微機(jī)原理第五章

1、第第5 5章章 微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)和外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸主要內(nèi)容n I/O接口電路的典型結(jié)構(gòu)接口電路的典型結(jié)構(gòu)n 無(wú)條件傳送方式無(wú)條件傳送方式n 查詢傳送方式查詢傳送方式n 中斷工作過(guò)程中斷工作過(guò)程5.1 I/O接口概述為什么需要為什么需要I/O接口（電路）？接口（電路）？n微機(jī)的外部設(shè)備多種多樣微機(jī)的外部設(shè)備多種多樣n工作原理、驅(qū)動(dòng)方式、信息格式、以及工作原理、驅(qū)動(dòng)方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差別很大工作速度方面彼此差別很大n它們不能與它們不能與CPU直接相連直接相連n必須經(jīng)過(guò)中間電路再與系統(tǒng)相連必須經(jīng)過(guò)中間電路再與系統(tǒng)相連n這部分電路被稱為這部分電路被稱為I/O接口電路

2、接口電路多種外設(shè)多種外設(shè)5.1 I/O接口概述（續(xù)1）什么是什么是I/O接口（電路）？接口（電路）？nI/O接口是位于系統(tǒng)與外設(shè)間、用來(lái)協(xié)助接口是位于系統(tǒng)與外設(shè)間、用來(lái)協(xié)助完成數(shù)據(jù)傳送和控制任務(wù)的邏輯電路完成數(shù)據(jù)傳送和控制任務(wù)的邏輯電路nPC機(jī)系統(tǒng)板的可編程接口芯片、機(jī)系統(tǒng)板的可編程接口芯片、I/O總總線槽的電路板（適配器）都是接口電路線槽的電路板（適配器）都是接口電路5.1 I/O接口概述（續(xù)2）什么是微機(jī)接口技術(shù)？什么是微機(jī)接口技術(shù)？n處理微機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)間聯(lián)系的技術(shù)處理微機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)間聯(lián)系的技術(shù)n注意其軟硬結(jié)合的特點(diǎn)注意其軟硬結(jié)合的特點(diǎn)n根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，使用和構(gòu)造相應(yīng)根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要

3、，使用和構(gòu)造相應(yīng)的接口電路，編制配套的接口程序，支的接口電路，編制配套的接口程序，支持和連接有關(guān)的設(shè)備持和連接有關(guān)的設(shè)備5.1.1 CPU CPU與與I/OI/O設(shè)備之間的接口信息設(shè)備之間的接口信息11數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信息信息（DataData）CPU和外部設(shè)備交換的信息就是數(shù)據(jù)。在和外部設(shè)備交換的信息就是數(shù)據(jù)。在微型機(jī)中，數(shù)據(jù)通常為微型機(jī)中，數(shù)據(jù)通常為8位、位、16位或位或32位。位。它大致可以分為三種基本類型：它大致可以分為三種基本類型：n（1）數(shù)字量）數(shù)字量n（2）模擬量）模擬量n（3）開(kāi)關(guān)量）開(kāi)關(guān)量5.1.1 CPU CPU與與I/OI/O設(shè)備之間的接口信息設(shè)備之間的接口信息22狀態(tài)信息（狀態(tài)

4、信息（Statustatus）在 輸 入 時(shí) ， 有 輸 入 設(shè) 備 是 否 準(zhǔn) 備 好在 輸 入 時(shí) ， 有 輸 入 設(shè) 備 是 否 準(zhǔn) 備 好（Ready）的狀態(tài)信息；在輸出時(shí)，有輸出）的狀態(tài)信息；在輸出時(shí)，有輸出設(shè)備是否有空（設(shè)備是否有空（Empty）的狀態(tài)信息，若輸）的狀態(tài)信息，若輸出設(shè)備正在輸出，則以忙（出設(shè)備正在輸出，則以忙（Busy）指示等等）指示等等33控制信息（控制信息（CoControltrol）控制輸入輸出設(shè)備啟動(dòng)或停止等等?？刂戚斎胼敵鲈O(shè)備啟動(dòng)或停止等等。5.1.1 CPU CPU與與I/OI/O設(shè)備之間的接口信息設(shè)備之間的接口信息n狀態(tài)信息和控制信息與數(shù)據(jù)是不同性質(zhì)的

5、信息，必狀態(tài)信息和控制信息與數(shù)據(jù)是不同性質(zhì)的信息，必須要分別傳送。但在大部分微型機(jī)中（須要分別傳送。但在大部分微型機(jī)中（8086也如也如此），只有通用的此），只有通用的IN和和OUT指令，因此，外設(shè)的狀指令，因此，外設(shè)的狀態(tài)也必須作為一種數(shù)據(jù)輸入；而態(tài)也必須作為一種數(shù)據(jù)輸入；而CPU的控制命令也的控制命令也必須作為一種數(shù)據(jù)輸出。所以，一個(gè)外設(shè)往往要幾必須作為一種數(shù)據(jù)輸出。所以，一個(gè)外設(shè)往往要幾個(gè)端口地址，個(gè)端口地址，CPU尋址的是端口，而不是籠統(tǒng)的外尋址的是端口，而不是籠統(tǒng)的外設(shè)。設(shè)。5.1.2 I/O接口的主要功能 對(duì)輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖和鎖存對(duì)輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖和鎖存輸出接口有輸出接口有

