《最新微机原理与接口技术徐惠民第7章PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新微机原理与接口技术徐惠民第7章PPT课件.ppt（28页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、微机原理与接口技术徐惠民微机原理与接口技术徐惠民第第7章章7.1概述概述把外部设备同计算机连接起来实现数据传把外部设备同计算机连接起来实现数据传送的控制电路称为送的控制电路称为I/O接口电路，简称接口电路，简称I/O接口。接口。2.I/O端口单独编址端口单独编址这时，存储器和这时，存储器和I/O接口，各自都有自己的地址接口，各自都有自己的地址范围，而且这些地址在数值上可以是重叠的。范围，而且这些地址在数值上可以是重叠的。也就是不能用地址来区别存储器和外设。也就是不能用地址来区别存储器和外设。此时，必须有专门的此时，必须有专门的I/O操作指令。更实质地说，操作指令。更实质地说，是需要有用于存储器
2、寻址和外设寻址的不同控是需要有用于存储器寻址和外设寻址的不同控制信号。制信号。7.3CPU和外设之间的数据传送方式和外设之间的数据传送方式 7.3.1无条件传送方式无条件传送方式无条件是指无条件是指CPU不管外设的状态，在需要和不管外设的状态，在需要和外设交换信息的时候，就用输入或输出指令和外设交换信息的时候，就用输入或输出指令和外设交换信息。外设交换信息。在这种方式下，在这种方式下，CPU和外设之间只有数据信和外设之间只有数据信息的传送，没有状态信息的传送。息的传送，没有状态信息的传送。但无条件传送，不等于不需要接口电路，只是但无条件传送，不等于不需要接口电路，只是接口电路可以比较简单，因为
3、只有数据的通道，接口电路可以比较简单，因为只有数据的通道，一般就只有输出锁存器和输入缓冲器。一般就只有输出锁存器和输入缓冲器。例例7-1如下图所示为采如下图所示为采用无条件传送方式控用无条件传送方式控制的电路，输入接口制的电路，输入接口中自带有数据缓冲器，中自带有数据缓冲器，输出接口中自带有锁输出接口中自带有锁存器，控制开关存器，控制开关K0K2打开则对应发光二打开则对应发光二极管极管Q0Q2亮，开关亮，开关闭合则对应发光二极闭合则对应发光二极管不亮。编写这段控管不亮。编写这段控制程序。制程序。解：解：DON：INAL，IN_PORT；读入；读入B口开关状态口开关状态XORAL，0FFH；求反
4、；求反OUTOUT_PORT，AL；点亮对应发光二极管；点亮对应发光二极管JMPDONHLT7.3.2查询传送方式（异步传送方式）查询传送方式（异步传送方式）这种方式，这种方式，CPU要遵循要遵循“先查询，后传送先查询，后传送”的原则，保证只有在外设已经是在的原则，保证只有在外设已经是在“准备准备好好”状态，才开始传送数据。状态，才开始传送数据。查询式传送的一般流程：查询式传送的一般流程：先从状态口读入状态字；先从状态口读入状态字；如果状态是如果状态是“准备好准备好”，开始传送；，开始传送；如果状态是如果状态是“没有准备好没有准备好”，则继续查询，直，则继续查询，直到到“准备好准备好”，开始传
5、送。，开始传送。1.查询式输入查询式输入查询式输入的程序流程图：查询式输入的程序流程图：例例7-2查询传送输入接口电路如下图所示：查询传送输入接口电路如下图所示：8位锁存器与位锁存器与8位三态缓冲器位三态缓冲器构成数据寄存器，该接口的输入端连接输入设备，输出端直接与系统的构成数据寄存器，该接口的输入端连接输入设备，输出端直接与系统的数据总线相连。状态寄存器由数据总线相连。状态寄存器由D触发器和触发器和1位三态缓冲器构成。输入设备位三态缓冲器构成。输入设备可通过控制信号对该状态口进行控制，可通过控制信号对该状态口进行控制，CPU可通过数据线可通过数据线D7访问该状态访问该状态口。编写查询输入控制
