LYF6-通電11(輸入輸出接口)

第七章輸入輸出接口一、概述?速度不匹配；

計算機通過外圍設備與外界通信或交換數(shù)據(jù)稱為“輸入/輸出”。在計算機系統(tǒng)中，常用的外圍設備有：

鍵盤、顯示器、磁盤機、打印機、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器等。把外圍設備同微型計算機連接起來的電路稱為“外設接口電路”，簡稱“外設接口”。

由于外設種類繁多，所處理的信息不同、速度不同等，因此，主機與外設之間存在下列一些問題：

?信號電平不匹配；

?信號格式不匹配；

?時序不匹配。對于典型系統(tǒng)，其連接示意圖為：因此，主機與外設之間是通過接口進行連接的，如：

接口有簡單的，如：三態(tài)緩沖器、鎖存器…

，

也有復雜的,如:可編程的8259、8255、8253、8251、8237

。

二、接口的基本結構接口的一般形式為：

接口電路是專門為解決CPU與外設之間的不匹配、不協(xié)調(diào)工作而設置的，處于總線與外設之間，一般具有下列基本功能：

?設置數(shù)據(jù)緩沖器－－解決速度不匹配

?設置電平轉(zhuǎn)換電路－－解決信號電平不一致問題

?設置信息轉(zhuǎn)換邏輯－滿足各自格式要求(如A/D、D/A等)

?設置時序控制電路－－實現(xiàn)CPU與外設同步工作三、I/O端口的編址CPU尋址I/O端口，有兩種方式統(tǒng)一編址單獨編址－－用統(tǒng)一的傳送（MOV）指令－－用IN、OUT指令四、CPU與外設之間的數(shù)據(jù)交換微機中常用的輸入/輸出控制方式一般有三種：即程序控制方式、中斷方式和DMA方式1、程序控制方式（1）無條件傳送無條件傳送用于能夠確信外設已經(jīng)準備就緒的場合，如讀取開關的狀態(tài)，LED的顯示等。無條件傳送的接口電路示意如下：教材P266圖7.5舉例：設Y=20H，要求掃描開關的狀態(tài)，當開關閉合時，對應的指示燈亮，編程實現(xiàn)上述功能。查詢輸入流程如下：

輸入狀態(tài)READY輸入數(shù)據(jù)N（2）條件傳送（查詢方式）INAL，22HTESTAL，80HJZWAIT1WAIT1：INAL，20H程序段為：；查詢狀態(tài)；輸入數(shù)據(jù)Y查詢輸出流程如下：

輸入狀態(tài)BUSY輸出數(shù)據(jù)YINAL，22HTESTAL，02HJNZWAIT2WAIT2：MOVAL，[SI]程序段為：；查詢狀態(tài)；輸出數(shù)據(jù)OUT21H，ALN某微機系統(tǒng)的輸入設備的數(shù)據(jù)口地址為21H，輸出設備的數(shù)據(jù)口地址為22H,狀態(tài)寄存器的端口地址為20H。當狀態(tài)寄存器的D0位為1，表示數(shù)據(jù)已準備好，可以輸入數(shù)據(jù)；D1位為0，表示輸出寄存器空，可以輸出數(shù)據(jù)?，F(xiàn)要求從輸入設備輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)某種處理后，將其從輸出設備輸出，共50次。舉例：2、中斷方式在第八章中介紹3、直接存儲器存?。―MA)第八章

中斷本章首先介紹一般中斷的基本概念,第二節(jié)介紹8086中斷系統(tǒng)，然后再介紹可編程中斷管理器8259A等內(nèi)容。利用中斷方式，使CPU與外設交換數(shù)據(jù)時，可大大提高CPU效率，使計算機可進行分時操作、實時操作和故障處理等；利用8086的軟中斷，還可調(diào)用大量為外設服務的子程序。8.1中斷概述一、二、中斷系統(tǒng)功能

