态信息的端口c可分为两个4位端口，每个端口包含4位输入/输出针脚。分别与端口a和b一起用作控制信号输出或作为状态信号输入。30，内部控制逻辑，内部逻辑包括组a和组b控制电路。这是根据CPU的命令词控制82C55工作

10、方式的两组电路。每个控制电路集在读/写控制逻辑中接收各种命令，在内部数据总线上接收控制词，并对该端口发出相应的命令。31，具有CPU接口、数据总线缓冲区：读/写控制逻辑。32，82C55外部功能、针脚图和连接到外围设备的针脚分为三组：PA7到PA0、PB7到PB0和PC7到PC0，分别对应于a、b和c三个端口。都是双向的，三状态针脚。连接到CPU的针脚RESET重置输入信号，高水平有效。重置时，所有内部寄存器将a、b和c端口设置为输入方式，并且其PA7PA0、PB7PB0和PC7PC0针脚处于高电阻状态。NEXT，33，82C55针图表，返回，34，82C55外部特性，CS#芯片选择信号输入，

11、低级有效。82C55仅在低级别时在CPU上工作。A0和A1芯片内部寄存器地址选择信号，如果CS#有效，则选择82C55，并且端口a、b、c或控制寄存器的选择由A0、A1的编码确定。RD#读取信号，输入，低级有效。如果是低级别，则可以将82C55内部a、b和c输出到数据端号D7到d0。WR#写入信号，输入，低级有效。在较低级别时，将数据端号D7到d0的数据或命令读取到82C55。35，82C55操作逻辑真值表，36，82C55控制字，82C55控制字格式选择，37，82C55控制字，位置/重置控制字82C55，38，82C55初始化编程示例，13360的82C55端口a输出为0，端口b将控制端口

12、地址设置为PORT_CON。此程序将： MOV DX、PORT_CON MOV AL、10001111B OUT DX、AL初始化后在端口A上输出数据，MOV DX、PORT_A MOV AL、DATA OUT DX、AL、39、端口c的PC7位要求为1，控制词为00001111B(0FH)。如果设置端口地址为PORT_CON的82C55控制寄存器，下面的程序段将实现PC7输出高水平和PC0输出行级别。MOV DX，PORT _ CON控制端口地址发送DX MOV AL，0FH。PC7设定1控制字OUT DX，AL；PC7设置1操作MOV AL，00HPC0 qing0控制词OUT DX，AL

13、；在PC0清理操作、40，82C55操作方法0、方法0中，每个端口实际上以无条件传输方式工作。方法0的操作特性2个8位端口：端口a和端口b；两个4位端口：端口c的高4位和低4位，所有端口均可编程为输入或输出。锁定输出，输入只是缓冲区。方法0可以通过16种方式组合每个端口的输入/输出。假定所有三个端口在0输入、42、0输出上工作的相同型号41、0输入上使用相同型号，并将三个端口设置为0输出、43、0应用程序(例如，在3360最小8086系统上，将8位LED显示屏扩展到82c5，I/O端口地址0 ff8h 0FFF8H)故障排除分析： 82C55有4个端口，为什么在8086系统上使用0FFF8H到

14、0FFFFH的共8个端口地址？82C55和CPU连接图；8位LED显示屏使用动态显示屏。led数码管功率驱动问题；位选择代码和段选择代码。NEXT，44，82C55和8086连接电路，返回，45，数码管显示驱动电路，返回，46，7段LED及其连接方式， 总阴极连接段选择代码：总阳极连接段选择代码：g f e d c a g f e c a 0 1 1 10 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 10 1 01 1 1 1 1 1 0 11 1 0 1 1 1 1 1 1 1 2 1 0 1 9 0 1 0 0 9 ，返回，47，操作方法1，操作方法1的特征1是选择I/o

15、方式(需要握手控制信号)。 只有a和b端口在模式1下工作。c端口的某些端号用作a，b端口的“握手”信号，其他端号用作0输入或输出。如果a，b端口设置为方法1，则工作方式类似于发送查询数据，c端口表示a，b端口的状态。48，方法1输入控制信号，方法1输入结构图(在端口a上)，49，方法1输入控制信号，STB #(Strobe)3354门控输入。需要在外围设备上生成的数据选择通信号。低级别有效。送入端口c的PC4或PC2。如果是有效的低级别，请从端口a或b针上选择数据，然后将其锁定到相应的输入闩锁。50，方法1输入控制信号，输入缓冲池完整(IBF)输入缓冲池状态指示信号。从82C55 PC5或PC

16、1位元传送的回应讯号，高层次有效。82C55表示输入缓冲区保留了新数据供CPU读取，并将数据存储在锁定到82C55输入端口的信息通知外围设备上。51、方法1输入控制信号、中断请求(INTR)中断请求信号(由PC3或PC0提供)、高级有效。如果82C55的输入端口包含新数据，则INTR信号将更改为较高级别(INTE信号必须为1)。系统通常用作CPU的查询信号，或82C55发送给CPU的中断请求信号。52，方法1输入控制信号，允许中断启用(INTE)中断。只有在端口a或b为inte=1时，才能在CPU上运行中断请求INTR。INTE通过软件控制中断，通过c端口的位置设置或重置命令以及用于控制端口a

17、和端口b的INTE信号的PC4和PC2的位置/重置操作。 PC4和PC2的位置/重置操作是82C55的内部操作。操作完全不影响PC4和PC2针脚的逻辑状态。53，方法1输入时的状态单词，端口a和端口b从方法1输入操作时，端口c的内容表征a，b的状态，其含义为：程序可以读取c的内容，查询1点a，b的状态。54，模式1输出相关控制信号，端口a方法1输出结构图，55，方法1输出控制信号，输出缓冲池(obf #)输出缓冲区满。表示CPU已将要输出的数据写入指定端口的数据寄存器，并通知外围设备可以从指定端口读取数据。低级有效。此信号82C55发送给外围设备，如果外围设备的响应ACK#信号有效，则返回到较高水平。56，方法1输出时控制信号，ACK#(Acknowledge)响应输入。从外围设备接收数据时，必须发送以响应82C55的响应信号。低级有