6、程序。口。编写查询输入控制程序。查询输入的部分程序：查询输入的部分程序：MOVDX，STATUS_PORT；DX指向状态端口指向状态端口START：INAL，DX；读状态端口信息；读状态端口信息TESTAL，80H；测试状态标志位；测试状态标志位D7，JZSTART；D7=0，外设未准备好，继续查询，外设未准备好，继续查询MOVDX，DATA_PORT；DX指向数据端口指向数据端口INAL,DX；从数据端口输入数据；从数据端口输入数据RET解：当输入设备的数据已经就绪后，将数据送入解：当输入设备的数据已经就绪后，将数据送入8位锁存器，同位锁存器，同时对时对D触发器触发，使状态信号标志位触发器触
7、发，使状态信号标志位D7为为1。当。当CPU要求外设要求外设输入信息时，先检查状态信息。若数据已经准备好，则输入相输入信息时，先检查状态信息。若数据已经准备好，则输入相应数据，并使状态信息清应数据，并使状态信息清0；否则，等待数据准备就绪。；否则，等待数据准备就绪。输入输出传送方式输入输出传送方式2.查询式输出查询式输出查询式输出流程图：查询式输出流程图：例例7-3下图所示接口电路中：下图所示接口电路中：8位锁存器作为数据寄存器，其位锁存器作为数据寄存器，其输入端与数据线相连，输出端连接输出设备。状态寄存器由输入端与数据线相连，输出端连接输出设备。状态寄存器由D触发器和触发器和1位三态缓冲器构
8、成，位三态缓冲器构成，CPU则可利用数据线则可利用数据线D0输入该输入该状态口的信息。编写查询输出控制程序。状态口的信息。编写查询输出控制程序。查询式输出的相应程序段为：查询式输出的相应程序段为：MOV DX，STATUS_POR ；DX指向状态端口指向状态端口START：INAL，DX ；读状态端口信息；读状态端口信息TEST AL，01H ；测试状态标志位；测试状态标志位D7，JNZSTART ；D7=0，继续查询，继续查询 MOV DX，DATA_PORT ；DX指向数据端口指向数据端口MOV AL，BUF ；取数据；取数据OUTDX，AL ；向外设输出数据；向外设输出数据RET解：当输
9、出设备将数据输出后，会发出一个解：当输出设备将数据输出后，会发出一个ACK信号，使信号，使D触触发器翻转为发器翻转为0(BUSY信号由信号由1变变0会触发会触发ACK翻转）。翻转）。CPU查询查询到这个状态信息后，知道外设空闲，于是就执行输出指令，将到这个状态信息后，知道外设空闲，于是就执行输出指令，将新的输出数据送至新的输出数据送至8位锁存器。同时，将位锁存器。同时，将D触发器置为触发器置为1，通知，通知外设进行数据输出操作，同时，在输出设备尚未完成输出之前，外设进行数据输出操作，同时，在输出设备尚未完成输出之前，一直维持一直维持D触发器输出为触发器输出为1，阻止，阻止CPU输出新的数据。输
10、出新的数据。查询方式的优点：查询方式的优点：CPU和外设之间可以很和外设之间可以很好地配合工作好地配合工作。缺点：缺点：CPU要长期地查询外设的状态，查要长期地查询外设的状态，查询实际上就是一种等待。询实际上就是一种等待。CPU长期的等待长期的等待会影响会影响CPU的工作效率。的工作效率。例例7-4如下图所示，试编程实现将如下图所示，试编程实现将48000H为首为首地址的顺序地址的顺序100个单元的数据，利用查询方式个单元的数据，利用查询方式输出到外设。输出到外设。解解:程序如下：程序如下：START:MOV AX,4000H MOV DS,AX MOV SI,8000H MOV CX,100