1、能實現(xiàn)中斷響應、中斷服務及中斷返回；

2、能實現(xiàn)中斷優(yōu)先級排隊；

3、能實現(xiàn)中斷嵌套。三、中斷基本概念

?中斷源－引起中斷的原因或發(fā)出中斷請求信號的來源

?中斷屏蔽－－用軟件的方法使請求中斷的設備不能產(chǎn)生中斷

?中斷嵌套－－CPU在執(zhí)行中斷服務程序的過程中，又有新的更高級別的中斷源請求中斷，CPU中止現(xiàn)行的服務程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行更高級別的中斷服務程序，這種過程稱為中斷嵌套。中斷

?中斷矢量表－－每個中斷服務程序有一個4字節(jié)的入口地址

CS：IP，中斷矢量表用來存放中斷服務程序的入口地址。

?中斷優(yōu)先級－－多個中斷源同時請求中斷時，按輕重緩急排隊，CPU先響應級別高的中斷，后響應級別低的中斷CPU對可屏蔽中斷的優(yōu)先級設定的方法有兩種：軟件處理－－硬件處理－－優(yōu)先鏈－－菊花鏈（硬件查詢）矢量中斷優(yōu)先級－－比較器查詢方式（移位法、屏蔽法）8.28086/8088中斷系統(tǒng)

8086CPU有一個強有力的中斷處理系統(tǒng)，能處理256種不同的中斷類型，方法簡便靈活。8086中斷結構如下所示：一、中斷分類1、外部中斷

?非屏蔽中斷----外部通過NMI引起---自動產(chǎn)生2＃中斷

?可屏蔽中斷----外部通過INTR引起---由8259管理，CPU

是否響應取決于中斷標志IF。

IF＝0

禁止中斷

(CLI)

IF＝1允許中斷

(STI)CPU響應INTR中斷，執(zhí)行兩個INTA響應周期二、中斷優(yōu)先級次序內(nèi)部中斷除法錯INTOTNTnNMIINTR單步中斷2、內(nèi)部中斷

?專用中斷：0＃－－除法出錯

1＃－－單步中斷

3＃－－斷點中斷

4＃－－溢出中斷

?

軟中斷：由INTn

指令引起的中斷三、中斷矢量表即中斷服務程序入口地址表。中斷矢量表格式為：設：某中斷源類型為0AH，入口為INTR1。

試為該中斷源裝填中斷向量。四、中斷響應過程CPU響應可屏蔽中斷有三個條件：

?外設有中斷請求；

?本中斷位未被屏蔽；

?

CPU允許中斷。

當三個條件滿足，又無更高級的中斷處理，CPU在當前指令執(zhí)行結束響應中斷。

CPU響應中斷后，對外設接口發(fā)出兩個中斷響應信號INTA,外設收到第二個INTA以后，向CPU數(shù)據(jù)總線提供中斷矢量。CPU根據(jù)中斷矢量，在中斷矢量表中，取得對應的中斷服務程序入口，并轉(zhuǎn)入相應的中斷服務程序。8086的中斷響應過程如下所示。8.3可編程中斷控制器8259A

8259A的主要性能有：

8級中斷管理，通過級連可擴至至64級；每級中斷均可使之允許或屏蔽；芯片內(nèi)設有優(yōu)先級判別電路，與控制電路等共同作用下，選擇優(yōu)先級高的中斷類型號傳送給CPU。

本節(jié)主要介紹8259A的內(nèi)部結構、引腳功能、控制字格式及8259A初始化編程。一、8259A的內(nèi)部結構及引腳功能1、內(nèi)部結構（1）與CPU總線接口包括：數(shù)據(jù)總線緩沖器讀寫控制邏輯（2）中斷管理器包括：中斷請求寄存器IRR、中斷服務寄存器ISR、中斷屏蔽寄存器IMR、優(yōu)先級管理器PR及控制電路。（3）級聯(lián)緩沖器/比較器－－擴至64級硬件中斷2、引腳功能介紹8259A引腳功能圖如下：與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，實現(xiàn)8259A與CPU間的數(shù)據(jù)交換接收CPU中斷響應向CPU發(fā)中斷請求口地址選擇A0=0偶地址A0=1奇地址CAS0~CAS2主片：輸出從片：輸入同名端相連:從片/緩沖I/O設備中斷請求輸入端即：8級硬件中斷中斷請求可以是電平或上升沿觸發(fā)，由軟件設定二、8259A編程

