《输入输出接口.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《输入输出接口.ppt（24页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、输入/输出接口,第五章 输入输出接口,基本概念,第5.1节 基本概念外设 输入/输出设备是外部设备，简称外设。微机与外设之间的信息交换称为输入和输出。接口接口：外设与总线之间的中间环节，是计算机与外设交换信息的控制电路。端口：接口电路中可以被寻址访问的存储单元。可分为数据端口、状态端口、控制端口。,接口功能,接口的功能数据缓冲：外设数据输入到总线时需要缓冲。数据锁存：总线数据输出到外设时的锁存，解决CPU与外设速度不匹配问题。传输控制命令和状态信息：计算机与外设有时需使用硬件握手。例如：计算机利用查询输出到打印机。信息转换：串并转换、数模转换、电平格式转换,I/O端口的编址,I/O端口的编址方
2、式I/O端口与存储器统一编址 把一个外设端口看作存储器的一个单元，占用存储器的地址空间，利用对存储器的读写操作完成数据的输入和输出。优点不需要专门的输入输出指令可使用全部对存储器操作的指令，指令数量多端口数量多缺点占用存储器空间寻址时地址线数多,译码复杂,I/O端口的编址,I/O端口独立编址 计算机单独给外设端口编址，I/O端口具有独立的地址空间。计算机需用控制信号区分存储器空间和I/O端口空间（例8086 CPU的M/IO）。优点I/O空间较存储器空间小，地址线少，译码电路相对简单。不占用存储器空间缺点要有专门输入输出指令，寻址方式少，不灵活,8086 I/O空间,8086 I/O空间808
3、6系统使用16根地址线（A15A0）寻址I/O端口，可寻址64KB个I/O端口；偶地址端口数据使用低8位数据总线传送，奇地址端口数据使用高8位数据总线传送；奇、偶地址端口的数据传送由BHE和A0控制；I/O端口的读/写选通信号为IOR和IOW。,注：IBM PC/XT机实际只使用低10位数据线寻址I/O端口，寻址1KB个端口。,8086 I/O空间,计算机系统中，多使用8位端口。8086系统的8位端口使用数据线的低8位传送信息，所以端口地址的编址多为偶地址。现代的计算机体系中，通过转换电路8位端口地址可以连续编址。8086输入/输出指令输入指令IN AL,PORTIN AX,PORTIN AL
4、,DXIN AX,DX输出指令OUT PORT,ALOUT PORT,AXOUT DX,ALOUT DX,AX,CPU与外设的连接,第5.2节 CPU与外设的连接CPU与外设的一般接口电路（一）端口数据口：用于完成数据的输入或输出。包括：数字量 如用ASCII码表示的数和字符模拟量 如经DAC转换输出的电流开关量 如以一位二进制表示的量,CPU与外设的连接,控制口 控制口为一个输出接口，用于控制外设的启动（START）、停止（STOP）或数据的选通（STB）等，具体由外设的要求而定。状态口CPU通过状态口了解外设状态。如：输入外设是否准备好（READY）转换是否结束（EOC）输出装置是否忙（B
5、USY）控制信息和状态信息一般也由数据总线传送。,CPU与外设的数据传送方式,（一）无条件传送 传送数据之前，CPU不需要检测外设是否准备就绪，程序中直接使用IN和OUT命令来完成输入和输出。也叫注入式或命令式。无条件输入,MOV DX,0160HIN AL,DX,I/O读周期时序,T1,T2,T3,T4,T1,地址,数据,CLK,A,BHE,D,IOR,70,150,CPU与外设的数据传送方式,无条件输出,MOV DX,0160HMOV AL,BXOUT DX,ALBX中存放需要输出到I/O接口的内容,T1,T2,T3,T4,T1,地址,数据,CLK,M/IO,BHE,AD,ALE,WR,D
