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1、1.第第5章章 微型计算机和外设的数据传输微型计算机和外设的数据传输本章重点本章重点: 接口电路的功能 接口部件和I/O端口 CPU和外设之间的三种数据传输方式、各自优缺点和使用场合 中断传输方式的原理和可屏蔽中断的响应过程 DMA方式的原理和DMA控制器的功能 教学建议：教学建议： 在讲述接口电路的I/O端口基础上，以讲清楚中断方式的原理和DMA方式原理为目标。本章用2学时。 5.1 为什么要用接口电路为什么要用接口电路 （1）接口电路按功能可分为两类:使微处理器正常工作所需的辅助电路输入输出接口电路:（2）为什么要用接口电路5.2 CPU和输入输出设备之间的信号和输入输出设备之间的信号 C
2、PU和输入输出设备之间有以下几类信号和输入输出设备之间有以下几类信号 :（1）数据信息,又分为：数字量 模拟量 开关量 （2）状态信息 （3）控制信息 5.3 接口部件的接口部件的I/O端口端口 数据端口 状态端口 控制端口或命令端口 外设通过接口和系统的连接外设通过接口和系统的连接 5.4 CPU和外设之间的数据传送方式和外设之间的数据传送方式 解决定时问题的三种传送方式：程序方式 中断方式 DMA方式 5.4.1 程序方式程序方式 1. 无条件传送方式无条件传送方式 图图 无无条条件件传传送送方方式式的的工工作作原原理理2 . 条件传送方式条件传送方式 （1）条件传送的概念）条件传送的概念
3、（2）条件传送的三个环节：）条件传送的三个环节：CPU从接口中读取状态字从接口中读取状态字CPU检测状态字检测状态字传送数据传送数据查询式输入的接口电路查询式输入的接口电路 查询式输出的接口电路查询式输出的接口电路 查查询询式式输输入入过过程程的的流流程程图图5.4.2 中断方式中断方式 1. 中断传送方式的原理中断传送方式的原理 可屏蔽中断的响应和执行可屏蔽中断的响应和执行 2 . 中断优先级问题的解决中断优先级问题的解决 (1)解决中断优先级的三种办法：软件查询方式 简单硬件方式菊花链法专用硬件方式 (2)三种方法的优缺点 中断优先级菊花链及其逻辑电路中断优先级菊花链及其逻辑电路 (a)
4、菊花链菊花链 (b)菊花链逻辑电路中断请求菊花链逻辑电路中断请求 典型的可编程中断控制器典型的可编程中断控制器 5.4.3 DMA方式方式 1. DMA传送方式的提出传送方式的提出DMA传送方式的优点传送方式的优点数据传输率数据传输率2 .DMA控制器控制器d的功能和原理的功能和原理 DMA控制器的功能：控制器的功能： 向向CPU发总线请求信号发总线请求信号 实行对总线的控制实行对总线的控制 修改所用的修改所用的 存储器或接口的地址指针存储器或接口的地址指针 发读写控制信号发读写控制信号 存放数据长度存放数据长度 交还总线控制权交还总线控制权DMA传输单个数据传输单个数据(输出过程输出过程)的
5、原理的原理 DMA控制器的内部最小配置和接口要求控制器的内部最小配置和接口要求 从接口往内存传输一个数据块的过程：从接口往内存传输一个数据块的过程： 接口往DMA控制器发一个DMA请求 得到总线控制权 地址寄存器的内容送地址总线 通知接口将数据送到数据总线 数据送到所指单元 地址寄存器的值加1 字节计数器的值减1 如字节计数器的值不为0，则回到;否则结束 DMA传输对接口的要求：传输对接口的要求： 控制寄存器有1位指出数据传输方向 控制寄存器有1位用来启动I/O操作 状态寄存器有1位指出设备当前是否处于忙状态 DMA传输对传输对DMA控制寄存器的要求：控制寄存器的要求： 有1位作为DMA允许位
6、 有1位用来确定DMA方向 有1位决定进行一次传输后放弃还是维持对总线的控制权 状态寄存器有1位表示数据块传输是否结束对对DMA控制器和接口部件预置的信息：控制器和接口部件预置的信息： 往DMA控制器的字节计数器设置初值 往DMA控制器的地址寄存器中设置地址初值 对DMA控制器设置控制字并启动DMA操作 对接口部件设置控制字并启动I/O操作 启动数据块输入的例子启动数据块输入的例子IDLE:IN AL,INTSTAT ;检测设备是否处于 忙状态，如是，则等待 TEST AL,04 JNZ IDLE MOV AX,COUNT ;设置计数 OUT BYTE-REG,AX LEA AX,BUFFER
7、 ;设置地址初值 OUT ADD-REG，AX MOV AL，DMAC;取原DMA控制字OR AL，49H;设置方向、块传输;和允许标志OUT DMACON,AL ;置DMA控制字MOV AL，INTC ;设置接口的传输方向 ;及允许标志OR AL，05HOUT INTCON,AL ;设置接口的控制字 3. DMA控制器的工作特点控制器的工作特点 是一个接口电路 能够控制系统总线操纵外设和存储器之间的数据传输1.5.4.4 输入输出过程中提出的几个问题输入输出过程中提出的几个问题 1.系系统统如如何何知知道道接接口口已已准准备备好好数数据据等等待待CPU提提取取或者准备接收或者准备接收CPU的数据的数据?2.当当系系统统中中有有几几个个设设备备处处于于同同一一种种传传输输方方式式之之下下、而而且且同同时时发发传传输输请请求求时时，系系统统到到底底先先响响应应哪哪个请求个请求?
