《第6章微机计算机原理及应用输入输出和中断技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第6章微机计算机原理及应用输入输出和中断技术（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6章 输入/输出和中断技术,6.1 输入/输出接口电路及其典型结构 6.1.1 为什么需要接口电路 在微计算机主机与外设之间必须设置一种电路，能使CPU和外设间的工作协调起来，达到信息交换的目的，称为输入/输出接口电路。,6.1.2 接口电路的组成,接口电路的典型结构图,数据缓冲 /锁存器,状态 寄存器,控制 寄存器,总线驱动,地址译码,控制逻辑,接CPU一侧,接外设一侧,接口内部主要包括一个或多个CPU可以进行读/写操作的寄存器，又称为I/O端口。CPU对外设输入/输出的控制，是通过对接口电路中各I/O端口的读/写操作完成。 I/O接口设计一般原则：输入必须三态，输出必须锁存 （1）数据寄
2、存器（数据端口）：存放CPU与外设间传送的数据信息。 （2）控制寄存器（控制端口）：存放CPU对外设或接口的控制信息，控制外设或接口的工作方式，一般只能写入。 （3）状态寄存器（状态端口）：暂存外设的状态信息。,6.1.3 I/O端口的编址方式 1、端口与存储器分别独立编址，采用不同位数编址 特点：（1）端口不占用内存空间 （2）设有专门的I/O指令对端口进行读写 （3）指令执行时间短 2、端口与存储器统一编址，外设端口作为存储器的一个单元来对待，编址位数相同 特点：（1）所有对内存操作的指令和寻址方式对I/O端 口均可用 （2）不专设I/O指令 （3）不易区分I/O端口，内存容量减小,6.2
3、 输入/输出数据的控制方式 CPU与外设之间数据交换的控制方式有：程序控制方式、中断控制方式和直接存储器存取（DMA）方式。 6.2.1 程序控制方式 程序控制方式就是依靠程序的控制来实现CPU和外设间的数据交换。它又分为：无条件传送方式和程序查询方式（条件传送方式）。,1.无条件传送方式 假设外设已处于就绪状态，数据传送时，程序不必再去查询外设的状态，而直接执行I/O指令进行数据传输。 实现方法： （1）简单外设做输入设备时，直接用三态缓冲器与系统数据连接 （2）简单外设做输出设备时，输出必须采用锁存器 （3）与外设速度的匹配通过软件上延时完成,例：用无条件传送方式将8位二进制开关设置的状态
4、输入后，由8个发光二级管LED显示。其电路图如下图所示，其中输入缓冲器（74LS244）和输出锁存器（74LS373）均为三态。,无条件传送工作方式下的程序如下： CALL DELAY0 ；等待输入同步 IN AL，PORT0 ；从端口输入8位开关的状态 CALL DELAY1 ；等待输出同步 OUT PORT1，AL ；从端口输出，控制LED显示其状态 程序中的DELAY0和DELAY1是用来实现同步的两个延时子程序。,例：用无条件传送方式实现开关状态的输入, 如果开关是闭合的则转去p1位置执行后续程序。,MOV DX，FFF7H IN AL，DX TEST AL，01H JZ p1 ;开关
5、闭合则转. 无条件传送特点： （1）适用于外设动作时间已知，外设保证已准备好的情况。适用于数据传送不频繁的简单外设操作。 （2）软硬件十分简单。,利用三态门芯片74LS244作为输入接口，接口地址为40FBH，试画出其与8088系统总线的连接图。 40FBH=01 000000 1 1 1 1 101 1B A14 A7 A6 A5 A4 A3 A1 A0,2.程序查询（即条件传送）方式 先读取并测试外设的状态，当外设准备好或空闲时，CPU执行输入或输出指令与外设交换数据。 实现方法： （1）接口电路除了数据端口外，还需要状态端口 （2）CPU先查询外设状态，外设准备好才传送 特点： （1）C
6、PU通过不断查询外设状态实现与外设的速度匹配 （2）CPU工作效率低,条件传送方式的输入接口电路,例：设一个接口的数据输入端口地址为0120H，状态端口地址为0124H，状态端口的D4为1表示输入缓冲区中有一个字节数据准备好，可以输入数据到BUFFER存储区；为0则表示缓冲区空。编写程序用查询方式输入数据。 MOV DX，0124H IN AL，DX TEST AL，10H ；状态查询 JZ START ；D4为0则继续查询状态 MOV DX，0120H IN AL，DX ；数据输入 LEA DI，BUFFER MOV DI，AL,START:,；确定段基址 ；确定偏移地址 ；确定循环次数 ；
7、状态查询 ；从外设输入一个字节 ；存入内存 ；循环100次，重新读外设状态,例：CPU与外设采用查询方式传送数据，其数据端口的地址为FFE0H ，并于端口FFE2H提供状态，当其D0位为1时表明输入数据准备好。要求从该设备读取100个字节并输入到从2000H:2000H开始的内存中。 MOV AX,2000H MOV DS,AX MOV BX,2000H MOV CX,100 MOV DX,FFE2H IN AL,DX TEST AL,01H JZ STATUS MOV DX,FFE0H IN AL,DX MOV BX,AL INC BX LOOP AGAIN,为什么转到AGAIN， 不是到S
8、TATUS？,AGAIN：,STATUS：,6.2.2 中断控制方式 实现方法： （1）当外设准备好，向CPU发出中断请求 硬件中断非屏蔽中断请求（NMI）、 可屏蔽中断请求（INTR） 软件中断INT 中断类型码 （2）CPU发出中断响应信号（INTA）通知外设准备为其服务 （3）CPU执行完当前指令后暂停当前的程序，转去执行中断服务程序，完成与外设的数据传送 （4）CPU从中断服务程序返回，继续执行被中断处的后续程序 特点： （1）CPU与外设并行工作 （2）提高了CPU的效率，可对随机事件进行实时处理,6.2.3 直接存储器存取 （DMA）控制方式 DMA控制器（DMAC）从CPU完全接管对总线的控制，数据交换不经过CPU，而直接在内存和I/O设备间进行。 实现方法： （1）外设通过DMA控制器向CPU发出DMA请求； （2）CPU响应DMA请求，系统转变为DMA工作方式，CPU被挂起，并把总线控制权交给DMA控制器； （3）由DMA控制器发送存储器地址，并决定传送数据块的长度； （4）执行DMA传送； （5）DMA操作结束，把总线控制权交还给CPU。 特点： （1）适于内存与高速外设间大批量数据传送 （2）电路结构复杂，硬件开销较大,DMA传送数据工作流程图,
