微機(jī)接口技術(shù)基礎(chǔ)課件

微機(jī)接口技術(shù)基礎(chǔ)一、概述二、I/O端口的尋址方式四、CPU與外設(shè)數(shù)據(jù)傳送方式1.程序直接控制方式

①無條件傳送方式

②查詢傳送方式2.中斷傳送方式3.直接數(shù)據(jù)通道傳送（DMA)4.各傳送方式的比較三、I/O端口地址譯碼方法

計(jì)算機(jī)在使用中，不可避免地要與外部設(shè)備打交道，輸入和輸出一些信息數(shù)據(jù)和信息。輸入——通過鍵盤、紙帶讀入機(jī)、卡片輸入機(jī)、掃描儀、

A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換等；輸出——顯示器、打印機(jī)、D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換等。另外，在微機(jī)中，軟、硬盤也作為輸入輸出設(shè)備。

由于①輸入的信息的數(shù)據(jù)形式不同（數(shù)字量、模擬量、開關(guān)量等）；

②輸入信息的速度不同

（鍵盤輸入、磁盤輸入）；所以，在CPU與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，需要通過接口來實(shí)現(xiàn)。CPU接口電路I/O設(shè)備一、概述什么是接口：廣義地講，接口是指通過三總線與CPU相連的外圍芯片或部件。接口分為：

1.RAM、ROM構(gòu)成的存儲器接口；

2.8237A、8259A、8253A、8255A等構(gòu)成的系統(tǒng)板I/O接口（或稱CPU外圍I/O接口）；

3.由I/O接口通道構(gòu)成的連接外部輸入輸出設(shè)備的外圍I/O接口。

接口的兩層含義：

1.指這些外圍芯片或部件如何與CPU相連；

2.如何編程確定這些外圍芯片或部件的工作方式。CPU外圍I/O接口存儲器接口中央處理器8088協(xié)處理器8087總線驅(qū)動(dòng)器總線控制器8288RAM存儲器ROM存儲器8級中斷電路4通道DMA8通道定時(shí)/計(jì)數(shù)器喇叭電路鍵盤接口8個(gè)擴(kuò)展插座CBABDB時(shí)鐘信號發(fā)生器8284外圍I/O接口I/O接口的基本功能：

1.信號電平的轉(zhuǎn)換；

2.數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換；

3.數(shù)據(jù)寄存和緩沖；

4.對外設(shè)的控制與檢測；

5.中斷請求、DMA請求的產(chǎn)生。（注：并不是所有的接口都具備上述所有的功能）

CPU與外設(shè)之間的接口信息

CPU與一個(gè)外設(shè)交換信息，通常需要以下一些信號：

1.數(shù)據(jù)（Data)2.狀態(tài)信息（Status）輸入時(shí)，輸入設(shè)備的信息是否準(zhǔn)備好；輸出時(shí)，輸出設(shè)備是否有空等。

3.控制信息（Control）控制輸入輸出設(shè)備的啟動(dòng)和停止等。CPU接口電路I/O設(shè)備數(shù)據(jù)狀態(tài)控制數(shù)據(jù)狀態(tài)控制端口1端口2端口4端口3端口——用于存放信息的、

CPU可直接訪問的鎖存器、緩沖器等。在PC機(jī)中通常為8位。

為了將數(shù)據(jù)、狀態(tài)、控制信息區(qū)分開，在接口電路中，設(shè)有不同的端口，如數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口、控制端口，以接收、存放、輸出不同的信息。二、I/O端口的尋址方式

CPU尋址I/O端口有兩種方式：將存儲器與外設(shè)端口統(tǒng)一編址將外設(shè)接口電路的一個(gè)端口作為存儲器的一個(gè)單元。優(yōu)點(diǎn)：不需要專門的輸入輸出指令，可用全部的存儲器操作指令（指令多且靈活），如：movkou1,bx缺點(diǎn)：外設(shè)占用內(nèi)存單元，相對減少了內(nèi)存容量。65F3020024E0內(nèi)存與外設(shè)內(nèi)存外設(shè)Kou1026D0000000001EFFFFF0000F0001F0002FFFFF2.外設(shè)端口單獨(dú)編址

優(yōu)點(diǎn)：不占用內(nèi)存缺點(diǎn)：CPU需設(shè)專門的I/O指令。I/O指令：

?

若端口地址在0～FFH范圍內(nèi)，則用：

INAL，端口地址（輸入）

OUT端口地址，AL（輸出）如：INAL,PORT1OUTPORT2,AL

?

