第18講 第6章 輸入輸出接口技術(shù)

1、第第6章章 第6章 輸入輸出接 口 2n如何有效的學(xué)習(xí)微機(jī)原理與接口技術(shù)？n是什么使你止步不前？n你還沒有適應(yīng)q不適應(yīng)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)換不適應(yīng)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)換q不適應(yīng)不適應(yīng)8086編程的背景編程的背景q不適應(yīng)匯編程序的開發(fā)方式不適應(yīng)匯編程序的開發(fā)方式q不適應(yīng)大量文檔的有效閱讀不適應(yīng)大量文檔的有效閱讀q不適應(yīng)從動(dòng)腦到動(dòng)手的過(guò)程不適應(yīng)從動(dòng)腦到動(dòng)手的過(guò)程q不適應(yīng)內(nèi)容太多太快不適應(yīng)內(nèi)容太多太快靜下心來(lái)，閱讀文靜下心來(lái)，閱讀文檔，動(dòng)手編程，如檔，動(dòng)手編程，如果你覺得能力不夠，果你覺得能力不夠，不要?dú)怵H。從最簡(jiǎn)不要?dú)怵H。從最簡(jiǎn)單最基本做起單最基本做起缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力與好奇心第6章 輸入輸出接 口 3第6章 輸入輸出

2、接 口 4微機(jī)接口概述微機(jī)接口概述I/OI/O接口的譯碼接口的譯碼接口的編程接口的編程 第6章 輸入輸出接 口 5n重重點(diǎn)點(diǎn): :nI/O端口地址譯碼技術(shù)nn難難點(diǎn)點(diǎn):nI/O端口地址譯碼技術(shù)A0D15D8D7D0A1-A19CSA0-A18D15-D8CSA0-A18BHE奇地址奇地址（高字節(jié)）（高字節(jié)）存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體512K8bit偶地址偶地址（低字節(jié)）（低字節(jié)）存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體512K8bitD0-D7無(wú)效無(wú)效有效有效課前復(fù)習(xí)課前復(fù)習(xí): : 80868086的的程序訪問(wèn)結(jié)構(gòu)程序訪問(wèn)結(jié)構(gòu)演示演示無(wú)效無(wú)效有效有效訪訪問(wèn)問(wèn)一一個(gè)個(gè)字字為什么要分奇偶為什么要分奇偶存儲(chǔ)體？怎樣實(shí)存儲(chǔ)體？怎樣實(shí)現(xiàn)奇偶存儲(chǔ)

3、體尋現(xiàn)奇偶存儲(chǔ)體尋址？址？第6章 輸入輸出接 口 7無(wú)操作無(wú)操作11只訪問(wèn)偶地址存儲(chǔ)體，讀寫低字節(jié)只訪問(wèn)偶地址存儲(chǔ)體，讀寫低字節(jié)01只訪問(wèn)奇地址存儲(chǔ)體，讀寫高字節(jié)只訪問(wèn)奇地址存儲(chǔ)體，讀寫高字節(jié)10同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)存儲(chǔ)體，讀寫一個(gè)字同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)存儲(chǔ)體，讀寫一個(gè)字00操作（讀或?qū)懀┎僮鳎ㄗx或?qū)懀〢0BHE第6章 輸入輸出接 口 8CPU對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作過(guò)程對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作過(guò)程：首先要由地址總線給出地址信號(hào)，選擇要進(jìn)行讀/寫操作的存儲(chǔ)單元，然后通過(guò)控制總線發(fā)出相應(yīng)的讀/寫控制信號(hào)，最后才能在數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。包括：地址線的連接；數(shù)據(jù)線的連接；控制線的連接。在連接中要考慮以下問(wèn)題：在連接中要

