第6章 輸入輸出技術(shù)

第6章輸入輸出技術(shù)

6.1外設(shè)接口的基本模型6.2程序控制I/O方式6.3中斷方式6.4直接存貯器存取(DMA)方式

6.1外設(shè)接口的基本模型

1.應(yīng)答聯(lián)絡(luò)大多數(shù)外設(shè)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交換時(shí)都需要事先進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，只有雙方建立好聯(lián)絡(luò)關(guān)系(即握手成功)之后，雙方才能進(jìn)行信息交換。例如，欲將計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)輸出給外設(shè)，常規(guī)的工作過程為：首先由CPU讀外設(shè)與系統(tǒng)連接的狀態(tài)端口，獲得外設(shè)的工作狀態(tài)，CPU根外設(shè)狀態(tài)決定輸出數(shù)據(jù)的時(shí)刻。圖6.1外設(shè)接口基本模型2.端口地址當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有多個(gè)外設(shè)時(shí)，CPU在某個(gè)時(shí)刻只能與一個(gè)外設(shè)打交道。為了確定此刻哪一個(gè)外設(shè)可以與計(jì)算機(jī)打交道，采取與內(nèi)存同樣的處理方法，利用二進(jìn)制編碼為外設(shè)編號(hào)，該編號(hào)被稱為外設(shè)地址(又稱I/O地址)，也即通過外設(shè)地址來識(shí)別不同的外設(shè)。3.輸入輸出方法外設(shè)與計(jì)算機(jī)間的信息交換可以用不同的輸入輸出方法完成?；镜妮斎胼敵龇椒ㄓ校撼绦蚩刂艻/O方式(無條件傳送方式與查詢方式)、中斷方式、直接存貯器存取(DMA)方式。

6.2程序控制I/O方式

6.2.1無條件傳送方式所謂無條件傳送方式是指可以在需要的時(shí)刻讓CPU直接與外設(shè)進(jìn)行輸入輸出操作，也即CPU僅需要通過I/O指令即可由接口獲取外設(shè)數(shù)據(jù)或?yàn)橥庠O(shè)提供數(shù)據(jù)。這種方式的實(shí)現(xiàn)很簡單，硬件上只需要提供CPU與外設(shè)連接的數(shù)據(jù)端口，而軟件上則只提供相應(yīng)的輸入或輸出指令即可。1.輸入接口設(shè)計(jì)對(duì)于簡單的輸入設(shè)備，在硬件上只需要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)輸入接口即可以將該外設(shè)與CPU連接起來。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入接口的器件可選用三態(tài)門，如74LS244。圖6.2開關(guān)K與微機(jī)系統(tǒng)連接的接口電路如果希望完成如下任務(wù)：當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，CPU執(zhí)行程序段ON；當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，CPU執(zhí)行程序段OFF。下述指令的執(zhí)行可以完成該任務(wù)：

MOVDX,0FFF7HINAL,DXANDAL,01HJZON；假定程序段ON與本程序段在同一內(nèi)存段中

JMPOFF圖6.3三態(tài)門作為數(shù)據(jù)輸入接口的一般連接模式2.輸出接口設(shè)計(jì)作為無條件傳送方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出的例子，下面給出CPU對(duì)發(fā)光二極管的控制。圖6.4為發(fā)光二極管與微機(jī)系統(tǒng)連接的接口電路。鎖存器作為發(fā)光二極管與微機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接的中間接口，接收來自CPU的輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)鎖存器的CP端出現(xiàn)上升沿信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)被鎖存于鎖存器內(nèi)部并輸出。圖6.4發(fā)光二極管與微機(jī)系統(tǒng)連接的接口電路反相器對(duì)鎖存器起保護(hù)作用，當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)亮?xí)r，反相器提供足夠大的吸入電流，以保護(hù)鎖存器不受損壞。對(duì)于圖中電路，CPU執(zhí)行下述指令可以使兩個(gè)發(fā)光二極管發(fā)亮：

MOVDX，0000HMOVAL，81HOUTDX，AL而CPU執(zhí)行下述指令可以使兩個(gè)發(fā)光二極管不發(fā)亮：

MOVDX，0000HMOVAL，00HOUTDX，AL圖6.5鎖存器作為數(shù)據(jù)輸出接口的一般連接模式6.2.2查詢方式1.查詢方式的實(shí)現(xiàn)當(dāng)外設(shè)已處于準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)的狀：①在中斷處理程序中要有開中斷指令。

