微机原理汇编语言与接口技术韩晓茹ch06微型计算机输入和输出技术.ppt

6.1.1 I/O接口的功能 地址译码和设备选择---一台主机可以连接多台设备 根据主机发送过来的信息选择相应的设备工作 根据地址信息， I/O接口选择内部的某个端口 数据缓冲与锁存---避免信号冲突，匹配外设和主机的工作速度。通过I/O接口中的数据端口实现 提供联络信号---保证信息传送的可靠（如命令、状态信息） 信息格式的转换---如串并格式转换（硬盘接口） 模数转换（声音适配器） 信号特性匹配---如电平转换 对外设进行中断管理 提供时序控制 6.1.2 I/O接口的组成 三种信息：数据信息、状态信息、控制（命令）信息 主机与I/O接口间的这些信息均通过数据总线传输 I/O接口内的各类寄存器也称为端口 数据端口可分为数据输入端口和数据输出端口 命令/状态端口可分为单独的命令端口和状态端口 6.1.3 端口的编址方式 无论是存储器中的每一个存储单元，还是I/O接口中的每一个端口，都具有各自的地址信息。 两种编址方式： 统一编址 I/O端口的地址与存储器的地址统一混合编址。 用访问存储器的指令，即可对整个地址空间（存储器和I/O）进行访问，而无需专用I/O指令。 6.1.3 端口的编址方式 独立编址 I/O端口与存储器分开独立编址，即I/O端口和存储器都有自己的一套地址空间，而且互不相干。 用专门的IN、OUT指令访问端口，指令执行速度快。 Intel 80x86系列计算机的端口地址分配 6.1.4 I/O接口的分类 按数据传送的格式 ： 并行接口和串行接口 按主机访问外设的控制方式 ： 程序查询接口、程序中断接口、DMA接口以及通道控制器 按功能选择的灵活性来分 ： 可编程接口和不可编程接口 按使用范围： 通用接口和专用接口 6.2 I/O 接口的读写技术 以8088CPU为例介绍微处理器如何访问I/O 接口电路中端口的信息。 通过专门的IN、OUT指令： IN指令用于读取端口中的信息， OUT指令用于向端口中写入新的信息 CPU执行IN、OUT指令时，通过系统总线发出地址信息、控制信息和数据信息（针对OUT指令）， I/O 接口根据这些信息选中相应的端口，将数据送出（针对IN指令）或将数据写入端口（针对OUT指令）。 6.2.1 IN、OUT指令 IN指令: 读取端口中的信息 指令格式： IN AL/AX, imm8/DX 第一个操作数：根据被读端口的长度可以是AL或AX，用于存放读取到的端口信息 第二个操作数：端口的地址。当端口地址小于256时，可用立即数直接给出端口地址，否则应该用DX间接给出 举例： IN AL, 60H IN AX, 200 MOV DX, 300H IN AL, DX 1. IN指令 IN指令的时序 2. OUT指令: 向端口中写入数据 指令格式： OUT imm8/DX, AL/AX 第一个操作数：端口的地址。当端口地址小于256时，可用立即数直接给出端口地址，否则应该用DX间接给出 第二个操作数：根据被写端口的长度可以是AL或AX，用于存放要写入到端口中的数据 举例： OUT 20H, AX MOV DX, 1000H MOV AL, 12H OUT DX, AL 2. OUT指令 OUT指令的时序 6.2.2 端口的组成 端口的作用就是存放信息 输入端口：信息只能被cpu读取（对端口执行IN指令） 输出端口：信息只能被cpu写入（对端口执行OUT指令） 端口中必不可少的部件 输入端口：三态缓冲器 输出端口：锁存器 1. 输入端口的组成 几种类型的8位三态缓冲器 2. 输出端口的组成 几种类型的8位锁存器 6.2.3 接口中的地址译码器 作用：根据主机发送过来的端口地址信息、端口读写控制信号产生各个端口的控制信号。 输入端口：生成输出使能控制信号 输出端口：生成锁存控制信号 设计地址译码电路时应注意端口控制信号的有效状态 输入端口：控制信号通常为高电平或者低电平有效 当地址信息、读控制信号有效时，地址译码电路的输出应与输入端口输出使能信号的有效状态一致 输出端口：控制信号通常为上升沿或者下降沿有效 当地址信息有效且写控制信号由低变高的瞬时，地址译码电路应输出输出端口锁存信号所需要的跳变沿 8088系统中地址译码电路举例 思考：各端口的地址、可读写性、端口控制信号的有效状态？ 两个端口可以共用一个端口地址 由于读、写操作不会同时进行，一个输入端口和另一个输出端口可以使用同一个地址 例如，在上例中可安排数据输入端口、数据输出端口使用同一个地址330H，命令端口和状态端口共同使用地址331H。译码电路如下： 6.2.4 端口的读写控制