微机原理及应用 第06章.ppt

第6章 输入输出接口 I/O接口概述 无条件传送方式 查询传送方式 中断传送方式 控制总线CB 数据总线DB 地址总线AB I/O设备 I/O接口 存储器 系统总线 微处 理器 I/O接口概述 I/O接口概述 I/O接口：是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路。 微机的外部设备多种多样，彼此差别很大，它们不能与CPU直接相连。必须经过中间电路再与系统相连，这部分电路被称为I/O接口电路。 I/O接口的主要功能 对输入输出数据进行缓冲和隔离 对信号的形式和数据的格式进行变换 对I/O端口进行寻址 与CPU和I/O设备进行联络 I/O接口的典型结构 控制总线CB 地址总线AB I/O接口电路 数据 控制 状态 数据总线DB CPU 外设 控制寄存器 状态寄存器 数据寄存器 I/O接口的外部特性 面向CPU一侧的信号：用于与CPU连接。主要是数据、地址和控制信号。 面向外设一侧的信号：用于与外设连接。信号的功能定义、时序及有效电平等差异较大。 I/O接口的可编程性 许多I/O接口电路具有多种功能和工作方式，可以通过编程的方法选定其中一种。 接口软件有两部分工作：初始化程序段——设定芯片工作方式等；数据交换程序段—负责外设和系统间信息交换。 I/O端口的编址 I/O端口单独编址：I/O地址空间独立于存储地址空间，如8086/8088。 I/O端口与存储器统一编址：它们共享一个地址空间，如M6800。 I/O端口统一编址 优点： 不需要专门的I/O指令 I/O数据存取灵活 缺点： I/O端口要占去部分存储器地址空间 不易分清访问存储器和访问外设 内存 部分 I/O 部分 存储器空间 00000 FFFFF I/O端口单独编址 优点： I/O端口的地址空间独立 专门的I/O指令使程序清晰易读 缺点： I/O指令没有存储器指令丰富 内存 空间 I/O 空间 FFFFF 0 FFFF 8088的I/O端口 8088的I/O端口采用单独编址方式，只能通过I/O指令与外设进行数据交换；呈现给程序员的外设是端口，即I/O地址。 用于寻址外设端口的地址线为16条，端口最多为216＝65536个(64K)，端口地址为0000H~FFFFH。 8088的I/O端口指令 利用AL寄存器，输入输出一个字节。 输入指令 IN AL，i8 ;字节输入，直接寻址 IN AL，DX ;字节输入，间接寻址 输出指令 OUT i8，AL ;字节输出，直接寻址 OUT DX，AL ;字节输出，间接寻址 8088的I/O端口寻址方式 直接寻址：只用于寻址00H~FFH前256个端口，操作数i8表示端口号。 间接寻址：可用于寻址全部64K个端口，DX寄存器的值就是端口号。 对大于FFH的端口只能采用间接寻址方式。 数据传送方式 无条件传送 查询传送 中断传送 无条件传送方式 在CPU与慢速变化的设备交换数据时，可以认为它们总是处于“就绪”状态，随时可以进行数据传送，这就是无条件传送。 适于简单设备，如LED数码管、按键或按纽等。 无条件传送的前提是：外设必须随时就绪。 无条件传送接口电路 +5V K7 K1 K0 D0～D7 A0～A15 CLK LS06 反相 驱动器 LS244 三态 缓冲器 8000H 译码 +5V LED0 LED7 … … G IOW IOR LS273 8D 锁存器 无条件输入输出 输入时执行IN指令 MOV DX，8000H IN AL，DX MOV BUFIN，AL 输出时执行OUT指令 MOV AL，BUFOUT MOV DX，8000H OUT DX，AL 查询传送方式 CPU需要先查询外设的工作状态，在外设可以交换信息的情况下再进行数据输入或输出。 特点：工作可靠，适用面宽，但传送效率低。 查询传送的两个环节 ⑴查询环节 寻址状态口 读取状态寄存器的标志位 若未绪就继续查询，直至就绪 ⑵传送环节 寻址数据口 是输入，通过输入指令从数据端口读入数据 是输出，通过输出指令向数据端口输出数据 输入状态 就绪？ 数据交换 Y N 查询输入接口电路 +5V 8D 锁存器 8位 三态 缓冲器 译码 1位 三态 缓冲器 A0～A15 8000H 8001H D0～D7 D0 输入 设备 IOR STB IOR R Q D 查询输入程序 MOV DX,8000H ;DX指向状态端口 S1:IN AL,DX ;读状态端口 TEST AL,01H ;测试标志位D0 JZ S1 ;D0=0，未就绪，继续查询 INC DX