第7章 IO接口与总线 微机课件.pptVIP

第6章 I/O接口与总线 6.1 概 述 微型计算机使用的外部设备种类很多，它们的内部结构、工作原理和使用方法均不相同。一般可以分为电子设备、机电设备、机械设备等，它们的工作速度和信号的表示方法与微型计算机也不同。如果按照它们与CPU之间数据传输的方向可以分为输入设备(键盘、鼠标、扫描仪、数码相机等)、输出设备(显示器、打印机、绘图仪等)、复合输入/输出设备(磁盘、磁带等)。为了能够把各种各样的外部设备与CPU的总线连接，需要设计不同种类的接口电路，简称接口，也称适配器。 通过I/O接口解决CPU与外设之间有关速度、信号电平、信号格式和时序匹配等问题。 1、I/O接口的功能 ①数据缓冲功能 ②信号/电平转换功能 ③控制CPU与外设的协同工作 ④接收和执行CPU命令、中断控制、端口选择等功能。 2 端口 I/O接口是CPU与外设之间传送信息的一个界面、一种连接电路。外设接口一端通过系统三总线(数据总线、地址总线、控制总线)与CPU相连，另一端与外设相连并与外设交换三种信息：数据信息、状态信息和控制信息。这三类信息在I/O接口中分别存放在不同的寄存器中（端口）。 ①数据端口 该端口存放的是CPU与外设交换的数据。 ②状态端口 表明外部设备或接口当前所处的工作状态，用来协调CPU与外部设备之间的输入/输出的操作。一般用一位表示某种状态，I/O接口电路中常用的状态位有：数据准备就绪、忙等。 ③控制/命令端口 是CPU向接口发出的命令字，用于控制外设的工作方式以及外设的启动或停止。设置I/O接口芯片的工作方式。 3、I/O端口的编址方法 在微机系统中往往有多个I/O接口芯片，每个I/O接口有多个端口。必须对这些I/O端口确定地址，方便CPU访问；编址的方法有两种：存储器与I/O端口统一编址（存储器映像编址）、独立编址(I/O端口单独编址)。 （1）存储器与I/O端口统一编址 （2） 独立编址(I/O端口单独编址) 这种方式的特点是内存储器和I/O端口各自有自己独立的地址空间。访问I/O端口需要专门的I/O指令。8086CPU采用这种编址方式访问内存储器时，使用20根地址线A0~A19，同时使M/IO=1，内存地址范围为00000H～0FFFFFH共1MB空间，访问I/O端口时使用低16位地址线A0~A15，同时使M/I0=0，I/O端口地址范围为0000H～0FFFFH。 6.2 CPU与外设间的数据传送方式 微型机系统中数据传送的控制方式主要有三种： 程序控制传送方式 中断传送 直接存储器存取(DMA)方式 1、程序控制传送方式 程序控制传送方式的特点是在程序的控制下进行数据的传送，通过CPU执行预先编制好的输入输出程序中的I/O指令来完成数据的传送。程序控制传送方式具体实现又可分为两种方式：无条件传送、查询传送。 （1） 无条件传送方式 当采用无条件方式传送数据时，外设必须准备好，CPU不检查外设状态。这种传送方式亦称同步传送，如下图所示。 例如：要求某数据采集系统每秒钟定时采样某点的温度信号24次。温度传感器将温度信号转换成电信号，经过A/D转换器转变为数字量送入输入端口。当CPU读取端口时端口中的温度数字量已“准备好”。若端口地址为40H，每分钟采样144次，定时可采用软件延时程序DELAY或硬件定时器/计数器完成。相应的采集程序如下： START： MOV CL，90H ；置采集次数 MOV BX，2000H ；置存放温度值首地址 LOOPA： IN AL，40H ；取温度值 MOV [BX]，AL ；存入内存 INC BX ；修改内存偏移地址 CALL DELAY ；调用延时子程序 DEC CL ；修改采集次数 JNZ LOOPA ；未采完返回LOOP继续 HLT （2） 查询（条件）传送方式 在这种传输方式下，当CPU需要与一个I/O设备进行数据传送时，它首先通过程序不断读取并测试端口的状态。如果输入设备处于准备好状态，则CPU执行输入指令从该端口输入数据，反之CPU就等待。输出时，当输出设备处于空