第七章 微型计算机与外设的.ppt

第七章 微型计算机和外设的数据传输 7.1 接口的基本概念 7.2 CPU与输入/输出设备之间的信号 7.3 接口部件的I/O端口 7.4 CPU和外设之间的数据传送方式 7.1 接口的基本概念1 . 接口的概念 外设必须通过接口电路与CPU相连接 7.1 接口的基本概念1 . 接口的概念 I/O接口包括接口电路和接口技术两部分。 接口电路一般指通用的接口芯片，泛指所有接口，接口电路是计算机与外设之间传送信息的部件。 接口技术则指接口电路的（软、硬件）应用设计，是专门研究CPU和外设之间的数据传送方式、接口电路的工作原理和使用方法的。 2. 接口电路的功能 1、数据缓冲作用 2、 CPU对外设的寻址功能 3、数据转换功能 串并 4、传递CPU与外设的控制类信息 7.2 CPU输入/输出设备之间的信号 CPU和I/O设备之间的信号分类 数据信息 数字量 模拟量 开关量 状态信息：反映当前外设所处的状态 对于输入设备来说，用READY信号来标明待输入的数据是否准备就绪。对于输出设备来说，用BUSY信号来表示输出设备是否处于空闲状态。 控制信息：CPU发送给外设的 如外设的启动信号和停止信号就是常见的控制信息。 7.3 接口部件的 I/O 端口 1. I/O端口 每个接口部件都包含一组寄存器 ，一般称这些寄存器I/O端口。 2. CPU以访问端口的形式来访问接口。 数据端口:为传递的数据提供缓冲锁存 状态端口:用来保存设备和接口的状态信息,供CPU查询 命令端口:用来保存CPU发出的命令，以控制接口与外部设备的执行动作 . 3. 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 . 4. 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。可寻址的端口号为0~65535(FFFFH ) IN AL, DX OUT DX, AL 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 7.4 CPU和外设之间的数据传送方式 程序方式 无条件传送方式 条件传送方式（查询方式传送） 中断方式（程序中断控制I/O方式） DMA方式（DMA控制I/O方式） 7.4.1 程序方式 程序方式传送是指在程序控制下进行信息传送，又可分为无条件传送和条件传送方式。 1. 无条件传送方式 若程序员能够确信一个外设已经准备就绪，那就不必查询外设的状态而进行信息传输，这称为无条件传送方式。 在无条件传送方式下，程序设计较简单。这种方式用得较少，只用在对一些简单外设的操作，如开关、七段显示管等。 7.4.2 中断方式（程序中断控制I/O方式） 中断传送方式就是外部设备中断CPU的工作，使CPU停止执行当前程序，而去执行一个数据输入/输出的程序（该程序称为中断处理子程序或中断服务子程序）。中断子程序执行完毕后，CPU又转回来执行原来的程序。 被外界中断时，程序中下一条指令所在处称为断点。 。 中断系统 :实现中断功能而设置的各种硬件和软件，统称为中断系统。 中断源:引起中断的原因或发出中断申请的来源，称为中断源 ① 外部设备请求中断。 键盘、打印机等。 ② 数据通道中断源。如磁盘、磁带等。 ③ 软件设置的中断源。在程序中，用中断指令而产生的中断。 ④ 故障请求中断。电源掉电、存储器出错或运算溢出故障时，发出中断请求。CPU转去执行故障处理程序，如启动备用电源、报警等。 ⑤ 为调试程序而设置的中断源。调试程序时，在程序中设置断点或单步执行方式，这些可以由中断系统来实现。 。 2. 中断用途 解决快速的CPU与慢速的外设之间的矛盾 实时处理——实时系统中现场参数的变化随时申请中断请求 故障处理：电源掉电、存储器出错或运算溢出 分时操作: CPU和多个外设同时工作 3. 中断处理过程 一个完整的中断过程由中断请求、中断判优及屏蔽、中断响应、中断处理及中断返回五个部分组成。 中断响应过程： 关中断 -〉保护断点、标志寄存器 -〉形成中断服务程序的人口地址 中断处理：保护现场 -〉开中断 -中断服务-〉关中断-〉恢复现场-〉开中断 4. 中断嵌套 当CPU正在响应某一中断源的请求，执行为其服务的中断服务程序时，如果有优先级更高的中断源发出请求，CPU将中止正在执行的中断服务程序而转入为新的中断源服务，等新的中断服务程序执行完后，再