8259A編程分為兩種，即：初始化編程－在8259A開始正常工作之前，由CPU送入2～4個ICW操作(工作方式)編程－在初始化之后的任何時間寫入，動態(tài)改變8259A工作方式1、8259A初始化編程－－介紹初始化命令字ICW1~ICW4初始化命令字完成的功能為：

?設定中斷請求信號的觸發(fā)方式；

?設定8259A的工作方式；

?設定8259A中斷類型號基值；

?設定優(yōu)先級方式；

?設定中斷處理結束操作方式。（1）ICW1－芯片控制初始化命令字格式:A0

D7D6D5D4D3D2D1D0

X

X

X

1LTIM

XSNGLIC4（2）ICW2－設置中斷類型基值格式:A0D7D6D5D4D3D2D1D0T7T6T5T4T3000（2）ICW3－主片/從片初始化命令字格式:A0D7D6D5D4D3D2D1D0S7S6S5S4S3S2S1S0S=0沒掛從片S=1下掛從片主片XXXXXID2ID1ID0從片0111（4）ICW4－方式控制初始化命令字格式:A0

D7D6D5D4D3D2D1D0

X

XXSFNMBUFM/SAEOIUPM18259A初始化編程流程為：例：某8259A初始化編程如下:(設8259A端口為20H、21)MOV AL,11H OUT 20H,AL MOV AL,18H OUT 21H,AL MOV AL,04H OUT 21H,AL MOV AL,1DH OUT 21H,AL∶

2、8259A操作編程－－介紹操作命令字OCW1~OCW3操作命令字決定中斷屏蔽、中斷優(yōu)先級次序及中斷結束方式。（1）OCW1－中斷屏蔽字格式:A0

D7D6D5D4D3D2D1D0M7M6M5M4M3M2M1M01M=0開放M=1屏蔽（2）OCW2－控制中斷結束及修改優(yōu)先權命令字格式:A0

D7D6D5D4D3D2D1D0RSL

EOI00L2L1L00（3）OCW3－管理特殊屏蔽和查詢方式格式:A0

D7D6D5D4D3D2D1D0XESMMSMM01PRRRS0OCW2命令字功能組合如下：3、8259A應用編程舉例舉例：（實驗七）單個中斷源中斷編程：CPU執(zhí)行程序時，顯示‘MAIN’，響應外部IRQ7

中斷請求時，顯示‘7’，延時3秒后返回。三、8259A的級聯(lián)作業(yè)：P3088.2、8.3題8.2

已知中斷向量表中地址0020H~0023H的單元中依次是40H，100H，00H，01H，并知INT08H指令本身所在的地址為：9000H：00A0H。若SP=0100H，SS=0300H，標志寄存器內(nèi)容為0240H，試指出在執(zhí)行INT08H指令，剛進入它的中斷服務程序時，SP，SS，IP，CS和和棧頂上三個字的內(nèi)容（用圖表示）。補充：系統(tǒng)中有三個中斷源，從8259A的IR0、IR2、IR4端引入中斷，以脈沖觸發(fā)。中斷類型號分別為50H、52H、54H，中斷入口地址分別為5020H、6100H、3250H，段地址為1000H。使用正常全嵌套工作方式，普通EOI結束，試編寫初始化程序，使CPU響應任何一級中斷時能正確工作。并編寫

一段IR2中斷服務子程序，顯示‘8259IR2INT’