第七章輸入輸出接口(2)

1、第第 7 7 章章 輸入輸入/ /輸出接口輸出接口2了解和掌握：了解和掌握： 接口的基本功能接口的基本功能 端口的概念端口的概念 端口的編址方式端口的編址方式 I/OI/O地址譯碼地址譯碼一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述什么是什么是I/OI/O接口（電路）？接口（電路）？ I/OI/O接口是位于系統(tǒng)與外設間、用來協(xié)助完接口是位于系統(tǒng)與外設間、用來協(xié)助完成數據傳送和控制任務的邏輯電路成數據傳送和控制任務的邏輯電路 PCPC機系統(tǒng)板的可編程接口芯片、機系統(tǒng)板的可編程接口芯片、I/OI/O插槽上插槽上的電路板（適配器）都是接口電路的電路板（適配器）都是接口電路數據總線數據總線 DB控制總線控制總線

2、 CB地址總線地址總線 AB存存儲儲器器I/O接接口口輸輸入入設設備備I/O接接口口輸輸出出設設備備CPU微型計算機的結構示意圖微型計算機的結構示意圖一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述為什么需要為什么需要I/OI/O接口（電路）？接口（電路）？ 微機的外部設備多種多樣微機的外部設備多種多樣 工作原理、驅動方式、信息格式、以及工作原理、驅動方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差別很大工作速度方面彼此差別很大 它們不能與它們不能與CPUCPU直接相連直接相連 必須經過中間電路再與系統(tǒng)相連必須經過中間電路再與系統(tǒng)相連 這部分電路被稱為這部分電路被稱為I/OI/O接口電路接口電路多種外設多種外設一、一

3、、 輸入輸出概述輸入輸出概述什么是微機接口技術？什么是微機接口技術？ 處理微機系統(tǒng)與外設間聯(lián)系的技術處理微機系統(tǒng)與外設間聯(lián)系的技術 注意其軟硬結合的特點注意其軟硬結合的特點 根據應用系統(tǒng)的需要，使用和構造相應根據應用系統(tǒng)的需要，使用和構造相應的接口電路，編制配套的接口程序，支的接口電路，編制配套的接口程序，支持和連接有關的設備持和連接有關的設備1. I/O1. I/O接口的主要功能接口的主要功能 對輸入輸出數據進行緩沖和鎖存對輸入輸出數據進行緩沖和鎖存輸出接口有鎖存環(huán)節(jié)，輸入接口有緩沖環(huán)節(jié)輸出接口有鎖存環(huán)節(jié)，輸入接口有緩沖環(huán)節(jié)實際的電路常用：實際的電路常用：輸出鎖存緩沖環(huán)節(jié)，輸入鎖存緩沖環(huán)節(jié)輸

4、出鎖存緩沖環(huán)節(jié)，輸入鎖存緩沖環(huán)節(jié) 對信號的形式和數據的格式進行變換對信號的形式和數據的格式進行變換微機直接處理：數字量、開關量、脈沖量微機直接處理：數字量、開關量、脈沖量 對對I/OI/O端口進行尋址端口進行尋址 與與CPUCPU和和I/OI/O設備進行聯(lián)絡設備進行聯(lián)絡一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述2. I/O2. I/O接口的典型結構接口的典型結構I/OI/O端口端口1 1I/OI/O端口端口2 2I/OI/O端口端口3 3地址地址譯碼譯碼數據數據緩沖緩沖控制控制電路電路外外設設ABABDBDBCBCBC CP PU U一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述(1). (1). 接口電路的內部

5、結構接口電路的內部結構 CPUCPU與外設主要有數據、狀態(tài)和控制信息需與外設主要有數據、狀態(tài)和控制信息需要相互交換，于是從應用角度看內部：要相互交換，于是從應用角度看內部： 數據寄存器數據寄存器 保存外設給保存外設給CPUCPU和和CPUCPU發(fā)往外設的數據發(fā)往外設的數據 狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器 保存外設或接口電路的狀態(tài)保存外設或接口電路的狀態(tài) 控制寄存器控制寄存器 保存保存CPUCPU給外設或接口電路的命令給外設或接口電路的命令一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述10I/OI/O端口CPUCPU數據數據狀態(tài)狀態(tài)控制控制外設外設I/OI/O接口接口DBDB(2). (2). 接口電路的外部特性接口