11、GOON:MOV DX,00F1HWAIT:IN AL,DX AND AL,01H JZ WAIT MOV AL,SI MOV DX,00F0H OUT DX,AL INC SI LOOP GOON RET7.3.3中断传送方式中断传送方式中断方式是由外设向中断方式是由外设向CPU发出要求交换数发出要求交换数据的请求，即中断请求。据的请求，即中断请求。CPU收到中断请收到中断请求后，中断当前的工作，为外设服务。服求后，中断当前的工作，为外设服务。服务结束（输入或输出）后，继续原来的工务结束（输入或输出）后，继续原来的工作。作。中断方式不要求中断方式不要求CPU等待或查询，可以大等待或查询，可以
12、大大地提高大地提高CPU工作效率。但接口电路比较工作效率。但接口电路比较复杂。复杂。7.3.4DMA方式方式DMA方式，是由方式，是由DMA控制器来控制数据从控制器来控制数据从外设到存储器的直接传送。外设到存储器的直接传送。CPU不参与不参与DMA传送的控制。传送的控制。中断方式仍然是指令控制下的传送，为了中断方式仍然是指令控制下的传送，为了进一步提高传送速度，希望传送直接是在进一步提高传送速度，希望传送直接是在硬件控制下完成。硬件控制下完成。DMA方式是速度最快的外设和存储器交换方式是速度最快的外设和存储器交换信息的方式。信息的方式。1.DMA传送的工作原理传送的工作原理 2.DMA控制器的
13、基本功能控制器的基本功能（1）能接受外设的）能接受外设的DMA请求信号请求信号DREQ，并能向外设发出，并能向外设发出DMA响应信号响应信号DACK；（2）能向）能向CPU发出总线请求信号（发出总线请求信号（HOLD），当），当CPU发出发出总线响应信号（总线响应信号（HLDA）后能接管对总线的控制权，进入）后能接管对总线的控制权，进入DMA方式；方式；（3）能发出地址信息，对存储器寻址并修改地址指针；）能发出地址信息，对存储器寻址并修改地址指针；（4）能向存储器和外设发出读）能向存储器和外设发出读/写控制信号；写控制信号；（5）能决定传送的字节数，并能判断）能决定传送的字节数，并能判断DMA
14、传送是否结束；传送是否结束；（6）能发出）能发出DMA结束信号，释放总线，让结束信号，释放总线，让CPU重新获得总重新获得总线控制权。线控制权。3.DMA操作方式操作方式（1）单字节方式）单字节方式在单字节操作方式下，在单字节操作方式下，DMA控制器操作每次只传送一个字节。即获得总线控制器操作每次只传送一个字节。即获得总线控制权后，每传送完一个字节的数据，便将总线控制权还给控制权后，每传送完一个字节的数据，便将总线控制权还给CPU，按这，按这种工作方式，即使有一个数据块要传送，也只能传送完一个字节后，由种工作方式，即使有一个数据块要传送，也只能传送完一个字节后，由DMA控制器重新向控制器重新向
15、CPU申请总线。申请总线。（2）字组方式）字组方式字组操作方式也叫请求方式或查询方式。这种方式下一个字组操作方式也叫请求方式或查询方式。这种方式下一个DMA请求能够连请求能够连续传送一批数据。在此期间，续传送一批数据。在此期间，DMA控制器一直保持总线控制权。当控制器一直保持总线控制权。当DMA请求无效，数据传送结束，或检索到匹配字节，以及外加一个过程结束请求无效，数据传送结束，或检索到匹配字节，以及外加一个过程结束信号时，信号时，DMA控制器便释放总线控制权。控制器便释放总线控制权。（3）连续方式）连续方式连续操作方式是指在数据块传送的整个过程中，不管连续操作方式是指在数据块传送的整个过程中，不管DMA请求是否撤消，请求是否撤消，DMA控制器始终控制着总线。除非传送结束或检索到控制器始终控制着总线。除非传送结束或检索到“匹配字节匹配字节”，才把，才把总线控制权交回总线控制权交回CPU。在传送过程中，当。在传送过程中，当DMA请求失效时，请求失效时，DMA控制控制器将等待它变为有效，却并不释放总线。器将等待它变为有效，却并不释放总线。结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！28