4、考慮以下問(wèn)題：CPU總線的負(fù)載能力；總線的負(fù)載能力；CPU與存儲(chǔ)器工作速度的匹配；與存儲(chǔ)器工作速度的匹配；存儲(chǔ)器的地址分配和片選問(wèn)題存儲(chǔ)器的地址分配和片選問(wèn)題；控制信號(hào)的連接。控制信號(hào)的連接。1: 如何譯碼地址線問(wèn)題2：字或位擴(kuò)充數(shù)據(jù)線問(wèn)題第6章 輸入輸出接 口 9n6.2 接口n6.3 I/O接口的編碼n6.1 概述第6章 輸入輸出接 口 106.1.1計(jì)算機(jī)為什么需要計(jì)算機(jī)為什么需要I/O接口電路接口電路由于存儲(chǔ)器是半導(dǎo)體電路，與由于存儲(chǔ)器是半導(dǎo)體電路，與CPUCPU具有相同的電路形式，數(shù)據(jù)具有相同的電路形式，數(shù)據(jù)信號(hào)也是相同的（電平信號(hào)），能相互兼容直接使用，因此存信號(hào)也是相同的（電平信

5、號(hào)），能相互兼容直接使用，因此存儲(chǔ)器與儲(chǔ)器與CPUCPU之間是同步定時(shí)工作方式。它們之間只要在時(shí)序關(guān)之間是同步定時(shí)工作方式。它們之間只要在時(shí)序關(guān)系上能相互滿足就可以正常工作。系上能相互滿足就可以正常工作。但是計(jì)算機(jī)的但是計(jì)算機(jī)的I/OI/O操作，復(fù)雜性主要以下幾個(gè)方面：操作，復(fù)雜性主要以下幾個(gè)方面：（1 1）外部設(shè)備種類繁多，既有機(jī)械式的，又有機(jī)電式的，還）外部設(shè)備種類繁多，既有機(jī)械式的，又有機(jī)電式的，還有電子式的。不同外部設(shè)備之間性能各異，對(duì)數(shù)據(jù)傳送的要求有電子式的。不同外部設(shè)備之間性能各異，對(duì)數(shù)據(jù)傳送的要求也各不相同的，無(wú)法按統(tǒng)一格式進(jìn)行。也各不相同的，無(wú)法按統(tǒng)一格式進(jìn)行。（2 2）外部設(shè)

6、備的數(shù)據(jù)信號(hào)是多種多樣的）外部設(shè)備的數(shù)據(jù)信號(hào)是多種多樣的。第6章 輸入輸出接 口 116.1.1計(jì)算機(jī)為什么需要計(jì)算機(jī)為什么需要I/O接口電路接口電路（3 3）外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送有近距離的，也有遠(yuǎn)距離的。）外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送有近距離的，也有遠(yuǎn)距離的。（4 4）外部設(shè)備的工作速度快慢差異很大。）外部設(shè)備的工作速度快慢差異很大。 所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與CPUCPU進(jìn)行直接的進(jìn)行直接的同步同步數(shù)據(jù)傳送，而數(shù)據(jù)傳送，而必須在必須在CPUCPU和外設(shè)之間擴(kuò)展接口電路，通過(guò)接口電路對(duì)和外設(shè)之間擴(kuò)展接口電路，通過(guò)接口電路對(duì)CPUCPU與外與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行協(xié)調(diào)。因此接口電路就成了數(shù)據(jù)設(shè)之

7、間的數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行協(xié)調(diào)。因此接口電路就成了數(shù)據(jù)I/OI/O操操作的核心內(nèi)容。作的核心內(nèi)容。第6章 輸入輸出接 口 126.1.2在數(shù)據(jù)的在數(shù)據(jù)的I/O傳送中，接口電路主要有如下幾項(xiàng)功能：傳送中，接口電路主要有如下幾項(xiàng)功能：（1）速度協(xié)調(diào) 由于速度上的差異，使得數(shù)據(jù)的由于速度上的差異，使得數(shù)據(jù)的I/OI/O傳送只能以傳送只能以異步異步方式進(jìn)行，方式進(jìn)行，即只能在確認(rèn)外設(shè)已為數(shù)據(jù)傳送作好準(zhǔn)備的前提下才能進(jìn)行即只能在確認(rèn)外設(shè)已為數(shù)據(jù)傳送作好準(zhǔn)備的前提下才能進(jìn)行I/OI/O操操作。作。而要知道外設(shè)是否準(zhǔn)備好，就需要通過(guò)接口電路產(chǎn)生或傳送外而要知道外設(shè)是否準(zhǔn)備好，就需要通過(guò)接口電路產(chǎn)生或傳送外設(shè)的狀態(tài)，以