6、電路的外部特性 主要體現在引腳上，分成兩側信號主要體現在引腳上，分成兩側信號面向面向CPUCPU一側的信號：一側的信號： 用于與用于與CPUCPU連接連接 主要是數據、地址和控制信號主要是數據、地址和控制信號面向外設一側的信號：面向外設一側的信號： 用于與外設連接用于與外設連接 提供的信號五花八門提供的信號五花八門 功能定義、時序及有效電平等差異較大功能定義、時序及有效電平等差異較大一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述3. 3. 接口電路芯片的分類接口電路芯片的分類 接口電路核心部分往往是一塊或數塊大接口電路核心部分往往是一塊或數塊大規(guī)模集成電路芯片（接口芯片）：規(guī)模集成電路芯片（接口芯片）：

7、通用接口芯片通用接口芯片 支持通用的數據輸入輸出和控制的接口芯片支持通用的數據輸入輸出和控制的接口芯片 面向外設的專用接口芯片面向外設的專用接口芯片 針對某種外設設計、與該種外設接口針對某種外設設計、與該種外設接口 面向微機系統(tǒng)的專用接口芯片面向微機系統(tǒng)的專用接口芯片 與與CPUCPU和系統(tǒng)配套使用，以增強其總體功能和系統(tǒng)配套使用，以增強其總體功能一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述4. 4. 接口電路的可編程性接口電路的可編程性 許多接口電路具有多種功能和工作方式，許多接口電路具有多種功能和工作方式，可以通過編程的方法選定其中一種可以通過編程的方法選定其中一種 接口需要進行物理連接，還需要編寫

8、接接口需要進行物理連接，還需要編寫接口軟件口軟件 接口軟件有兩類：接口軟件有兩類： 初始化程序段初始化程序段設定芯片工作方式等設定芯片工作方式等 數據交換程序段數據交換程序段管理、控制、驅動外設，管理、控制、驅動外設，負責外設和系統(tǒng)間信息交換負責外設和系統(tǒng)間信息交換一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述 5. I/O 5. I/O端口的編址端口的編址接口電路占用的接口電路占用的I/OI/O端口有兩類編排形式端口有兩類編排形式 I/OI/O端口單獨編址端口單獨編址 I/OI/O地址空間獨立于存儲地址空間地址空間獨立于存儲地址空間 如如8086/80888086/8088 I/OI/O端口與存儲器統(tǒng)一

9、編址端口與存儲器統(tǒng)一編址 它們共享一個地址空間它們共享一個地址空間 如如MCS-51MCS-51單片機單片機理解端口理解端口一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述1515接口和端口接口和端口接口接口1 1接口接口2 2接口接口N N端口端口1 1端口端口2 2端口端口m m端口端口1 1端口端口1 1端口端口2 2端口端口2 2端口端口m m端口端口m m端口端口編址編址端口地址端口地址= =芯片地址（高位地址）芯片地址（高位地址）+ +片內地址片內地址(1) I/O(1) I/O端口單獨編址端口單獨編址 優(yōu)點：優(yōu)點： I/OI/O端口的地址空間獨立端口的地址空間獨立 控制和地址譯碼電路相對簡單控

10、制和地址譯碼電路相對簡單 專門的專門的I/OI/O指令使程序清晰易讀指令使程序清晰易讀 缺點：缺點： I/OI/O指令沒有存儲器指令豐富指令沒有存儲器指令豐富內存內存空間空間I/OI/O空間空間FFFFFFFFFF0 0FFFFFFFF80 x8680 x86采用采用I/OI/O端口獨立編址端口獨立編址一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述(2) I/O(2) I/O端口與存儲器統(tǒng)一編址端口與存儲器統(tǒng)一編址 優(yōu)點：優(yōu)點： 不需要專門的不需要專門的I/OI/O指令指令 I/OI/O數據存取與存儲器數據數據存取與存儲器數據存取一樣靈活存取一樣靈活 缺點：缺點： I/OI/O端口要占去部分存儲器端口要占

