桂小林 第5章 輸入輸出控制接口-2012

1、12目錄目錄3概述概述45.1輸入/輸出接口的基本概念52、I/O接口的功能接口的功能65.1.2 輸入/輸出接口的邏輯結(jié)構(gòu)75.1.3 輸入/輸出接口的分類85.2 輸入/輸出端口地址及編址方法95.2.2 輸入/輸出端口地址的概念10115.2.2 輸入/輸出端口的編址方式12輸入/輸出端口的編址方式13輸入/輸出端口的編址方式14輸入/輸出端口的編址方式155.3 輸入/輸出控制的接口設(shè)計(jì)16175.3.1 程序控制方式接口設(shè)計(jì)2182、程序控制的接口電路、程序控制的接口電路 I/O譯碼方法譯碼方法2021（1）程序控制輸出接口）程序控制輸出接口220H22（1）程序控制輸出接口）程序控

2、制輸出接口220H23（2）程序控制輸入接口）程序控制輸入接口220H24（2）程序控制輸入接口）程序控制輸入接口255.3.2 中斷控制方式接口設(shè)計(jì)275.3.3 DMA控制方式接口設(shè)計(jì)285.3.4 通道和I/O處理器方式接口設(shè)計(jì)295.4 中斷控制接口芯片8259A30.PC/XT機(jī)的中斷控制機(jī)的中斷控制313233345.4.1 8259A的結(jié)構(gòu)與功能35365.4.1 8259A的結(jié)構(gòu)與功能37385.4.1 8259A的結(jié)構(gòu)與功能3940INTINT（17腿）腿）：這和CPU的INTR端相連，用來(lái)向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求。INTAINTA（26腿）腿）：它用平接收來(lái)自CPU的中斷應(yīng)答信號(hào)

3、。8259A要求中斷應(yīng)答信號(hào)由兩個(gè)負(fù)脈沖組成。41CSCS（1 1腿）腿）：芯片選通信號(hào)，它通過(guò)地址譯碼邏輯電路與地址總線相連。它是由CPU發(fā)出的地址信號(hào)，經(jīng)地址譯碼器產(chǎn)生的片選信號(hào)，表明CPU當(dāng)前是于該芯片打交道RDRD（3 3腿）腿）：讀出信號(hào)，它用來(lái)通知8259A將某個(gè)內(nèi)部寄存器的內(nèi)容（控制字，中斷號(hào)）送到數(shù)據(jù)總線上。WRWR（2 2腿）腿）：寫(xiě)入信號(hào)，用來(lái)通知8259A從數(shù)據(jù)線上接收數(shù)據(jù)。42A0A0（2727腿）腿）：用來(lái)指出當(dāng)前8259A的哪個(gè)端口被訪問(wèn)，在芯片內(nèi)找到相應(yīng)的寄存器（具體地址）。1片8259A對(duì)應(yīng)兩個(gè)端口地址，其中一個(gè)為偶地址，一個(gè)為奇地址，并且要求偶地址較低，奇地址

4、較高。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，要為系統(tǒng)中每片8259A留出兩個(gè)I/O端口地址。注意：在8086系統(tǒng)中，8259A的A0與CPU的A1相連。因?yàn)?259A的DB（8位）是與8086的D7D0相連，即8086與8259A只讀“偶地址”為保證全是偶地址，8259A的A0與8086的A1相連，即CPU實(shí)際發(fā)出的地址信號(hào)中實(shí)際的A0被忽略。43IR7IR0IR7IR0（2518腿）：腿）：用來(lái)從I/O（中斷源）設(shè)備接收中斷請(qǐng)求，在含多片8259A的復(fù)雜系統(tǒng)中，主片的IR7IR0分別和各從片的INT端相連，用來(lái)接收來(lái)自從片的中斷請(qǐng)求。當(dāng)IR0IR7中的任何一根線上升為高電平時(shí)，IRR中相應(yīng)的位就置“1”。 級(jí)聯(lián)線。

