第8章輸入輸出接口

1、v掌握幾種數(shù)據(jù)傳送方式的工作過(guò)程掌握幾種數(shù)據(jù)傳送方式的工作過(guò)程;v掌握掌握8253和和8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及初始化編程的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及初始化編程;v掌握掌握8237的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作方式;v了解模擬量輸入和輸出的一些基本概念了解模擬量輸入和輸出的一些基本概念. 教教 學(xué)學(xué) 要要 求求2.2.接口與端口的關(guān)系接口與端口的關(guān)系1.1.外部設(shè)備的信號(hào)外部設(shè)備的信號(hào) 輸入指令輸入指令 格格 式式功功 能能 1IN AL，PORT （PORT）AL2IN AL，DX（DX）AL3IN AX，PORT （PORT+1; PORT ）AX4IN AX，DX（DX+1; DX ）AXIN 累加器累

2、加器, PORTl功功 能：把外設(shè)端口（能：把外設(shè)端口（PORT）的內(nèi)容傳送給累加器。）的內(nèi)容傳送給累加器。輸出指令輸出指令 格格 式式功功 能能 1OUT PORT，AL （AL）PORT2OUTDX，AL （AL）DX3OUT PORT，AX （AX） PORT+1；PORT4OUTDX，AX （AX）DX+1；DXOUT PORT,累加器累加器的內(nèi)容傳送給外設(shè)端口。的內(nèi)容傳送給外設(shè)端口。 CPUCPU不斷地詢問(wèn)外設(shè)是否準(zhǔn)備好：不斷地詢問(wèn)外設(shè)是否準(zhǔn)備好：如果準(zhǔn)備好，如果準(zhǔn)備好，CPUCPU執(zhí)行執(zhí)行IOIO操作；否則，操作；否則，CPUCPU一直等待。一直等待。CPUCPU大部分時(shí)間處于等待

3、狀態(tài)，利用率不高。大部分時(shí)間處于等待狀態(tài)，利用率不高。 查詢環(huán)節(jié)查詢環(huán)節(jié)n尋址狀態(tài)口尋址狀態(tài)口n讀取狀態(tài)寄存器的標(biāo)志位讀取狀態(tài)寄存器的標(biāo)志位n若不就緒就繼續(xù)查詢，直至就緒若不就緒就繼續(xù)查詢，直至就緒 傳送環(huán)節(jié)傳送環(huán)節(jié)n尋址數(shù)據(jù)口尋址數(shù)據(jù)口n通過(guò)輸入指令從數(shù)據(jù)端口讀入數(shù)據(jù)通過(guò)輸入指令從數(shù)據(jù)端口讀入數(shù)據(jù)n通過(guò)輸出指令向數(shù)據(jù)端口輸出數(shù)據(jù)通過(guò)輸出指令向數(shù)據(jù)端口輸出數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)輸入狀態(tài)就緒？就緒？數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換YN流流程程查詢傳送流程查詢傳送流程返回?cái)帱c(diǎn)斷點(diǎn)主程序主程序中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求對(duì)外設(shè)對(duì)外設(shè)進(jìn)行處理進(jìn)行處理繼續(xù)執(zhí)行繼續(xù)執(zhí)行返回?cái)帱c(diǎn)返回?cái)帱c(diǎn) CPU在執(zhí)行程在執(zhí)行程序中，被內(nèi)

4、部序中，被內(nèi)部或外部的事件或外部的事件所打斷，轉(zhuǎn)去所打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段預(yù)先執(zhí)行一段預(yù)先安排好的中斷安排好的中斷服務(wù)程序；服服務(wù)程序；服務(wù)結(jié)束后，又務(wù)結(jié)束后，又返回原來(lái)的斷返回原來(lái)的斷點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。原來(lái)的程序。流程流程中斷傳送流程中斷傳送流程返回利用中斷進(jìn)行信息傳送，可以大大提高利用中斷進(jìn)行信息傳送，可以大大提高CPUCPU的利用率，但是的利用率，但是其傳送過(guò)程必須由其傳送過(guò)程必須由CPUCPU進(jìn)行監(jiān)控。每次中斷進(jìn)行監(jiān)控。每次中斷, ,額外的操作會(huì)占額外的操作會(huì)占用用CPUCPU時(shí)間。時(shí)間。如果需要在內(nèi)存的不同區(qū)域之間，或者在內(nèi)存與外設(shè)端口如果需要在內(nèi)存的不同區(qū)域之間，或者

5、在內(nèi)存與外設(shè)端口之間進(jìn)行大量信息快速傳送的話，用查詢或中斷方式均不能之間進(jìn)行大量信息快速傳送的話，用查詢或中斷方式均不能滿足速度上的要求，滿足速度上的要求，DMA（Direct Memory Access）直接數(shù)據(jù)傳送直接數(shù)據(jù)傳送: :它是在在內(nèi)它是在在內(nèi)存與高速外設(shè)之間直接進(jìn)行成組的數(shù)據(jù)傳送，而不經(jīng)過(guò)存與高速外設(shè)之間直接進(jìn)行成組的數(shù)據(jù)傳送，而不經(jīng)過(guò)CPUCPU中中轉(zhuǎn)的一種數(shù)據(jù)傳送方式，可以大大提高信息的傳送速度。轉(zhuǎn)的一種數(shù)據(jù)傳送方式，可以大大提高信息的傳送速度。DMA傳送流程傳送流程HLDA發(fā)存儲(chǔ)器地址發(fā)存儲(chǔ)器地址傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送結(jié)束？傳送結(jié)束？DMA結(jié)束結(jié)束修改地址指針修改地址指針流程

