微机原理与接口技术(徐惠民)第7章.ppt

7.1概述 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。 根据外部设备的多样性、复杂性，I/O接口电路应具有如下功能： （1）转换信息格式——例如串/并、并/串转换等； （2）提供联络信号——协调数据传送的状态信息，如设备“就绪”、“忙”、“选通”、“应答”，数据缓冲器“满”、“空”等； （3）协调定时差异——为协调计算机与外设在“定时”或数据处理速度上的差异，使两者之间的数据交换取得同步，有必要对传输的数据或地址加以缓冲或锁存； （4）进行译码选址——一般微机系统中都具有多台外设，因此I/O接口必须提供设备地址译码以及确定其端口的功能； （5）实现电平转换——外部电路采用的电平多种多样，包括TTL, CMOS, RS-232等，接口电路必须提供计算机同外设间的电平转换和驱动功能； （6）具备时序控制——有的接口电路具有自己的时序，以满足计算机和各种外设在时序方面的要求。 7.2 CPU和I/O设备间的信号 7.2.1CPU与I/O之间的接口信号 接口电路中的信息 1.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 2.状态信息 状态信息主要是反映外设的工作状态 对于输入设备，可以表示它是否准备好数据，只有数据已准备好，才启动CPU一次读入操作。 对于输出设备，可以反映它是否已经把上一个数据处理完，只有上一个数据处理完，才可以启动CPU的下一次输出操作。 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 3.控制信息 控制信息一般是CPU通过接口电路传送给外部设备的，一般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。既可以是数据信息，代表十进制数128，也可以是一种状态信息，或一种控制信息。 接口和端口 为了区分以上所述的三种信息，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（PORT）。不同的端口有不同的地址，不同的端口存放不同的信息。 7.2.2 I/O端口及其寻址方式 1. 存储器映像的I/O寻址方式 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。一般，存储器占用较多的寻址空间，而外设（I/O接口）占用较少的寻址空间。 在这种情况下，CPU可以用对存储器的操作指令来对外设进行操作，两者对CPU来说，实际上是相同的。即不需要专用的对外设操作的指令。 外设和存储器的区别就在于地址。 2. I/O端口单独编址 这时，存储器和I/O接口，各自都有自己的地址范围，而且这些地址在数值上可以是重叠的。也就是不能用地址来区别存储器和外设。 此时，必须有专门的I/O操作指令。更实质地说，是需要有用于存储器寻址和外设寻址的不同控制信号。 7.3 CPU和外设之间的数据传送方式 7.3.1 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。 在这种方式下，CPU和外设之间只有数据信息的传送，没有状态信息的传送。 但无条件传送，不等于不需要接口电路，只是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。 解： 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 7.3.2 查询传送方式（异步传送方式） 这种方式，CPU要遵循“先查询，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。 1. 查询式输入 查询式输入的程序流程图： 查询输入的部分程序： MOV DX，STATUS_PORT ；DX指向状态端口 START： IN AL，DX ；读状态端口信息 TEST AL，80H ；测试状态标志位D7，