若端口地址在0100～FFFFH范圍內(nèi)，則用：

MOVDX,端口地址

INAL,DXOUTDX,AL

如：MOVDX,PORT100INAL,DX可尋址28=256個(gè)端口可尋址216=64K個(gè)端口65F30200外設(shè)000000FFFFFF0100port1port2port311223344port100port10111323201內(nèi)存00000FFFFF三、I/O端口地址譯碼方法

問題1：系統(tǒng)有許多I/O接口（如串行接口、并行接口、鍵盤接口、顯示器接口等），連接不同的外設(shè)，這些I/O接口均通過總線與CPU系統(tǒng)連在一起，而在任何一個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)外設(shè)通過接口與CPU通訊，CPU是如何區(qū)分要求通訊的外設(shè)接口呢？問題2：

外設(shè)接口怎樣知道CPU選中了它呢？中央處理器8088協(xié)處理器8087總線驅(qū)動(dòng)器總線控制器8288RAM存儲器ROM存儲器8級中斷電路4通道DMA8通道定時(shí)/計(jì)數(shù)器喇叭電路鍵盤接口8個(gè)擴(kuò)展插座CBABDB時(shí)鐘信號發(fā)生器8284譯碼電路CSCSCSCSCS1.IBMPC/XTI/O端口地址分配圖0000001F0020003F0040005F0060007F0080009F00A000BF008001FF32字節(jié)320字節(jié)32字節(jié)32字節(jié)32字節(jié)32字節(jié)32字節(jié)0000～000F8237A—5DMA控制器0020～00218259A中斷控制器0040～00438253A—5定時(shí)/計(jì)數(shù)器0060～00638255A—5并行接口芯片0080～0083DMA頁面寄存器00A0～00BFNMI屏蔽寄存器附：02000200～020F游戲控制口0210～0217擴(kuò)展部件0218～02F7未用02F8～02FF異步通信卡（第二個(gè)）0320～032F硬盤適配器0330～0377并行打印機(jī)未用0300～031F實(shí)驗(yàn)卡0380～038F0390～03AF03B0～03BF03C0～03CF03D0～03DF03E0～03EF03F0～03F703F8～03FF03FF0378～037FSPLC通信未用單色顯示器/打印機(jī)未用未用彩色/圖形顯示卡軟盤適配器異步通信卡（第一個(gè)）2.IBMPC/XTI/O端口地址譯碼方法IOWY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A5A6A7A8A9AENAB

CG2BG2AG174LS138DMACS（8237）INTRCS（8259）T/CCS（8253）PPICS（8255）WRTDMAPG（寫DMA頁面寄存器）WRTNMIREG（寫NMI屏蔽寄存器）當(dāng)G1=1G2A=G2B=0時(shí)，允許對A、B、C進(jìn)行譯碼。譯中的對應(yīng)輸入端將變?yōu)榈碗娖?，其?個(gè)保持高電平。ABC000001010011100101110111Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7如：①OUT43H,ALA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

0001000011

A9=

A8=0AEN=1

A7A6A5=010——

譯中Y2

②IN20H,ALA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

0000100000

A9=

A8=0AEN=1

A7A6A5=001——

譯中Y1OUT43H,ALINAL,21H四、CPU與外設(shè)數(shù)據(jù)傳送的方式CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送實(shí)際上是CPU與接口之間的數(shù)據(jù)傳送。傳送的方式有三種：1.

程序直接控制方式2.中斷傳送方式3.直接數(shù)據(jù)通道傳送（DMA)①無條件傳送方式②查詢傳送方式1.

程序直接控制方式

①無條件傳送方式無條件傳送方式又稱同步方式，即CPU的動(dòng)作必須與外設(shè)同步，否則，傳送數(shù)據(jù)出錯(cuò)。傳送流程演示輸入方式輸出方式INAL,0A0HOUT0A1H,ALA1A0CE查詢傳送方式在傳送前，查詢一下外設(shè)的狀態(tài)，當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好了以后才傳送，否則，等待。傳送流程演示?

查詢式輸入接口電路數(shù)據(jù)端口狀態(tài)端口

D7D6D0

D78位1位狀態(tài)口數(shù)據(jù)口I/O控制線控制線Poll:Inal,S_portTestal,80hJzpollInal,D_port?

查詢式輸出接口電路Poll:Inal,S_portTestal,80hJnzpollmoval,storeOutD_port,al狀態(tài)口數(shù)據(jù)口I/O控制線控制線2.中斷傳送方式傳送流程演示中斷傳送方式的接口電路543213.直接數(shù)據(jù)通道傳送（DMA)傳送流程演示DMA傳送方式的接口電路DMA控制器I/O接口CPU存儲器5432167總線HLDA發(fā)存儲器地址傳送數(shù)據(jù)傳送結(jié)束？DMA結(jié)束修改地址指針4.幾種傳送方式的比較：1.無條件傳送：只能用于外部設(shè)備與CPU的動(dòng)作同步時(shí)，否則出錯(cuò)。這種方式已較少使用。2.查詢傳送：

?

接口簡單，

?

但在傳送過程中，若外設(shè)數(shù)據(jù)沒有準(zhǔn)備好，則CPU一直在查詢、等待，而