《【2017年整理】第7章 输入输出和接口应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】第7章 输入输出和接口应用（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第七章 输入/输出和接口应用(input/output and interface application)7.1 接口(interface)外设的工作状态及数据通过接口送给主机，主机对外设的命令及数据通过接口送到外设主机 接口 外设信息：数据（数字量，模拟量，开关量） ，状态，控制接口：CPU 与内存及 CPU 与外设之间通过总线进行连接的逻辑部件（电路） ，有存储器接口和 I/O 接口端口：I/O 接口内的寄存器，用来暂存和传送 CPU 与外设交换的数据、状态和控制信息，每个端口都有一个地址一I/O 接口的作用1外设与主机速度匹配2主机与外设交换信息：状态信息、数据信息和控制信息3变换传
2、输方式二I/O 接口的主要职能实现数据缓冲，地址译码（提供 I/O 地址） ，信息转换，提供命令译码和状态信息，定时和控制.三I/O 端口的编址方式1统一编址：也叫存储器编址，即存储器对应输入输出方式2独立编址：也叫 I/O 编址，即端口寻址的输入输出方式7.2 输入/输出方式(I/O mode)通常采用三种输入/输出方式，即程序控制、程序中断、直接存储器存取一程序控制输入/输出方式1无条件传送CPU 不考虑外设状态，只管用 IN、OUT 指令传送数据2条件传送，即查询方式CPU 在传送数据之前先查询外设状态，如果外设准备就绪，就与外设交换数据，否则继续查询2CHECK：IN AL，STATU
3、S；读状态端口AND AL，80H ；检查最高位是否为 0（0 为准备好）JNZ CHECK ；未准备好，继续检查MOV AL，STORE；准备好，从内存取数OUT DATA，AL ；从数据端口输出二程序中断输入/输出方式CPU 执行主程序，不用查询外设状态，而由外设通过中断请求线INTR（或 NMI）向 CPU 请求中断，CPU 响应后与外设进行信息交换，完成后继续执行主程序三直接存储器存取方式 DMA（Diract Memory Access）在 DMA 方式中，CPU 响应总线请求让出总线，由 DMA 控制器直接控制存储器与外设的互相传送（见 P197，F8-14 ）另有一种叫专用 I/
4、O 处理机方式被广泛采用，原来由 CPU 完成的各种 I/O 操作与控制全部由 I/O 处理机（IOP ）完成，与 CPU 并行工作。在 8086/8088 系列中， 8089 就是一个常用的高性能 IOP，它有 2 个独立通道，每个都兼有 CPU 功能和 DMA 功能。 IOP 专门用于处理高速 I/O 设备。7.3 定时与计数(timing and counting)Intel 8253 可编程定时器/计数器（可编程间隔定时器 PITProgrammable Interval Timer）采用 NMOS 工艺，单一+5V 电源，24 脚双列一8253 的基本结构和功能1 结构：内部结构及引
5、脚（见 P188，F8-2，F8-3）38253 由数据总线缓冲器、读/写逻辑、控制字寄存器、三个计数器组成数据总线缓冲器读/写逻辑（见 P189，T8-1 ）CS RD WR A1 A0寄存器选择和操作0 1 0 0 00 1 0 0 10 1 0 1 00 1 0 1 10 0 1 0 00 0 1 0 1写入计数器 0#写入计数器 1#写入计数器 2#写入控制寄存器读计数器 0#读计数器 1#40 0 1 1 00 0 1 1 11 x x x x0 1 1 x x读计数器 2#无操作（三态）未选中（三态）无操作（三态）控制字寄存器三个计数器 （见 P186，F8-1）由一个 16 位的
6、可预置值的减法计数器构成，引脚CLK输入脉冲，其周期不能小于 380ns（即 f方式 1 输入（见 P218，F9-5）16 STB：选通输入，低有效时数据由外部送入输入锁存器 IBF：输入缓冲器满，高有效时表示输入锁存器满，它由 STB 置位，RD 上升沿复位 INTR：中断请求，高有效时 8255A 向 CPU 请求中断， A 口用PC3，B 口用 PC0它是当 STB、IBF、INTE 为高时有效的（被置高） INTE A：A 口中断允许，由用户对 PC4 置位/ 复位来控制INTE B：B 口中断允许，由用户对 PC2 置位/复位来控制方式 1 输出（见 P217，F9-4） OBF
7、：输出缓冲器满，低有效时表示 CPU 已把数据输出到端口OBF 由 WR 的上升沿置有效，由 ACK 有效使其恢复为高 ACK：外设响应信号，低有效时表示已接收 CPU 输出的数据 INTR：中断请求，高有效时表示外设已接收数据，请求再输出数17据当 ACK、OBF、INTE 为高时 INTR 置位（=1） ，WR 的后沿使其复位（=0） INTE A：A 口中断允许，由用户对 PC6 置位/ 复位来控制INTE B：B 口中断允许，由用户对 PC2 置位/复位来控制3方式 2（见 P219，F9-6）选通双向输入输出方式，可工作于查询或中断方式方式 2 只有 A 口可用 INTR：中断请求，