8、此進(jìn)行設(shè)的狀態(tài)，以此進(jìn)行CPUCPU與外設(shè)之間的速度協(xié)調(diào)。與外設(shè)之間的速度協(xié)調(diào)。（2）數(shù)據(jù)鎖存 在接口電路中需設(shè)置鎖存器，以保存輸出數(shù)據(jù)直至為輸出設(shè)備在接口電路中需設(shè)置鎖存器，以保存輸出數(shù)據(jù)直至為輸出設(shè)備所接收。所接收。因此數(shù)據(jù)鎖存就成為接口電路的一項(xiàng)重要功能。因此數(shù)據(jù)鎖存就成為接口電路的一項(xiàng)重要功能。Handshaking第6章 輸入輸出接 口 136.1.2在數(shù)據(jù)的在數(shù)據(jù)的I/O傳送中，接口電路主要有如下幾項(xiàng)功能傳送中，接口電路主要有如下幾項(xiàng)功能：（3）三態(tài)緩沖 只允許當(dāng)前時(shí)刻正在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)源使用數(shù)據(jù)總線，其只允許當(dāng)前時(shí)刻正在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)源使用數(shù)據(jù)總線，其它數(shù)據(jù)源都必須與數(shù)據(jù)

9、總線處于隔離狀態(tài)。它數(shù)據(jù)源都必須與數(shù)據(jù)總線處于隔離狀態(tài)。為此要求接口電路能為此要求接口電路能為數(shù)據(jù)輸入提供三態(tài)緩沖功能。為數(shù)據(jù)輸入提供三態(tài)緩沖功能。附附: :三態(tài)緩沖電路就是具有三態(tài)輸出的門電路，因此也稱之為三態(tài)門三態(tài)緩沖電路就是具有三態(tài)輸出的門電路，因此也稱之為三態(tài)門（TSLTSL）。所謂三態(tài)，就是指低電平狀態(tài)、高電平狀態(tài)和高阻抗三種狀）。所謂三態(tài)，就是指低電平狀態(tài)、高電平狀態(tài)和高阻抗三種狀態(tài)。當(dāng)三態(tài)緩沖器的輸出為高或低電平時(shí)，就是對(duì)數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)三態(tài)緩沖器的輸出為高或低電平時(shí)，就是對(duì)數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)三態(tài)緩沖器的輸出為高阻抗時(shí)，就是對(duì)總線的隔離狀態(tài)（也稱態(tài)；當(dāng)三態(tài)緩沖器的輸出為

10、高阻抗時(shí)，就是對(duì)總線的隔離狀態(tài)（也稱浮動(dòng)狀態(tài)）。浮動(dòng)狀態(tài)）。在隔離狀態(tài)下，緩沖器對(duì)數(shù)據(jù)總線不產(chǎn)生影響，猶如緩在隔離狀態(tài)下，緩沖器對(duì)數(shù)據(jù)總線不產(chǎn)生影響，猶如緩沖器與總線隔開一般沖器與總線隔開一般。第6章 輸入輸出接 口 146.1.2在數(shù)據(jù)的在數(shù)據(jù)的I/O傳送中，接口電路主要有如下幾項(xiàng)功能傳送中，接口電路主要有如下幾項(xiàng)功能:（4）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換需要使用接口電路進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。其中包括：模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、串 / 并轉(zhuǎn)換和并/ 串轉(zhuǎn)換, 電平轉(zhuǎn)換第6章 輸入輸出接 口 156.2.1接口的定義接口的定義接口就是一組電路存儲(chǔ)器接口存儲(chǔ)器I/O接口I/O設(shè)備CPU數(shù)據(jù)、地址、控制總線簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜

11、第6章 輸入輸出接 口 166.2.2接口的基本功能接口的基本功能對(duì)數(shù)據(jù)傳送的控制，具體為：鎖存，隔離，驅(qū)動(dòng)，變換，連絡(luò)，定對(duì)數(shù)據(jù)傳送的控制，具體為：鎖存，隔離，驅(qū)動(dòng)，變換，連絡(luò)，定時(shí)，等作用時(shí)，等作用。6.2.3并行接口，串口行接并行接口，串口行接CPU接口外設(shè).CPU接口外設(shè)并行串行速度快速度快,成本高成本高適合近距離適合近距離速度慢速度慢,成本低成本低適合長(zhǎng)距離適合長(zhǎng)距離并口串口計(jì)算機(jī)上板卡之間的通訊計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通訊第6章 輸入輸出接 口 176.2.4接口電路基本結(jié)構(gòu)接口電路基本結(jié)構(gòu)CPUI/O設(shè)備譯碼數(shù)據(jù)端口狀態(tài)端口控制端口DBABCB一個(gè)典型的一個(gè)典型的I/O接口接口數(shù)據(jù)口

12、（輸入數(shù)據(jù)口（輸入/輸出）：雙向輸出）：雙向狀態(tài)口：只能由狀態(tài)口：只能由CPU讀入。讀入?？刂瓶冢褐荒苡煽刂瓶冢褐荒苡蒀PU寫出。寫出。每個(gè)口由譯碼電路分配一個(gè)唯一的地址。每個(gè)口由譯碼電路分配一個(gè)唯一的地址。外設(shè)經(jīng)接口與總線相連，其連接必須遵循：輸入要三態(tài)，輸出要鎖存外設(shè)經(jīng)接口與總線相連，其連接必須遵循：輸入要三態(tài)，輸出要鎖存1. 接口電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)接口電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2. 接口電路的外部特性接口電路的外部特性3. 接口電路芯片的分類接口電路芯片的分類4. 接口電路的可編程性接口電路的可編程性學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)內(nèi)容內(nèi)容第6章 輸入輸出接 口 186.2.5端口端口（1）數(shù)據(jù)口用于完成輸入與輸出數(shù)據(jù)。用于完

13、成輸入與輸出數(shù)據(jù)。接口使用的數(shù)據(jù)有：接口使用的數(shù)據(jù)有： （a）數(shù)字量數(shù)字量q如鍵盤等的二進(jìn)制表示的數(shù)或如鍵盤等的二進(jìn)制表示的數(shù)或ASCIIASCII碼表示的數(shù)和字符。碼表示的數(shù)和字符。 （b）模擬量模擬量q要經(jīng)過(guò)要經(jīng)過(guò)ADCADC和和DACDAC轉(zhuǎn)換為數(shù)字量或模擬量。轉(zhuǎn)換為數(shù)字量或模擬量。 （c）開關(guān)量開關(guān)量q以一位二進(jìn)制表示的量。以一位二進(jìn)制表示的量。第6章 輸入輸出接 口 196.2.5端口端口（2 2）控制口）控制口q控制口為一個(gè)輸出接口，用于控制外設(shè)的啟（控制口為一個(gè)輸出接口，用于控制外設(shè)的啟（STARTSTART）、）、停止（停止（STOPSTOP）或數(shù)據(jù)的選通（）或數(shù)據(jù)的選通（ST

14、BSTB）等，具體由外設(shè)的要）等，具體由外設(shè)的要求而定。求而定。（3 3）狀態(tài)口）狀態(tài)口qCPUCPU通過(guò)這個(gè)端口了解外設(shè)狀態(tài)。輸入外設(shè)是否準(zhǔn)備好通過(guò)這個(gè)端口了解外設(shè)狀態(tài)。輸入外設(shè)是否準(zhǔn)備好（READYREADY），轉(zhuǎn)換是否結(jié)束（），轉(zhuǎn)換是否結(jié)束（EOCEOC）；輸出裝置是否忙）；輸出裝置是否忙（BUSYBUSY）。）。q控制信息和狀態(tài)信息一般也由數(shù)據(jù)線傳送?？刂菩畔⒑蜖顟B(tài)信息一般也由數(shù)據(jù)線傳送。第6章 輸入輸出接 口 206.2.6接口與端口接口與端口接口則特指計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間在數(shù)據(jù)傳送方面的聯(lián)系。其功接口則特指計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間在數(shù)據(jù)傳送方面的聯(lián)系。其功能主要是通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)的。因此稱之為接口

