第六章 IO接口技术.ppt

第六章 输入输出和接口技术 §6－1 接口的基本概念 一、功能 1、定义：是电子电路。是CPU与存储器、I/O设备等外设间协调动作的控制电路。 2、功能： 3、基本结构： 二、接口控制原理 1、数据传送方式 并行数据传送 是多位二进制数据可以同时传输，提高数据传输的效率。通常以8位、16 位或32位的数据宽度同时进行传输。每一位都要有自己的数据传输线和发送接收器件，在时钟脉冲的作用下数据从一端送往另一端。 电路方面：多位数据线+地址线+控制线 串行数据传送 是指在单根导线上将二进制数据一位一位顺序传送，特别适合于远距离传送。对于离计算机较近的外部设备如鼠标、绘图仪、终端等，也常常采用串行方式交换数据。 电路方面：1位数据线+地址线+Ready线 串行通信同步方式 异步串行通信方式：它是以字符为单位进行传输。发送端每发一个字符之前先发送一个同步参考信号，接收端根据同步参考信号产生与数据位同步的时钟脉冲。这样，在发送端和接收端之间，每个字符都要同步一次。 每帧格式如下：先是l位起始位（0），然后是8个数据位（低位在前，高位在后），接下来加l位校验位（可省 略），最后是l～2位的停止位（1）。 波特率 是指每秒钟传送二进制数据的位数。单位是Baud 或者 位/秒（bit/s）。 例：设数据传送的速率为120字符/秒，每个字符（帧）采用最简格式则传送的波特率为： 由串行数据每帧格式可知，每个字符包含10位 10×120＝1200位/秒＝1200Baud 每一位传送的时间为： t＝1/1200=0.833ms 2、数据传送控制方式 CPU为与各种不同外设进行数据传送，必须采用多种控制方式。 （程序）查询方式 查询方式的数据传送过程如下： （1）CPU向接口发传送命令（输入/输出数据） （2）CPU从状态端口读取状态字。根据判断状态位是否“准备就绪”，如果没准备好，就继续读取状态字。 （3）如果准备好，则执行数据传送（IN/OUT）操作。 中断方式 当外设准备好后，外设接口便主动向CPU发“中断请求”信号。CPU响应这一请求，则暂停正在执行的程序，而转入与外设操作有关的中断服务程序。在中断服务程序中完成数据的输入或输出，中断服务程序执行完毕，CPU返回到原来程序的断点继续执行。 DMA方式 基本思想:在存储器和外设之间建立起直接的数据传送通路，即不经由CPU，而由专门的DMA控制器实现存储器和外设之间的操作。于是，传送就不必进行保护现场等一系列额外操作，从而减轻了CPU的负担，因此特别适合于高速度大批量数据传送的场合。但是，这种方式要增设DMA控制器，硬件电路比前两种方式更为复杂。 三、接口控制信号 §6－2 I/O指令和I/O地址译码 CPU对I/O接口寻址同存储器类似 每个I/O接口电路都包含一组寄存器，CPU与外设进行数据传送时，各类信息在进入接口电路以后分别进入不同的寄存器，通常把接口电路中CPU可以访问的每一个寄存器或控制电路称为一个I/O端口（port），为便于访问，每个I/O端口都赋予一个地址，称为I/O端口地址。 CPU对外设的访问归结于对相应I/O端口的读/写操作。 I/O寻址方式 一、标准的I/O寻址方式 特点：1、I/O端口地址空间与存储器空间完全独立，CPU 使用专门的信号来区分是对存储器访问还是对 I/O端口进行访问。 例：在8088中，用 信号来区分是对存储器还是I/O端口进行访问。 2、CPU对I/O端口的访问必须使用专门的输入输出 指令（IN / OUT）来实现数据传送。 二、存储器映象I/O寻址方式 在此方式下，CPU对I/O端口还是对存储器进行访问，是通过地址总线的最高位（1/0）以及读/写控制信号决定的。 三、输入输出指令 1、输入指令 IN 格式：IN AL，port IN AX，port IN AL，DX IN AX，DX 例：IN AL，28H 若（28H），则（AL）（AFH） 2、输出指令 OUT 格式：OUT port，AL OUT port，AX OUT DX，AL OUT DX，AX 四、