《汇编语言程序设计》第十四章：端口输入、输出及外设编程.ppt

汇编语言程序设计-------朱耀庭 第14章 端口输入／输出与外设编程 到目前为止，大部分编程工作都是针对CPU和内存的。但实际情况是除CPU和内存外，主机周围有很多外部设备，如键盘、鼠标、打印机、串口、USB等。这些设备都有其独立的芯片，有些芯片也是微处理器，CPU可以通过端口对其编程，实现对它们的控制和协调各部分的工作。在DOS环境下，这些工作是由初始化程序或DOS内部程序通过BIOS程序去进行的，用户只能通过DOS或BIOS的功能调用间接进行干预。 本章将介绍如何通过端口直接对外设进行编程，使其完成要求的工作。内容涉及外设和其相应端口的概念、端口编址及其访问方式，同时还将介绍一些典型芯片的编程。 第14章 端口输入／输出与外设编程 输入/输出有以下几个层次，应用程序级、语言级、DOS级、BIOS级和端口级。 应用程序级的输入/输出是指用各种工具开发的应用程序的输入/输出，语言级是指各种语言的输入/输出语句，DOS或BIOS级是指通过DOS或BIOS功能调用实现的输入/输出，而最底层则是端口的输入/输出。 本章就是要解决最后一级，也就是计算机最底层的输入/输出问题。 第14章 端口输入／输出与外设编程 14.1 端口 进行端口编程前，必须了解外设和CPU是如何连接在一起的。如图14-1所示，CPU与外部设备（例如鼠标、键盘等）的通讯，是通过I/O接口芯片来完成的。一个I/O外部设备的接口芯片，根据其复杂程度可能对应数量不等的多个端口。 在这些端口中，通常有命令口、输入口和输出口。命令口接受来自CPU的命令，输入口、输出口分别向CPU发送和接收信息。通常在非直接数据存取方式下，计算机内存的信息只能够通过CPU内部的累加器AL或AX与外部设备的端口进行信息交换。CPU通过I/O设备的命令口对该I/O设备进行编程，告诉它用什么方式工作，CPU通过该设备的输入/输出端口与其进行信息交换。表14-1给出了不同外部设备所对应的端口。 14.1 端口 14.1 端口 1.主机CPU对外部设备工作的控制指挥方式 80X86具有简单而又灵活的端口输入/输出方式。 在第6章提到的IN/OUT指令就是直接对端口进行输入/输出操作指令。 (1) DMA方式(直接存储器访问) 系统板以8237DMA控制器芯片提供DMA机构，主要用于存储器刷新等。该芯片有4个DMA通道，可编程实现4个独立的DMA操作。这种方式往往用于内存和外部设备的成批数据交换，它和系统硬件相关，不属于本课程的讨论范围。由于其繁杂性，详细情况请查阅8237DMA之Intel产品说明书。 在DMA方式下，不必经过累加器（AX或AL）就可以完成内存和外设的直接数据交换。即使如此，主机CPU对它的控制也是经由端口对其编程来实现的。 1.主机CPU对外部设备工作的控制指挥方式 (2) 其他方式(查询和中断方式) 查询方式，I/O设备接口电路中有工作状态‘忙’，‘闲’，及缓冲器‘满’、‘空’等状态，CPU通过AL(或AX)，进而通过端口对这些状态不断地进行查询，以完成对设备的指挥和数据交换工作。 中断方式，CPU不必定时查询I/O设备的状态，而是通过AL(或AX)进而通过端口直接下达命令和工作方式(即对外设编程)，一旦I/O芯片接收了该信息，则由I/O接口芯片来控制相应设备的I/O，只是在工作完成或是遇到紧急情况(特殊条件产生)时才通过发中断信号的方式，请求CPU干预。CPU相应中断后，根据情况再通过I/O端口进行数据读写或发布新的命令。 2. I/O端口编址和寻址 I/O端口编址有两种方式：统一编址和独立编址 统一编址也称为存储器映像编址，这种方式是从存储器空间划出一部分空间给I/O设备,把I/O端口当作内存来对待，使用与访问内存同样的指令来访问。Motorola系列、Apple系列、部分小型机就是采用这种方式。这种方式的优点是访问内存的指令均可用于访问I/O端口，处理数据能力强、灵活，并且I/O 可有较大编址空间，易扩展等。缺点是I/O端口占用了一部分内存空间，使存储器容量减小，I/O指令较长，执行速度较慢等。 2. I/O端口编址和寻址 独立编址也称为I/O映像编址，外设的端口不占用内存空间 采用这种编址方式对I/O端口操作需要采用专门的输入/输出指令 如80X86系列和Z-80系列计算机都采用这种方式 这种方式的优点是不占用内存空间、指令独立、I/O操作和存储器操作容易区分，缺点是访问端口的方法不如访问存储器的方法多，且I/O空间不易扩展等 2. I/O端口编址和寻址 Intel的X86微处理器都支持I/O独立编址，有单独的I/O指令(IN/OUT等)，使用低16位地址表示I/O端口地址，16位处理器支持