输入输出和中断技术

1、第6章 输入输出及中断技术,主要内容：,I/O端口及其编址方式 简单接口芯片及其应用 基本输入输出方法 中断的基本概念及工作过程 中断控制器8259,6.1 输入输出接口,主要内容： I/O接口与I/O端口的概念 I/O端口的编址方式 端口地址译码 数据传送方式,一、I/O接口与端口,I/O接口： 将外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称 实现外设与主机之间的信息交换 I/O端口： 接口中的寄存器,I/O接口要解决的问题,速度匹配(Buffer) 信号的驱动能力(电平转换器、驱动器) 信号形式和电平的匹配(A/D、D/A) 信息格式(字节流、块、数据包、帧) 时序匹配(定时关系) 总线隔离(三态

2、门),接口的功能,数据的缓冲与暂存 信号电平与类型的转换 增加信号的驱动能力 对外设进行监测、控制与管理，中断处理,二、I/O端口的编址方式,数据端口 状态端口 控制端口,端 口,I/O端口,CPU,数据,状态,控制,外设,I/O端口的编址方式,统一编址 独立编址,端口与内存的统一编址,特点： 指令及控制信号统一 内存地址资源减少,内存 地址 960KB,I/O地址 64KB,00000H,F0000H,FFFFFH,端口的独立编址,特点： 内存地址资源充分利用 能够应用于端口的指令较少,内存 地址,I/O 地址,00000H,FFFFFH,FFFFH,0000H,端口的独立编址,8 0 8

3、8 总 线,A19-A0,A15-A0,MEMR、MEMW,IOR、IOW 、AEN,存储器,输入/输出,8088/8086的I/O端口编址,采用I/O独立编址方式(但地址线与存储器共用) 地址线上的地址信号用IO/M来区分 I/O操作只使用20根地址线中的16根：A15A0 可寻址的I/O端口数为64K(65536)个 I/O地址范围为0FFFFH IBM PC只使用了1024个I/O地址(03FFH),三、I/O地址的译码,目的： 确定端口的地址 参加译码的信号： IOR，IOW，A15 A0 OUT指令将使总线的IOW信号有效 IN指令将使总线的IOR信号有效,I/O地址的译码,当接口只

4、有一个端口时，16位地址线一般应全部参与译码，译码输出直接选择该端口；当接口具有多个端口时，则16位地址线的高位参与译码（决定接口的基地址），而低位则用于确定要访问哪一个端口,I/O地址的译码,某外设接口有4个端口，地址为2F0H2F3H，则其基地址为2F0H，由A15A2译码得到，而A1、A0用来确定4个端口中的某一个连接,四、I/O数据的传送方式,并行 一个数据单位同时传送 串行数据按位传送,6.2 简单接口电路,掌握： 接口电路的分类及特点 两类简单接口芯片的应用,一、接口的基本构成,数据线,控制线,状态线,DB,CB,AB,数据输入寄存器 (or 三态门),数据输出寄存器 (锁存器),

5、状态寄存器 (or 三态门),命令寄存器,译码 电路,控制 逻辑,接口的基本构成,数据输入/输出寄存器 暂存输入/输出的数据 命令寄存器 存放控制命令，用来设定接口功能、工作参数和工作方式 状态寄存器 保存外设当前状态，以供CPU读取,接口的基本构成,CPU,I/O接口,外设,数 据,端口地址,控 制,数 据,状 态,控 制,二、接口的类型及特点,输入接口 输出接口,接 口,接口特点,输入接口： 要求对数据具有控制能力（常用三态门实现） 输出接口： 要求对数据具有锁存能力（常用锁存器实现）,三、三态门接口,高电平、低电平、高阻态,三态门接口,三态门的工作波形：,A0A15,IOR,译码输出,D

6、0D7,开关状态,地址有效,74LS244,含8个三态门的集成电路芯片 在外设具有数据保持能力时用来输入接口 74LS244应用例 教材p252,P251图,三态门接口应用例,利用三态门作为输入接口（接口地址380H）接到地址范围为70000H71FFFH的EEPROM芯片的READY/BUSY端，当三态门输出高电平时，可向98C64A写入一个字节数据，输出低电平时则不能写入。画芯片与系统的连接图,三态门接口应用例,D0D7,A0,A12,WE,OE,READY/BUSY,A0,A12,MEMW,MEMR,高位地址信号,D0D7,D0,380H,CE,译码,IOR,四、锁存器接口,通常由D触发

