课件蒋阅峰老师版14第6章.pptx

第六章 微型计算机和外设的数据传输;第一节 接口概述 ;二 CPU和输入/输出设备间的信号;三 接口部件的I/O端口; CPU通过对接口中的各寄存器的访问完成数据输入/输出操作。系统中需要为每个寄存器分配不同的端口号，CPU可以通过对端口的输入/输出指令访问各寄存器。 有时为节省端口资源，将数据输入和输出端口共用一个端口号，状态和控制寄存器共用一个端口号，根据读写控制信号区分一组中的不同寄存器。;第二节 CPU和外设的数据传送方式;1 无条件传送 在微机系统中,有一些??单外设。当它们工作时,随时都准备好接收CPU的输出数据或随时都是准备好为CPU提供数据的，也就是说外设无条件准备好向CPU提供数据或接收CPU送来的数据,CPU什么时候均可正确地与它们进行数据传输。 无条件传送方式是一种简单的输入输出方式，一般用于控制CPU与低速接口之间的信息交换。例如,开关、温度、压力流量等（A/D）转换器等。由于这些信号变换缓慢，当需要采集这些数据时，外设已经将数据准备就绪了，因此无需检查端口的状态，就可以立即采集数据。 由于数据保持时间相对于CPU的处理时间长得多，故输入端可直接用 三态缓冲器 与CPU的数据总线相连。若外设是输出设备，一般要求接口有 锁存 能力，也就是CPU送给外设的数据应该在接口中保持一段时间，其原因是外设的速度较慢，所以要求CPU送到接口的数据能保持到外设动作相适应的时间。;例：向80H端口输出数据 OUT 80H，AL 由80H端口输入数据 IN AL，80H;2 条件传送方式（查询方式） 无条件传送对于那些慢速的或总是准备好的外设是适应的。但是，许多外设并不总是准备好的。CPU与这类外设交换数据可以采用程序查询方式。 所谓查询方式就是微型计算机利用程序不断地查询外部设备的状态，根据它们所处的状态来实现数据的输入输出。 为了实现这种工作方式，要求外部设备向微型计算机提供一个状态信息。微型计算机校验外部设备所提供的状态信息，即查询外部设备，以便确定它的下一步操作。;① 查询式输入 查询式输入接口由输入锁存器、状态发生器、两套三态门电路分别对数据和状态信息起缓冲作用，另外还有地址译码器和用于控制读取信息的逻辑电路。;例：状态口82H（D0，1准备好） 数据口80H TST： IN AL，82H TEST AL，1 JZ TST IN AL，80H;例：一个查询式输入接口的8位数据端口号为100H，状态端口号为104H，状态端口中D5位为1表示数据准备好。设计程序实现100个字节的查询式输入，将输入数据存放到内存1000H开始单元。;② 查询式输出 查询式输出接口由输出锁存器、状态发生器（选通信号产生电路）、状态输入缓冲器，另外还有地址译码器和读写控制逻辑电路。;例：状态口82H（D1，0空闲） 数据口80H TST： IN AL，82H TEST AL，2 JNZ TST … OUT 80H ， AL; 多个查询端口的状态输入可以共用一个三态缓冲器，程序处理时可采用多分支结构。下图优先级由设备1至n依次降低。;二 中断传送方式 查询方式比无条件传送可靠，能够适用于较多场合。但查询方式下CPU需不断读取和检测外设状态，如果外设没有准备好就需要等待。这个过程往往占用CPU大量时间，而CPU实际用于数据传输的时间却很短，这使CPU的运行效率很低，降低了整个系统的性能。 使用查询方式工作时，如果系统中有多个设备，CPU只能轮流对各设备进行查询，而外设速度并不相同，这样CPU不能很好满足外设的随机性的服务要求。因此查询方式不具备实时性。 为了提高CPU的运行效率，满足系统的实时性需求，可以采用中断方式传输数据。在中断方式下，当外设需要进行数据传输时可以主动向CPU申请中断。CPU接收中断后可暂停当前的工作为外设服务，数据传输完成后可以继续进行原有的工作。在此方式下CPU和外设处于并行工作状态。;三 DMA传送方式 和程序方式相比中断方式传输数据大大提高了CPU的运行效率，但在中断方式下系统仍然需要通过程序完成数据传输，还需做许多辅助工作，如果外设传输速度要求很高，中断方式仍不能满足要求。 在数据传输速度要求很高的场合可以使用DMA方式。在DMA方式下，外部设备利用专用接口电路通过总线直接和存储器间进行数据传输，而不必经过CPU。这种方式的传输速度基本只取决于外设和存储器的速度。;第三节 译码和简单接口电路的扩展;1