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1、第四章微型计算机和外设间的数据传输第一页，本课件共有18页CPU和输入/输出设备之间的信号n数据信息（数字量、模拟量、开关量）n状态信息 n控制信息 第二页，本课件共有18页接口部件的I/O端口n数据端口 n状态端口 n控制端口 第三页，本课件共有18页 地 址 总 线数据输入寄存器数据输出寄存器控制寄存器状态寄存器外部输入或输出 地 址 总 线 地 址 总 线数据线控制线状态线第四页，本课件共有18页CPU和外设之间的数据传送方式n程序方式n中断方式n DMA方式 第五页，本课件共有18页n无条件传送 n条件传送 第六页，本课件共有18页端口译码器输入锁存器输出锁存器往输出设备来自输入设备
2、图图 4.2 无条件传送方式的工作原理无条件传送方式的工作原理 第七页，本课件共有18页条件传送方式下，CPU进行数据传送的过程由3个环节组成：nCPU从接口中读取状态字 nCPU检测状态字的对应位是否满足“就绪”条件，如果不满足，则回到前一步读取状态字 n如状态字表明外设已处于“就绪”状态，则传送数据 第八页，本课件共有18页输入设备RD Q锁存器地址译码三态缓冲器数据缓冲器地址总线READY图图4.3 查询式输入的接口电路查询式输入的接口电路 第九页，本课件共有18页输出设备R Q D数据锁存器端口译码状态寄存器选通信号BUSYACK图图4.4 查询式输出的接口电路查询式输出的接口电路 第
3、十页，本课件共有18页初始化 测试数据是否准备好对数据进行处理输入1个字节或字到CPU传送到内存缓冲区 操作完成处理缓冲区中数据否是否是后续处理图图4.5 查询式输入过程的流程图查询式输入过程的流程图 第十一页，本课件共有18页n中断传送的工作原理 n中断源类型 n中断优先级 第十二页，本课件共有18页输入设备中断请求 D Q输入锁存器?端口译码中断屏 蔽 Q触 发器地 址总线数据总线三态缓冲器?选通图图4.6中断方式输入的接口电路中断方式输入的接口电路 第十三页，本课件共有18页中断源类型n外部中断:不可屏蔽中断NMI 可屏蔽中断INTR n内部中断 第十四页，本课件共有18页DMA方式nD
4、MA控制器的功能 nDMA 控制器结构及工作原理 nDMA控制器的特点 第十五页，本课件共有18页DMA控制器的功能：n当外设准备就绪，希望进行DMA操作时，会向DMA控制器发出DMA请求信号，DMA控制器接到此信号后，向CPU发总线请求信号。nCPU接到总线请求信号后，如果允许，则会发出DMA响应信号，从而CPU放弃对总线的控制，这时DMA控制器应能实现对总线的控制。nDMA控制器得到总线控制权后，要往地址总线发送地址信号，修改所用的存储器或接口的地址指针。为此，DMA控制器内部有地址寄存器。一开始，由软件往此寄存器中设置DMA的首地址。在DMA操作过程中，每传送一个字节，就会自动对地址寄存
5、器的内容进行修改，以指向下一个要传送的字节。n在DMA传送期间，DMA控制器应能发出读/写信号。nDMA内部有一个字节计数器，用来存放所传送的字节数。在DMA过程中，每传送一个字节，字节计数器的值便自动减1，当字节计数器的值为0时，DMA过程结束n DMA过程结束时，DMA控制器应向CPU发出结束信号，将总线控制权交还给CPU。第十六页，本课件共有18页状态寄存器数据输入寄存器数据输出寄存器控制寄存器 地址总线数据总线控制总线中断请求至I/O设备地址寄存器控制寄存器状态寄存器字节计数器地址总线数据总线控制总线DMA方向0=输出1=输入DMA使能块传输是否完成指出DMA是否继续数据传输方向0=输
6、出1=输入输入/输出使能设备是否忙DMA请求DMA回答中断请求总线请求总线允许图图4.7 DMA控制器的内部最小配置和接口要求控制器的内部最小配置和接口要求 第十七页，本课件共有18页DMA控制器的特点：nDMA控制器是一个特殊的接口：DMA控制器是一个接口电路，具有I/O端口地址，CPU可以通过端口地址对DMA控制器进行读/写操作；另外，DMA控制器在获得总线控制权后，可以控制系统总线，操纵外设与存储器之间的数据传输。nDMA控制器在传输数据时不用指令，而是通过硬件逻辑电路用固定顺序发地址和读/写信号来实现高速数据传输。在此过程中，数据不经过CPU而是直接在外设和存储器之间传输。第十八页，本课件共有18页