15、電路。能主要是通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)的。因此稱之為接口電路。一個(gè)接口電路中可能包括有多個(gè)端口，例如保存數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)一個(gè)接口電路中可能包括有多個(gè)端口，例如保存數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)口、保存狀態(tài)的狀態(tài)口和保存命令的命令口等，因此一個(gè)接口電口、保存狀態(tài)的狀態(tài)口和保存命令的命令口等，因此一個(gè)接口電路就對(duì)應(yīng)著多個(gè)端口地址。路就對(duì)應(yīng)著多個(gè)端口地址。端口是供用戶使用的，用戶在編寫有關(guān)數(shù)據(jù)輸入端口是供用戶使用的，用戶在編寫有關(guān)數(shù)據(jù)輸入/輸出程序時(shí)，輸出程序時(shí)，要用到接口電路中的各個(gè)端口。要用到接口電路中的各個(gè)端口。因此要知道它們的設(shè)置和編址情因此要知道它們的設(shè)置和編址情況。況。端口才是我們要端口才是我們要打交道的對(duì)象打交道的對(duì)象接口

16、只是一個(gè)籠統(tǒng)的說(shuō)法接口只是一個(gè)籠統(tǒng)的說(shuō)法第6章 輸入輸出接 口 21nCPU與外設(shè)主要有數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息需與外設(shè)主要有數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息需要相互交換，于是從應(yīng)用角度看內(nèi)部：要相互交換，于是從應(yīng)用角度看內(nèi)部：數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器q保存外設(shè)給保存外設(shè)給CPU和和CPU發(fā)往外設(shè)的數(shù)據(jù)發(fā)往外設(shè)的數(shù)據(jù)狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器q保存外設(shè)或接口電路的狀態(tài)保存外設(shè)或接口電路的狀態(tài)控制寄存器控制寄存器q保存保存CPU給外設(shè)或接口電路的命令給外設(shè)或接口電路的命令第6章 輸入輸出接 口 22n主要體現(xiàn)在引腳上，分成兩側(cè)信號(hào)主要體現(xiàn)在引腳上，分成兩側(cè)信號(hào)面向面向CPU一側(cè)的信號(hào)：一側(cè)的信號(hào)：q用于與用于與CPU連接

17、連接q主要是數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)主要是數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)面向外設(shè)一側(cè)的信號(hào)：面向外設(shè)一側(cè)的信號(hào)：q用于與外設(shè)連接用于與外設(shè)連接q提供的信號(hào)五花八門提供的信號(hào)五花八門q功能定義、時(shí)序及有效電平等差異較大功能定義、時(shí)序及有效電平等差異較大第6章 輸入輸出接 口 23n接口電路核心部分往往是一塊或數(shù)塊大規(guī)模接口電路核心部分往往是一塊或數(shù)塊大規(guī)模集成電路芯片（接口芯片）：集成電路芯片（接口芯片）：n通用接口芯片通用接口芯片q支持通用的數(shù)據(jù)輸入輸出和控制的接口芯片支持通用的數(shù)據(jù)輸入輸出和控制的接口芯片n面向外設(shè)的專用接口芯片面向外設(shè)的專用接口芯片q針對(duì)某種外設(shè)設(shè)計(jì)、與該種外設(shè)接口針對(duì)某種外設(shè)設(shè)計(jì)、與該

18、種外設(shè)接口n面向微機(jī)系統(tǒng)的專用接口芯片面向微機(jī)系統(tǒng)的專用接口芯片q與與CPU和系統(tǒng)配套使用，以增強(qiáng)其總體功能和系統(tǒng)配套使用，以增強(qiáng)其總體功能第6章 輸入輸出接 口 24n許多接口電路具有多種功能和工作方式，可許多接口電路具有多種功能和工作方式，可以通過(guò)編程的方法選定其中一種以通過(guò)編程的方法選定其中一種n接口需要進(jìn)行物理連接，還需要編寫接口軟接口需要進(jìn)行物理連接，還需要編寫接口軟件件n接口軟件有兩類：接口軟件有兩類：q初始化程序段初始化程序段設(shè)定芯片工作方式等設(shè)定芯片工作方式等q數(shù)據(jù)交換程序段數(shù)據(jù)交換程序段管理、控制、驅(qū)動(dòng)外設(shè)，負(fù)管理、控制、驅(qū)動(dòng)外設(shè)，負(fù)責(zé)外設(shè)和系統(tǒng)間信息交換責(zé)外設(shè)和系統(tǒng)間信息交

