微機原理與接口技術(shù)課件：第6章 輸入輸出和中斷技術(shù)

1、Ch.6 輸入輸出和中斷技術(shù),本章內(nèi)容 基本概念 I/O端口的編址 輸入輸出的基本方法：無條件、查詢、中斷、DMA 中斷 中斷基本概念 8086/8088中斷系統(tǒng) 8259中斷控制器 DMA DMA的基本概念 DMA工作過程 DMA的三種傳輸方式,6.1 輸入/輸出接口（I/O接口）,6.1.1 概述 什么是I/O接口？ 把外設(shè)連接到總線上的一組邏輯電路的總稱。實現(xiàn)外設(shè)與主機之 間的信息交換。 I/O接口要解決的問題 速度匹配(Buffer) 信號電平和驅(qū)動能力(電平轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動器) 信號形式匹配(A/D、D/A) 信息格式(字節(jié)流、塊、數(shù)據(jù)包、幀) 時序匹配(定時關(guān)系) 總線隔離(三態(tài)門),

2、I/O接口的功能 I/O地址譯碼與設(shè)備選擇 把選中的與總線相接，未選中的與總線隔離（高阻態(tài)） 數(shù)據(jù)的緩沖與暫存 緩解接口與CPU工作速度的差異 對外設(shè)進行監(jiān)測、控制與管理，中斷處理 信號電平與類型的轉(zhuǎn)換 形式、格式、電平、功率、碼制等,6.1.2 I/O接口的編址方式 I/O端口： I/O信息的三種類型：數(shù)據(jù)、命令、狀態(tài)。傳送這三類信息的通道分別稱為：數(shù)據(jù)端口(I、O)、命令端口(O)、狀態(tài)端口(I)。 不同外設(shè)具有的端口數(shù)各不相同，計算機中為每一個端口都賦予一個惟一編號稱為端口地址(或端口號、接口地址)。 端口有兩種編址方式：統(tǒng)一編址和獨立編址。,1. 統(tǒng)一編址 把外設(shè)接口與內(nèi)存統(tǒng)一進行編址

3、。各占據(jù)統(tǒng)一地址空間的不同部分。 優(yōu)點 指令統(tǒng)一，靈活； 訪問控制信號統(tǒng)一。 缺點 內(nèi)存可用地址空間減小,0,地址空間(共1MB),內(nèi)存地址 (960KB),I/O地址 (64KB),FFFFFH,EFFFFH F0000H,2. 獨立編址 外設(shè)地址空間和內(nèi)存地址空間相互獨立。 優(yōu)點：內(nèi)存地址空間不受I/O編址的影響 缺點：I/O指令功能較弱,8088/8086 CPU的I/O編址方式 采用I/O獨立編址方式(但地址線與存儲器共用) 地址線上的地址信號用 來區(qū)分： 時為I/O地址 I/O操作只使用20根地址線中的16根： A15 A0 可尋址的I/O端口數(shù)為64K(65536)個 I/O地址范

4、圍為0FFFFH IBM PC只使用了1024個I/O地址(03FFH),6.1.3 I/O端口地址的譯碼 、 、 A15 A0 OUT指令將使總線的 信號有效 IN指令將使總線的 信號有效 當接口只有一個端口時，16位地址線一般應(yīng)全部參與譯碼，譯碼輸出直接選擇該端口；當接口具有多個端口時，則16位地址線的高位參與譯碼（決定接口的基地址），而低位則用于確定要訪問哪一個端口。 例如： 某外設(shè)接口有4個端口，地址為2F0H2F3H，則其基地址為2F0H，由A15A2譯碼得到，而A1、A0用來確定4個端口中的某一個。,6.1.4 I/O數(shù)據(jù)的傳送方式 并行 一個數(shù)據(jù)單位(通常為字節(jié))的各位同時傳送

