第8章微机原理输入输出接口.ppt

第8章 输入输出接口 I/O接口含义 为什么使用I/O接口？ 外部设备多种多样; 外部设备输入/输出信号各异； 外部设备响应速度各异； 微机总线与外部设备间也需要可控连接； 8.1 I/O接口概述 内部结构 数据寄存器：保存微处理器与外设之间交换的数据； 状态寄存器：保存外设当前的工作状态信息； 控制寄存器：保存微处理器控制接口电路和外设操作的有关信息； 外部特性 面向微处理器一侧的信号：与微处理器总线类似； 面向外设一侧的信号：与外设有关； I/O接口的主要功能 数据缓冲 匹配快速的微处理器与相对慢速的外设的数据交换 缓冲：实现接口双方数据传输的速度匹配。 信号变换 把信号相互转换为适合对方的形式； 计算机直接处理的信号； 数字量（0和1组成的信号编码）； 开关量（只有两种状态的信号）； 脉冲量（低脉冲信号，高脉冲信号）； I/O接口的软件编程 接口芯片具有可编程性（Programmable）； 命令字（控制字） 写入接口芯片、选择工作方式、控制数据传输； 初始化程序 选择I/O接口工作方式、设置原始工作状态等； 驱动程序 操纵I/O接口完成具体工作； 1. I/O端口与存储器独立编址 将I/O端口单独编排地址，独立于存储器地址； 优点： I/O端口的地址空间独立； 控制和地址译码电路相对简单； 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； 2. I/O端口与存储器统一编址 将I/O端口与存储器地址统一编排； 优点： 不需要专门的I/O指令； I/O数据存取灵活； 缺点： 占去部分存储器空间； 程序不易阅读； 3. I/O地址译码 与存储器地址译码在原理和方法上完全相同； I/O地址不太强调连续，多采用部分译码； 输入输出指令 输入指令IN： 数据从I/O接口输入到微处理器； IN AL/AX/EAX,i8/DX ；I/O地址[0-0FF]可以采用直接或DX间址； ；[100H-0FFFFH]只能DX间址； 输出指令OUT： 数据从微处理器输出I/O接口 OUT i8/DX,AL/AX/EAX I/O寻址方式 直接寻址 I/O指令直接提供8位I/O地址； 只能寻址最低256个I/O地址（00～FFH）； 用i8表示I/O地址，表达形式上与立即数一样； DX间接寻址 用DX寄存器保存访问的I/O地址； 可寻址全部I/O地址（0000～FFFFH）； 直接书写成DX，表示I/O地址； I/O数据传输量 8位I/O传输：I/O指令使用AL； 16位I/O传输：I/O指令使用AX； 32位I/O传输：I/O指令使用EAX； 8.2 外设数据传送方式 三态缓冲器:加有控制端的同相器或反相器 控制端T有效时，控制输入A端输出到Y端； 控制端T无效时，输出Y端呈现高阻状态； 74LS244：双4位三态同相缓冲器； 双向三态缓冲器：两个三态缓冲器构成； 输出允许控制端OE*：控制数据的输出； 方向控制端DIR：控制数据驱动的方向； 74LS245 ：8位双向三态缓冲器芯片； 锁存器 使用D触发器构成 输入端为D端，控制端为C端； 两个相反的输出信号Q和Q*； 复位R或置位S控制端； 电平锁存：电平控制输出能跟随输入变化； 边沿锁存：输出只能锁存输入的状态； 74LS273：上升沿锁存的8位边沿锁存器； 74LS373：电平锁存的8位三态缓冲锁存器； 外部数据传输方式 1. 无条件传送 2. 程序查询传送 3. 中断传送 4. DMA传送 8.2.1 无条件传送 外设总是处于“就绪”状态，随时可以进行数据传送； 无条件传送的接口电路：只考虑数据缓冲 ； 无条件传送的软件编程：十分简单； 无条件传送接口电路 输入接口电路连接开关：读取开关状态； 输出接口电路连接发光二极管LED； 功能要求：开关闭合时，将相应LED点亮； 调用延时子程序DELAY保持一定时间； mov dx,8000h ;DX指向输入端口； in al,dx ;从输入端口读开关状态； not al ;求反 out dx,al ;送输出端口显示 call delay ;调子程序DELAY进行延时 8.2.2 查询传送 查询传送有查询和传送两个环节； 首先查询外设工作状态； 检测、等待外设准备就绪； 进行数据传输； 设计实现查询功能的电路； 连接外设的状态输入信号； 保存在状态寄存器中； 通过状态端口读取； 实际中常引入超时判断； 查询需大量时间，效率较低； 查询输入接口 读取状态端口查询外设状态，若已就绪，读取数据端口得到外设提供的数据 mov dx,5001h ;DX指向状态端口 status: in al,dx ;读状态端口 test al,01h ;测试状态位D0 jz status ;D0＝0，未