微机原理课件8输入输出技术.ppt

1、输入输出接口概述，输入输出端口及其寻址方式，中央处理器与外设之间的数据传输方式，掌握微机接口技术的基本概念，了解主机与外设之间的各种数据传输方式，了解输入输出端口的寻址方式，8.1输入输出接口概述，微机系统可以通过系统总线与外设连接进行系统扩展和开发，而外设必须通过接口与中央处理器交换信息。不同的外设：工作原理、驱动模式、信息格式、工作速度、输入：键盘、鼠标、扫描仪、声音、各种传感器的模拟输入：温度、压力、流量等。输出：打印机、绘图仪、声音、各种开关控制量。输入输出接口的功能作为一种接口电路，通常需要为外部设备提供几个带有相应地址的寄存器，每个寄存器称为一个输入输出端口。通用输入输出接口图如下

2、图所示：输入输出接口图，输入输出接口一般由数据、状态和控制寄存器组成。其功能如下：状态寄存器存储状态信息，中央处理器可以从状态端口读取外设的当前状态；控制寄存器用于存储中央处理器发送的控制命令。任何接口电路都包括以下基本功能：作为微机和外围设备之间传输数据的中间缓冲站；输入端口：三态门，缓冲/隔离；输出端口：锁存器，数据锁存器，2。正确寻址与微机交换数据的外围设备；外围设备很多，每个设备都有多个端口，每个端口的地址都需要解码和生成。3.提供微机和外围设备之间数据交换所需的控制逻辑和状态信号。2。中央处理器和输入输出之间的接口信号，1。数据，(1)数字量，键盘输入信息，光电输入机等。(通常是用二

3、进制表示的数字或用ASCII码表示的数字或字符)，有8、16和32位数字。中央处理器和外围设备之间交换的基本信息是数据，它有三种类型：(2)模拟量(如压力、声音、流量、温度等)。)，(3)开关量(如电机的启动和停止，开关的开启和关闭等。)、两个状态量(可以用0和1表示)和2。状态信息(状态)(就绪)，输出时，输出设备是否空闲？(BUSY)，反映当前外设工作状态的信息，如：3。控制信息(控制)，如控制输入输出设备的启动或停止。中央处理器和外围设备之间的接口信息，中央处理器通过接口向外围设备输出控制命令信号。注意：状态和控制信息也必须作为数据传输到相应的端口，这些端口通常占用1或2位并可以共享端口

4、。外部设备和微处理器之间的信息交换必须通过访问外围设备的相应端口来实现。访问这些外围端口的具体过程称为寻址。通常有两种寻址方式：内存镜像的输入输出寻址方式和单独的输入输出端口寻址方式。8.2输入/输出端口及其寻址模式，1。内存镜像的输入输出寻址方式，端口地址和内存地址的统一寻址，内存镜像的输入输出端口寻址连接方式，如摩托罗拉公司的MC6800/68000系列中央处理器，1。端口寻址方式丰富，不需要特殊的输入输出指令。2.输入/输出寄存器和外设的数量不受限制，只受总存储容量的限制。3.读写控制的逻辑相对简单。输入/输出端口需要占用一部分内存地址空间，并减少可用内存空间。输入/输出端口分别寻址，输

5、入/输出端口和存储器分别寻址，并且有特殊的输入/输出指令。输入/输出端口的示意图单独说明。中央处理器必须使用特殊的输入/输出指令来访问输入/输出端口，所以它也被称为特殊输入/输出指令模式。这些特殊的输入输出指令通常有两种类型，即输入指令输入、输出指令输出及其相关的指令组。不同的微处理器有不同的指令格式。8086/8088等。单独使用输入/输出端口寻址模式。这些指令包括直接寻址和寄存器间接寻址。对于8086，使用直接寻址，其指令格式为：输入指令：输入端口，输出指令：输出端口，输出端口。直接寻址的端口地址为一个字节长，可寻址256个端口。使用间接寻址，其指令格式为：输入指令：输入指令，输出指令：输

