微机原理及应用_第6章.ppt

《微机原理及应用》 第6章 输入输出 一、接口的基本概念 二、输入输出的寻址方式 三、CPU与外设交换信息的控制方式 一、接口的基本概念 1.接口的定义及功能 2.接口电路中的信息 3.接口的类型 二、输入输出的寻址方式 1. I/O端口的编址 2. I/O端口地址译码方法 三、CPU与外设交换信息的控制方式 1. 程序控制方式 2. 中断控制方式 3. 直接存储器存取控制方式(DMA) 4. I/O处理机控制方式 1.接口的定义及功能 输入输出(I/O)设备是计算机系统的基本组成部分(简称外设), 是实现人-机联系的主要手段. 常见的外设有键盘,显示器,打印机,鼠标,开关量输入输出通道和A/D,D/A转换器等等. 从原理上讲,输入输出操作类似于对于存储器的读写操作, CPU可以用访问存储器的相类似的方法同外部设备交换数据.但是事实上实际上输入输出操作要比访问存储器复杂地多. 1.接口的定义及功能(续上页) I/O接口,是在CPU与外设之间,使两者动作协调的连接电路. 也就是说,在CPU与外设之间建立一个缓冲区,解决CPU与外设备之间存在的数据形式,数据的传递方式,以及传递速率上存在很大差异的矛盾. 接口的功能就是对数据的传输控制. 1.接口的定义及功能(续上页) 接口的功能就是对数据的传输控制. ◆接口内有特定的硬件电路供CPU直接存取，称为I/O端口； ◆接口应有地址译码功能； ◆接口可传送除基本信息（数据信息）外的各种信息 2.接口电路中的信息 接口电路中通常包含数据信息, 控制信息和状态信息. 从含义和功能上,数据信息,控制信息和状态信息各不相同,分别传送,各有通路,我们称这些通路为端口(PORT),三种端口的集合就是接口. 2.接口电路中的数据信息(续上页) 数据信息——CPU与外设交换的基本信息就是数据，8位或16位。 三种类型： (1)数字量: 是指由键盘,磁盘等读入的信号, 或由CPU送到打印机,显示器等信息, 一般是二进制数,或是以ASCII码表示的数据及字符号. (2)模拟量: 当微机系统用于过程控制系统时,则现场多数是模拟量,如温度,压力,流量等,需要通过A/D和D/A转换. (3)开关量: 是指可以表示成两个状态的物理量,如开关的“通”与“断”,电机的“运转”与“停止”,可以用一位二进制表示. 2.接口电路中的控制信息(续上页) 控制信息——CPU通过接口电路传送给外设,从而达到控制外设的目的. 如外设的启动,停止或选通信号是常见的控制信号. 当然不同的外设,具体工作原理不同,其控制信号也会有所不同. 2.接口电路中的状态信息(续上页) 状态信息——是反映当前外设所处的工作状态,是外设通过接口电路向CPU传送的信号. 如输出设备常用BUSY信号来表明现在正处于忙碌状态,输入设备常用READY信号来表明输入的数据已经准备好等等. 3.接口的类型 接口电路目前都有现成的接口芯片来实现. (1)按通用性可以分为两类:专用接口和通用接口; 如显示控制器,键盘控制器等属于专用接口; 通用接口可以供几类外设使用. (2)接口按与外设数据的传送方式可以分为并行接口和串行接口. 并行接口是指主机与外设之间信息的传送按字节或字进行. 串行接口是指主机与外设备之间信息的传送是按通讯规则一位一位进行. 1. I/O端口的编址 (1)I/O端口和存储器统一编址 (2)I/O端口独立编址 2. I/O端口地址译码方法 直接地址译码—属于一种局部译码法,对地址总线的某些位进行译码. CPU直接与5~9相连; 低位是芯片本身 端口选择; 如8237: A9A8=11; A7 A6A5=000; A4~A0由具体芯片接线法 (1)I/O端口和存储器统一编址 这种编址方式是外设端口地址和存储器单元地址,共占存储器的地址, 即一个外设端口占用一个存储单元地址. CPU对外设端口的读写操作相当于对存储单元的读写操作. CPU可以采用任意一条访问存储器的指令,访问I/O端口. (2)I/O端口独立编址 这种编址方式是让I/O端口和存储器地址分别建立两个地址空间,独立编址. CPU采用专门的I/O指令去访问I/O端口. 8086/8088采用I/O端口独立编址,设置了专门的I/O指令. 8086/8088的I/O指令 (1)直接端口寻址方式 IN AL, PORT ;端口PORT的字节信息送AL OUT PORT,AL ;将AL的数据信息送到端口PORT IN AX, PORT ;端口PORT的字信息送AX, 即端口PORT ;的字节信息送AL, 端口PORT+1的字节 ;信息送AH OUT PORT,AX ;将AX的字信息送端口,即AL送端口 ;PORT,AH送端口P