6、鎖存環(huán)節(jié)鎖存環(huán)節(jié)，輸入接口有，輸入接口有緩沖環(huán)節(jié)緩沖環(huán)節(jié)實(shí)際的電路常用：實(shí)際的電路常用：輸出鎖存緩沖環(huán)節(jié)輸出鎖存緩沖環(huán)節(jié)，輸入鎖存緩沖環(huán)節(jié)輸入鎖存緩沖環(huán)節(jié) 對(duì)信號(hào)的形式和數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行變換對(duì)信號(hào)的形式和數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行變換微機(jī)直接處理：微機(jī)直接處理：數(shù)字量數(shù)字量、模擬量模擬量、開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)量 對(duì)對(duì)I/O端口進(jìn)行尋址端口進(jìn)行尋址 與與CPU和和I/O設(shè)備進(jìn)行聯(lián)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)絡(luò)5.1.3 I/O接口的典型結(jié)構(gòu)控制總線控制總線CB地址總線地址總線ABI/O接口電路接口電路數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制狀態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DBCPU外設(shè)外設(shè)控制寄存器控制寄存器狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器1. 接口電路的內(nèi)

7、部結(jié)構(gòu)接口電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2. 接口電路的外部特性接口電路的外部特性3. 接口電路芯片的分類接口電路芯片的分類4. 接口電路的可編程性接口電路的可編程性1. 接口電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)nCPU與外設(shè)主要有與外設(shè)主要有數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息信息需要相互交換，于是從應(yīng)用角度看內(nèi)部：需要相互交換，于是從應(yīng)用角度看內(nèi)部： 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器n保存外設(shè)給保存外設(shè)給CPU和和CPU發(fā)往外設(shè)的數(shù)據(jù)發(fā)往外設(shè)的數(shù)據(jù) 狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器n保存外設(shè)或接口電路的狀態(tài)保存外設(shè)或接口電路的狀態(tài) 控制寄存器控制寄存器n保存保存CPU給外設(shè)或接口電路的命令給外設(shè)或接口電路的命令2. 接口電路的外部特性n主要體現(xiàn)在引腳

8、上，分成兩側(cè)信號(hào)主要體現(xiàn)在引腳上，分成兩側(cè)信號(hào)面向面向CPU一側(cè)的信號(hào)：一側(cè)的信號(hào)：n用于與用于與CPU連接連接n主要是數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)主要是數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)面向外設(shè)一側(cè)的信號(hào)：面向外設(shè)一側(cè)的信號(hào)：n用于與外設(shè)連接用于與外設(shè)連接n提供的信號(hào)五花八門提供的信號(hào)五花八門n功能定義、時(shí)序及有效電平等差異較大功能定義、時(shí)序及有效電平等差異較大3. 接口電路芯片的分類n接口電路核心部分往往是一塊或數(shù)塊大規(guī)接口電路核心部分往往是一塊或數(shù)塊大規(guī)模集成電路芯片（接口芯片）：模集成電路芯片（接口芯片）：n通用接口芯片通用接口芯片n支持通用的數(shù)據(jù)輸入輸出和控制的接口芯片支持通用的數(shù)據(jù)輸入輸出和控制的接口芯

9、片n面向外設(shè)的專用接口芯片面向外設(shè)的專用接口芯片n針對(duì)某種外設(shè)設(shè)計(jì)、與該種外設(shè)接口針對(duì)某種外設(shè)設(shè)計(jì)、與該種外設(shè)接口n 面向微機(jī)系統(tǒng)的專用接口芯片面向微機(jī)系統(tǒng)的專用接口芯片n與與CPU和系統(tǒng)配套使用，以增強(qiáng)其總體功能和系統(tǒng)配套使用，以增強(qiáng)其總體功能4. 接口電路的可編程性n許多接口電路具有多種功能和工作方式，許多接口電路具有多種功能和工作方式，可以通過(guò)編程的方法選定其中一種可以通過(guò)編程的方法選定其中一種n接口需要進(jìn)行物理連接，還需要編寫接口接口需要進(jìn)行物理連接，還需要編寫接口軟件軟件n接口軟件有兩類：接口軟件有兩類：n初始化程序段初始化程序段設(shè)定芯片工作方式等設(shè)定芯片工作方式等n數(shù)據(jù)交換程序段數(shù)

10、據(jù)交換程序段管理、控制、驅(qū)動(dòng)外設(shè)，管理、控制、驅(qū)動(dòng)外設(shè)，負(fù)責(zé)外設(shè)和系統(tǒng)間信息交換負(fù)責(zé)外設(shè)和系統(tǒng)間信息交換5.1.4 I/O端口的編址接口電路占用的接口電路占用的I/O端口有兩類編排形式端口有兩類編排形式nI/O端口單獨(dú)編址端口單獨(dú)編址nI/O地址空間獨(dú)立于存儲(chǔ)地址空間地址空間獨(dú)立于存儲(chǔ)地址空間n如如8086/8088nI/O端口與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址端口與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址n它們共享一個(gè)地址空間它們共享一個(gè)地址空間n如如M6800理解端口I/O端口單獨(dú)編址n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：nI/O端口的地址空間獨(dú)立端口的地址空間獨(dú)立n控制和地址譯碼電路相對(duì)簡(jiǎn)單控制和地址譯碼電路相對(duì)簡(jiǎn)單n專門的專門的I/O指令使程序清晰易讀