19、換第6章 輸入輸出接 口 25（1 1）I/O 端口單獨(dú)尋址（專門I/O指令，64K端口地址）計(jì)算機(jī)單獨(dú)給外設(shè)端口編址，輸入輸出端口具有獨(dú)立的計(jì)算機(jī)單獨(dú)給外設(shè)端口編址，輸入輸出端口具有獨(dú)立的地址空間。計(jì)算機(jī)要有控制信號(hào)區(qū)分存儲(chǔ)器空間和地址空間。計(jì)算機(jī)要有控制信號(hào)區(qū)分存儲(chǔ)器空間和I/O口空間口空間。q如8086/8088（a）優(yōu)點(diǎn)：）優(yōu)點(diǎn)：q1、I/O空間較存儲(chǔ)器空間小，地址線少，譯碼電路簡(jiǎn)單；空間較存儲(chǔ)器空間小，地址線少，譯碼電路簡(jiǎn)單；q2、不占用存儲(chǔ)器空間；、不占用存儲(chǔ)器空間；（b）缺點(diǎn)：）缺點(diǎn)：q要有專門輸入輸出指令，尋址方式少，不靈活。要有專門輸入輸出指令，尋址方式少，不靈活。6.3.1

20、I/O端口的尋址方式端口的尋址方式第6章 輸入輸出接 口 26（）（）I/O I/O 統(tǒng)一編址（存儲(chǔ)器影像尋址）統(tǒng)一編址（存儲(chǔ)器影像尋址）把一個(gè)外設(shè)端口看成存儲(chǔ)器的一個(gè)單元，把一個(gè)外設(shè)端口看成存儲(chǔ)器的一個(gè)單元，占用存儲(chǔ)器的地址空占用存儲(chǔ)器的地址空間，利用對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫操作完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。間，利用對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫操作完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。q如如M68000（a）優(yōu)點(diǎn)：）優(yōu)點(diǎn)：q1、不需要專門的輸入輸出指令；就是存儲(chǔ)器操作指令；、不需要專門的輸入輸出指令；就是存儲(chǔ)器操作指令；q2、可使用全部對(duì)存儲(chǔ)器操作指令，指令多，方便；、可使用全部對(duì)存儲(chǔ)器操作指令，指令多，方便；q3、端口數(shù)量多。、端口數(shù)量

21、多。（b）缺點(diǎn)：）缺點(diǎn)：q1、占用存儲(chǔ)器空間；、占用存儲(chǔ)器空間；q2、尋址地址線數(shù)多，譯碼復(fù)雜尋址地址線數(shù)多，譯碼復(fù)雜6.3.1I/O端口的尋址方式端口的尋址方式第6章 輸入輸出接 口 27內(nèi)存內(nèi)存部分部分I/O部分部分存儲(chǔ)器空間存儲(chǔ)器空間00000FFFFF內(nèi)存內(nèi)存空間空間I/O空間空間FFFFF0FFFF80 x86采用采用I/O端口獨(dú)立編址端口獨(dú)立編址獨(dú)立編址獨(dú)立編址混合編址混合編址同一個(gè)地址，同一個(gè)地址，如如1000H，怎，怎么知道這個(gè)地么知道這個(gè)地址是找外設(shè)還址是找外設(shè)還是找內(nèi)存呢？是找內(nèi)存呢？第6章 輸入輸出接 口 28IOR*與與IOW*的產(chǎn)生的產(chǎn)生第6章 輸入輸出接 口 29內(nèi)

