微机原理第6章_输入输出和中断技术().ppt

第6章 节 目 录 第6章作业 6.5 6.7 6.13 6.14 6.15 6.17 1、I/O接口要解决的问题 二、I/O接口的编址方式 ① 统一编址 把外设端口与内存统一进行编址。各占据统一地址空间的不同部分。 ② 独立编址 外设地址空间和内存地址空间相互独立。 优点：内存地址空间不受I/O编址的影响 缺点：需要专用I/O指令，功能较少 6.2 简单接口电路 数据输入/输出寄存器——暂存输入/输出的 数据 命令寄存器——存放控制命令，用来设定接 口功能、工作参数和工作方式。 状态寄存器——保存外设当前状态，以供 CPU读取。 2、数据输入/输出接口电路的要求 数据输入接口 必须具有三态输出能力，以便与总线挂接 外设有数据保持能力时—可用三态门实现 外设无数据保持能力时—用三态输出的锁存器实现 数据输出接口 常用锁存器实现 三态门： 高电平、低电平、高阻态 通常一个器件中包含8个三态门 常用芯片：74LS244 应用例子：开关接口 三、简单的输入接口举例 四、简单的输出接口举例 锁存器：由D触发器构成（具有锁存功能） 通常一个器件包含8个D触发器 常用芯片： 74LS273 74LS374 五、输入/输出接口综合应用例子 根据开关状态在7段数码管上显示数字或符号 共阳极7段数码管结构用74LS273作为输出接口，把数据送到7段数码管 用74LS244作为输入口，读入开关K0～K3的状态 当开关的状态分别为0000～1111时，在7段数码管上对应显示’0’～’F’ 相应程序段如下： …… Seg7 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,67H,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H …… LEA BX, Seg7 ；取7段码表基地址 MOV AH, 0 GO: MOV DX, 0F1H ；开关接口的地址为F1H IN AL, DX ；读入开关状态 AND AL, 0FH ；保留低4位 MOV SI, AX ；作为7段码表的表内位移量 MOV AL, ［BX+SI］ ；取7段码 MOV DX, 0F0H ；7段数码管接口的地址为F0H OUT DX, AL JMP GO 6.3 输入输出的控制方式 无条件传送 查询式传送 中断方式传送 直接存储器存取(DMA, Direct Memory Access) 一、 无条件传送方式 适用于总是处于准备好状态的外设 以下外设可采用无条件传送方式： 开关 发光器件(如发光二极管、7段数码管、灯泡等) 继电器 步进电机 优点：软件及接口硬件简单 缺点：只适用于简单外设，适应范围较窄 二、 查询方式 适用于外设并不总是准备好，而且对传送速率、传送效率要求不高的场合。 CPU在与外设交换数据前必须询问外设状态——“你准备好没有？” 对外设的要求：应提供设备状态信息 对接口的要求：需要提供状态端口 优点：软件比较简单 缺点：CPU效率低，数据传送的实时性差，速度较慢。 三、 中断方式 CPU无需循环查询外设状态，而是外部设备在需要进行数据传送时才中断CPU正在进行的工作，让CPU来为其服务。即CPU在没有外设请求时可以去做更重要的事情，有请求时才去传输数据，从而大大提高了CPU的利用率。 优点：CPU效率高，实时性好，速度快。 缺点：程序编制较为复杂。 6.3.4 DMA传输 前三种I/O方式都需要CPU作为中介： DMA传输: 外设直接与存储器进行数据交换 ，CPU不再担当数据传输的中介者； 总线由DMA控制器（DMAC）进行控制（CPU要放弃总线控制权），内存/外设的地址和读写控制信号均由DMAC提供。 DMA传送原理示意图 6.4 中断技术 6.4.1 中断的基本概念 中断的定义 CPU执行程序时，由于发生了某种随机的事件(外部或内部)，引起CPU暂时中断正在运行的程序，转去执行一段特殊的服务程序(称为中断服务程序或中断处理程序)，以处理该事件，该事件处理完后又返回被中断的程序继续执行，这一过程称为中断。 中断源 引起CPU中断的事件——中断源。例如： 外设——请求输入输出数据，报告故障等 事件——掉电、硬件故障、软件错误、非法操作、定时时间到等。 中断源分为：外部中断、内部中断 内部中断：CPU内部执行程序时自身产生的中断（如INT指令、溢出、被0除等） 外部中断：CPU以外的设备、部件产生的中断 8086/8088的外部中断信号：INTR、NMI INTR——可屏蔽中断请求，高电平有效，受IF标志的控制。IF=1时，执行完当前指令后CPU对它作出响应。 NMI——非屏蔽中断请求，