11、去部分存儲器地址空間地址空間 程序不易閱讀（不易分清程序不易閱讀（不易分清訪問內存還是訪問外設）訪問內存還是訪問外設）內存內存部分部分I/OI/O部分部分存儲器空間存儲器空間0000000000FFFFFFFFFF一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述6. 8088/80866. 8088/8086的輸入輸出指令的輸入輸出指令 輸入指令輸入指令IN AL,data8IN AL,data8; ;字節(jié)輸入，直接尋址字節(jié)輸入，直接尋址IN AL,DXIN AL,DX; ;字節(jié)輸入，間接尋址字節(jié)輸入，間接尋址IN AX,data8IN AX,data8; ;字輸入，直接尋址字輸入，直接尋址IN AX,DX

12、IN AX,DX; ;字輸入，間接尋址字輸入，間接尋址 輸出指令輸出指令OUT data8,ALOUT data8,AL; ;字節(jié)輸出，直接尋址字節(jié)輸出，直接尋址OUT DX,ALOUT DX,AL; ;字節(jié)輸出，間接尋址字節(jié)輸出，間接尋址OUT data8,AXOUT data8,AX; ;字輸出，直接尋址字輸出，直接尋址OUT DX,AXOUT DX,AX; ;字輸出，間接尋址字輸出，間接尋址演示演示演示演示一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述(1) 8088/8086的的I/O端口端口 8088086/80886/8088只能通過輸入輸出指令與外設進行數據交換；只能通過輸入輸出指令與外設進

13、行數據交換；呈現給程序員的外設是端口（呈現給程序員的外設是端口（PortPort），即），即I/OI/O地址地址 地址線上的地址信號用地址線上的地址信號用IO/M來區(qū)分來區(qū)分 80868086用于尋址外設端口的地址線為用于尋址外設端口的地址線為1616條，只使用條，只使用20根根地址線中的地址線中的16根：根：A15A0 I/O操作可尋址的操作可尋址的I/O端口數為端口數為64K(65536)個個 I/O地址范圍為地址范圍為0FFFFH IBM PC只使用了只使用了1024個個I/O地址地址(03FFH) 每個端口用于傳送一個字節(jié)的外設數據每個端口用于傳送一個字節(jié)的外設數據一、一、 輸入輸出概

14、述輸入輸出概述(2) I/O(2) I/O尋址方式尋址方式 8088088/80868/8086的端口有的端口有64K64K個，無需分段，設計個，無需分段，設計有兩種尋址方式有兩種尋址方式v直接尋址：只用于尋址直接尋址：只用于尋址00H FFH00H FFH前前256256個端個端口，操作數口，操作數data8data8表示端口號表示端口號v間接尋址：可用于尋址全部間接尋址：可用于尋址全部64K64K個端口，個端口，DXDX寄存器的值就是端口號寄存器的值就是端口號 對大于對大于FFHFFH的端口只能采用間接尋址方式的端口只能采用間接尋址方式一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述(3) (3) 數據

15、交換方式數據交換方式 如果輸入輸出一個字節(jié)，利用如果輸入輸出一個字節(jié)，利用ALAL寄存器寄存器 如果輸入輸出一個字，利用如果輸入輸出一個字，利用AXAX寄存器寄存器 輸入一個字，實際上是從連續(xù)兩個端口輸入兩個輸入一個字，實際上是從連續(xù)兩個端口輸入兩個字節(jié)，分別送字節(jié)，分別送ALAL（對應低地址端口）和（對應低地址端口）和AHAH（對應（對應高地址端口）高地址端口） 輸出一個字，實際上是將輸出一個字，實際上是將ALAL（對應低地址端口）（對應低地址端口）和和AHAH（對應高地址端口）兩個字節(jié)的內容輸出給（對應高地址端口）兩個字節(jié)的內容輸出給連續(xù)兩個端口連續(xù)兩個端口一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概