22、內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線外外部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)引引腳腳鎖存控制鎖存控制DCQDCQDCQ第6章 輸入輸出接 口 30內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線外外部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)引引腳腳鎖存控制鎖存控制DCQDCQDCQ讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)這個(gè)信號(hào)是這個(gè)信號(hào)是CPU發(fā)出的發(fā)出的這個(gè)信號(hào)是這個(gè)信號(hào)是外設(shè)發(fā)出的外設(shè)發(fā)出的第6章 輸入輸出接 口 31內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線外外部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)引引腳腳選通選通緩沖器緩沖器第6章 輸入輸出接 口 32內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線外外部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)引引腳腳鎖存控制鎖存控制鎖存器鎖存器緩沖器緩沖器DCDCDCQQQ選通選通這個(gè)信號(hào)是這個(gè)信號(hào)是CPU發(fā)出的發(fā)出的這個(gè)信號(hào)是這個(gè)信號(hào)是外設(shè)發(fā)出的第6章 輸入輸

23、出接 口 33n輸入指令輸入指令I(lǐng)N AL,i8/DX;字節(jié)輸入字節(jié)輸入IN AX,i8/DX;字輸入字輸入n輸出指令輸出指令OUT i8/DX,AL;字節(jié)輸出字節(jié)輸出OUT i8/DX,AX;字輸出字輸出第6章 輸入輸出接 口 34第6章 輸入輸出接 口 35第6章 輸入輸出接 口 36nI/O地址的譯碼方法與存儲(chǔ)器地址的譯碼方法一樣，地址的譯碼方法與存儲(chǔ)器地址的譯碼方法一樣，但有它的特點(diǎn)：但有它的特點(diǎn)：q每個(gè)接口電路通常占用少數(shù)幾個(gè)每個(gè)接口電路通常占用少數(shù)幾個(gè)I/O地址。地址。qI/O地址不象地址不象內(nèi)存內(nèi)存地址，不那么強(qiáng)調(diào)地址的連續(xù)性。地址，不那么強(qiáng)調(diào)地址的連續(xù)性。q部分譯碼時(shí)，可能中間

24、地址線不連接，也有最低地址線不部分譯碼時(shí)，可能中間地址線不連接，也有最低地址線不連接的情況。連接的情況。q常采用門電路進(jìn)行地址譯碼或線選譯碼常采用門電路進(jìn)行地址譯碼或線選譯碼q除采用譯碼器、門電路進(jìn)行譯碼外，除采用譯碼器、門電路進(jìn)行譯碼外，I/O地址譯碼還經(jīng)常地址譯碼還經(jīng)常采用可編程邏輯器件采用可編程邏輯器件PLD。q為了給系統(tǒng)一定的選擇余地，有些接口電路采用數(shù)字比較為了給系統(tǒng)一定的選擇余地，有些接口電路采用數(shù)字比較器、開關(guān)或跳線器等進(jìn)行可選擇的地址譯碼器、開關(guān)或跳線器等進(jìn)行可選擇的地址譯碼6.3.2I/O端口地址譯碼方法端口地址譯碼方法第6章 輸入輸出接 口 37獨(dú)立編址時(shí)，一般用地址線的高

25、位部分和控制信號(hào)（如獨(dú)立編址時(shí)，一般用地址線的高位部分和控制信號(hào)（如RD、WR、M/IO）進(jìn)行組合（譯碼）產(chǎn)生）進(jìn)行組合（譯碼）產(chǎn)生I/O接口電路的片選信號(hào)接口電路的片選信號(hào)（CS），用地址線的低位部分直接連到），用地址線的低位部分直接連到I/O接口芯片實(shí)現(xiàn)端接口芯片實(shí)現(xiàn)端口的選擇?？诘倪x擇。（1）邏輯門電路譯碼（適用口地址單一或固定的）邏輯門電路譯碼（適用口地址單一或固定的）（2）譯碼器譯碼（適用電路需多個(gè)口地址）譯碼器譯碼（適用電路需多個(gè)口地址）（3）比較器譯碼（適合口地址可變的）比較器譯碼（適合口地址可變的）（4）可編程邏輯器件）可編程邏輯器件PLD（適用口地址保密，可變靈活）（適用口地