②要設(shè)置足夠大的堆棧。

③要正確地操作堆棧。

圖6.6典型的查詢方式工程流程圖6.7查詢方式實(shí)現(xiàn)I/O傳送示例

(a)外設(shè)與微機(jī)接口電路；(b)外設(shè)工作時(shí)序DAOUT:MOVAX,0D200HMOVDS,AXMOVBX，0；初始化內(nèi)存首地址

MOVCX，1000；初始化計(jì)數(shù)器

MOVDX，02F9HMOVAL，01HOUTDX，AL；初始化選通信號(hào)NEXT:MOVDX，02FAHWAT：INAL，DXANDAL,80HJNZWAT;狀態(tài)查詢環(huán)

MOVDX，02F8HMOVAL，OUTDX，AL；數(shù)據(jù)輸出

MOVDX，02F9HMOVAL，00HOUTDX，AL圖6.8幾種輪詢控制流程CALLDLY100μs;DLY100μs為100μs的延遲子程序MOVAL，01HOUTDX，AL；產(chǎn)生選通信號(hào)INCBX；修改內(nèi)存指針LOOPNEXT；輸出次數(shù)的循環(huán)控制RET2.多外設(shè)的查詢控制在微機(jī)系統(tǒng)中，希望以查詢方式與微機(jī)進(jìn)行信息交換的外設(shè)可能有多個(gè)。查詢方式是一種同步機(jī)制，它以輪詢的方式依次對(duì)各個(gè)外設(shè)進(jìn)行服務(wù)。輪詢的順序確定了外設(shè)的優(yōu)先級(jí)，而輪詢的順序又是根據(jù)外設(shè)的重要性確定。通常是相對(duì)重要的和速度快的外設(shè)先被查詢、服務(wù)，而相對(duì)不重要的和速度慢的外設(shè)后被查詢、服務(wù)。6.3中斷方式

6.3.1中斷概念所謂中斷是指某事件的發(fā)生引起CPU暫停當(dāng)前程序的運(yùn)行，轉(zhuǎn)入對(duì)所發(fā)生事件的處理，處理結(jié)束又回到原程序被打斷處接著執(zhí)行這樣一個(gè)過程。

1.中斷源2.中斷過程中斷方式的實(shí)現(xiàn)一般需要經(jīng)歷下述過程：中斷請(qǐng)求—→中斷響應(yīng)—→斷點(diǎn)保護(hù)—→中斷源識(shí)別—→中斷服務(wù)—→斷點(diǎn)恢復(fù)—→中斷返回1)中斷請(qǐng)求①信號(hào)形式應(yīng)滿足CPU要求。②中斷請(qǐng)求信號(hào)應(yīng)被有效地記錄，以便CPU能夠檢測到它。③一旦CPU對(duì)某中斷源的請(qǐng)求提供了服務(wù)，則該中斷源的請(qǐng)求信號(hào)應(yīng)及時(shí)撤消。2)中斷響應(yīng)

CPU對(duì)內(nèi)部中斷源提出的中斷請(qǐng)求必須接受，而對(duì)外部中斷源提出的中斷請(qǐng)求是否響應(yīng)取決于外中斷源類型及響應(yīng)條件。不同的微機(jī)對(duì)可屏蔽中斷請(qǐng)求有不同的響應(yīng)條件，8086(88)系統(tǒng)的響應(yīng)條件為：①指令執(zhí)行結(jié)束；②CPU處于開中斷狀態(tài)(即IF=1)；③沒有發(fā)生復(fù)位(RESET)、保持(HOLD)和非屏蔽中斷請(qǐng)求(NMI)；④開中斷指令(STI)、中斷返回指令(IRET)執(zhí)行完，需要再執(zhí)行一條指令，才能響應(yīng)INTR請(qǐng)求。圖6.9微機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)中斷的基本模型圖6.10有中斷產(chǎn)生的情況下CPU運(yùn)行程序的軌跡3)斷點(diǎn)保護(hù)4)中斷源識(shí)別常用的中斷源識(shí)別方法有：①軟件查詢法。