11、指令使程序清晰易讀n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：nI/O指令沒(méi)有存儲(chǔ)器指令豐富指令沒(méi)有存儲(chǔ)器指令豐富內(nèi)存內(nèi)存空間空間I/O空間空間FFFFF0FFFF80 x86采用采用I/O端口獨(dú)立編址端口獨(dú)立編址I/O端口與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n不需要專門的不需要專門的I/O指令指令nI/O數(shù)據(jù)存取與存儲(chǔ)器數(shù)數(shù)據(jù)存取與存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存取一樣靈活據(jù)存取一樣靈活n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：nI/O端口要占去部分存儲(chǔ)端口要占去部分存儲(chǔ)器地址空間器地址空間n程序不易閱讀（不易分程序不易閱讀（不易分清訪存和訪問(wèn)外設(shè)）清訪存和訪問(wèn)外設(shè)）內(nèi)存內(nèi)存部分部分I/O部分部分存儲(chǔ)器空間存儲(chǔ)器空間00000FFFFF5.1.5 8088/8086的輸入輸

12、出指令n輸入指令輸入指令I(lǐng)N AL,i8;字節(jié)輸入，直接尋址字節(jié)輸入，直接尋址IN AL,DX;字節(jié)輸入，間接尋址字節(jié)輸入，間接尋址IN AX,i8;字輸入，直接尋址字輸入，直接尋址IN AX,DX;字輸入，間接尋址字輸入，間接尋址n輸出指令輸出指令OUT i8,AL;字節(jié)輸出，直接尋址字節(jié)輸出，直接尋址OUT DX,AL;字節(jié)輸出，間接尋址字節(jié)輸出，間接尋址OUT i8,AL;字輸出，直接尋址字輸出，直接尋址OUT DX,AL;字輸出，間接尋址字輸出，間接尋址演演示示演示演示8088/8086的I/O端口n8088/8086只能通過(guò)輸入輸出指令與外設(shè)只能通過(guò)輸入輸出指令與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；呈

13、現(xiàn)給程序員的外設(shè)是端口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；呈現(xiàn)給程序員的外設(shè)是端口（Port），即），即I/O地址地址n8088/8086用于尋址外設(shè)端口的地址線為用于尋址外設(shè)端口的地址線為16條，端口最多為條，端口最多為21665536（64K）個(gè)，）個(gè)，端口號(hào)為端口號(hào)為0000H FFFFHn每個(gè)端口用于傳送一個(gè)字節(jié)的外設(shè)數(shù)據(jù)每個(gè)端口用于傳送一個(gè)字節(jié)的外設(shè)數(shù)據(jù)I/O尋址方式n8088/8086的的端口有端口有64K個(gè)，無(wú)需分段，個(gè)，無(wú)需分段，設(shè)計(jì)有兩種尋址方式設(shè)計(jì)有兩種尋址方式v直接尋址直接尋址：只用于尋址：只用于尋址00H FFH前前256個(gè)端口，操作數(shù)個(gè)端口，操作數(shù)i8表示端口號(hào)表示端口號(hào)v間接尋址間接尋址

14、：可用于尋址全部：可用于尋址全部64K個(gè)端口，個(gè)端口，DX寄存器的值就是端口號(hào)寄存器的值就是端口號(hào)n對(duì)大于對(duì)大于FFH的端口只能采用間接尋址方式的端口只能采用間接尋址方式數(shù)據(jù)交換方式n如果輸入輸出一個(gè)字節(jié)，利用如果輸入輸出一個(gè)字節(jié)，利用AL寄存器寄存器n如果輸入輸出一個(gè)字，利用如果輸入輸出一個(gè)字，利用AX寄存器寄存器n輸入一個(gè)字，實(shí)際上是從連續(xù)兩個(gè)端口輸入輸入一個(gè)字，實(shí)際上是從連續(xù)兩個(gè)端口輸入兩個(gè)字節(jié)，分別送兩個(gè)字節(jié)，分別送AL（對(duì)應(yīng)低地址端口）（對(duì)應(yīng)低地址端口）和和AH（對(duì)應(yīng)高地址端口）（對(duì)應(yīng)高地址端口）n輸出一個(gè)字，實(shí)際上是將輸出一個(gè)字，實(shí)際上是將AL（對(duì)應(yīng)低地址（對(duì)應(yīng)低地址端口）和端口）