5、 這3條引線上的信號(hào)用來(lái)指出具體的從片，即級(jí)聯(lián)時(shí)，主從之間的“地址信號(hào)”。 44SP/ENSP/EN（1616腿）：腿）：v從編程/使能緩沖線。此引腿為雙向的，它有兩個(gè)用處。當(dāng)作為輸入時(shí)，用來(lái)決定本片8259A是主片還是從片。 為1，則為主片; 為0，則為從片。v當(dāng)作為輸出時(shí)，由引出的信號(hào)在數(shù)據(jù)從8259A往CPU傳輸時(shí)，使數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)。是輸出還是輸入，決定于8259A是否用緩沖方式工作。如果采用緩沖方式，則為輸出，采用非緩沖方式，則為輸入。453、 8259A的工作過(guò)程的工作過(guò)程 465.4.2 8259A的編程結(jié)構(gòu)472. 8259A的初始化命令字的初始化命令字48ICW149ICW

6、150ICW251(3) ICW3：級(jí)聯(lián)設(shè)置字：級(jí)聯(lián)設(shè)置字52ICW3實(shí)例實(shí)例8259A主片IR0IR5IR78259A從片8259A從片8259A從片主片主片ICW3： 1010 0001從片ICW3：00H從片ICW3：05H從片ICW3：07H53(4) ICW4：工作方式設(shè)置字：工作方式設(shè)置字54SP/ EN的作用的作用 8259A273或245 EN此引腿為雙向。作輸入時(shí)，用來(lái)決定本片8259A是主片還是從片。 為1，則為主片; 為0，則為從片。當(dāng)作為輸出時(shí)，由引出的信號(hào)在數(shù)據(jù)從8259A往CPU傳輸時(shí)，使數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)。是輸出還是輸入，決定于8259A是否用緩沖方式工作。如果采

7、用緩沖方式，則為輸出，采用非緩沖方式，則為輸入。558259A的工作方式的工作方式 568259A的工作方式的工作方式57ICW小結(jié)小結(jié)A00ADILTIMSNGLA7A6A5IC41D7D6D5D2D1D0D4D3ICW1(chip control)用于用于808580851A15/T7A14/T6A13/T5A12/T4A11/T3A10A9A8ICW2(type)用于用于8085SNGL=1?1S5S4S6S7S3S2/ID2S1/ID1S0/ID0ICW3(slave control)YNIC4=1?N1SFNM00BUFM/SAEOIu PM0ICW4(mode control)可中

8、斷可中斷583. 8259A的操作命令字（的操作命令字（OCW）59(1) OCW160(2) OCW2L2、L1、L0當(dāng)當(dāng)SL=1時(shí)，三位的編碼用以指示時(shí)，三位的編碼用以指示8個(gè)中斷源之一。個(gè)中斷源之一。R、SL、EOI共有共有8種不同的組合形式，其中有種不同的組合形式，其中有7種是相應(yīng)的控制命令，種是相應(yīng)的控制命令，如下頁(yè)所示。如下頁(yè)所示。6162(3) OCW363其中其中D2=1是查詢命令的特征位是查詢命令的特征位P。8259A在接到在接到CPU發(fā)來(lái)的上述格式的查詢命令之后，立即組成狀態(tài)字，等待發(fā)來(lái)的上述格式的查詢命令之后，立即組成狀態(tài)字，等待CPU來(lái)讀取，狀態(tài)字的格式如下：來(lái)讀取，狀

9、態(tài)字的格式如下：(3) OCW3查詢是通過(guò)CPU向8259A發(fā)查詢命令來(lái)實(shí)現(xiàn)的，查詢命令字由OCW3構(gòu)成的，其格式如下：若I=0，則表示該8259A芯片沒(méi)有中斷請(qǐng)求，若I=1，則表示有中斷請(qǐng)求，W2、W1、W0即為本片中斷請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)別最高的中斷源的編碼。644、 8259A的級(jí)聯(lián)的級(jí)聯(lián)65=0000 1000B=0001 0011B=0000 0001B=0000 0100B=0010 0000B=0100 1011B665.4.3、PC/XT機(jī)的中斷控制機(jī)的中斷控制676869707172本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容CPUDMACMEMI/O設(shè)備735.5.1 8237A的特性745.4.2 8237A

10、的基本結(jié)構(gòu) 5.5.2 8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部寄存器組命令控制邏輯緩沖器757677785.5.3、8237A的引腳功能798081 82 83848586 87885.5.4 8237A的傳輸類型與工作方式89905.5.5 8237A的工作時(shí)序的工作時(shí)序 91928237A的操作時(shí)序的操作時(shí)序938237A的操作時(shí)序的操作時(shí)序945.5.6 8237A的編程結(jié)構(gòu)958237A的內(nèi)部寄存器尋址的內(nèi)部寄存器尋址 96979899(4) 命令寄存器的設(shè)置命令寄存器的設(shè)置D50：滯后寫(xiě)；：滯后寫(xiě)；D51：擴(kuò)展寫(xiě)；：擴(kuò)展寫(xiě)； 在在D01使能使能MM傳送時(shí)，傳送時(shí)，D5任意任意D60：DR