16、述ININ指令指令（從（從20H20H端口輸入一個字）端口輸入一個字）；方法方法1 1：字輸入，直接尋址：字輸入，直接尋址IN AX,20HIN AX,20H；方法方法2 2：字輸入，間接尋址：字輸入，間接尋址MOV DX,20HMOV DX,20HIN AX,DXIN AX,DX；方法方法3 3：字節(jié)輸入，直接尋址：字節(jié)輸入，直接尋址IN AL,21HIN AL,21HMOV AH,ALMOV AH,ALIN AL,20HIN AL,20H；方法方法4 4：字節(jié)輸入，間接尋址：字節(jié)輸入，間接尋址MOV DX,21HMOV DX,21HIN AL,DXIN AL,DXMOV AH,ALMOV

17、AH,ALDEC DXDEC DXIN AL,DXIN AL,DX一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述OUTOUT指令指令（向（向300H300H端口輸出一個字節(jié)）端口輸出一個字節(jié)）；唯一的方法：間接尋址，字節(jié)量輸出；唯一的方法：間接尋址，字節(jié)量輸出MOV AL,bvarMOV AL,bvar ；bvarbvar是字節(jié)變量是字節(jié)變量MOV DX,300HMOV DX,300HOUT DX,ALOUT DX,AL一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述24247 7、I/OI/O地址的譯碼地址的譯碼目的：目的： 確定端口的地址確定端口的地址參加譯碼的信號：參加譯碼的信號： IORIOR，IOWIOW，高

18、位地址信號高位地址信號 OUTOUT指令將使總線的指令將使總線的IOWIOW信號有效信號有效 ININ指令將使總線的指令將使總線的IORIOR信號有效信號有效7. I/O7. I/O地址的譯碼地址的譯碼 I/OI/O地址的譯碼方法與存儲器地址的譯碼方地址的譯碼方法與存儲器地址的譯碼方法一樣，但有它的特點：法一樣，但有它的特點： 部分譯碼時，通常是中間地址線不連接部分譯碼時，通常是中間地址線不連接 部分譯碼也有最低地址線不連接的情況部分譯碼也有最低地址線不連接的情況 每個接口電路通常只占用幾個每個接口電路通常只占用幾個I/OI/O地址，這時地址，這時可以利用基本邏輯門電路進行地址譯碼可以利用基本

19、邏輯門電路進行地址譯碼 譯碼器：產生多個外設的譯碼器：產生多個外設的I/OI/O端口地址端口地址一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述2626部分地址譯碼部分地址譯碼 用部分高位地址信號（而不是全部）作為譯碼用部分高位地址信號（而不是全部）作為譯碼 信號，使得被選中存儲器芯片占有幾組不同信號，使得被選中存儲器芯片占有幾組不同 的地址范圍。的地址范圍。2727部分地址譯碼例部分地址譯碼例 兩組地址：兩組地址： F0000H F1FFFHF0000H F1FFFH B0000H B1FFFH B0000H B1FFFHA A1919A A1717A A1616A A1515A A1414A A1313

20、& & 1 162646264CSCS1 11 11 11 10 00 00 0高位地址：高位地址： 1 1110001100010110001011000，111100011110002828全地址譯碼全地址譯碼 用全部的高位地址信號作為譯碼信號，使用全部的高位地址信號作為譯碼信號，使 得存儲器芯片的每一個單元都占據一個唯得存儲器芯片的每一個單元都占據一個唯 一的內存地址。一的內存地址。一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述2929全地址譯碼例全地址譯碼例A A1919A A1818A A1717A A1616A A1515A A1414A A1313& & 1

21、1CS1CS11 1S SRAM RAM 62646264CS2CS2+5V+5V0 01 11 11 11 10 00 00 0一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述3030I/OI/O地址譯碼例地址譯碼例 某外設接口有某外設接口有4 4個端口，地址為個端口，地址為2F0H-2F3H2F0H-2F3H，由由A11A2譯碼得到，而譯碼得到，而A1、A0用來區(qū)分接口用來區(qū)分接口中的中的4 4個端口。試畫該接口與系統(tǒng)的連接圖。個端口。試畫該接口與系統(tǒng)的連接圖。3131I/OI/O地址譯碼例地址譯碼例3232I/OI/O地址譯碼例地址譯碼例 譯碼電路圖：譯碼電路圖： 1 1A A1111A A1010A