15、和AH（對(duì)應(yīng)高地址端口）兩個(gè)字節(jié)（對(duì)應(yīng)高地址端口）兩個(gè)字節(jié)的內(nèi)容輸出給連續(xù)兩個(gè)端口的內(nèi)容輸出給連續(xù)兩個(gè)端口IN指令（從20H端口輸入一個(gè)字）；方法方法1 1：字量輸入，直接尋址字量輸入，直接尋址in ax,20hin ax,20h；方法方法2 2：字量輸入，間接尋址字量輸入，間接尋址movmov dx,20h dx,20hin ax,dxin ax,dx；方法方法3：字節(jié)輸入，直接尋址字節(jié)輸入，直接尋址in al,21hin al,21hmovmov ah,al ah,alin al,20hin al,20h；方法方法4：字節(jié)輸入，字節(jié)輸入，間間接尋址接尋址movmov dx,21h dx,2

16、1hin al,dxin al,dxmovmov ah,al ah,aldecdec dx dxin al,dxin al,dxOUT指令（向300H端口輸出一個(gè)字節(jié)）；唯一的方法：間接尋址，字節(jié)量輸出；唯一的方法：間接尋址，字節(jié)量輸出mov al,bvarmov al,bvar ；bvarbvar是字節(jié)變量是字節(jié)變量movmov dx,300h dx,300hout dxout dx,al,al5.1.6 I/O地址的譯碼nI/O地址的譯碼方法與存儲(chǔ)器地址的譯碼地址的譯碼方法與存儲(chǔ)器地址的譯碼方法一樣，但有它的特點(diǎn)：方法一樣，但有它的特點(diǎn)：n部分譯碼時(shí)，通常是中間地址線不連接部分譯碼時(shí)，通常

17、是中間地址線不連接n部分譯碼也有最低地址線不連接的情況部分譯碼也有最低地址線不連接的情況n每個(gè)接口電路通常只占用幾個(gè)每個(gè)接口電路通常只占用幾個(gè)I/O地址，這地址，這時(shí)可以利用基本邏輯門電路進(jìn)行地址譯碼時(shí)可以利用基本邏輯門電路進(jìn)行地址譯碼n除采用譯碼器、門電路進(jìn)行譯碼外，除采用譯碼器、門電路進(jìn)行譯碼外，I/O地地址譯碼還經(jīng)常采用可編程邏輯器件址譯碼還經(jīng)常采用可編程邏輯器件PLDIBM PC/AT主機(jī)板的I/O譯碼電路接口芯片內(nèi)部譯碼接口芯片內(nèi)部譯碼A0A4DMA控制器控制器1中斷控制器中斷控制器1定時(shí)計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)器并行接口電路并行接口電路DMA頁(yè)面寄存器頁(yè)面寄存器中斷控制器中斷控制器2DMA控

18、制器控制器2協(xié)處理器協(xié)處理器A5A6A7A8A974LS138譯碼器譯碼器HLDAMASTERABCE1E2E3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7IBM PC/XT主機(jī)板的I/O譯碼電路Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5Y6 Y7A5A6 A7A8A9 AENIOWAB CG2BG2AG1DMA CS（8237）INTR CS（8259）T/C CS（8253）PPI CS（8255）WRTDMAPG（寫（寫DMA頁(yè)面寄存器）頁(yè)面寄存器）WRTNMIREG（寫（寫NMI屏蔽寄存器）屏蔽寄存器）邏輯門電路進(jìn)行I/O地址譯碼A9A8A7A6A5A2A4A3AENA1A074LS033E7H5.2 數(shù)

19、據(jù)傳送方式1.程序方式：是指在程序控制下的數(shù)據(jù)傳送，又分為：程序方式：是指在程序控制下的數(shù)據(jù)傳送，又分為：無(wú)條件傳送、條件傳送方式（查詢傳送）無(wú)條件傳送、條件傳送方式（查詢傳送）2.中斷方式：外設(shè)主動(dòng)向中斷方式：外設(shè)主動(dòng)向CPU發(fā)出請(qǐng)求，使發(fā)出請(qǐng)求，使CPU暫暫時(shí)停下目前的工作和外設(shè)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸。時(shí)停下目前的工作和外設(shè)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸。3.直接存儲(chǔ)器存?。ㄖ苯哟鎯?chǔ)器存取（DMA）傳送請(qǐng)求由外設(shè)向傳送請(qǐng)求由外設(shè)向DMA控制器（控制器（DMAC）提出，后者向）提出，后者向CPU申請(qǐng)總申請(qǐng)總線，最后線，最后DMAC利用系統(tǒng)總線來(lái)完成外設(shè)和存儲(chǔ)利用系統(tǒng)總線來(lái)完成外設(shè)和存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送器間的數(shù)據(jù)傳

20、送5.3 程序傳送方式n無(wú)條件傳送方式無(wú)條件傳送方式n條件傳送方式條件傳送方式5.3.1 無(wú)條件傳送方式及其接口n在在CPU與外設(shè)交換數(shù)據(jù)不頻繁時(shí)，可以認(rèn)為它與外設(shè)交換數(shù)據(jù)不頻繁時(shí)，可以認(rèn)為它們總是處于們總是處于“就緒就緒”狀態(tài)，隨時(shí)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)狀態(tài)，隨時(shí)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，這就是無(wú)條件傳送，或稱立即傳送、同傳送，這就是無(wú)條件傳送，或稱立即傳送、同步傳送步傳送n適合于簡(jiǎn)單設(shè)備，如適合于簡(jiǎn)單設(shè)備，如LED數(shù)碼管、按鍵或按鈕數(shù)碼管、按鍵或按鈕等等n無(wú)條件傳送的優(yōu)點(diǎn)是：接口和操作均十分簡(jiǎn)單無(wú)條件傳送的優(yōu)點(diǎn)是：接口和操作均十分簡(jiǎn)單n無(wú)條件傳送的缺點(diǎn)是：工作不可靠無(wú)條件傳送的缺點(diǎn)是：工作不可靠n這種傳送有