26、址保密，可變靈活）如如PAL、GAL6.3.2I/O端口地址譯碼方法端口地址譯碼方法第6章 輸入輸出接 口 38&OOOOOOA9A8A7A3A2A1A0AENIOWLS30LS30LS32門電路譯碼門電路譯碼ABCG2AG2BG1OOA5A6A7A8A9AENIOWY0Y1Y2Y3Y4Y58237825982538255寫寫NMI屏蔽寄存器屏蔽寄存器寫寫DMA頁(yè)面寄存器頁(yè)面寄存器OO74LS138譯碼器譯碼譯碼器譯碼“0”“0”“0”“1”“0”“1”“1”“0”“1”第6章 輸入輸出接 口 39接口芯片內(nèi)部譯碼接口芯片內(nèi)部譯碼A0A4DMA控制器控制器1中斷控制器中斷控制器1定時(shí)計(jì)

27、數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)器并行接口電路并行接口電路DMA頁(yè)面寄存器頁(yè)面寄存器中斷控制器中斷控制器2DMA控制器控制器2協(xié)處理器協(xié)處理器A5A6A7A8A9ALS138譯碼器譯碼器HLDAMASTERABCE1E2E3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7第6章 輸入輸出接 口 40Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5Y6 Y7A5A6 A7A8A9 AENIOWAB CG2BG2AG1DMA CS（8237）INTR CS（8259）T/C CS（8253）PPI CS（8255）WRTDMAPG（寫（寫DMA頁(yè)面寄存器）頁(yè)面寄存器）WRTNMIREG（寫（寫NMI屏蔽寄存器）屏蔽寄存器）第6章 輸入輸出接 口

28、41【例】設(shè)計(jì)端口地址為218H的譯碼電路分析：CPU執(zhí)行IN/OUT指令時(shí)，發(fā)出端口的地址信號(hào)MOVDX,218HINAL,DX或OUTDX,AL對(duì)應(yīng)218H端口的地址信號(hào)為（只取A9A0）：A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0(地址信號(hào))1000011000B218H只要滿足此地址取值的譯碼電路均可只要滿足此地址取值的譯碼電路均可5.2 系統(tǒng)總線及接口系統(tǒng)總線及接口第6章 輸入輸出接 口 42譯碼電路部分滿足：譯碼電路部分滿足：只當(dāng)?shù)刂沸盘?hào)只當(dāng)?shù)刂沸盘?hào)A9 A0為為：A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0即即218H時(shí)，輸出時(shí)

29、，輸出“0 ” ， 使使I/O接口的接口的CS有效有效否則輸出否則輸出“1 ” 使使I/O接口的接口的CS無(wú)效無(wú)效地址重疊：地址重疊：6464個(gè)地址重疊個(gè)地址重疊區(qū)，如區(qū)，如218，618, A18，E18 等等等等5.2 系統(tǒng)總線及接口系統(tǒng)總線及接口第6章 輸入輸出接 口 435.2 系統(tǒng)總線及接口系統(tǒng)總線及接口當(dāng)端口地址信當(dāng)端口地址信號(hào)為：號(hào)為：A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0即即 218H時(shí)時(shí),Y0輸出輸出0，I/O接接口的口的CS有效有效第6章 輸入輸出接 口 44【問(wèn)1】Y2Y7譯出的端口地址各是多少？【問(wèn)2】將A0與

30、A2位置互換Y1Y7譯出的端口地址各是多少？5.2 系統(tǒng)總線及接口系統(tǒng)總線及接口【答答1】 Y2 Y7 譯出的端口地址分別是譯出的端口地址分別是219H21FH?！敬鸫?】將將A0與與A2位置互換位置互換Y1 Y7 譯出的譯出的端口地址分別是端口地址分別是218H、21CH、21AH、21EH、219H、21DH、21BH和和21FH。第6章 輸入輸出接 口 45n為什么需要為什么需要I/O接口（電路）？接口（電路）？q微機(jī)的外部設(shè)備多種多樣微機(jī)的外部設(shè)備多種多樣q工作原理、驅(qū)動(dòng)方式、信息格式、以及工作速工作原理、驅(qū)動(dòng)方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差別很大度方面彼此差別很大q它們不能與它們不能與CPU直接相連直接相連q必須經(jīng)過(guò)中間電路再與系統(tǒng)相連必須經(jīng)