微机原理输入输出接口.pptVIP

第 七 章　 I/O接口的基本功能: (为什么要用I/O接口电路) 总的来说，I/O接口具有下述三方面功能： （1）速度的匹配 （2）信息格式的变换：包括串并转换， A/D,D/A转换，电平转换等。 （3）提供主机和外设间传送数据所必须的状 态和控制信息。 主机（CPU）和I/O设备之间传送的信息格式 1.数据信息： （1）数字量（计算机可以直接接收和处理的数据） （2）模拟量 2.状态信息 例如：输入设备的“Ready”和输出设备的“Busy” 特点：①CPU?外设接口 ②可读（不可写） 3.控制信息： 特点：①CPU?外设接口 ②可写（不可读） 内容分布 7.1 输入输出接口基础(重点) 7.2 并行数据接口(重点) 7.3 中断系统(重点) 7.4 DMA传送和DMA控制器8237 7.5 主机板上的计时计数逻辑(重点) 7.6 串行异步通信接口 7.7 总线概述 §7.1　输入输出接口基础 一、输入输出的基本方式 　　　⑴微机系统中存在着存储器地址空间和I/O端口地址空间。 ⑵与存储器类似，在I/O端口地址空间中，占据一个输入输出地址的称为一个端口（PORT）。 ⑶对8086微处理器从端口读入数据的指令称为输入指令，助记符为IN； ⑷向端口输出数据的指令称为输出指令，助记符为OUT。 指令的一般格式： 　　　对于IN（或OUT ）指令，目的地址DST的寻址方式为寄存器方式，字节输入时为AL，字输入时为AX。源操作数的寻址方式有两种： ①直接寻址方式（端口地址小于255） IN AL, 0FFH OUT 21H, AL ②寄存器间接寻址方式（端口地址大于255） 　　　 MOV DX,200H IN AL,DX OUT DX,AL 　　　输入输出指令的执行不影响任何标志位的状态。 二、输入输出同步问题 　　　在实际数据传输过程中，有一个突出要解决的问题，就是主机与外部设备之间时间同步的问题，具体表现在： 外部设备工作时有自己的定时机构，主机在运行程序、执行指令时也有自己的定时系统，它们在时间上是不同步的。 一个微机系统中，如果有多个外部设备存在，也就存在这种可能性：两个或多个设备同时要求与主机交换信息，主机如何优先响应。 三、输入输出的基本工作方式 　　　主机与外设之间的输入输出共有三大类四小种方式。它们分别是： 程序直接控制传送 （无条件传送方式——自设计小系统 查询方式——微机系统） 中断方式 ——微机系统 存储器直接访问 （DMA）方式——微机系统 程序直接控制传送方式－－无条件 　适用条件：外设的定时已知或固定。 特点：输入输出完全由IN/OUT指令实现，用延时子程序实现定时。　　　 程序直接控制传送方式－－查询方式 　适用条件：外设的定时未知或不固定。 特点：输入输出完全由IN/OUT指令实现。外部设备的状态信息用IN指令输入，然后查询外设是否就绪？为就绪则继续查询；就绪则完成输入输出。 　　　 程序直接控制I/O的程序结构 查询方式举例： 程序直接控制输入输出方式的特点： 　 ⑴数据的传输靠执行指令来实现。每个要输入输出的数据必须经过微处理器中的寄存器AL和AX。 ⑵这种输入输出方式的优点是简单、实现容易。但存在明显的缺点：第一，为了测试和等待外部设备作好传输数据的准备常常花费大量的时间。在这段时间内，程序不能完成其他任务，所以使系统的时间利用率大大降低。第二，CPU在一段时间里只能和一个外部设备之间传输数据，其它设备只能等待。第三，不能发现和处理预先无法估计的错误和异常现象。所以这种输入输出方式只适用于CPU数据处理任务不烦忙，而且外部设备数较少的情况。 　　　中断机制：程序中断就是主机在运行程序时出现了特殊情况，暂时停止执行正在运行的程序，转到另一段处理特殊情况的程序，待特殊情况处理程序执行完毕后，返回到被暂时停止的程序接着运行。由于CPU内部操作或执行某些指令时引起的程序中断，称为内部中断；由于CPU外部信号引起的程序中断，称为外中断。利用程序中断机制，可以实现多种功能。 　　　借助于CPU响应外中断请求的能力，实现输入输出的控制，称为程序中断方式输入输