②中斷矢量法。

6)斷點(diǎn)恢復(fù)7)中斷返回3.中斷優(yōu)先級(jí)及嵌套圖6.11中斷源識(shí)別的軟件查詢法(a)硬件接口；(b)軟件查詢流程①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)，CPU應(yīng)首先響應(yīng)最高優(yōu)先級(jí)的中斷源提出的請(qǐng)求；②CPU正在對(duì)某中斷源服務(wù)時(shí)，若有優(yōu)先級(jí)更高的中斷源提出請(qǐng)求，則CPU應(yīng)對(duì)高優(yōu)先級(jí)的中斷作出響應(yīng)，即高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求可以中斷低優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)。目前采用的解決中斷優(yōu)先級(jí)控制的方案有：①軟件查詢。

②硬件鏈?zhǔn)絻?yōu)先級(jí)排隊(duì)電路。③硬件優(yōu)先級(jí)編碼比較電路。④利用可編程中斷控制器(PIC)。

圖6.12中斷嵌套示意圖6.3.2中斷系統(tǒng)1.8086(88)中斷系統(tǒng)8086(88)中斷系統(tǒng)可以容納最多256個(gè)中斷源，所有中斷源統(tǒng)一編碼，每個(gè)中斷源用一個(gè)字節(jié)型編碼標(biāo)識(shí)，該編碼稱為中斷向量碼，它是CPU識(shí)別中斷源的標(biāo)記。1)中斷源類型256個(gè)中斷源分為兩大類：(1)內(nèi)部中斷它由CPU內(nèi)部事件及執(zhí)行軟中斷指令產(chǎn)生。已定義的內(nèi)部中斷有：①除法錯(cuò)中斷。②單步中斷。③斷點(diǎn)中斷。④溢出中斷。⑤軟件中斷。(2)外部中斷它是由外部中斷源產(chǎn)生對(duì)CPU的請(qǐng)求而引發(fā)的。8086(88)中斷系統(tǒng)將外部中斷源又分為兩種。①非屏蔽中斷。②可屏蔽中斷。2)中斷響應(yīng)過程在8086(88)系統(tǒng)中，中斷控制是由CPU與中斷控制器共同完成的，這使得中斷過程簡化：①中斷請(qǐng)求；②中斷響應(yīng)；③中斷處理：圖6.13中斷響應(yīng)過程圖6.14中斷響應(yīng)時(shí)CPU查詢中斷源的順序3)中斷向量表8086(88)微機(jī)系統(tǒng)在內(nèi)存的最低端開辟了1KB的存貯區(qū)作為中斷向量表。該表以四字節(jié)為一組構(gòu)造而成，共分為256組，按中斷向量碼的序號(hào)排列，如圖6.15所示。圖6.15中斷向量表2.80386(Pentium)中斷系統(tǒng)

Pentium及80386、80486，在程序運(yùn)行過程中由于某種事件的發(fā)生而迫使處理器暫停該程序的運(yùn)行，轉(zhuǎn)去對(duì)事件進(jìn)行處理，待事件處理完以后，再回到原程序接著原狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。1)分類在80286以后的處理器中均將廣義中斷分為中斷和異常兩大類。(1)中斷由外部事件引起的中斷稱為外部中斷。表6.1中斷及其向量碼2)中斷或異常的響應(yīng)過程(1)優(yōu)先級(jí)80386之后的處理器有許多中斷和異常發(fā)生，它們的優(yōu)先級(jí)如表6.2所示。表6.2中斷和異常的優(yōu)先級(jí)(2)實(shí)地址模式下的響應(yīng)過程

Pentium在實(shí)地址模式下對(duì)中斷或異常的響應(yīng)過程與8086(88)的十分相似，但更加靈活。①獲得向量碼。②進(jìn)行斷點(diǎn)保護(hù)。③獲得查表值。查表值=基地址+中斷向量碼×4

圖6.16實(shí)模式下中斷向量表圖6.17保護(hù)模式下的中斷描述符表圖6.18錯(cuò)誤碼格式3)保護(hù)模式下中斷響應(yīng)過程在保護(hù)模式下，每個(gè)中斷源或每個(gè)異常都事先構(gòu)造好自己的中斷描述符。①中斷描述符表。②錯(cuò)誤碼。③響應(yīng)過程。(i)由IDTR的基地址和中斷向量碼、處理器計(jì)算出查表值：查表值=基地址+中斷向量碼×8(ii)由中斷描述符中規(guī)定的選擇符，在GDT(全局描述符表)或LDT(局部描述符表)中查到代碼段描述符。(iii)由段描述符取出基地址(線性基地址)，將其與中斷描述符中的偏移量結(jié)合在一起，構(gòu)成中斷服務(wù)程序的入口地址，即：中斷服務(wù)入口=段線性基地址+偏移量

