六章 输入输出和中断技术1.pptVIP

第6章 输入/输出和中断技术 6.1 输入输出及接口 6.2 输入和输出的传送方式 6.3 中断技术 6.4 80X86/Pentium中断系统 6.5 8259A可编程中断控制器 6.6 中断程序设计 6.1 输入输出及接口 接口 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，它不仅包括接口的电路，还包括接口电路的管理驱动程序。 为什么需要I/O接口 I/O设备工作速度不同 I/O设备数据字长不同 I/0设备可能是模拟或数字的 I/O设备的控制信号不同 I/O接口 I/O的功能 输入输出数据的缓冲和锁存 输出接口有锁存环节 输入接口有缓冲环节 信号形式和数据格式的变换 I/O端口寻址、控制信号产生 电气特性匹配 I/O信息 数据信息：数字量、模拟量、开关量 状态信息 控制信息 I/O接口的构成 端口： I/O接口通常设置有若干个寄存器，用来暂存CPU和外设之间传输的数据、状态和控制信息,接口内的寄存器通常被称为端口。 根据寄存器内暂存信息的类型，分别称为数据端口、控制端口和状态端口 每个端口有一个独立的地址，CPU可以用端口地址代码来区别各个不同的端口，并对它们分别进行读/写操作 I/O端口 I/O端口 I/O接口的编址 I/O接口的编址 端口地址译码 门电路译码 门电路译码是最基本的也是最简单的地址译码方法，通常采用各种门电路，如与门、或门、非门等电路的组合。 设计时首先分配好地址，然后写成二进制形式，再根据地址总线数分配各与非门输入管脚地址。 门电路译码需要芯片较多，且译出的端口地址单一，接口中用到的端口地址不能更改 门电路译码 【例】设计端口地址为218H的译码电路 分析： CPU执行IN/OUT指令时，发出端口的地址信号 MOV DX, 218H IN AL, DX 或 OUT DX, AL 对应218H端口的地址信号为（只取A9~A0）： A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 (地址信号) 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 B 2 1 8 H 只要满足此地址取值的译码电路均可 门电路译码 译码器译码 若接口电路中需使用多个端口地址，则采用译码器译码比较方便。 译码器的型号很多，如3－8译码器74LS138；4－16译码器74LS154；双2－4译码器74LS139、74LS155等。 这些译码器通常由三个部分组成：译码控制端，选择输入端，译码输出端。 译码器译码 比较器译码 将比较器的A(或B)输入端输入地址信号，B(或A)端接一组DIP(Dual In-line Package)开关。地址总线所送的地址与DIP所设置的地址相等时，产生一选通信号输出。 特点： 可以通过改变DIP开关的设置，很容易地改变接口的地址。 不但同一功能的模块在不同微型计算机应用中可以被分配不同的地址，而且即使在同一微型计算机系统中，也可通过改变DIP开关的设置而控制不同的设备.。 这种译码电路应用非常广泛，常用的比较器有四位比较器74LS85和八位比较器74LS688。 比较器译码 锁存和缓冲 输入接口的锁存和缓冲 锁存和缓冲 输出接口的锁存和缓冲 6.2 输入输出的传送方式 程序控制的输入输出 无条件传送 查询传送 中断控制的输入输出 直接存储器访问方式（DMA） 无条件传送方式 所谓无条件，就是假设外设已处于就绪状态，数据传送时，程序就不必再去查询外设的状态，而直接执行I/O指令进行数据传输，如LED等。 当简单外设作为输入设备时，其输入数据的保持时间相对于CPU的处理时间要长得多，所以可直接使用三态缓冲器与系统数据总线相连。 当简单外设作为输出设备时，由于外设的速度较慢，CPU送出的数据必须在接口中保持一段时间，以适应外设的动作，因此输出采用锁存器。 无条件传送方式 无条件传送方式 查询传送方式 查询传送方式在传送数据前先查询外设的状态，当外设准备好时，CPU执行I/O指令传送数据；若未准备好时，则CPU等待。 要求CPU与外设间的接口电路需要两个端口：数据端口和状态端口。 优点：能较好地协调外设与CPU之间的定时关系，因而比无条件传送方式容易实现准确传送。 缺点:该方式需要不断查询外设的状态，大量时间花在等待循环中，当主机与中、低速外设交换信息时，大大降低了CPU利用率。 查询传送方式 查询传送方式输入 查询传送