微机原理08接口.ppt

* * 7.1 概述 7.2 CPU与外设数据传送的方式 7.3 可编程计数器/定时器8253 7.4 串行通讯和串行接口 7.5 并行接口 7.6 DMA控制器8237 7.7 D/A和A/D转换技术 第七章 输入/输出接口 7.1 概述 一、接口电路的分类和功能 外设必须通过接口电路与CPU相连接 数据总线 控制总线 地址总线 接口电路 外部设备 数据线 控制线 状态线 一、接口电路的分类和功能 接口电路按通用性分为两类：通用接口和专用接口 通用接口：可供多种外部设备使用的标准接口，目的是使微机正常 工作 通用接口通常制造成集成电路芯片，称为接口芯片。 最初的IBM-PC使用了6块接口芯片：8284、8288、8255、8259、8237、8253 后来的微机将这些芯片集成为大规模集成电路芯片，称为芯片组。 如82430TX芯片组，由两片芯片组成： 北桥：82439TX 南桥：82371AB 一、接口电路的分类和功能 一、接口电路的分类和功能 专用接口：为某种用途或某类外设而专门设计的接口电路，目的 在于扩充微机系统的功能。 专用接口通常制造成接口卡，插在主板总线插槽上使用。 通用接口和专用接口的界限并不严格。 按照可编程性，接口芯片分成硬步线逻辑接口芯片和可编程接口芯片。 可编程接口芯片的功能可以由指令来控制。 一、接口电路的分类和功能 接口电路的功能： 1）缓冲锁存数据 2）地址译码 3）传递命令 4）码制转换 5）电平转换 P. 228 二、接口电路的基本结构 接口电路通常包含一组能够与处理器交换信息的寄存器，称为I/O端口寄存器，简称为I/O端口 1）数据端口——存放数据信息 2）状态端口——存放状态信息，即反映外设当前工作状态的信息 3）控制端口——存放控制信息 状态信息与控制信息可以广义地看作数据信息，因此可以通过数据总线传送 P. 196 三、I/O端口的编址方式 I/O端口与存储单元统一编址 I/O端口独立编址 PC系列机采用I/O端口独立编址方式 Port 65535 Port 255 Port 3 Port 2 Port 1 Port 0 Port 0(16位) Port 1(16位) Port 0 (32位) 三、I/O端口的编址方式 端口地址是一种重要资源 三、I/O端口的编址方式 端口的寻址 把端口地址放在DX寄存器中，对该端口进行读写 IN AL, DX OUT DX, AL P. 83 ——可寻址的端口号为0~65535(FFFFH) 端口地址小于或等于FFH(255)，可以用立即数表示端口地址 IN AL, 42H OUT 43H, AL 7.2 CPU与外设数据传送的方式 程序传送方式 中断传送方式 DMA传送方式 无条件传送 程序查询传送（条件传送） 一、程序传送方式 （一）无条件传送 CPU与外设间的数据交换在程序控制下进行 不查询外设状态，认为外设已经准备就绪，直接与外设传送数据 外设准备就绪：对于输入设备，已经把数据放入接口电路的数据输入寄存器，CPU可以读取；对于输出设备，已经准备好接收数据（接口电路的数据输出寄存器已空），CPU可以向它输出数据 由于不查询外设状态，接口电路不需要状态寄存器 一、程序传送方式 输入缓存 输出锁存 无条件程序传送的原理，P. 197 一、程序传送方式 （二）程序查询传送 在执行输入输出前，要先查询接口中状态寄存器的状态。 输入时，状态寄存器的状态指示要输入的数据是否已经准备就绪 输出时，状态寄存器的状态指示输出设备是否空闲 P. 199 二、中断传送方式 使用查询方式，CPU必须检测接口电路的状态寄存器，如果设备未准备好，CPU就要不断地查询，降低了CPU的运行效率 中断方式：当外设作好传送准备后，主动向CPU请求中断，CPU响应中断后在中断处理程序中与外设交换数据。若外设未准备好，CPU可以执行其他程序，提高了CPU的利用率 每条指令完成后，CPU均可响应中断，因此当设备准备好时，可及时与CPU交换数据，提高了实时性 三、DMA传送方式 对于高速外设（如磁盘、高速A/D），中断方式不能满足数据传输速度的要求。 DMA=Direct Memory Access——直接存储器访问 DMA方式是一种由专门的硬件电路执行I/O的数据传送方式，它可以让外设接口直接与内存进行高速的数据传送，而不必经过CPU。这种专门的硬件电路称为DMA控制器，简称DMAC 7.3 可编程计时器/计数器8253 一、计数/定时的工作原理 计数/定时的功能 对外部事件发生次数进行计数 计算机系统经常用到定时信号，如DRAM刷新定时 计数和计时本质上是相同的，它们都是对一个输入脉冲进行计数，如果输入脉冲的