微机原理与接口技术7章.ppt

1、微机原理与接口技术,第七章 微型计算机和外设间的数据传输,概述,第七章 微型计算机和外设间的数据传输,I/O接口,把外部设备同计算机连接起来实现数据传送的控制 电路称为I/O接口电路，简称 I/O接口。 I/O接口的功能： （1）转换信息格式 （2）提供联络信号 （3）协调定时差异 （4）进行译码选址 （5）实现电平转换 （6）具备时序控制,CPU与I/O之间的接口信号,接口电路中的信息 数据信息 数据信息可以有各种形式： 数字量。大多数信息是数字信息，即二进 制信息或者代表字符的ASCII码 开关量。开关量实际是数字信息，但一般只占用一位二进制信息，以表示开关的打开或闭合。 模拟量。通过接口

2、的模拟量，要变换为数字量，再加到计算机。,CPU与I/O之间的接口信号,状态信息 状态信息主要是反映外设的工作状态 状态信息也可以是CPU传送给外部设备的，传送CPU的状态。 状态信息也称为握手信息。,CPU与I/O之间的接口信号,控制信息 CPU 外部设备，用于控制外部设备的动作。 这三种信息，将都通过数据总线在CPU和接口之间传送。 从形式上看，三种信息并没有差别，都是二进制信息。,端口,接口和端口 在接口部件中都包含一组寄存器，分别对应不同的外设地址，CPU和外设交换信息时，将三种不同的信息，送入不同的寄存器： 数据送入数据寄存器，状态信息就送入状态寄存器，等等。 这些寄存器就称为端口（

3、PORT）。不同的端口有不同的地址，不同的端口存放不同的信息。,I/O端口及其寻址方式,I/O端口的编址方式 存储器映像的I/O寻址方式 ，即I/O端口和存储器统一编址：即存储器和外设共同分享CPU的寻址空间。 优点：CPU可以用对存储器的操作指令来对外设进行操作，指令功能丰富、灵活 缺点：程序不清晰 占用原存储器空间 由于指令功能强，译码、存取时间长,端口及其寻址方式,I/O端口单独编址 存储器和I/O接口，各自都有自己的地址范围。 必须有专门的I/O操作指令:IN、OUT。 优点：程序清晰，不占用存储空间，执行I/O指令速度快 缺点：用专门I/O指令，指令功能弱（简单）,CPU和外设之间的

4、数据传送方式,无条件传送方式 无条件是指CPU不管外设的状态，在需要和外设交换信息的时候，就用输入或输出指令和外设交换信息。 CPU和外设之间只有数据信息的传送，没有状态信息的传送。 接口电路可以比较简单，因为只有数据的通道，一般就只有输出锁存器和输入缓冲器。,无条件传送方式,控制开关K0K2打开则对应发光二极管Q0Q2亮 开关闭合则对应发光二极管不亮,DON：IN AL，IN_PORT ；读入B口开关状态 XOR AL，0FFH ；求反 OUT OUT_PORT，AL ；点亮对应发光二极管 JMP DON HLT,输入输出传送方式,查询式传送（异步传送方式） 这种方式，CPU要遵循“先查询，

5、后传送”的原则，保证只有在外设已经是在“准备好”状态，才开始传送数据。 查询式传送的一般流程： 先从状态口读入状态字； 如果状态是“准备好”，开始传送； 如果状态是“没有准备好”，则继续查询，直到“准备好”，开始传送。,输入输出传送方式,查询式输入：,输入输出传送方式,输入输出传送方式,查询输入的部分程序： MOVDX，STATUS_PORT；DX指向状态端口 START：INAL，DX；读状态端口信息 TESTAL，80H；测试状态标志位D7， JZSTART ；D7=0，外设未准备好，继续查询 MOVDX，DATA_PORT；DX指向数据端口 IN AL, DX ；从数据端口输入数据 RE

6、T,输入输出传送方式,查询式输出：,输入输出传送方式,输入输出传送方式,查询式输出的相应程序段为： MOV DX，STATUS_PORT ；DX指向状态端口START：IN AL，DX ；读状态端口信息 TEST AL，01H ；测试状态标志位D7， JNZ START ；D7=0，继续查询 MOV DX，DATA_PORT ；DX指向数据端口 MOV AL，BUF ；取数据 OUT DX，AL ；向外设输出数据 RET,输入输出传送方式,优点：CPU和外设之间可以很好地配合工作 。 缺点：CPU要长期地查询外设的状态，查询实际上就是一种等待。CPU长期的等待会影响CPU的工作效率。,例：如图

7、7-3-6所示，试编程实现将48000H为首地址的顺序100个单元的数据，利用查询方式输出到外设。,程序如下： START: MOV AX,4000H MOV DS,AX MOV SI,8000H MOV CX,100 GOON: MOV DX,00F1H WAIT: IN AL,DX AND AL,01H JZ WAIT MOV AL,SI MOV DX,00F0H OUT DX,AL INC SI LOOP GOON RET,输入输出传送方式：中断,中断方式： 外设向CPU发出要求交换数据的请求，即中断请求。CPU收到中断请求后，中断当前的工作，为外设服务。服务结束（输入或输出）后，继续原

8、来的工作。 中断方式不要求CPU等待或查询，可以大大地提高CPU工作效率。但接口电路比较复杂。,输入输出传送方式：DMA,DMA方式 DMA方式，是由DMA控制器来控制数据从外设到存储器的直接传送。CPU不参与DMA传送的控制。 DMA方式是速度最快的外设和存储器交换信息的方式。,DMA传送的工作原理,DMA控制器的基本功能,（1）能接受外设的DMA请求信号DREQ，并能向外设发出DMA响应信号DACK； （2）能向CPU发出总线请求信号（HOLD），当CPU发出总线响应信号（HLDA）后能接管对总线的控制权，进入DMA方式； （3）能发出地址信息，对存储器寻址并修改地址指针； （4）能向存储

9、器和外设发出读/写控制信号； （5）能决定传送的字节数，并能判断DMA传送是否结束； （6）能发出DMA结束信号，释放总线，让CPU重新获得总线控制权。,DMA操作方式,（1）单字节方式 在单字节操作方式下，DMA控制器操作每次只传送一个字节。即获得总线控制权后，每传送完一个字节的数据，便将总线控制权还给CPU，按这种工作方式，即使有一个数据块要传送，也只能传送完一个字节后，由DMA控制器重新向CPU申请总线。 （2）字组方式 字组操作方式也叫请求方式或查询方式。这种方式下一个DMA请求能够连续传送一批数据。在此期间，DMA控制器一直保持总线控制权。当DMA请求无效，数据传送结束，或检索到匹配字节，以及外加一个过程结束信号时，