(iv)斷點(diǎn)保護(hù)。

圖6.19中斷響應(yīng)過程圖6.20核心堆棧保存的斷點(diǎn)信息6.3.3中斷控制器82591.8259內(nèi)部結(jié)構(gòu)8259內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6.21所示，它的工作過程如下：①中斷請(qǐng)求輸入端IR0～I(xiàn)R7接收外部中斷源的請(qǐng)求信號(hào)；②外部中斷源的請(qǐng)求狀態(tài)鎖存在中斷請(qǐng)求寄存器IRR(8位)的相應(yīng)位(即置1)，并與中斷屏蔽寄存器IMR(8位)相“與”，送給優(yōu)先級(jí)判決電路；

④控制電路接收到中斷請(qǐng)求有效信號(hào)后，向CPU輸出INT信號(hào)；⑤CPU接受INT信號(hào)，在中斷允許(IF=1)的情況下，發(fā)出響應(yīng)信號(hào)；⑥8259接收信號(hào)，在第1個(gè)INTA周期，先設(shè)置ISR的相應(yīng)位，并恢復(fù)IRR的相應(yīng)位，然后，主控8259送出級(jí)聯(lián)地址CAS0～CAS2加載至從屬8259上；⑦單獨(dú)使用的8259或是由CAS0～CAS2選擇的從屬8259，在第2個(gè)INTA周期，將中斷向量碼輸出至數(shù)據(jù)總線；⑧CPU讀取中斷向量碼，轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的中斷處理程序；⑨中斷結(jié)束時(shí)，通過在中斷處理程序中向8259送一條EOI(中斷結(jié)束)命令，使ISR相應(yīng)位復(fù)位；或8259選擇自動(dòng)結(jié)束中斷方式時(shí)，由8259在第2個(gè)信號(hào)的后沿自動(dòng)將ISR相應(yīng)位復(fù)位。圖6.218259內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.8259引腳功能8259是具有28個(gè)引腳的集成芯片，如圖6.22所示，各引腳功能如下：

D0～D7：雙向數(shù)據(jù)線，與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，接收CPU發(fā)來的命令字，給CPU提供中斷向量碼與內(nèi)部寄存器狀態(tài)。

A0:地址輸入線，與系統(tǒng)地址總線中某位相連，用來選擇8259內(nèi)部寄存器。：片選輸入信號(hào)，由系統(tǒng)中地址譯碼器控制，低電平有效。：寫和讀控制信號(hào)，輸入，與系統(tǒng)控制總線中的(外設(shè)寫)和(外設(shè)讀)信號(hào)相連。

INT：中斷請(qǐng)求輸出信號(hào)，可接入CPU的INTR引腳。:中斷響應(yīng)輸入信號(hào)，接收CPU送出的

信號(hào)。

CAS0～CAS2:級(jí)聯(lián)地址，在8259級(jí)聯(lián)時(shí)使用。：雙功能線。

IR0～I(xiàn)R7:中斷請(qǐng)求輸入端，接收可屏蔽中斷源的請(qǐng)求信號(hào)，信號(hào)形式可以是上升沿，也可以是高電平。圖6.228259引腳圖3.8259工作方式1)中斷結(jié)束方式(1)非自動(dòng)結(jié)束方式①一般中斷結(jié)束命令(EOI)。②特殊中斷結(jié)束命令(SEOI)。(2)自動(dòng)結(jié)束方式2)緩沖方式①非緩沖方式。②緩沖方式。

3)嵌套方式①一般嵌套方式。②特殊全嵌套方式。4)屏蔽方式屏蔽方式也是用于8259進(jìn)行優(yōu)先級(jí)控制的，它也有兩種形式：①一般屏蔽方式。②特殊屏蔽方式。5)優(yōu)先級(jí)規(guī)定①固定優(yōu)先級(jí)。

