第4章4.1-4.4微机接口技术解说.ppt

第4章 微型计算机接口技术 《新编微机原理与应用》—中国电力出版社 4.1 微型计算机接口技术 主机将数据送到外设，称为输出 外设将数据送到主机，称为输入 简称I/O操作 接口—“桥梁”，主机与外设进行数据传输，必须 经过接口。 接口 电路 CPU I/O 设备 数据 状态 控制 数据 状态 控制 北桥芯片：负责与CPU的数据通信，并控制内存、AGP等数据的传输。 南桥芯片：与I/O设备等相连，实现I/O总线之间的通信，负责管理中断及DMA通道。 §4.1.1 I/O接口传递的信息 1、数据信息： 2、状态信息： 3、控制信息： 数字量、模拟量、开关量 准备就绪(READY)、忙(BUSY)等 读/写、选中片选等 §4.1.2 I/O接口的端口 1、端口 数据端口、状态端口、控制端口。 端口1 端口2 端口3 ① 数据端口 　数据端口根据I/O设备的需要，可能单向输出、单向输入或是双向的，双向数据端口往往同时具有锁存及三态缓冲功能。 ② 状态端口 CPU通过读状态端口了解I/O设备的工作状态，状态端口是只读端口，一般包含三态缓冲器。 ③ 控制端口 对I/O设备的控制命令通过写控制端口发出。控制端口是只写端口，一般都具有锁存功能。 2、端口的分类 §4.1.3 I/O接口的主要功能 实现与不同外设的速度匹配 数据缓冲、隔离、和锁存 改变信号的形式和数据格式进行变换 实现I/O端口的寻址 RD/WR 0000H 1FFFH 2000H 2FFFH 存储器 I/O 一致的读写信号 1、统一编址 I/O与存储器(RAM)的地址不重复，读写指令一致，只是根据地址来区分操作对象是RAM还是I/O。 优点：无需专门的I/O指令，对I/O操作指令丰富，可进行算术和逻辑运算； 缺点：占用存储器地址，因外设功能各不相同，需要复杂的电路进行时序配合。 §4.1.4 I/O接口编址 2、独立编址 I/O与存储器(RAM)的地址重复，用不同的读写信号和指令区分。存储器读写：MEMW，MEMR，I/O读写：IOR，IOW (PC/XT) 优点：电路简单，不占用MEM空间； 缺点：I/O指令单一。 IN AL, 10H OUT 10H, AL AND [SI], AX ADD [DI], BX 程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式。（DMA方式）和输入/输出处理机方式 。 程序控制方式是指在程序控制下进行信息传送。分为无条件传送方式和有条件传送方式。 1、程序控制方式 1）无条件传送（同步传送）： 应用于定时为已知的且固定不变的低速I/O。 无需等待的高速I/O。 §4.1.5 I/O接口控制方式 查询方式，一般查询传输时一个I/O设备有两个端口地址，一个为数据口地址，一个为状态口地址。CPU先读取状态口的数据，看看当前外设的状态准备好没有，若准备好则开始读写数据口，传输数据；若未准备好则循环读取状态口地址等待外设准备好。 2）有条件传送方式 D7 D6 D0 数据端口 状态端口 D7 8位 1位 Poll: In al, S_port Test al, 80h Jz poll In al, D _port 查询式输入接口电路 状态口 数据口 I/O 控制线 控制线 查询式输出接口电路 Poll: In al, S_port Test al, 80h Jnz poll mov al, store Out D_port, al 2、中断控制方式 当外部设备与CPU进行数据交换时，由接口发出一个中断请求信号，CPU响应中断请求，在中断服务程序中完成一个字节或一个字的信息交换。 中断请求 中断服务程序 中断返回 中断响应 主程序 每操作一次，CPU要打断原来执行的程序去执行中断服务程序，对速度较高的外部设备会产生信息丢失。 3、DMA控制方式 DMA控制方式是一种块传送数据的方式。 4.2 I/O接口结构及芯片分类 §4.2.1 I/O接口的内部结构 §4.2.2 I/O接口的外部特性 I/O接口的外部特性由其对外的引出信号体现。接口信号分为面向主机或CPU一侧的信号和面向外设一侧的信号。对面向CPU一侧的信号，有数据总线、地址总线和控制总线。 §4.2.3 I/O接口芯片分类 1、通用接口芯片