22、 A8 8A A3 3A A2 2A A9 9A A7 7A A4 4& &CECEA A1 1A A0 0接口芯片接口芯片IORIORIOWIOW& &/IOR+/IOW/IOR+/IOW：與非門；：與非門；A2-A11:A2-A11:或非門；最后與非門或非門；最后與非門IBM PC/ATIBM PC/AT主機板的主機板的I/OI/O譯碼電路譯碼電路接口芯片內部譯碼接口芯片內部譯碼A A0 0A A4 4DMADMA控制器控制器1 1中斷控制器中斷控制器1 1定時計數器定時計數器并行接口電路并行接口電路DMADMA頁面寄存器頁面寄存器中斷控制器中斷控制器2 2

23、DMADMA控制器控制器2 2協(xié)處理器協(xié)處理器A A5 5A A6 6A A7 7A A8 8A A9 9ALS138ALS138譯碼器譯碼器HLDAHLDAMASTERMASTERA AB BC CE1E1E2E2E3E3Y0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3Y4Y4Y5Y5Y6Y6Y7Y7一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述IBM PC/XTIBM PC/XT主機板的主機板的I/OI/O譯碼電路譯碼電路Y Y0 0 Y Y1 1 Y Y2 2 Y Y3 3 Y Y4 4 Y Y5 5Y Y6 6 Y Y7 7A A5 5A A6 6 A A7 7A A8 8A A9 9 AENAENIOWIOWA

24、 AB B C CG2BG2BG2AG2AG1G1DMA CSDMA CS（82378237）INTR CSINTR CS（82598259）T/C CST/C CS（82538253）PPI CSPPI CS（82558255）WRTDMAPGWRTDMAPG（寫（寫DMADMA頁面寄存器）頁面寄存器）WRTNMIREGWRTNMIREG（寫（寫NMINMI屏蔽寄存器）屏蔽寄存器）一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述邏輯門電路進行邏輯門電路進行I/OI/O地址譯碼地址譯碼A A9 9A A8 8A A7 7A A6 6A A5 5A A2 2A A4 4A A3 3AENAENA A1 1A

25、A0 074LS0374LS033E7H3E7H一、一、 輸入輸出概述輸入輸出概述二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式 程序控制下的數據傳送程序控制下的數據傳送通過通過CPUCPU執(zhí)行程序中的執(zhí)行程序中的I/OI/O指令來完成傳送，又分為：無條件傳送、查詢指令來完成傳送，又分為：無條件傳送、查詢傳送、中斷傳送傳送、中斷傳送 直接存儲器存取（直接存儲器存?。―MADMA）傳送請求由外設向傳送請求由外設向DMADMA控制器（控制器（DMACDMAC）提出，后者向）提出，后者向CPUCPU申請總線，申請總線，最后最后DMACDMAC利用系統(tǒng)總線來完成外設和存儲器間的利用系統(tǒng)總線來完成外設和存

26、儲器間的數據傳送數據傳送 I/OI/O處理機處理機CPUCPU委托專門的委托專門的I/OI/O處理機來管理外處理機來管理外設，完成傳送和相應的數據處理設，完成傳送和相應的數據處理1. 1. 無條件傳送方式及其接口無條件傳送方式及其接口 在在CPUCPU與慢速變化的設備交換數據時，可以認為與慢速變化的設備交換數據時，可以認為它們總是處于它們總是處于“就緒就緒”狀態(tài)，隨時可以進行數據傳狀態(tài)，隨時可以進行數據傳送，這就是無條件傳送，或稱立即傳送、同步傳送，這就是無條件傳送，或稱立即傳送、同步傳送送 適合于簡單設備，如適合于簡單設備，如LEDLED數碼管、按鍵或按紐等數碼管、按鍵或按紐等 無條件傳送的

27、接口和操作均十分簡單無條件傳送的接口和操作均十分簡單 這種傳送有前提：外設必須隨時就緒這種傳送有前提：外設必須隨時就緒流程流程二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式無條件傳送：輸入示例無條件傳送：輸入示例MOV DX, 160HMOV DX, 160HININAL, DXAL, DXIOR三態(tài)緩沖器OEI/O裝置地址譯碼器CSD7D0A15A1A00160H二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式無條件傳送：輸入實例無條件傳送：輸入實例MOV MOV DX, 160HDX, 160HININAL, DXAL, DX74LS24474LS244+5V+5V10K x 810K x 8G