②循環(huán)優(yōu)先級(jí)。

4.8259命令字1)初始化命令字初始化命令字用于初始設(shè)定8259的工作狀態(tài)。①ICW1。規(guī)定8259的連接方式(單片或級(jí)聯(lián))與中斷源請(qǐng)求信號(hào)的有效形式(邊沿或電平觸發(fā))。命令字格式如圖6.23所示，利用A0=0,D4=1尋址。②ICW2。③ICW3。

圖6.23ICW1格式圖6.24ICW2格式圖6.25ICW3格式圖6.26ICW4格式2)操作命令字①OCW1。

②OCW2。

③OCW3。

圖6.27OCW1格式圖6.28OCW2格式圖6.29OCW3格式5.8259級(jí)聯(lián)1)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)8259采用兩級(jí)級(jí)聯(lián)，級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖6.30所示。

2)級(jí)聯(lián)方式下8259的中斷響應(yīng)3)級(jí)聯(lián)方式下8259的特殊操作有幾項(xiàng)操作應(yīng)該特別注意：①初始化時(shí)，主控器與從屬器的ICW3應(yīng)以不同格式填寫；主控器的嵌套方式必須選擇為特殊全嵌套方式，從屬器的嵌套方式必須選擇為一般嵌套方式。②當(dāng)結(jié)束來自從屬8259的中斷時(shí)，中斷處理程序中要發(fā)送兩個(gè)EOI命令，一個(gè)發(fā)給相關(guān)的從屬8259(由I/O地址確定)，一個(gè)發(fā)給主控8259。圖6.308259級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)6.3.4中斷方式的實(shí)現(xiàn)1.連接8259表6.38259內(nèi)部寄存器的尋址控制方式圖6.318259在系統(tǒng)中的連接2.編寫中斷初始化程序1)初始化8259因?yàn)?259的內(nèi)部寄存器尋址與命令字的寫入順序有關(guān)，所以，對(duì)8259的初始化一定要按規(guī)定的順序進(jìn)行，見圖6.32所示。下面是一段對(duì)8259初始化的程序(假定8259連接電路如圖6.31所示，占用的I/O地址為FF00H和FF02H)：SET59A:MOVDX,0FF00H；8259的地址A0=0

MOVAL,13H;寫ICW1，邊沿觸發(fā)，單片，需要ICW4OUTDX，ALMOVDX，0FF02H；8259地址A0=1MOVAL，48H；寫ICW2，設(shè)置中斷向量碼OUTDX，ALMOVAL，03H；寫ICW4，8086/88模式，自動(dòng)EOI，非緩沖，一般嵌套OUT

DX，ALMOVAL，0E0H；寫OCW1，屏蔽IR5、IR6、IR7(假定這3個(gè)中斷輸入未用)OUTDX,ALMOVAL，0OUTDX，AL；寫OCW1，將00H寫入IMRINAL，DX;讀IMRORAL，AL；判斷IMR內(nèi)容為00H否JNZIMRERRMOVAL，0FFHOUTDX，ALINAL，DXADDAL，1JNZIMRERR圖6.328259的初始化順序

CPU對(duì)8259的IMR讀出時(shí)，可利用I/O地址直接尋址，而要讀出ISR、IRR或中斷狀態(tài)寄存器時(shí)，則需要先設(shè)置命令字OCW3。下面是CPU讀出ISR內(nèi)容的一段程序：

MOVDX，0FF00H；8259的地址A0=0MOVAL，0BHOUTDX，AL；寫OCW3INAL，DX；讀出ISR內(nèi)容放入AL中2)設(shè)置中斷向量表①直接寫中斷向量表。利用寫指令，直接將中斷處理程序的首地址寫入內(nèi)存地址為4*n的區(qū)域中。程序如下：

INTITB:MOVAX,0MOVDS，AX；將內(nèi)存段設(shè)置在最低端

MOVSI，0120H；n=48H,4*n=120HMOVAX,OFFSETCLOCK;獲取中斷處理程序首地址之段內(nèi)偏移地址

MOV［SI］,AX;段內(nèi)偏移地址寫入中斷向量表4*n地址處

MOVAX,SEGCLOCK;獲取中斷處理程序首地址之段地址

MOV［SI+2］,AX；段地址寫入中斷向量表4*n+2地址處②利用DOS功能調(diào)用。若系統(tǒng)運(yùn)行在DOS環(huán)境下，可利用DOS功能調(diào)用設(shè)置中斷向量表，調(diào)用格式為：功能號(hào)25H→AH