21、前提：外設(shè)必須隨時(shí)就緒這種傳送有前提：外設(shè)必須隨時(shí)就緒流流程程無(wú)條件傳送：輸入示例IOR三態(tài)緩沖器OEI/O裝置地址譯碼器CSD7D0A15A1A00160HMOV DX, 160HINAL, DX無(wú)條件傳送：輸入實(shí)例MOV DX, 160HINAL, DX74LS244+5V10K x 8G1 G2數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線CSIOR無(wú)條件傳送：輸出示例地址譯碼器數(shù)據(jù)鎖存器A15A1IOWA0CS0160H輸出設(shè)備D7D0MOV DX, 160HMOV AL, BXOUT DX, AL無(wú)條件傳送：輸出實(shí)例MOV DX, 160HMOV AL, BXOUT DX, AL+5V74LS373300 x 8

22、LE OE數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線CSIOW無(wú)條件傳送：輸入輸出接口K7K1K0+5VD0D7A0A15CLKLS06反相反相驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器LS2738D鎖存器鎖存器LS244三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器8000H譯碼譯碼+5VLED0LED7GIOWIORnext:mov dx,8000h;DX指向數(shù)據(jù)端口指向數(shù)據(jù)端口in al,dx;從輸入端口讀開(kāi)關(guān)狀態(tài)從輸入端口讀開(kāi)關(guān)狀態(tài)not al;反相反相out dx,al;送輸出端口顯示送輸出端口顯示call delay;調(diào)子程序延時(shí)調(diào)子程序延時(shí)jmp next;重復(fù)重復(fù)5.3.2 查詢傳送方式及其接口nCPU需要先了解（查詢）外設(shè)的工作狀態(tài)，需要先了解（查詢）外設(shè)

23、的工作狀態(tài)，然后在外設(shè)可以交換信息的情況下（然后在外設(shè)可以交換信息的情況下（就緒就緒）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入或輸出實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入或輸出n對(duì)多個(gè)外設(shè)的情況，則對(duì)多個(gè)外設(shè)的情況，則CPU按一定順序依次按一定順序依次查詢（輪詢）。先查詢的外設(shè)將優(yōu)先進(jìn)行數(shù)查詢（輪詢）。先查詢的外設(shè)將優(yōu)先進(jìn)行數(shù)據(jù)交換據(jù)交換n查詢傳送的特點(diǎn)是：工作可靠，適用面寬，查詢傳送的特點(diǎn)是：工作可靠，適用面寬，但傳送效率低但傳送效率低就緒就緒查詢傳送的兩個(gè)環(huán)節(jié) 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

24、是輸入，通過(guò)輸入指令從數(shù)據(jù)端口是輸入，通過(guò)輸入指令從數(shù)據(jù)端口讀入數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)n是輸出，通過(guò)輸出指令向數(shù)據(jù)端口是輸出，通過(guò)輸出指令向數(shù)據(jù)端口輸出數(shù)據(jù)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RD1. 查詢輸入接口D01. 查詢輸入接口IOR+5V8D鎖存器鎖存器8位位三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器譯碼譯碼1位位三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器RQ A0A158000H8001HD0D7D0D輸入輸入設(shè)備設(shè)備IORSTBmov dx,8000h ;DX指向狀態(tài)端口指向狀態(tài)端口status: in al,dx;讀狀態(tài)端口讀狀態(tài)端口test al,01h ;測(cè)試標(biāo)志位測(cè)試標(biāo)志位D0jz status;

25、D00，未就緒，繼續(xù)查詢，未就緒，繼續(xù)查詢inc dx;D01，就緒，就緒，DX指向數(shù)據(jù)端口指向數(shù)據(jù)端口in al,dx;從數(shù)據(jù)端口輸入數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)端口輸入數(shù)據(jù)2. 查詢輸出接口WRD72. 查詢輸出接口8D鎖存器鎖存器譯碼譯碼1位位三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器RQ A0A158000H8001HD0D7D7D+5V輸出輸出設(shè)備設(shè)備ACKIOWIORmov dx,8000h ;DX指向狀態(tài)端口指向狀態(tài)端口status: in al,dx;讀取狀態(tài)端口的狀態(tài)數(shù)據(jù)讀取狀態(tài)端口的狀態(tài)數(shù)據(jù)test al,80h ;測(cè)試標(biāo)志位測(cè)試標(biāo)志位D7jnz status;D71，未就緒，繼續(xù)查詢，未就緒，繼續(xù)查詢inc d