5、速度快、距離短、成本高 例：PC機的并行接口(通常用于連接打印機) 串行 數(shù)據(jù)按位進行傳送 速度慢、距離遠、成本低 例： PC機的串行接口(通常用于串行通信),6.2.1 接口電路的基本結(jié)構(gòu),6.2 簡單接口電路,數(shù)據(jù)線,控制線,狀態(tài)線,DB,CB,AB,數(shù)據(jù)輸入寄存器 (or 三態(tài)門),數(shù)據(jù)輸出寄存器 (鎖存器),狀態(tài)寄存器 (or 三態(tài)門),命令寄存器,譯碼 電路,控制 邏輯,數(shù)據(jù)輸入/輸出寄存器暫存輸入/輸出的數(shù)據(jù) 命令寄存器存放控制命令，用來設(shè)定接口功能、工作參數(shù)和工作方式。 狀態(tài)寄存器保存外設(shè)當前狀態(tài)，以供CPU讀取。,簡單接口電路,數(shù)據(jù)輸入接口 必須具有三態(tài)輸出能力，以便與總線掛接

6、 外設(shè)有數(shù)據(jù)保持能力時可用三態(tài)門實現(xiàn) 外設(shè)無數(shù)據(jù)保持能力時用三態(tài)輸出的鎖存器實現(xiàn) 數(shù)據(jù)輸出接口 常用鎖存器實現(xiàn),三態(tài)門：高電平、低電平、高阻態(tài) 通常一個器件中包含8個三態(tài)門 常用芯片：74LS244（教材圖6.3） 應(yīng)用例子：開關(guān)接口 工作波形圖如下：,A0A15,IOR#,譯碼輸出,D0D7,開關(guān)狀態(tài),地址有效,簡單的輸入接口舉例,接口電路圖如下：,83FCH 83FFH,譯碼器,鎖存器：由D觸發(fā)器構(gòu)成 通常一個器件包含8個D觸發(fā)器 常用芯片：(教材圖6.5、圖6.6) 74LS273 74LS374(具有三態(tài)輸出的鎖存器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖6.8) 應(yīng)用例子：發(fā)光二極管接口,簡單的輸出接口舉例,

7、譯 碼 器,=1,=1,. . .,. . .,. . .,+5V,R,D0 D7,CP,Q0,Q7,. . .,D0D7,A0A15,IOW#,74LS273,R,輸入/輸出接口綜合應(yīng)用例子,根據(jù)開關(guān)狀態(tài)在7段數(shù)碼管上顯示數(shù)字或符號 共陽極7段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)見教材圖6.10 用74LS273作為輸出接口，把數(shù)據(jù)送到7段數(shù)碼管 74LS273的地址假設(shè)為F0H 用74LS244作為輸入口，讀入開關(guān)K0K3的狀態(tài) 74LS244的地址假設(shè)為F1H 當開關(guān)的狀態(tài)分別為00001111時，在7段數(shù)碼管上對應(yīng)顯示0F (7段碼表見下頁),O1 I1 O2 I2 O3 I3 O4 I4 E1#,K0K3,+

8、5V,G G2A G2B C B A,1,74LS244,D0 Q0 | Q1 D7 Q2 Q3 Q4 CP Q5 Q6 Q7,a b c d e f g DP,7406,反相器,74LS273,Rx8,1,74LS138,D0D7,IOW#,IOR#,Y0,Y1,F0H = 0000 0000 1111 0000 F1H = 0000 0000 1111 0001,保存原來的中斷向量 movah，35h moval，0eh；中斷類型碼 int21h；取原中斷向量（在es:bx中） movsave_ip，bx；保存原來的中斷向量 movsave_cs，es,;設(shè)置自己的中斷向量 pushds movdx，offset my_int movax，seg my_int movds，ax；DS:DX的內(nèi)容為my_int的首地址 movah，25h moval，0eh int21h ；設(shè)置自己的中斷向量 popds ;初始化堆棧指針 movsp，my_stack_top ;設(shè)置8259A的中斷屏蔽字 inal，21h andal，10111111b；開放IR6中斷 out21h，al sti ,子程序如下： my_int proc far pusha popa mo