6、流程DMA傳送流程傳送流程返回 D7D0計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0控制字寄控制字寄存器存器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線緩沖器緩沖器讀讀/寫(xiě)寫(xiě)邏輯邏輯RDWRA0A1CS CLK0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1 CLK2 GATE2 OUT2內(nèi)部總線內(nèi)部總線0：二進(jìn)制二進(jìn)制 1：BCD計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)000： 方式方式0001： 方式方式1010： 方式方式211：方式方式3100： 方式方式4101： 方式方式5計(jì)數(shù)器選擇計(jì)數(shù)器選擇00： 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器001： 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器110： 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2 211： 不用不用讀寫(xiě)操作讀寫(xiě)操作00：鎖定當(dāng)前計(jì)數(shù)值鎖定當(dāng)前計(jì)數(shù)值01：

7、讀讀/寫(xiě)計(jì)數(shù)器低寫(xiě)計(jì)數(shù)器低8位位10：讀寫(xiě)計(jì)數(shù)器高讀寫(xiě)計(jì)數(shù)器高8位位11：先讀先讀/寫(xiě)計(jì)數(shù)器低寫(xiě)計(jì)數(shù)器低8位位再讀再讀/寫(xiě)計(jì)數(shù)器高寫(xiě)計(jì)數(shù)器高8位位D7D6D5D4D3D2D1D0工作方式選擇工作方式選擇內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線PC7 PC4 控制控制控制控制D7D0 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線 緩沖器緩沖器讀寫(xiě)讀寫(xiě)控制控制邏輯邏輯RDWRA1A0RESETCSPA7 PA0 PC3 PC0 PB7 PB0 A組組 端口端口A （8位）位） A組組 端口端口C （4位）位） B組組 端口端口C （4位）位） B組組 端口端口B （8位）位） A組組 B組組1234567891011121314151617

8、181920PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB24039383736353433323130292827262524232221PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7PB6PB5PB4PB38255A端口選擇表端口選擇表1D6D5D4D3D2D1D0方式選擇控制字標(biāo)志方式選擇控制字標(biāo)志00 ：方式：方式001 ：方式：方式11：方式：方式20 ：輸出：輸出1 ：輸入：輸入0 ：輸出：輸出1 ：輸入：輸入0 ：輸出：輸出1 ：輸入：輸入0 ：方式：方式01 ：方式：方式10 ：

9、輸出：輸出1 ：輸入：輸入PC7PC4PC3PC0端口端口BB組方式選擇組方式選擇端口端口AA組方式選擇組方式選擇三種工作方式：三種工作方式：方式方式0 0：基本的輸入：基本的輸入/ /輸出方式輸出方式方式方式1 1：選通的輸入：選通的輸入/ /輸出方式輸出方式方式方式2 2：雙向傳輸方式：雙向傳輸方式v 端口端口A A有三種工作方式，方式有三種工作方式，方式0 0、方式、方式1 1或方式或方式2 2；v 端口端口B B有二種工作，方式有二種工作，方式0 0或方式或方式1 1；v 端口端口C C可作一般的輸入可作一般的輸入/ /輸出端口使用；輸出端口使用；可用于配合端口可用于配合端口A A和端

10、口和端口B B的工作，為它們提供控的工作，為它們提供控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)。制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)。 v 由內(nèi)部邏輯（由內(nèi)部邏輯（A A組和組和B B組控制電路）將三個(gè)數(shù)據(jù)端口組控制電路）將三個(gè)數(shù)據(jù)端口分為兩組分為兩組A A組（端口組（端口A A和端口和端口C C高高4 4位位PCPC7 7PCPC4 4）B B組（端口組（端口B B和端口和端口C C低低4 4位位PCPC3 3PCPC0 0）。）。8255A8255A允許劃為同一組的兩個(gè)端口分別工作于輸允許劃為同一組的兩個(gè)端口分別工作于輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)。入狀態(tài)和輸出狀態(tài)。0D6D5D4D3D2D1D0端口端口C置位置位/復(fù)位標(biāo)志復(fù)位標(biāo)志0 ：復(fù)位：

11、復(fù)位1 ：置位：置位無(wú)意義無(wú)意義000：PC0001：PC1010：PC2011：PC3100：PC4101：PC5110：PC6111：PC7端口端口C位選擇位選擇 INTEAPC4PC5PC3&PC6、PC7PA7PA0STBAIBFAINTRAI/ORDRDINTEBPC2PC1PC0&PB7PB0STBBIBFBINTRB INTE1PC7PC6PC4PC2PC0PA7PA0ACKASTBAI/OOBFAPC5PC3INTE2IBFA1&INTR接收器接收器接收器接收器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送器發(fā)送器發(fā)送器發(fā)送器(b) 半雙工方式半雙工方式接收器接收器接收器接收器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)

12、送器發(fā)送器發(fā)送器發(fā)送器(a) 全雙工方式全雙工方式發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(c) 單工方式單工方式SYNCRC1CRC2數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊 (a) 單同步單同步SYN SYNCRC1CRC2數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊(b) 雙同步雙同步58位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/10/1空閑空閑01空空閑閑位位奇奇偶偶校校驗(yàn)驗(yàn)停停止止位位低低位位高高位位1 11空閑位空閑位一個(gè)字符一個(gè)字符A7 A6 A5 A4 EOPA3 A2 A1 A0 VccDB0DB1DB2DB3 DB4DACK0DACK1 DB5DB6DB7 1 40 8237 20 21IORIOWMEMRMEMWNCREADYHLDAADSTBAENHRQCSCLKRESETDACK2DACK3DREQ3DREQ2DREQ1DREQ0GND 工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)運(yùn)運(yùn)放放信信號(hào)號(hào)處處理理環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)多多路路轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換