8、高电平有效，输入或输出都可向 CPU 请求中断 OBF ：输出缓冲器满，低有效时表示 CPU 已把数据送到端口 A ACK：响应信号，低有效启动 A 口三态输出缓冲器送出数据（否则缓冲器三态）ACK 上升沿作为数据已输出的回答信号 INTE1：与输出缓冲器相关的中断允许，对应 PC6，1 允许、0 屏蔽 STB：选通输入，低有效时外设把数据输入到端口输入锁存器 IBF：输入缓冲器满，高有效时表示数据已进入输入锁存器 INTE2：与输入缓冲器相关的中断允许，对应 PC4，1 允许、0 屏18蔽当 A 口工作于方式 2 时，B 口可工作在方式 0、方式 1，此时 C口各位的功能为：D7 D6 D5
9、 D4 D3 D2 D1 D0I/O I/O I/O 方式 0OBFA INTE1 IBFA INTE2 INTRA INTEB IBFB INTRB 方式 1 输入（ACK A） （STB A） （STB B）INTEB OBFB INTRB 方式 1 输出（ACK B）A 组状态 B 组状态（方式控制字设置完后）它形成一个方式状态字，CPU 可用读 C 口得到例：设 A 口为双向中断传送， B 口为方式 1 输入，则方式控制字为1 1 1 1 11000110B=C6HA B B方 方 输式 式 入2 1A 口方式 2 输入中断允许，则 PC4=1，C 口置位/复位控制字为00001001
10、B=09HA 口方式 2 输出中断允许，则 PC6=1，C 口置位/复位控制字为00001101B=0DH注意：一个按位置位/复位控制字只能对 C 口的某一位设置CPU 响应中断，则在中断服务子程序中首先从 C 口读状态字，判别 IBF 或 OBF 是否有效以决定输入或输出如果 A 口或 B 口工作于选通 I/O 方式而屏蔽中断，则 C 口的状态字可作查询或 I/O 方式之用四IBM PC/XT 的 8255A-5 使用PC/XT 系统板上使用一片 8255A-5，工作在方式 0（1）A 口在系统上电自检时暂为输出，输出部件检测标志，自检后设为输入，用于键盘中断处理程序中读取已串并转换完的键盘
11、扫描码（2）B 口输出，用于对键盘串并转换， RAM 和 I/O 通道检验以及扬声器等的启动控制（3）C 口输入，高 4 位为一些状态测试位，低 4 位用来读取系统板的配置开关 DIP 的设置情况8255A-5 在系统中的 I/O 地址：A 口 60H19B 口 61HC 口 62H控制字寄存器63H对 B 口，PB0：1 定时器 2 选通控制PB1：1 扬声器数据PB2：备用PB3：0 允许读 DIP 低 4 位/1 允许读 DIP 高 4 位PB4：0 允许 RAM 奇校验PB5：0 允许 I/O 通道校验PB6：0 保持键盘时钟为低PB7：0 允许键盘数据/1 清除键盘数据对 C 口高
12、4 位，PC4：1 扬声器状态PC5：1 定时器通道 2 输出PC6：1 I/O 通道校验PC7：1 RAM 奇偶校验DIP 开关 ON 为 0，OFF 为 1SW-8 SW-7 SW-6 SW-5 SW-4 SW-3 SW-2 SW-1软盘驱动器数 显示器 系统板上 RAM 001 个 014025 彩色 01128KB 0常规 0正常工作20012 个 108025 彩色 10192KB 1循环自检103 个 11单色或多个 11256KB114 个 显示器 00640KB 1有 8087以下是 ROM-BIOS 初始化部分的读系统开关的一段 8255A-5 初始化编程，读 DIP 开关程
13、序段MOV AL，10001001B ；方式 0，A 口、B 口输出，C 口输入OUT 63H，AL ；MOV AL，10100101B ；PB 3 为低以读取 DIP 低 4 位OUT 61H，AL ；送到 B 口 ；先做其他测试IN AL，62H ；读 C 口AND AL， 0FH ；截取低 4 位MOV AH，AL ；存于 AH 中MOV AL，10101101B ；使 PB3 为高电平，其他位不变OUT 61H，ALNOP ；等待数据输入稳定IN AL，62H ；再读 C 口MOV CL，4 ；设置循环计数为 4ROL AL，CLAND AL， 0F0H ；取高 4 位OR AL，AH
14、 ；高 4 位低 4 位合并SUB AH， AH ；AX 的高字节清 0MOV DATA_WORDOFFSET EQUIP-FLAG，AX；存入设备标志单元（2 字节）MOV AL，10011001B ；重设 8255A 方式 0，A 口、B 口、C口输入OUT 63H，AL至此得 8 位 DIP 配置状态，系统进入正常工作例 1CPU 通过 8255A 的 PA0 输出 500HZ 的矩形波即在 PA0 交替输出“0” 、 “1”电平，各保持 1ms设 8255A 端口地址为 60H63HSTART：MOV AL，80H ；OUT 63H，ALXOR AL，ALREPT： OUT 60H，A
15、LCALL D1MSNOT ALJMP REPTD1MS： MOV CX，280WAIT： LOOP WAITRET21例 28255 通过 PC/XT62 芯总线与系统连接，其地址为218H21BH，现用 C 口连接 8 个发光二极管，若 C 口输出低电平灯亮，高电平灯灭请用软件定时，使一个灯亮，每隔0.5 秒从低位向高位循环移动一次，若有键按下则停止运行CODE SEGMENTASSUME CS：CODE，DS：CODE，SS：CODESTART： MOV AX，CODEMOV DS，AXMOV SS，AXMOV AX，0100HMOV SP，AXMOV DX，21BH ；8255 控制口地址MOV AL，10000000B ；C 口输出OUT DX，ALMOV DX，21AH ；C 口地址MOV BH，0FEHCONT： MOV
