微機(jī)原理與接口技術(shù)-第6章

16.１計(jì)算機(jī)外部設(shè)備種類較多：有機(jī)械的、電子的、機(jī)電和磁電相結(jié)合的，如鍵盤、磁盤、打外設(shè)的信號(hào)種類：數(shù)字量、模擬量、開關(guān)量需要解決的問(wèn)題傳送速度的匹配信號(hào)形式的匹配信號(hào)電平和驅(qū)動(dòng)能力信息格式時(shí)序匹配2321、I/O接口地址2CPU力，產(chǎn)生設(shè)備選中信號(hào)；2、數(shù)據(jù)的輸入輸與外設(shè)交換的信息有三種：數(shù)據(jù)、狀態(tài)、控制信息。CPU通過(guò)接口輸入輸出數(shù)據(jù)、檢測(cè)和管理外設(shè)的工作狀態(tài)；設(shè)備通過(guò)接口向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求；3、命令、數(shù)據(jù)、狀態(tài)的緩沖與鎖CPU保證CPU與設(shè)備之間信息交換的同步。4、信息格式、完成數(shù)據(jù)的串／并、并／串、數(shù)字量／模擬量、模擬量／數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。4地地?cái)?shù)數(shù)狀控I/O設(shè)控制存器狀態(tài)存器數(shù)據(jù)存器5常用的編址方式有兩種：與器統(tǒng)一編址方式；I/O一、與器統(tǒng)一編將器的單元與外設(shè)的端口統(tǒng)一編址，即一個(gè)端口與一個(gè)器單元等同看待；通常為一個(gè)外設(shè)優(yōu)點(diǎn)；可以用內(nèi)存的方法來(lái)I/O端口。所有用6二、I/O內(nèi)存地址空間和外設(shè)地址空間是相互獨(dú) （IN、OUT)；

?????????I/O獨(dú)立編址尋址方

STB

時(shí)鐘生

15～

STBSTBT

A16A15 |8

時(shí)鐘發(fā)生

S

地址總

I/O接

98088U采用了端口獨(dú)立編址方式，它使用地址信號(hào)線A0~A15，最多能夠管64個(gè)端口，地址范圍0000H~FFFFH，有 的控制信號(hào)IOR和IOW或IO/M、WR、RD；對(duì)只有單一端口的外設(shè)，應(yīng)采用全譯碼方式對(duì)具有多個(gè)O端口的外設(shè)，16位地址線的參與譯碼，低位用于區(qū)分端口；并行傳串行傳6.2.4輸出接口要具有數(shù)據(jù)鎖存能力三態(tài)門具有“通斷”控制能 74LS244單向三態(tài)門驅(qū)動(dòng)

EE 系9A89線號(hào)

輸入端口地址：83FC、83FD、83FE、編程：MOV IN+~ ~D

~ ~

… …

+74LS273作為輸出接根據(jù)開關(guān)狀態(tài)在7段數(shù)碼管上顯示數(shù)字或符共陽(yáng)極7段數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 圖用74LS273作為輸出接口，把數(shù)據(jù)送到7段數(shù)碼74LS273的地址假設(shè)為用74LS244作為 ，讀入開關(guān)K0～K3的狀74LS244的地址假設(shè)為(7段碼表見下頁(yè)符形7符形7 F0H=F0H=F1H=

譯碼電G

D0 D7CP

BA

D0O1I1D1O2I2D2O3I3D3O4BX, ；取7段碼表AH,DX AL AL SI AL［BX+SI］；取7DX DX,74LS273~~ D0 ~~

線線

D7

111111

A15AA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4 0 0 0 11 XX輸入端口地址MOVINTESTJZ;閉MOVJMPMOVMOVOUTJMPCPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)送的控制式：無(wú)條件傳送式程序查詢方式、中斷控制方式、直接 器存DMA方式。一、無(wú)條件傳送控制方

KNYNY讀入狀態(tài)信N讀入狀態(tài)信NY讀入數(shù)LOOPIN:INAL,STATUSPORT;讀狀態(tài)TESTAL,80H JZLOOPIN IN ;讀入數(shù)讀入狀態(tài)讀入狀態(tài)信YN輸出數(shù)狀態(tài)端口STATUSPORT數(shù)據(jù)端口：DATAPORTLOOPOUT:INAL,STATUSPORT;讀狀態(tài)TESTAL,01H ;查詢BUSY=1?JNZLOOPOUT MOVAL,BUFFER ;取數(shù)據(jù)OUT ;輸出數(shù)1號(hào)外準(zhǔn)備就緒 N2號(hào)外 準(zhǔn)備就緒N3號(hào)外 準(zhǔn)備就緒Nn號(hào)外 準(zhǔn)備就緒N