28、 G1 1 G G2 2數據總線數據總線CSCSRDRD二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式緩沖器緩沖器74LS24474LS244簡介簡介常用典型芯片：常用典型芯片：74LS240/24174LS240/241二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式無條件傳送：輸出示例無條件傳送：輸出示例MOV DX, 160HMOV AL, BXOUT DX, AL地址譯碼器數據鎖存器A15A1IOWA0CS0160H輸出設備D7D0二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式無條件傳送：輸出實例無條件傳送：輸出實例MOV DX, 160HMOV AL, BXOUT DX, AL二、數據傳送的

29、控制方式二、數據傳送的控制方式鎖存器鎖存器74LS37374LS373簡介簡介使能使能G GHLHHHHLLLLLQ0Z輸出允許OE輸入輸出Q常用典型芯片常用典型芯片：74LS273,573,Intel8282/828374LS273,573,Intel8282/8283二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式無條件傳送：輸入輸出接口無條件傳送：輸入輸出接口K7K7K1K1K0K0+5V+5VD D0 0D D7 7A A0 0A A1515CLKCLKLS06LS06反相反相驅動器驅動器LS273LS2738D8D鎖存器鎖存器LS244LS244三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器8000H8000H譯

30、碼譯碼+5V+5VLED0LED0LED7LED7G GIOWIOWIORIOR二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式next:next: mov dx,8000hmov dx,8000h;DX;DX指向數據端口指向數據端口in al,dxin al,dx; ;從輸入端口讀開關狀態(tài)從輸入端口讀開關狀態(tài)not alnot al; ;反相反相out dx,alout dx,al; ;送輸出端口顯示送輸出端口顯示call delaycall delay; ;調子程序延時調子程序延時jmp nextjmp next; ;重復重復2. 2. 查詢傳送方式及其接口查詢傳送方式及其接口 CPUCPU需

31、要先了解（查詢）外設的工作狀態(tài)，需要先了解（查詢）外設的工作狀態(tài)，然后在外設可以交換信息的情況下（就緒）然后在外設可以交換信息的情況下（就緒）實現數據輸入或輸出實現數據輸入或輸出 對多個外設的情況，則對多個外設的情況，則CPUCPU按一定順序依次按一定順序依次查詢（輪詢）。先查詢的外設將優(yōu)先進行數查詢（輪詢）。先查詢的外設將優(yōu)先進行數據交換據交換 查詢傳送的特點是：工作可靠，適用面寬，查詢傳送的特點是：工作可靠，適用面寬，但傳送效率低但傳送效率低就緒就緒二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式查詢傳送的兩個環(huán)節(jié)查詢傳送的兩個環(huán)節(jié) 查詢環(huán)節(jié)查詢環(huán)節(jié) 尋址狀態(tài)口尋址狀態(tài)口 讀取狀態(tài)寄存器的標志

32、位讀取狀態(tài)寄存器的標志位 若不就緒就繼續(xù)查詢，直至就緒若不就緒就繼續(xù)查詢，直至就緒 傳送環(huán)節(jié)傳送環(huán)節(jié) 尋址數據口尋址數據口 是輸入，通過輸入指令從數據端口是輸入，通過輸入指令從數據端口讀入數據讀入數據 是輸出，通過輸出指令向數據端口是輸出，通過輸出指令向數據端口輸出數據輸出數據輸入狀態(tài)輸入狀態(tài)就緒？就緒？數據交換數據交換Y YN N流程流程二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式(1). (1). 查詢輸入接口查詢輸入接口IORIOR+5V+5V8D8D鎖存器鎖存器8 8位位三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器譯碼譯碼1 1位位三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器R RQ Q A A0 0A A15158000H8000