6、出指令。它的端口地址有两个字节长，由DX寄存器控制。输入输出端口的地址空间是独立的，不占用内存地址空间。2.地址线很少，寻址速度相对较快。3.特殊输入输出指令的使用使编译后的程序清晰易懂，易于检查。输入输出指令少，导致编程灵活性差；2.需要两组控制逻辑，包括存储器和输入/输出端口，这增加了控制逻辑的复杂性。8.3中央处理器和外围设备之间的数据传输模式、无条件传输模式、无条件传输通常适用于数据传输不频繁的情况，例如开关和数字显示器等简单外围设备的操作。无条件地，假设外围设备处于就绪状态。传输数据时，程序不需要查询外设的状态，而是直接执行输入输出指令进行数据传输。输入输出操作：进线、端口、无条件传

7、输接口示意图。这种传输方式的输入输出接口电路是最简单的。它只需要设置数据缓冲寄存器和外围端口地址解码器。输入、输出、应用条件：输入时外设必须为数据做好准备，输出时接口锁存器必须为空(即数据已发送到锁存器出口，外设已接收到数据)，即接口和输入/输出设备必须保持“就绪”状态。给出了以下例子：2。查询传输模式，查询传输模式的流程图，查询传输模式的工作流程包括两个基本工作环节：(1)查询环节，通过读取状态寄存器的标志位来检查外设是否“就绪”。多端口可以设置多个标志位，增加超时判断可以防止无限循环。(2)传输链路，当前一链路完成时，数据端口将被寻址，并且数据将通过输入指令从数据端口输入或者通过输出指令从

8、数据端口输出。优点：易于实现准确的数据传输，易于控制编程，适应性广缺点：浪费CPU时间，传输效率低，应用场合：外围对象少，CPU负担低，实时性要求低。查询输入，查询输入接口电路，当输入设备的数据准备好时，一方面，数据被发送到8位锁存器，另一方面，D触发器被触发，使得状态信息标志位D0为1。当中央处理器需要外围设备输入信息时，首先检查状态信息。如果数据准备好了，输入相应的数据并将状态信息清除为“0”。否则，请等待数据准备就绪。工作过程，查询输入过程中的数据和状态信息，查询输入程序流程图，下一步：ina，STATUS-PORT；从状态端口输入状态信息TESTAL，01h测试标志位是否为1jznne

9、xtin没有准备好，继续查询INAL的数据端口；从数据端口2输入数据。查询输出，查询输出接口电路，工作过程：当输出设备接收并输出数据时，会发出一个确认信号，将D触发器转到0，表示输出设备“空闲”。在查询状态信息后，中央处理器执行输出指令，将新的输出数据发送到数据总线，并将数据端口的地址发送到地址总线。在地址解码器产生的解码信号为“与”后，发送选通信号，并将输出数据发送到8位锁存器。同时，D触发器设置为1，通知外设输出数据。此时，外设正忙，中央处理器无法继续发送数据。查询输出的端口信息，查询输出程序流程图，下一步：在al，status _ port从状态端口输入状态信息testal，80h测试标

10、志D7 jnz nextout未准备好，继续查询moval，buf从BUFfer buf获取数据outdata _ port，al；从数据端口、3输出。中断传输模式。为了进一步提高中央处理器的效率，使系统具有实时性，可以采用中断传输方式。在中断传输模式下，当外设准备就绪时，它们主动向中央处理器发送中断请求，以输入和输出数据。特点：在传输数据时，外设主动应用，中央处理器被动响应，可以节省大量的中央处理器时间，实现外设和中央处理器的并行操作。中断传输模式的输入接口电路，中断传输模式的数据输入，当采用中断传输模式时，外设处于活动状态，CPU不需要花费大量时间来查询外设的工作状态。与程序模式相比，它大大提高了CPU的效率。直接存储器存取：是一种在存储器和外围设备或存储器之间传输大量数据的方法，它是在直接存储器存取控制器的控制下进行的。DMA和程序控制数据传输路径的比较，1。直接存储器存取传输的工作原理、直接存储器存取传输原理图、直接存储器存取工作流程、(1)可以向中央处理器发送总线请求信号。2。2的基本功能。DMA控制器、(5)决定数据传输的地址和长度。(4)发出读写控制信号。3。直接存储器存取操作模式，(1)单字节模式，直接存储器存取控制器操作一次只传输一个字节。(2)字组模式，也称为请求模式或查询模式。这种方法可以在直接存储器存取请求的前提下连续传输