對(duì)1號(hào)外設(shè)服對(duì)2號(hào)外設(shè)服對(duì)3號(hào)外設(shè)服對(duì)n號(hào)外設(shè)服在整個(gè)查詢過(guò)程中不能再做別的事，這降低了的工作效率；外設(shè)狀態(tài)端口地址為3FBH，第5位(bit5)（=1忙，=0準(zhǔn)備好外設(shè)數(shù)據(jù)端口地址為38H，寫入數(shù)據(jù)會(huì)使?fàn)顟B(tài)標(biāo)志置1；外設(shè)把數(shù)據(jù)讀走后又把它置0。試畫出其電路圖。（電路圖見下頁(yè)D7-|

D7-D0

QS

狀態(tài)端

程序段中斷控制方式使CPU與外設(shè)能夠并行工作，它改變了CPU主動(dòng)的工作方式。當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備就緒，就向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，對(duì)外設(shè)服務(wù)；利用中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，不僅大大提CPU的工作效率，還能夠?qū)ν庠O(shè)作出實(shí)時(shí)響應(yīng)。以上三種方式被稱為PIO方式，programmedinputand 兩個(gè)含義軟件：外設(shè)與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送是通過(guò)CPU執(zhí)行程序硬件：I/O接口 器的讀寫控制信號(hào)、地址信號(hào)都由CPU發(fā)出的（總線由CPU控制）DMA傳輸外 內(nèi)外設(shè)直接與器進(jìn)行，CPU不再擔(dān)當(dāng)優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸由MA硬件來(lái)控制，數(shù)據(jù)直接在內(nèi)存和外設(shè)之間交換，可以達(dá)到很高的傳輸速率（可達(dá)幾MB/秒）② ③

外設(shè)接外設(shè)接④系統(tǒng)總 DMA器DMAC向CPU器CPUDMAC得到總線控制權(quán)，并發(fā)出DMA ⑥數(shù)據(jù)傳送完后，DMAC撤銷HOLD信 演⑦CPU釋放HLDA信號(hào)，并重新控制總 外設(shè)向DMA控制器發(fā)出DMA傳送請(qǐng)求信號(hào)DMA向CPU發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)器

外設(shè)接外設(shè)接器器

外設(shè)接外設(shè)接中斷的基本概什么是中斷實(shí)際場(chǎng) 計(jì)算正在正在看執(zhí)行程事件發(fā)鈴中斷請(qǐng)事件發(fā)鈴繼續(xù)執(zhí)行程繼續(xù)看事件繼續(xù)執(zhí)行程繼續(xù)看事件處接 引起CPU中斷的事件——中斷源。例如外設(shè)—— 中斷源分為：外部中斷 中 外部中斷：CPU8086/8088的外部中斷信號(hào)：INTR、 提高數(shù)據(jù)傳輸率缺頁(yè)中設(shè)備中各類異實(shí)時(shí)鐘，。。。五個(gè)步驟中斷請(qǐng)中斷判優(yōu)(有時(shí)還要進(jìn)行中斷源識(shí)別中斷響中斷服中斷返以下以外部中斷為主介紹這五個(gè)步驟外設(shè)接口（中斷源）發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)CPU的INTR或NMI引腳中斷請(qǐng)求信號(hào)應(yīng)保持到中斷被處理為止CPU響應(yīng)中斷后，中斷請(qǐng)求信號(hào)應(yīng)及時(shí)撤(I/O接口 →PIC→計(jì)算機(jī)中的中斷源有很多，U必須識(shí)別是哪一個(gè)設(shè)備產(chǎn)生中斷。識(shí)別中斷源有兩個(gè)方法： ）多個(gè)中斷源產(chǎn)生中斷，CPU首先為誰(shuí)服務(wù)——中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)問(wèn)題中斷優(yōu)先級(jí)控制要處理兩種情況對(duì)同時(shí)產(chǎn)生的中斷：應(yīng)首先處理優(yōu)先級(jí)別較高的中斷；若優(yōu)先相同，則按先來(lái)先服務(wù)的原則處理對(duì)非同時(shí)產(chǎn)生的中斷：低優(yōu)先級(jí)別的中斷處理程序允許被高優(yōu)別的中斷源所中斷——即允許中斷嵌套中斷優(yōu)先級(jí)的控制方硬件判優(yōu)——鏈?zhǔn)脚袃?yōu)、并行判優(yōu)（中斷向量法軟件判優(yōu)順序查詢中斷請(qǐng)求，先查詢的先服務(wù)（先級(jí)別高）通常將中斷判優(yōu)與中斷源識(shí)別合并在一起進(jìn)行處理x86系統(tǒng)中，這項(xiàng)任務(wù)由PIC和CPU共同完成軟件判優(yōu)的硬 斷點(diǎn)保 N N N

