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第6章 输入输出及中断技术 主要内容: I/O端口及其编址方式 简单接口芯片及其应用 基本输入输出方法 中断的基本概念及工作过程 中断控制器8259 §6.1 输入输出接口 主要内容: I/O接口与I/O端口的概念 I/O端口的编址方式 端口地址译码 数据传送方式 ●采用I/O独立编址方式(但地址线与存储器共用) ●地址线上的地址信号用IO/M来区分: IO/M=1/0 时为I/O地址/M地址 ● I/O操作只使用20根地址线中的16/8根:A15/7 ~ A0 ●可寻址的I/O端口数为64K(65536)/256个 ● I/O地址范围为0~FFFFH/0~FFH ● IBM PC只使用了10根 A9 ~ A0 1024个I/O地址(0~3FFH) 原因: 够用为度, 简化电路 并行 定义: 一个数据单位(通常为字节)的各位同时传送 特点: 速度快、距离短、成本高 例如:PC机的并行接口(通常用于连接打印机) 串行 定义: 数据按位进行传送 特点: 速度慢、距离远、成本低 例如: PC机的串行接口(通常用于串行通信) CPU总线I/O读、写时序(简化) 根据开关状态在7/8段数码管上显示数字或符号 共阳极7段数码管结构见p255 图6.10 用74LS273作为输出接口,把数据送到7段数码管 74LS273的地址假设为F0H 用74LS244作为输入口,读入开关K0~K3的状态 74LS244的地址假设为F1H 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’ 7段码表见下面 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 适用场合:适用于总是处于准备好状态(定时固定或已知)的外设 以下简单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 适用场合: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 概念: 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。 DMA传输: 外设 内存 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。 优点:数据传输由DMA硬件来控制,数据直接在内存和外设之间交换,可以达到很高的传输速率(可达几MB/秒) DMA传送原理示意图 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 中断源分类:外部中断、内部中断 内部中断:CPU内部执行程序(INT n等)时自身产生的中断 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,上升沿有效,任何时候CPU都要响应此中断请求信号。 外设接口(中断源)发出中断请求信号,送到CPU的INTR或NMI引脚; 中断请求信号类型:边沿请求,电平请求 例如,NMI为边沿请求,INTR为电平请求 中断请求信号应保持到中断被处理为止 (防止重复响应); CPU响应中断
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