33、H8001H8001HD D0 0D D7 7D D0 0D D輸入輸入設備設備IORIORSTBSTB二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式 mov dx,8000h mov dx,8000h ;DX;DX指向狀態(tài)端口指向狀態(tài)端口status:status: in al,dxin al,dx; ;讀狀態(tài)端口讀狀態(tài)端口test al,01htest al,01h; ;測試標志位測試標志位D0D0jz statusjz status;D0;D00 0，未就緒，繼續(xù)查詢，未就緒，繼續(xù)查詢inc dxinc dx;D0;D01 1，就緒，就緒，DXDX指向數據端口指向數據端口in al,dxi

34、n al,dx; ;從數據端口輸入數據從數據端口輸入數據(2). (2). 查詢輸出接口查詢輸出接口8D8D鎖存器鎖存器譯碼譯碼1 1位位三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器R RQ Q A A0 0A A15158000H8000H8001H8001HD D0 0D D7 7D D7 7D D+5V+5V輸出輸出設備設備ACKACKIOWIOWIORIOR二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式 mov dx,8000h mov dx,8000h ;DX;DX指向狀態(tài)端口指向狀態(tài)端口status:status: in al,dxin al,dx; ;讀取狀態(tài)端口的狀態(tài)數據讀取狀態(tài)端口的狀態(tài)數據test

35、al,80htest al,80h; ;測試標志位測試標志位D7D7jnz statusjnz status;D7;D71 1，未就緒，繼續(xù)查詢，未就緒，繼續(xù)查詢inc dxinc dx;D7;D70 0，就緒，就緒，DXDX指向數據端口指向數據端口mov al,bufmov al,buf; ;變量變量bufbuf送送ALALout dx,alout dx,al; ;將數據輸出給數據端口將數據輸出給數據端口3. 3. 中斷傳送方式中斷傳送方式 CPUCPU在執(zhí)行程序中，被在執(zhí)行程序中，被內部或外部的事件所內部或外部的事件所打斷，轉去執(zhí)行一段打斷，轉去執(zhí)行一段預先安排好的中斷服預先安排好的中斷服

36、務程序；服務結束后，務程序；服務結束后，又返回原來的斷點，又返回原來的斷點，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序繼續(xù)執(zhí)行原來的程序斷點斷點主程序主程序中斷服務程序中斷服務程序中斷請求中斷請求對外設對外設進行處理進行處理繼續(xù)執(zhí)行繼續(xù)執(zhí)行返回斷點返回斷點流程流程二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式(1). (1). 中斷傳送與接口中斷傳送與接口 中斷傳送是一種效率更高的程序傳送方式中斷傳送是一種效率更高的程序傳送方式 進行傳送的中斷服務程序是預先設計好的進行傳送的中斷服務程序是預先設計好的 中斷請求是外設隨機向中斷請求是外設隨機向CPUCPU提出的提出的 CPUCPU對請求的檢測是有規(guī)律的：一般是在每條指令

37、對請求的檢測是有規(guī)律的：一般是在每條指令的最后一個時鐘周期采樣中斷請求輸入引腳的最后一個時鐘周期采樣中斷請求輸入引腳 本節(jié)主要論述中斷在輸入和輸出方面的應用本節(jié)主要論述中斷在輸入和輸出方面的應用 中斷還有著非常廣泛的應用中斷還有著非常廣泛的應用二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式中斷輸入接口中斷輸入接口D D0 0D D7 7+5V+5V8D8D鎖存器鎖存器8 8位位三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器三態(tài)緩沖器三態(tài)緩沖器R RQ Q 譯碼譯碼 8001H8001H中斷向量號中斷向量號D D0 0D D7 7INTRINTRD D輸入輸入設備設備中斷允許觸發(fā)器中斷允許觸發(fā)器A A0 0A A1515中

38、斷請求觸發(fā)器中斷請求觸發(fā)器IORIORINTAINTASTBSTB二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式(2) (2) 中斷工作過程中斷工作過程 中斷請求中斷請求n中斷響應中斷響應n關中斷關中斷n斷點保護斷點保護n中斷識別中斷識別n現場保護現場保護n中斷服務中斷服務n恢復現場恢復現場n開中斷開中斷n中斷返回中斷返回中斷服務是進行數據交換的實質性環(huán)節(jié)中斷服務是進行數據交換的實質性環(huán)節(jié)二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式4. DMA4. DMA傳送方式傳送方式 希望克服程序控制傳送的不足：希望克服程序控制傳送的不足：外設外設CPUCPU存儲器存儲器外設外設CPUCPU存儲器存儲器 直