11、EQ高有效；高有效；D61：DREQ低有效。低有效。D70：DACK低有效；低有效；D71：DACK高有效。高有效。100例如：設(shè)置例如：設(shè)置8237A8237A按如下要求工作。按如下要求工作。101（5）方式式寄存器）方式式寄存器MR(mode register)102方式式寄存器設(shè)置實(shí)例方式式寄存器設(shè)置實(shí)例103（6）請(qǐng)求寄存器）請(qǐng)求寄存器RR（request register） 104（7）屏蔽寄存器）屏蔽寄存器 MSR(mask register) 寫(xiě)一個(gè)通道屏蔽字的方法如圖寫(xiě)一個(gè)通道屏蔽字的方法如圖5.20所示。所示。I/O端口地址為端口地址為DMA+0AH。例如，。例如，105（7

12、）屏蔽寄存器）屏蔽寄存器 MSR(mask register) 寫(xiě)寫(xiě)4個(gè)通道屏蔽字的方法見(jiàn)圖個(gè)通道屏蔽字的方法見(jiàn)圖5.21所示。所示。I/O端口地址為端口地址為DMA+0FH。例如，。例如，MOV AL，0000 1 0 1 1 B ；清除通道；清除通道2屏蔽，允許請(qǐng)求屏蔽，允許請(qǐng)求OUT DMAC + 0FH，AL ；寫(xiě)入屏蔽寄存器；寫(xiě)入屏蔽寄存器I/O端口地址為：端口地址為：106（8）狀態(tài)寄存器）狀態(tài)寄存器SR(status register)107（9）數(shù)據(jù)暫存器）數(shù)據(jù)暫存器 108（10）軟件命令）軟件命令 1095.5.7 8237A的應(yīng)用1101111128237初始化設(shè)置實(shí)例初

13、始化設(shè)置實(shí)例113114115本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容1165.6.1 定時(shí)與計(jì)數(shù)的概念1175.6.2 8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1）數(shù)據(jù)總線緩沖器）數(shù)據(jù)總線緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器與系統(tǒng)總線連接，8位雙向，與CPU交換信息的通道。2）讀寫(xiě)邏輯電路）讀寫(xiě)邏輯電路讀寫(xiě)邏輯電路接收CPU發(fā)送的讀、寫(xiě)、片選和低位地址信號(hào)，控制8253內(nèi)部的計(jì)數(shù)/定時(shí)通道和控制寄存器的訪問(wèn)，完成對(duì)芯片內(nèi)部各功能部件的控制功能。（3）計(jì)數(shù)器）計(jì)數(shù)器02每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)含每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)含1個(gè)個(gè)16位的初值寄存器、減位的初值寄存器、減1計(jì)數(shù)器和計(jì)數(shù)器和1個(gè)個(gè)16位的（輸出）鎖存位的（輸出）鎖存器。器。8253內(nèi)部包含內(nèi)部包含3個(gè)功能完全相同的通道

14、，每個(gè)通道內(nèi)部設(shè)有一個(gè)個(gè)功能完全相同的通道，每個(gè)通道內(nèi)部設(shè)有一個(gè)16位計(jì)數(shù)器，位計(jì)數(shù)器，可進(jìn)行二進(jìn)制或十進(jìn)制（可進(jìn)行二進(jìn)制或十進(jìn)制（BCD碼）計(jì)數(shù)。采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)，最大計(jì)數(shù)值是碼）計(jì)數(shù)。采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)，最大計(jì)數(shù)值是FFFFH，采用，采用BCD碼計(jì)數(shù)時(shí)，最大計(jì)數(shù)值是碼計(jì)數(shù)時(shí)，最大計(jì)數(shù)值是9999。與此計(jì)數(shù)器相對(duì)應(yīng)，每個(gè)通道。與此計(jì)數(shù)器相對(duì)應(yīng)，每個(gè)通道內(nèi)設(shè)有一個(gè)內(nèi)設(shè)有一個(gè)16位計(jì)數(shù)值鎖存器。必要時(shí)可用來(lái)鎖存計(jì)數(shù)值。位計(jì)數(shù)值鎖存器。必要時(shí)可用來(lái)鎖存計(jì)數(shù)值。1188253的端口選擇和訪問(wèn)方法的端口選擇和訪問(wèn)方法 119每個(gè)通道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)每個(gè)通道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1208253的控制字的控制字1218253

