第6章 输入输出接口技术

1、第6章输入/输出接口技术,通过本章学习，重点掌握以下内容：输入/输出接口概述CPU与I/O接口之间传递的信息类型输入/输出的控制方式DMA控制器8237A结构及工作原理8237A初始化编程及应用,第6章,6.1概述输入/输出技术（I/O技术）是微机与外部设备交换信息所不可缺少的手段。微机与外设的数据传送均由接口电路完成。由于输入/输出设备（I/O设备）的数据形式、数据传递方式及传递速率差异很大，因此，在微机和外设之间必须有一个界面，此界面就是输入/输出接口（I/O接口）。,第6章,6.1.1输入/输出接口的概念与功能,I/O接口电路完成总线与外设间数据传输，完成系统对外设的控制与响应，使CPU

2、和I/O设备协调一致的工作。1.I/O接口电路要解决的问题：（1）速度匹配问题（2）信号电平和驱动能力问题（3）信号匹配问题（4）时序匹配问题,第6章,2.接口电路的功能（1）数据缓冲（2）信号转换（3）对外设的控制与监测（4）设备选择（5）中断和DMA管理（6）可编程功能,第6章,6.1.2CPU与I/O接口之间传递的信息类型（1）数据信息：通常是参加运算的数值或结果，程序的指令代码或其他用二进制编码表示的信息。（2）状态信息：表示接口电路与外设在进行I/O操作过程中的状态，如外设是否忙，输入数据是否准备好，输出缓冲寄存器内有无数据，是否出错等。（3）控制信息：是CPU向接口和外设发出的控制

3、命令，控制接口和外设的工作方式、运行参数等。,第6章,6.2输入/输出控制方式,6.2.1程序控制方式（1）无条件传送方式外设已准备好情况下，直接利用输入指令（IN）或输出指令（OUT）与外设传送数据。CPU通过执行程序不断读取并检测外设状态，只有当外设处于准备好状态或输出外设为空闲状态时，CPU才执行传送信息指令。程序查询传送方式比无条件传送方式要准确可靠，但CPU要不断查询外设状态，占用了大量时间。,第6章,2条件传送方式也称查询式传送方式。是在传送数据前先查询一下外设的状态，当外设准备好才传送，否则CPU等待。较好地解决CPU与外设不同步传送数据的问题。,第6章,6.2.2中断控制方式中

4、断控制方式下，各外设与CPU并行工作，进行各自I/O操作。当某个外设完成自身I/O操作时，便向CPU申请中断，CPU收到中断请求信号后暂停正在运行的程序，转去执行为该外设服务的中断服务子程序，完成CPU与外设间的数据交换，数据传送完毕再返回原来被中断的主程序继续执行。,第6章,6.2.3DMA控制方式DMA（直接存储器存取）控制方式是在外设与内存间开辟直接数据传输通道，数据传输过程进行控制的硬件电路称DMAC（DMA控制器）。一般情况下，CPU控制管理着系统的数据总线、地址总线和控制总线，当进入主存和外设直接交换数据DMA方式时，CPU让出上述三项总线，而由DMA对总线进行控制和管理，直接沟通

5、外设和内存交换数据。,第6章,6.3可编程DMA控制器8237A6.3.18237A的内部结构及引脚（1）8237A有4个独立DMA通道，多片级联可增加DMA通道数；（2）可编程设置多种DMA数据传输方式；（3）每个通道一次DMA传送字节数可编程设置，最多达64K；（4）可编程设置DMA传送的内存地址；（5）可编程设置芯片内各通道DMA请求的优先级方式（固定优先级或循环优先级）；（6）可编程允许或禁止每个通道的DMA操作。,第6章,图6.68237A的内部结构,第6章,2.8237A的引脚8237A采用DPI40引脚封装，引脚如图所示。,第6章,6.3.28237A的工作方式单字节传送方式数据

6、块传送方式请求传送方式级联方式,第6章,6.3.38237A内部寄存器8237A内部有10个可编程寄存器，如表6-1所示，其内容可由CPU读出或者按要求写入。,表6-18237A的内部寄存器,6.3.48237A的编程及应用8237A编程按如下步骤进行：（1）输出主清除命令；（2）置页面寄存器；（3）写入基本地址寄存器和当前地址寄存器；（4）写入基本字节数寄存器和当前字节数寄存；（5）写入工作方式寄存器；（6）写入命令寄存器；（7）写入屏蔽寄存器；（8）写入请求寄存器。,第6章,【例6-1】某系统中用一片8237A设计DMA传输电路，8237A基地址为00H。要求利用它的通道0从外设（如磁盘）

7、输入1K字节数据块，传送到内存6000H开始的区域中，每传送一个字节地址增1，采用数据块连续传送方式，禁止自动预置，外设的DMA请求信号DREQ和响应信号DACK均为高电平有效。,第6章,8237A的初始化程序如下：DMAEQU00H；8237A的基地址为00H；输出主清除命令OUTDMA+0DH，AL；发总清命令；将基地址6000H写入通道0基地址和当前地址寄存器，分两次进行MOVAX，6000H；基地址和当前地址寄存器OUTDMA+00H，AL；先写入低8位地址MOVAL，AHOUTDMA+00H，AL；后写入高8位地址；把要传送总字节数1K=400H减1后送基字计数器和当前字计数器MOV

8、AX，0400H；总字节数DECAX；总字节数减1OUTDMA+01H，AL；先写入字节数的低8位MOVAL，AHOUTDMA+01H，AL；后写入字节数的高8位,；写入方式字：数据块传送，地址增量，禁止自动预置，写传送，选择通道MOVAL，10000100B；方式字OUTDMA+0BH，AL；写入方式字；写入屏蔽字：通道0屏蔽位清0MOVAL，00H；屏蔽字OUTDMA+0AH，AL；写入8237A；写入命令字：DACK和DREQ为高电平，固定优先级，非存储器间传送MOVAL，10000000B；命令字OUTDMA+08H，AL；写入8237A；写入请求字：通道0产生请求MOVAL，04H；请求字OUTDMA+09H，AL；将请求字写入8237A软件启动8237A,本章小结,输入/输出接口技术采用硬软件相结合的方法，研究微处理器如何与外部设备进行高效、可靠的信息交换。CPU与I/O设备间要传送的信息主要有数据信息、状态信息和控制信息。接口是CPU与外设进行信息交换的中转站，主要由数据寄存器、状态寄存器、控制寄存器和命令译码、端口地