39、接存儲器存取直接存儲器存取DMADMA：外設外設存儲器存儲器外設外設存儲器存儲器 CPUCPU釋放總線，由釋放總線，由DMADMA控制器管理控制器管理二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式DMADMA傳送的工作過程傳送的工作過程 CPU CPU對對DMADMA控制器進行初始化設置控制器進行初始化設置 外設、外設、DMACDMAC和和CPUCPU三者通過應答信號建三者通過應答信號建立聯(lián)系：立聯(lián)系：CPUCPU將總線交給將總線交給DMACDMAC控制控制 DMADMA傳送傳送 DMADMA讀存儲器：存儲器讀存儲器：存儲器 外設外設 DMADMA寫存儲器：存儲器寫存儲器：存儲器 外設外設 自動

40、增減地址和計數，判斷傳送完成否自動增減地址和計數，判斷傳送完成否二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式DMADMA傳送流程傳送流程HLDAHLDA發(fā)存儲器地址發(fā)存儲器地址傳送數據傳送數據傳送結束？傳送結束？DMADMA結束結束修改地址指針修改地址指針流程流程二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式傳送方式的比較傳送方式的比較 無條件傳送：慢速外設需與無條件傳送：慢速外設需與CPUCPU保持同步保持同步 查詢傳送：查詢傳送： 簡單實用，效率較低簡單實用，效率較低 中斷傳送：外設主動，可與中斷傳送：外設主動，可與CPUCPU并行工作，并行工作，但每次傳送需要大量額外時間開銷但每次傳送需要

41、大量額外時間開銷 DMADMA傳送：傳送：DMACDMAC控制，外設直接和存儲器控制，外設直接和存儲器進行數據傳送，適合大量、快速數據傳送進行數據傳送，適合大量、快速數據傳送DMADMA方式傳送數據，具有最高的傳送速度，但連接方式傳送數據，具有最高的傳送速度，但連接DMACDMAC比較復雜。比較復雜。在實際工程應用中，除非必須使用在實際工程應用中，除非必須使用DMACDMAC，否則就不使用它，寧，否則就不使用它，寧肯用查詢或中斷方式進行數據傳送?？嫌貌樵兓蛑袛喾绞竭M行數據傳送。二、數據傳送的控制方式二、數據傳送的控制方式什么是接口？什么是端口？接口有哪些功能？接口什么是接口？什么是端口？接口有

42、哪些功能？接口中傳送的信息有哪幾類？中傳送的信息有哪幾類？ I/OI/O端口的尋址方式有哪些？在端口的尋址方式有哪些？在8086/80888086/8088微機系統(tǒng)微機系統(tǒng)中，中，CPUCPU是如何實現對是如何實現對I/OI/O端口尋址的？端口尋址的？ CPUCPU與外設之間的輸入輸出數據傳輸方式有哪幾種？與外設之間的輸入輸出數據傳輸方式有哪幾種？何謂程序控制方式？它有哪幾種基本方式？何謂程序控制方式？它有哪幾種基本方式？ 4. 4. 有一外設接口，其數據端口地址為有一外設接口，其數據端口地址為100H100H，狀態(tài)端，狀態(tài)端口地址為口地址為101H101H端口的端口的D7D7位表示輸入設備的狀態(tài)。當位表示輸入設備的狀態(tài)。當D7=1 D7=1 時，表示外設數據已經準備好。用狀態(tài)查詢時，表示外設數據已經準備好。用狀態(tài)查詢方式實現從外設輸入數據。方式實現從外設輸入數據。習習 題題某外設接口，其數據端口地址為某外設接口，其數據端口地址為301H301H，狀態(tài)，狀態(tài)端口地址為端口地址為300H300H端口的端口的D0D0位表示輸出設備的位表示輸出設備的狀態(tài)。當狀態(tài)。當D0=1D0=1時，表示外設已經空閑，時，表示外設已經空閑，CPUC