第6章 微型计算机IO接口基础.ppt

微机原理与接口技术实用教程 第6章 微型计算机I/O接口基础 接口技术是采用硬件与软件相结合的方法，研究微处理器如何与外设进行最佳连接，以实现CPU与外部设备进行高效可靠的信息交换的一门技术。它在微型计算机系统设计和应用过程中占有极其重要的地位。 本章主要介绍微型计算机I/O接口的基本概念、功能、接口电路的一般结构、数据输入/输出的控制方式及PC系列微型计算机I/O接口的设计方法。 * 第*页 主要内容: 6.1 概述 6.2 I/O接口控制方式 6.3 PC微型计算机I/O接口设计 * 第*页 6.1概述 6.1.1 接口及接口的功能 接口（Interface）是指微处理器CPU与“外部世界”的连接电路，是CPU与外界进行信息交换的中转站。 接口应该具备的功能： 数据缓冲及转换功能。 设备选择和寻址功能。 联络功能。 接收、解释并执行CPU命令的功能。 中断管理功能。 可编程功能。 错误检测功能。 * 第*页 6.1概述 6.1.2 CPU和I/O设备之间的接口信息 CPU通过接口和I/O设备交换的信息有以下几类： 1.数据信息：CPU和外设交换的基本信息就是数据信息。 2.状态信息：状态信息反映了当前外设或接口本身所处的工作状态，是外设通过接口向CPU传送的。 3.控制信息：CPU通过发送控制信息控制外设的工作。 * 第*页 6.1概述 6.1.3 I/O接口电路的组成 从使用角度来看，接口的硬件部分有： 基本逻辑电路 ，包括命令寄存器、状态寄存器和数据缓冲寄存器。 端口地址译码电路，由译码器或能实现译码功能的其他芯片组成。 供选电路，根据接口不同任务和功能要求而添加的功能模块电路，设计者可按照需要加以选择。 * 第*页 6.1概述 6.1.4 I/O端口的编址方式 1. 内存和I/O端口统一编址 这种编址方式是将I/O端口和内存单元同等看待，一起编址。 2. 独立的I/O端口编址 I/O端口的地址空间与内存单元的地址空间相互分开，各 自独立。在8086系统中采用这种编址方式。 * 第*页 6.2 I/O接口的控制方式 6.2.1 程序控制方式 在程序控制下，进行CPU 与I/O设备之间的数据传送，又分为无条件传送方式和条件传送方式。 1. 无条件传送方式 CPU不查询外设的状态而直接进行信息传输，称为无条件传送方式。该方式适用于对一些简单外设的操作，如开关、ED等。 2. 条件传送方式 条件传送也称为查询方式传送。用条件传送方式时，CPU通过程序不断查询外设的状态，只有当外设准备好时，才进行数据传输。 * 第*页 条件传送过程 * 第*页 图6-2 条件传送过程 读/写数据端口 进行数据传送 准备好？ 读状态端口 是 否 条件传送过程 * 第*页 【例6-1】如一输出设备接口的状态端口（8位）地址为PST，状态端口的D0位为1表明准备好。数据端口（8位）的地址为PDATA，采用条件传送方式传送1字节数据（数据在BL中）的程序如下： MOV DX, PST ;状态端口地址传送给DX L0: IN AL, DX ;读状态端口 TEST AL,01H ;测试状态端口的D0位是否为1 JZ L0 ;不为1（未准备好），则重复读取状态 MOV AL, BL ;为1（准备好），则进行数据输出 MOV DX, PDATA OUT DX, AL 6.2 I/O接口的控制方式 6.2.2 中断控制方式 为了进一步提高CPU的效率和使系统具有实时性，可以采用中断控制方式。 在中断控制方式下，当外设准备好时，就向CPU发出中断请求，若CPU响应中断，在当前指令执行结束后，就转入相应的中断服务程序，与外设进行一次数据传输。传输结束后，CPU自动返回原来的程序。 * 第*页 6.2 I/O接口的控制方式 6.2.3 DMA方式 DMA即直接存储器存取（Direct Memory Access）的意思。DMA方式就是外设在专用的接口电路——DMA控制器的控制下直接和存储器进行高速数据传送。 * 第*页 6.3 PC微型计算机I/O接口设计 6.3.1 PC微型计算机I/O端口地址分配 * 第*页 I/O端口地址 I/O设备名称 I/O端口地址 I/O设备名称 0000H～001FH DMAC1 01F0H～01FFH 标准IDE/ESDI硬盘控制器 0020H～0021H 中断控制器（主