15、的初始化編程的初始化編程 工作方式選擇工作方式選擇D3D2D1000：方式0001：方式1010：方式2101：方式500:讀計(jì)數(shù)值(鎖存)01:寫(xiě)低8位,高8位為010:寫(xiě)高8位,低8位為011:先低8位,后高8位計(jì)數(shù)器選擇計(jì)數(shù)器選擇D7D600:計(jì)數(shù)器001:計(jì)數(shù)器110:計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)值形式計(jì)數(shù)值形式D00：二進(jìn)制1：BCD碼1225.6.3 8253的工作方式1231、方式、方式0：計(jì)數(shù)到零產(chǎn)生中斷請(qǐng)求：計(jì)數(shù)到零產(chǎn)生中斷請(qǐng)求圖4 124 圖4125 126127 1282、方式、方式1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器WRGATEOUTN = 33 2 1 03 2 1 0計(jì)數(shù)值寫(xiě)入計(jì)數(shù)值不計(jì)數(shù)

16、GATE觸發(fā)開(kāi)始計(jì)啥初始高電平GATE再次觸發(fā)再計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)值多次有效129WRGATEOUTN = 33 2 1 03 2 1 0計(jì)數(shù)值寫(xiě)入計(jì)數(shù)值不計(jì)數(shù)GATE觸發(fā)開(kāi)始計(jì)啥初始高電平GATE再次觸發(fā)再計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)值多次有效130 OUT131 1323、方式、方式2 分頻器分頻器N = 4WROUT4 3 2 1（4）03 2 1周期等于計(jì)數(shù)值周期等于計(jì)數(shù)值NGATE = 11個(gè)CLK自動(dòng)連續(xù)循環(huán)計(jì)數(shù)不用觸發(fā)自動(dòng)連續(xù)循環(huán)計(jì)數(shù)不用觸發(fā)計(jì)數(shù)值多次有效計(jì)數(shù)值多次有效寫(xiě)入計(jì)數(shù)值寫(xiě)入計(jì)數(shù)值開(kāi)始計(jì)數(shù)開(kāi)始計(jì)數(shù)133 134 135 方式方式2 2的特點(diǎn)的特點(diǎn)1364、方式、方式3：方波發(fā)生器：方波發(fā)生器13713

17、81395、方式、方式4 ：軟件觸發(fā)選通：軟件觸發(fā)選通WROUTN = 33 2 1 0GATE = 1軟件觸發(fā)寫(xiě)入計(jì)數(shù)值開(kāi)始計(jì)數(shù)1個(gè)CLK，再計(jì)數(shù)需再次寫(xiě)入計(jì)數(shù)值140 1411426、方式、方式5 ：硬件觸發(fā)選通：硬件觸發(fā)選通WRN = 3GATEOUT3 2 1 0寫(xiě)入計(jì)數(shù)值不計(jì)數(shù)GATE觸發(fā)計(jì)數(shù)3 2 1 0GATE再次觸發(fā)，再次計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)值多次有效143方式方式5 ：硬件觸發(fā)選通：硬件觸發(fā)選通144 1451461475.6.4 8253的典型連接與應(yīng)用148(1)日時(shí)鐘日時(shí)鐘工作方式選擇工作方式選擇000：方式0001：方式1010：方式2101：方式500:讀計(jì)數(shù)值(鎖存)01:寫(xiě)低8位,高8位為010:寫(xiě)高8位,低8位為011:先低8位,后高8位計(jì)數(shù)器選擇計(jì)數(shù)器選擇D7D600:計(jì)數(shù)器001:計(jì)數(shù)器110:計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)值形式計(jì)數(shù)值形式0：二進(jìn)制1：BCD碼149(2) DRAM刷新刷新工作方式選擇工作方式選擇000：方式0001：方式1010：方式2101：方式500:讀計(jì)數(shù)值(鎖存)01:寫(xiě)低8位,高8位為010:寫(xiě)高8位,低8位為011:先低8位,后高8位計(jì)數(shù)器選擇計(jì)數(shù)器選擇D7D600:計(jì)數(shù)器001:計(jì)數(shù)器1