7、器构成 特点： 具有对数据的锁存能力 不具备对数据的控制能力,常用锁存器芯片,74LS273 不具备数据的控制能力 74LS374 具有对数据的控制能力,P254图,锁存器芯片74LS374,D0D7,Q0,Q7,. . .,OE,CP,译码器,D0D7,Q0,Q7,. . .,OE,CP,译码器,做输出口:,做输入口:,外设,自外设,I/O接口综合应用例,根据开关状态在7段数码管上显示数字或符号 设输出接口的地址为F0H 设输入接口地址为F1H 当开关的状态分别为00001111时，在7段数码管上对应显示0F,O1 I1 O2 I2 O3 I3 O4 I4 E1,K0K3,+5V,G G2A

8、 G2B C B A,1,74LS244,D0 Q0 | Q1 D7 Q2 Q3 Q4 CP Q5 Q6 Q7,a b c d e f g DP,7406,反相器,74LS273,Rx8,1,74LS138,D0D7,IOW#,IOR#,Y0,Y1,F0H = 0000 0000 1111 0000 F1H = 0000 0000 1111 0001, ICW1=0001,0011B, 边沿触发,单片使用, ; 要 ICW4.OUT20H, ALMOVAL, 08H; ICW2=08H, IR0IR7对应的中断类型号 ; 为08H0FHOUT21H, ALMOVAL, 09H; ICW4=09

9、H, 正常的嵌套方式,; 非自动中断结束方式 OUT 21H，AL,2、8259的工作命令字 在写完初始化命令字后，8259在其中断输入端IR0IR7就可以接受中断请求信号了。若不再写入任何工作命令字OCW，8259便处于初始化设置的中断工作方式，这时中断源优先权是IR0最高，IR7最低，且清除了所有中断屏蔽。 若希望改变初始化的8259中断控制方式，或为了屏蔽某些中断，或为了读出8259的一些状态信息，则必须继续向8259写入操作命令字OCW。 8259的工作命令字有3个：OCW1OCW3,1）OCW1（中断屏蔽字） 用于设置对8259中断的屏蔽操作，写入到中断屏蔽寄存器IMR中。若OCW1

10、的某位为“1”，则对应的中断源被屏蔽。,例如：当 OCW1=80H 时，则IR7中断被屏蔽。,2）OCW2 用于设置优先级是否循环，循环的方式及中断结束的方式。,无效,R为优先级循环控制位，R=1为循环优先级，R=0为固定优先级,L2L0为系统最低级编码，用来指定某个IR优先级最低。,EOI中断结束命令，=1时将复位ISR中相应位。,例：若使8086系统中8259A的优先级顺序为IR3, IR4, IR5, IR6 IR7, IR0 IR1, IR2，试编写一段程序实现该优先顺序，设8259A的偶地址为20H。,根据题意要求，为实现上述优先级顺序，应先确定OCW2，然后将它写入8259A的偶地

11、址端口：,MOVAL，0C2H；OCW2 OUT20H，AL；把OCW2写入8259A的偶地址端口。,3）OCW3 用于设置查询方式，特殊屏蔽方式以及用来读8259的中断请求寄存器IRR，中断服务寄存器ISR的当前状态。,例：试编写一段程序，以实现将8086系统中8259A的IRR，ISR，IMR三寄存器的内容读出并送入存储器从0080H开始的数组中，设8259A的偶地址为20H，奇地址为21H。,MOVAL，0AH ；OCW3=0AH, 指出要读IRR OUT20H，AL ；OCW3写入8259A的偶地址端口 INAL，20H ；读回IRR的内容 MOV080H，AL ；将IRR的内容存入从080H开始的单元中 MOVAL，0BH ；OCW30BH，指出要读ISR OUT20H，AL INAL，20H ；读回ISR的内容 MOV 081H ，AL ；将ISR的内容存入内容 INAL，21H ；读回IMR MOV082H，AL ；IMR内容存入内存,8259A 的初始化 命令序列流程,先写ICW，后写OCW，ICW只能一次写入，OCW可在操作中随时写入。,8259编程举例1： 某微机系统使用一片8259管理中断，中断请求由IR2引入，工作方式采用边沿触发，完全嵌套,非缓冲方式和非自动结束，中断向量