26、x;D70，就緒，就緒，DX指向數(shù)據(jù)端口指向數(shù)據(jù)端口mov al,buf ;變量變量buf送送ALout dx,al;將數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)端口將數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)端口例 查詢方式的EEPROM編程2817AA0A10A0A108000HI/O0I/O7D0D7D0譯碼譯碼A11A19譯碼譯碼A0A15 RDY/BUSYIORWERDMEMWMEMRCEnext:mov al,55h;寫入內(nèi)容寫入內(nèi)容55Hmov bx,al;寫入存儲(chǔ)單元寫入存儲(chǔ)單元nop;空操作指令，起延時(shí)作用空操作指令，起延時(shí)作用nopnext1: in al,dx;查詢狀態(tài)口查詢狀態(tài)口test al,01h;測(cè)試測(cè)試D0jz ne

27、xt1;D00，芯片還在寫入，芯片還在寫入inc bx;D01，寫畢，指針移動(dòng)，寫畢，指針移動(dòng)loop next;循環(huán)至全部字節(jié)寫完循環(huán)至全部字節(jié)寫完查詢式輸入輸出方式的實(shí)例n假設(shè)從終端往緩沖區(qū)輸入一個(gè)字符行，當(dāng)遇假設(shè)從終端往緩沖區(qū)輸入一個(gè)字符行，當(dāng)遇到回車符（到回車符（ODH）或者字符行超過(guò)）或者字符行超過(guò)80個(gè)字符個(gè)字符時(shí)，輸入便結(jié)束，并自動(dòng)加上一個(gè)換行符時(shí)，輸入便結(jié)束，并自動(dòng)加上一個(gè)換行符（0AH）。如果在輸入的）。如果在輸入的81個(gè)字符中未見(jiàn)到個(gè)字符中未見(jiàn)到回車符，則在終端上輸出信息回車符，則在終端上輸出信息“BUFFER OVERFLOW”。n注：終端往注：終端往CPU輸入的是加了偶

28、校驗(yàn)的輸入的是加了偶校驗(yàn)的ASCII碼，輸入后先檢驗(yàn)，無(wú)錯(cuò)再清除校驗(yàn)碼，輸入后先檢驗(yàn)，無(wú)錯(cuò)再清除校驗(yàn)位，并傳輸?shù)骄彌_區(qū)；有錯(cuò)輸出錯(cuò)誤信息。位，并傳輸?shù)骄彌_區(qū)；有錯(cuò)輸出錯(cuò)誤信息。DATA_SEG SEGMENTMESSAGEDB“BUFFER OVERFLOW”DBODH,OAHDATA_SEG ENDSCOM_SEGSEGMENTBUFFERDB82 DUP(?)COUNTDW?COM_SEGENDSCODE_SEG SEGMENTASSUMECS:CODE_SEG,DS:DATA_SEG,ES:COM_SEGSTART:MOV AX,DATA_SEGMOV DS,AXMOV AX,COM_S

29、EGMOV ES,AXMOV DI,OFFSET BUFFERMOV ES:COUNT,DIMOV CX,81CLDNEXT_IN:INAL,56H;讀狀態(tài)讀狀態(tài)TEST AL,02HJZNEXT_ININAL,52H;讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)ORAL,0JPENO_ERRORJMPERRORNO_ERROR:AND AL,7FHSTOSBCMP AL,ODHLOOPNE NEXT_INJNEOVERFLOWMOV AL,OAHSTOSBSUBDI,ES:COUNTMOV ES:COUNT,DIOVERFLOW:MOV SI,OFFSET MESSAGEMOV CX,17NEXT_OUT:INAL,56H

30、TEST AL,01HJZNEXT_OUTLODSBOUT54H,ALLOOP NEXT_OUT5.4 中斷傳送方式斷點(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)nCPU在執(zhí)行程序中，在執(zhí)行程序中，被內(nèi)部或外部的事件被內(nèi)部或外部的事件所打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一所打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段預(yù)先安排好的中斷段預(yù)先安排好的中斷服務(wù)程序；服務(wù)結(jié)束服務(wù)程序；服務(wù)結(jié)束后，又返回原來(lái)的斷后，又返回原來(lái)的斷點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序程序流程流程8086/8088的中斷響應(yīng)過(guò)程的中斷響應(yīng)過(guò)程 5.4.1 中斷傳送與接口n中斷傳送是一種效率更

31、高的程序傳送方式中斷傳送是一種效率更高的程序傳送方式n進(jìn)行傳送的進(jìn)行傳送的中斷服務(wù)程序是預(yù)先設(shè)計(jì)好的中斷服務(wù)程序是預(yù)先設(shè)計(jì)好的n中斷請(qǐng)求是外設(shè)隨機(jī)向中斷請(qǐng)求是外設(shè)隨機(jī)向CPU提出的提出的nCPU對(duì)請(qǐng)求的檢測(cè)是有規(guī)律的對(duì)請(qǐng)求的檢測(cè)是有規(guī)律的：一般是在每：一般是在每條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期采樣中斷請(qǐng)求輸條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期采樣中斷請(qǐng)求輸入引腳入引腳n中斷還有著非常廣泛的應(yīng)用中斷還有著非常廣泛的應(yīng)用中斷輸入接口D0D7+5V8D鎖存器鎖存器8位位三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器三態(tài)緩沖器三態(tài)緩沖器RQ 譯碼譯碼 8001H中斷向量號(hào)中斷向量號(hào)D0D7INTRD輸入輸入設(shè)備設(shè)備中斷允許觸發(fā)器中斷允許觸發(fā)器A0