中斷向量碼→AL

中斷處理程序首地址之段地址：偏移地址→DS：DXINT21H程序如下：MOVAH，25HMOVAL，48HMOV

DX，SEGCLOCKMOVDS，DXMOVDX，OFFSETCLOCKINT21H3.編寫中斷處理程序1)中斷嵌套8086(88)中斷系統(tǒng)將所有中斷源分為三類，即INT、NMI及

INTR，并規(guī)定CPU對(duì)INT與NMI圖6.33可嵌套的中斷處理程序流程2)改變中斷優(yōu)先級(jí)在中斷處理程序中寫進(jìn)如下一段程序，可實(shí)現(xiàn)在該中斷處理程序結(jié)束后將IR7定義為優(yōu)先級(jí)最高：

MOVDX,0FF00H;8259的地址A0=0MOVAL,0C6H;設(shè)置指定(特殊)循環(huán)優(yōu)先級(jí)及OCW2尋址信息

OUTDX，AL；寫OCW2蔽方式的設(shè)置用下述指令完成：

MOVDX,0FF00H；8259的地址A0=0MOVAL，68H；設(shè)置特殊屏蔽方式(SMM=1)及OCW3尋址信息OUTDX,AL;寫OCW3…MOVDX，0FF00H；8259的地址A0=0MOVAL，48H；設(shè)置SMM=0及OCW3尋址信息OUTDX，AL；寫OCW33)產(chǎn)生EOI命令例如，當(dāng)來自8259中斷輸入端IR6的中斷請(qǐng)求被CPU響應(yīng)時(shí)，8259自動(dòng)設(shè)置ISR的數(shù)據(jù)位D6為1(即ISR6=1)。在IR6中斷處理程序中，CPU執(zhí)行以下指令，產(chǎn)生對(duì)8259的一般EOI命令：

MOVDX,0FF00H;8259的地址A0=0MOVAL,20H;設(shè)置一般EOI命令

OUTDX,AL；寫OCW2圖6.34特殊屏蔽方式示意圖4)舉例CLOCKPROCFARPUSHAXPUSHSIMOVAX，SEGTIMERMOVDS，AXMOVSI，OFFSETTIMERMOVAL，［SI］；取50次計(jì)數(shù)

INCALMOV［SI］,ALCMPAL，50；判斷1s到否?JNETRNEDMOVAL,0MOV［SI］,ALMOVAL,［SI+1］；取60s計(jì)數(shù)ADDAL,1DAAMOV［SI+1］,ALCMPAL，60H；判斷1min到否?JNETRNEDMOVAL，0MOV［SI+1］,ALMOVAL，［SI+2］；取60min計(jì)數(shù)ADDAL，1DAAMOV［SI+2］，ALCMPAL,60H;判斷1h到否?JNETRNEDMOVAL,0MOV［SI+2］,ALMOVAL,［SI+3］；取小時(shí)計(jì)數(shù)ADDAL，1DAA

MOV［SI+3］,ALCMPAL，24H;判24h到否

JNETRNEDMOVAL,0MOV［SI+3］,ALTRNED:POPSI

POPAXSTIIRETENDP

6.4直接存貯器存取(DMA)方式

6.4.1DMA工作過程

DMA方式之所以能夠?qū)崿F(xiàn)外設(shè)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的高速信息交換，關(guān)鍵在于該方式的實(shí)現(xiàn)采用了專用控制器(稱之為DMA控制器)而CPU不參與控制，這使得DMA方式與其他I/O方式有了顯著的區(qū)別：DMA方式不是在程序控制下進(jìn)行的，而是以純硬件控制的方式進(jìn)行的。圖6.35DMA方式工作示意圖