6、T/R,DEN,READY,150,I/O写周期时序,I/O写周期时序,T1,T2,T3,T4,T1,地址,数据,CLK,A,BHE,D,IOW,70,150,CPU与外设的数据传送方式,无条件输出,T1,T2,T3,T4,T1,地址,数据,CLK,M/IO,BHE,AD,ALE,WR,DT/R,DEN,READY,150,I/O写周期时序,CPU与外设的数据传送方式,（二）查询传送 传送数据之前，CPU需要检测外设的状态（即握手信号的联络），只有外设条件满足时才传送数据，否则继续检测，直到满足。,通常接口电路中用状态端口的某一位或某几位表示外设的状态。也叫问答式。如果外设工作情况无法预先知道
7、或无规律，一般采用查询或中断工作方式,优点：可解决速度匹配问题，电路和程序都比较简单。缺点：CPU检查外设状态，需要占用大量CPU时间，影响系统效率。,CPU与外设的数据传送方式,查询输入,CPU与外设的数据传送方式,电路说明控制口：口地址为0164H，只完成ADC的启动，不用传递其他控制信息。0164H IOW状态口：ADC转换结束后，由EOC产生负脉冲，把ADC输出数据锁存到锁存器中，并置状态触发器为“1”，表示数据已准备好。状态信息由数据线D0传送，口地址为0162H.0162H IOR.数据口：查询状态，条件具备，则选中数据口输入数据，同时清状态，表示数据已读走，防重读。数据口地址为0
8、160H。0160H IOR,CPU与外设的数据传送方式,从ADC读取一个数据子程序（数据存放在AL中）READ PROCMOV DX,0160HIN AL,DX;清状态MOV DX,0164HOUT DX,AL;启动READ1:MOV DX,0162HIN AL,DX;查询状态 TEST AL,01HJZREAD1MOVDX,160HINAL,DX;读取数据RETREAD ENDP,CPU与外设的数据传送方式,查询输出,CPU与外设的数据传送方式,电路说明控制口：由输出口164H产生一个负脉冲启动外设工作。数据口：地址160H，CPU输出数据到锁存器，同时置“1”状态触发器，通知外设数据已准
9、备好。状态口：地址0162H，CPU查询状态，看外设是否取走数据。若外设取走数据，则发ACK信号，清除状态触发器。,CPU与外设的数据传送方式,输出一个数据子程序（输出数据在AL中）WRITE PROCMOV DX,0164HOUT DX,AL;启动外设MOV DX,0160HOUT DX,AL;输出数据MOV DX,0162HWRITE1:IN AL,DX;查询状态TEST AL,01HJNZ WRITE1RETWRITE ENDP,CPU与外设的数据传送方式,（三）中断传送方式外设“准备好”后，向CPU发中断请求CPU响应请求，停止正在运行的程序，去执行请求处理处理完请求后，回到断点处继续
10、执行数据交换在中断服务程序中完成优点：CPU主动查询变为被动中断，提高了系统效率缺点：需要专门的中断申请电路，程序设计复杂，不适合对大量数据的传输。,CPU与外设的数据传送方式,（四）DMA方式（Direct Memory Access）传统方式：DMA方式：DMA方式适合大量数据高速传输。例如：DRAM刷新等优点：速度高，不需要CPU参与。缺点：硬件接口复杂，DMAC价格高。,DMA控制器或DMA通道一般是 8237芯片一片8237有4个通道，两片级连有7个通道。,输入/输出实例,第5.3节 输入/输出实例例1 设计一个输出接口，控制8个发光二极管，每隔1秒钟点亮一只（只有一只亮），从上到下循环往复。说明：74LS273为上升沿锁存的锁存器，其输出灌电流可达8mA，能够点亮发光二极管。74LS133为13输入的“与非”门，由它和反相器74LS04及三八译码器74LS138对地址线A15A0进行译码，决定端口地址。A0接74LS138的片选G2B,仅偶地址选中，数据由数据总线的低8位传输。,输入/输出实例,输入/输出实例,端口地址,程序：DISPLAY PROC MOV AL,7FH MOV DX,160H DISPLAY1:OUT DX,AL;显示 CALL D1S;延时1S ROR AL,1 JMP DISPLAY1 RET DISPLAY ENDP,