32、A15中斷請(qǐng)求觸發(fā)器中斷請(qǐng)求觸發(fā)器IORINTASTB5.4.2 中斷工作過(guò)程n中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求n中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)n關(guān)中斷關(guān)中斷n斷點(diǎn)保護(hù)斷點(diǎn)保護(hù)n中斷識(shí)別中斷識(shí)別n現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)n中斷服務(wù)中斷服務(wù)n恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)n開(kāi)中斷開(kāi)中斷n中斷返回中斷返回中斷服務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的實(shí)質(zhì)性環(huán)節(jié)中斷服務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的實(shí)質(zhì)性環(huán)節(jié)中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)5.4.3 中斷優(yōu)先權(quán)問(wèn)題：有多個(gè)中斷同時(shí)請(qǐng)求，問(wèn)題：有多個(gè)中斷同時(shí)請(qǐng)求，CPU如何應(yīng)對(duì)？如何應(yīng)對(duì)？方法方法1：軟件查詢方式：軟件查詢方式方法方法2：簡(jiǎn)單硬件方式：簡(jiǎn)單硬件方式鏈?zhǔn)絻?yōu)先權(quán)排隊(duì)電路鏈?zhǔn)絻?yōu)先權(quán)排隊(duì)電路優(yōu)先權(quán)編碼電路優(yōu)先權(quán)編碼電路方法方法3：專

33、用硬件方式：專用硬件方式如如8259A中斷查詢接口A0A15鎖鎖存存器器INTR三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器譯碼譯碼 8001HD0D7INT1INT2INT3IOR軟件查詢中斷源流程圖軟件查詢中斷源流程圖 鏈?zhǔn)街袛鄡?yōu)先權(quán)排隊(duì)電路A2A1C2C1D2D1B2B1中斷源中斷源A觸發(fā)器觸發(fā)器中斷源中斷源B觸發(fā)器觸發(fā)器中斷源中斷源C觸發(fā)器觸發(fā)器中斷矢量中斷矢量D中斷矢量中斷矢量C中斷矢量中斷矢量B中斷矢量中斷矢量A中斷源中斷源D觸發(fā)器觸發(fā)器緩沖器緩沖器緩沖器緩沖器緩沖器緩沖器緩沖器緩沖器INTA中斷優(yōu)先權(quán)編碼電路比較器失效信號(hào)比較器失效信號(hào)比較器比較器8：3優(yōu)先權(quán)優(yōu)先權(quán)編碼器編碼器優(yōu)先權(quán)優(yōu)先權(quán)寄存器寄存器D

34、0D721AB中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求0中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求1中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求2A0A1A2INTRB0B1B2中斷嵌套中斷嵌套5.4.3 中斷優(yōu)先權(quán)（續(xù)2）問(wèn)題問(wèn)題3：中斷處理過(guò)程中，：中斷處理過(guò)程中，又有中斷提出請(qǐng)求，怎么辦？又有中斷提出請(qǐng)求，怎么辦？解答解答1：鏈?zhǔn)絻?yōu)先權(quán)排隊(duì)電路鏈?zhǔn)絻?yōu)先權(quán)排隊(duì)電路（圖（圖6-13）解答解答2：優(yōu)先權(quán)編碼電路優(yōu)先權(quán)編碼電路（圖（圖6-14）除了硬件上能夠識(shí)別更高級(jí)中斷請(qǐng)求除了硬件上能夠識(shí)別更高級(jí)中斷請(qǐng)求外，軟件上在中斷服務(wù)程序中需要開(kāi)放中外，軟件上在中斷服務(wù)程序中需要開(kāi)放中斷，才能實(shí)現(xiàn)中斷嵌套斷，才能實(shí)現(xiàn)中斷嵌套n 3. 中斷優(yōu)先級(jí)及中斷嵌套中斷優(yōu)先級(jí)及中斷嵌套n 中

35、斷優(yōu)先級(jí)控制應(yīng)當(dāng)解決這樣兩中斷優(yōu)先級(jí)控制應(yīng)當(dāng)解決這樣兩種可能出現(xiàn)的情況：種可能出現(xiàn)的情況：n 當(dāng)不同優(yōu)先級(jí)的多個(gè)中斷源同當(dāng)不同優(yōu)先級(jí)的多個(gè)中斷源同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，CPU首先響應(yīng)最高優(yōu)首先響應(yīng)最高優(yōu)先級(jí)的中斷源。先級(jí)的中斷源。n 當(dāng)當(dāng)CPU正在對(duì)某一中斷源服務(wù)正在對(duì)某一中斷源服務(wù)時(shí)，比它優(yōu)先級(jí)更高的中斷源提出中斷請(qǐng)時(shí)，比它優(yōu)先級(jí)更高的中斷源提出中斷請(qǐng)求時(shí)，求時(shí)，CPU能夠中斷正在執(zhí)行的中斷服務(wù)能夠中斷正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序而去對(duì)優(yōu)先程序而去對(duì)優(yōu)先級(jí)更高的中斷源進(jìn)行服務(wù)。級(jí)更高的中斷源進(jìn)行服務(wù)。 圖5.11 中斷嵌套示意圖 5.5 DMA傳送方式n希望克服程序控制傳送的不足：希