DMA方式的實(shí)現(xiàn)過程如圖6.35所示，描述如下：①外設(shè)向DMAC發(fā)出DMA請(qǐng)求DREQ；②DMAC將此請(qǐng)求傳遞到CPU的總線保持端HOLD，向CPU提出DMA請(qǐng)求；③CPU在完成當(dāng)前總線周期后檢測HOLD，在非總線封鎖條件下，對(duì)DMA請(qǐng)求作出響應(yīng)：一是CPU將地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線置高阻，放棄對(duì)總線的控制權(quán)；二是CPU送出有效的總線響應(yīng)信號(hào)HLDA加載至DMAC，告之可以使用總線；④DMAC接收到有效的總線響應(yīng)信號(hào)后，向外設(shè)送出DMA應(yīng)答信號(hào)DACK，通知外設(shè)做好數(shù)據(jù)傳送準(zhǔn)備，同時(shí)占用總線，開始對(duì)總線實(shí)施控制；⑤DMAC送出內(nèi)存地址和對(duì)內(nèi)存與外設(shè)的控制信號(hào)，控制外設(shè)與內(nèi)存或內(nèi)存與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送；⑥D(zhuǎn)MAC通過計(jì)數(shù)控制將預(yù)定的數(shù)據(jù)傳送完后，向CPU發(fā)出無效的HOLD信號(hào)，撤消對(duì)CPU的DMA請(qǐng)求：⑦CPU收到此信號(hào)后，送出無效的HLDA，并重新開始控制總線，實(shí)現(xiàn)正常的總線控制操作。圖6.36不同I/O方式下的數(shù)據(jù)通路(a)程控或中斷方式下的數(shù)據(jù)傳送通路；(b)DMA方式下內(nèi)存與外設(shè)間數(shù)據(jù)傳送通路；(c)DMA方式下內(nèi)存與內(nèi)存間數(shù)據(jù)傳送通路6.4.2DMA控制器82371.8237的引線及功能

DMAC8237的外部引線圖如圖6.37所示。

A0～A3：雙向地址線，具有三態(tài)輸出。

A4～A7：三態(tài)輸出線。

DB0～DB7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線。

：雙向三態(tài)低電平有效的I/O寫控制信號(hào)。:雙向三態(tài)低電平有效的I/O讀控制信號(hào)。：三態(tài)輸出低電平有效的存貯器寫控制信號(hào)。

：三態(tài)輸出低電平有效的存貯器讀控制信號(hào)。

ADSTB：地址選通信號(hào)，高電平有效的輸出信號(hào)。

AEN：地址允許信號(hào)，高電平有效輸出信號(hào)。:片選信號(hào)，低電平有效輸入信號(hào)。

RESET：復(fù)位信號(hào)，高電平有效輸入信號(hào)。

READY：準(zhǔn)備好輸入信號(hào)，當(dāng)DMAC工作期間遇上慢速內(nèi)存或I/O接口時(shí)，可由它們提供READY信號(hào)，使DMAC在傳送過程中插入時(shí)鐘周期SW，以便適應(yīng)慢速內(nèi)存或外設(shè)。此信號(hào)與CPU上的準(zhǔn)備好信號(hào)類似。

HRQ：保持請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效的輸出信號(hào)。

HLDA：保持響應(yīng)信號(hào)，高電平有效的輸入信號(hào)。

DREQ0～DREQ3:DMA請(qǐng)求(通道0～3)信號(hào)。

DACK0～DACK3：DMA響應(yīng)信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)通道0～3。

CLK：時(shí)鐘輸入，用來控制8237的內(nèi)部操作并決定DMA的傳輸速率。:過程結(jié)束，低電平有效的雙向信號(hào)。

圖6.37DMAC8237引腳圖2.8237的工作時(shí)序8237內(nèi)部有三種狀態(tài)，空閑狀態(tài)SI、請(qǐng)求狀態(tài)SO和傳送狀態(tài)S1～S4。隨著8237在系統(tǒng)中主、從屬性的改變，其內(nèi)部狀態(tài)的變換構(gòu)成了8237的工作時(shí)序，如圖6.38所示。圖6.388237工作時(shí)序3.8237的工作方式8237工作有兩種周期，即空閑周期和工作周期。1)空閑周期2)工作周期①單字節(jié)傳送方式。

②數(shù)據(jù)塊傳送。

③請(qǐng)求傳送。

④級(jí)聯(lián)方式。

圖6.398237級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)圖3)傳送類型①接口到存貯器的傳送。

②存貯器到接口。

③存貯器到存貯器。

4)優(yōu)先級(jí)①固定優(yōu)先級(jí)。

②循環(huán)優(yōu)先級(jí)。5)傳輸速率4.8237的內(nèi)部寄存器8237有4個(gè)獨(dú)立的DMA通道，有許多內(nèi)部寄存器。表6.4給出這些寄存器的名稱、長度和數(shù)量。表6.48237的內(nèi)部寄存器1)基地址寄存器2)基字?jǐn)?shù)寄存器3)