中斷源0的中斷服務(wù)程中斷源1的中斷服務(wù)程中斷源7的中斷服務(wù)程

中斷返鏈?zhǔn)脚袃?yōu)電路原理圖 圖6-

中斷確

外設(shè)外設(shè)接口中斷確

中斷確

邏輯電┇

邏輯電

邏輯電菊花鏈邏輯電三三態(tài)E&

在每條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期，U檢測(cè)INT或I信號(hào)。若以下條件成立，則PU響應(yīng)中斷：當(dāng)前指令執(zhí)行完。對(duì)INTR，還應(yīng)滿足以下條當(dāng)前指令是STI和IRET，則下條指令也要執(zhí)行完當(dāng)前指令帶有LK、P等指令前綴時(shí)，則把它們看成一個(gè)整體，要求完整地執(zhí)行完；對(duì)INTR，CPU應(yīng)處于開中斷狀態(tài)，即當(dāng)前沒有復(fù)位(RESET)和保持(HOLD)信號(hào)若NMI和INTR同時(shí)發(fā)生，則首先響應(yīng)NMI中斷響應(yīng)（續(xù)CPU中斷響應(yīng)時(shí)，要做下述三項(xiàng)工作向中斷源發(fā)出INTA中斷響應(yīng)信獲得中斷服務(wù)程序首地址 ）如何得到中斷處固 中斷向量法——常中斷處理（中斷服務(wù)中斷服務(wù)子程序特為”遠(yuǎn)”過(guò)程（類型為要用IRET中斷服務(wù)子程序要做的工保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)(PUSH開中斷進(jìn)行中斷處恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)(POP中斷返回執(zhí)行中斷返回指令6.4.38088與中斷有關(guān)的控制線為：NMI、INTR、8088系統(tǒng)的中斷中除法溢出：類型號(hào)0，商大于目的操作數(shù)所能表達(dá)的范圍時(shí)產(chǎn)。單步中斷：類型號(hào)1，TF=1時(shí)產(chǎn)生（當(dāng)前指令需執(zhí)行完斷點(diǎn)中斷：類型號(hào)3，這是一個(gè)軟件中斷，即INT3指令溢出中斷：類型號(hào)4，這是一個(gè)軟件中斷，即INTO指令軟件中斷：即INTn指令，類型號(hào)n(0-255)外部中 中斷NMI：類型號(hào)2，不可用軟 ，CPU必須響應(yīng)。 中斷INTR：類型號(hào)由PIC提供。IF=1時(shí)CPU才能響應(yīng)8086/8088中斷源類 4301

中斷請(qǐng)求 808系統(tǒng)采用中斷類型碼來(lái)識(shí)別不同的中斷源，每個(gè)中斷源都有一個(gè)與它相對(duì)應(yīng)的中斷類型碼。 軟件中斷的類型碼由指令給 中斷的類型碼由PIC給PU響應(yīng)INT中斷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)中斷響應(yīng)總線周期( 圖22，要求PIC在第個(gè)中斷響應(yīng)總線周期把中斷類型碼放到數(shù)據(jù)線上，供U讀入。 表的地址位于內(nèi)存的00000～，大小為B，共256個(gè)中斷向量每個(gè)中斷向量占用4Bytes，低字為段內(nèi)偏 法:(n為中斷類型號(hào))中斷向量在IVT中的存放地址初始化——將中斷服務(wù)程序的地址放入例：中斷類型碼為48的中斷處理子程序的名字為int48h，編寫程序段將該中斷處理子程序的地址放入向量表。MOVAX，0MOVDS，AXMOVSI，48H*4MOVAX，OFFSETint48hMOV[SI]，AXMOVAX，SEGint48hMOV[SI+2]，AX8086/8088CPU的中斷響應(yīng)過(guò)中斷響應(yīng)過(guò)無(wú)INTA#周中斷類型碼固定或由指令給響應(yīng)過(guò)程主要步驟①PUSH②③PUSH④PUSH⑤取中斷向量送入IP和外部中斷響應(yīng)過(guò) 中斷， 中斷響應(yīng)過(guò)程類 中斷(時(shí)序 圖6-①INTA#（1），PIC進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排隊(duì)判優(yōu)處②INTA#（2），PIC把中斷類型碼放到DB上，CPU讀③PUSH④⑤PUSH⑥PUSH⑦取中斷向量送入IP和

中斷一優(yōu)先級(jí)從高到低順序如下中單步中 8086/8088處

執(zhí)行 Y 斷N ?

低字 ?N?

N

PUSHFLAGS、