36、望克服程序控制傳送的不足：外設(shè)外設(shè)CPU存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器外設(shè)外設(shè)CPU存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器n直接存儲(chǔ)器存取直接存儲(chǔ)器存取DMA：外設(shè)外設(shè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器外設(shè)外設(shè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器nCPU釋放總線，由釋放總線，由DMA控制器管理控制器管理DMA傳送的工作過(guò)程 CPU對(duì)對(duì)DMA控制器進(jìn)行初始化設(shè)置控制器進(jìn)行初始化設(shè)置 外設(shè)、外設(shè)、DMAC和和CPU三者通過(guò)應(yīng)答信號(hào)三者通過(guò)應(yīng)答信號(hào)建立聯(lián)系：建立聯(lián)系：CPU將總線交給將總線交給DMAC控制控制 DMA傳送傳送nDMA讀存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器讀存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器 外設(shè)外設(shè)nDMA寫存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器寫存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器 外設(shè)外設(shè) 自動(dòng)增減地址和計(jì)數(shù)，判斷傳送完成否自動(dòng)增減地址和計(jì)數(shù)，判斷傳送完

37、成否DMA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流程傳送方式的比較n無(wú)條件傳送無(wú)條件傳送：慢速外設(shè)需與：慢速外設(shè)需與CPU保持同步保持同步n查詢傳送查詢傳送： 簡(jiǎn)單實(shí)用，效率較低簡(jiǎn)單實(shí)用，效率較低n中斷傳送中斷傳送：外設(shè)主動(dòng)，可與：外設(shè)主動(dòng)，可與CPU并行工作，并行工作，但每次傳送需要大量額外時(shí)間開(kāi)銷但每次傳送需要大量額外時(shí)間開(kāi)銷 nDMA傳送傳送：DMAC控制，外設(shè)直接和存儲(chǔ)控制，外設(shè)直接和存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，適合大量、快速數(shù)據(jù)傳器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，適合大量、快速數(shù)據(jù)傳送送第第5 5章教學(xué)要求章教學(xué)要求1. 了解了解

38、I/O接口電路的主要功能、接口電路的主要功能、內(nèi)部和外部特點(diǎn)、端口編址方法、內(nèi)部和外部特點(diǎn)、端口編址方法、I/O地址譯碼特點(diǎn)地址譯碼特點(diǎn)2. 掌握輸入輸出指令掌握輸入輸出指令3. 掌握無(wú)條件、查詢傳送方式掌握無(wú)條件、查詢傳送方式第第5 5章教學(xué)要求章教學(xué)要求（續(xù)）（續(xù)）4. 理解中斷、中斷源、中斷工作理解中斷、中斷源、中斷工作過(guò)程、中斷源識(shí)別、優(yōu)先權(quán)排隊(duì)過(guò)程、中斷源識(shí)別、優(yōu)先權(quán)排隊(duì)和中斷嵌套和中斷嵌套5. 理解理解DMA傳送的工作過(guò)程傳送的工作過(guò)程第第5 5章習(xí)題章習(xí)題1. I/O1. I/O接口的基本功能是什么？接口的基本功能是什么？2 2I/OI/O端口直接尋址的輸入端口直接尋址的輸入/

39、/輸出指輸出指令有哪幾種類型？令有哪幾種類型？3. CPU3. CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送采用哪與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送采用哪幾種方式？各有什么特點(diǎn)？幾種方式？各有什么特點(diǎn)？第第5 5章習(xí)題章習(xí)題4.4.有有8 8個(gè)發(fā)光二極管通過(guò)驅(qū)動(dòng)器和鎖存?zhèn)€發(fā)光二極管通過(guò)驅(qū)動(dòng)器和鎖存器接到器接到CPUCPU的數(shù)據(jù)總線，試編寫使發(fā)光的數(shù)據(jù)總線，試編寫使發(fā)光二極管輪流點(diǎn)亮的程序段。（點(diǎn)亮?xí)r間二極管輪流點(diǎn)亮的程序段。（點(diǎn)亮?xí)r間可通過(guò)軟件延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)）可通過(guò)軟件延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)）第第5 5章習(xí)題章習(xí)題5.5.分析圖示電路，并回答問(wèn)題。分析圖示電路，并回答問(wèn)題。1)1)這是一個(gè)什么電路？這是一個(gè)什么電路？2)2)圖示電路中，圖示電路中，STBSTB，IBFIBF，A A，B B各起什么作用？各起什么作用？3)3)簡(jiǎn)述該電路的工作過(guò)程（或?qū)懞?jiǎn)述該電路的工作過(guò)程（或?qū)懗稣f(shuō)明工作過(guò)程的程序）。出說(shuō)明工作過(guò)程的程序）。第