NEW第六章输入输出系统

1、控制总线控制总线CB地址总线地址总线ABI/O接口电路接口电路数据数据控制控制状态状态数据总线数据总线DBCPU外设外设控制寄存器控制寄存器状态寄存器状态寄存器数据寄存器数据寄存器面向面向CPU一侧的信号：一侧的信号：面向外设一侧的信号：面向外设一侧的信号：内存内存空间空间I/O空间空间FFFFF0FFFF80 x86采用采用I/O端口独立编址端口独立编址内存内存部分部分I/O部分部分存储器空间存储器空间00000FFFFF返回返回返回状态标志状态标志寄存器寄存器数据口选中数据口选中状态口选中状态口选中状态标志状态标志状态口选中状态口选中数据口数据口断点断点主程序主程序中断服务程序中断服务程序

2、中断请求中断请求对外设对外设进行处理进行处理继续执行继续执行返回断点返回断点输入选输入选通信号通信号数据口数据口选中选中数据数据4. DMA传送方式传送方式 希望克服程序控制传送的不足：希望克服程序控制传送的不足：外设外设CPU存储器存储器外设外设CPU存储器存储器 直接存储器存取直接存储器存取DMA：外设外设存储器存储器外设外设存储器存储器 CPU释放总线，由释放总线，由DMA控制器管理控制器管理 优点优点: 省去省去CPU取指令指令译码存取数据等过取指令指令译码存取数据等过程程,只受存储器存取时间限制只受存储器存取时间限制. 缺点缺点:需专门芯片需专门芯片DMAC.HLDA发存储器地址发存

3、储器地址传送数据传送数据传送结束？传送结束？DMA结束结束修改地址指针修改地址指针返回返回返回数 据总 线缓冲器读/写逻辑控 制寄存器片内总线RDWRA0A1CSD0D7计数器0计数器1计数器2CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT216位当前位当前计数值锁存器计数值锁存器OL16位减位减1计数器计数器CE16位位计数初值寄存器计数初值寄存器CROUTi（减（减1至至0时）时）MSBLSB锁存后读出当前值锁存后读出当前值MSBLSB装入装入/读出初值读出初值&CLKiGATEi16位位 写入写入两次两次、清零、清零16位位 写入、计数、输出写入、计

4、数、输出16位位 先锁存再读出先锁存再读出8位位 先锁存再读出先锁存再读出图图 计算器结构示意图计算器结构示意图门控信号门控信号GATE是控制计数器启停工作的外部信号是控制计数器启停工作的外部信号.N=fCLKi/fOUTi,在不同工作方式及定时在不同工作方式及定时/计数时计数时的应用不同。的应用不同。D0D1D2D3WRA0A1CSD4D5D6876543212223192021D7RD91110CLK0GATE0OUT0151413CLK1GATE1OUT1181617CLK2GATE2OUT22412VCCGND操操 作作特征位特征位时序时序D D7 7D D6 60 1 0 0 0计数

5、初值写入计数初值写入0#计数器计数器*无无0 1 0 0 1计数初值写入计数初值写入1#计数器计数器*无无0 1 0 1 0计数初值写入计数初值写入2#计数器计数器*无无0 1 0 1 1向控制字向控制字REG写控制字写控制字0010无无写写“读计数值读计数值/状态状态”命命令令11无无0 0 1 0 0读读0#计数器当前计数值计数器当前计数值无无前一命令前一命令A1A0=11时，时， D D7 7D D6 6为为11且且D D5 5为为0 0或或D D7 7D D6 6为非为非11且且D D5 5D D4 4为为00时，读取的是时，读取的是当前计数值；当前计数值； D D7 7D D6 6为

6、为11且且D D4 4为为0 0读取的读取的是状态。是状态。读读0#计数器状态计数器状态无无0 0 1 0 1读读1#计数器当前计数值计数器当前计数值无无读读1#计数器状态计数器状态无无0 0 1 1 0读读2#计数器当前计数值计数器当前计数值无无读读2#计数器状态计数器状态无无0 0 1 1 1无操作无操作1 * * * *禁止使用禁止使用0 1 1 * * 无操作无操作 CS RD WR A1 A0 ：方式：方式0(软件启动软件启动)用于单次计数用于单次计数,计数到时计数到时,利用利用OUT信号作信号作为查询信号或用于产生中断请求用为查询信号或用于产生中断请求用. 无无“初值自动重装初值自

7、动重装”功能功能, WR#, WR#写写 重写重写 后下一脉冲下降沿后下一脉冲下降沿计数；计数； GATEGATE高允许、下降高允许、下降、低、低、上升、上升计数；计数； OUTOUT在控制字或计数初值写完时变低、计数值为在控制字或计数初值写完时变低、计数值为0 0时变高时变高(N+1(N+1个低个低) )。 一次计数；一次计数； OUT在写入控制字后变高，开始计数时变低、计数值为在写入控制字后变高，开始计数时变低、计数值为0时变时变高高(N个低个低); 计数器由计数器由GATE的上升沿启动的上升沿启动; GATE上升上升、高与下降和低、高与下降和低计数；计数； WR#写写重写重写在下次在下次

8、GATE从从0到到1的跳变时有效；的跳变时有效； 计算器有计算器有“初值自动重装初值自动重装”功能功能, ,所以能输出固定频率所以能输出固定频率的脉冲的脉冲. . OUT OUT在计数值为在计数值为1 1时输出宽度为时输出宽度为1 1个个CLKCLK的负脉冲的负脉冲( (周期为周期为N N，频，频率为率为1/N),1/N),又变为高电平又变为高电平; ; GATE GATE上升上升、高允许、下降、高允许、下降、低、低计数；计数； WR#WR#写写 重写重写 在下次计数时有效在下次计数时有效, ,即计数器减到即计数器减到1 1后才有效后才有效. . 有初值重装功能有初值重装功能,计数规律比较特殊

9、计数规律比较特殊. GATE上升上升、高允许、下降、高允许、下降、低、低计数；计数； WR#写写重写重写在下次计数时有效；在下次计数时有效； OUT在写入控制字后变高，计数开始后，采用每脉冲计数在写入控制字后变高，计数开始后，采用每脉冲计数减减2; ，计数到，计数到0时反向。脉冲宽度时反向。脉冲宽度TCLKn/2 ，OUT变高的第一变高的第一CLK减减1后装入后装入 CE，其余每个脉冲计，其余每个脉冲计数减数减2. OUT正脉冲时，计数到正脉冲时，计数到0的下一个的下一个CLK时时OUT反向反向.OUT正脉冲宽度为正脉冲宽度为TCLK(n 1)/2 ；OUT负脉冲时在计数到负脉冲时在计数到0时

10、时反向。负脉冲宽度为反向。负脉冲宽度为TCLK(n 1)/2一次计数一次计数(无自动重装功能无自动重装功能)； GATE上升上升、高与下降和低不影响计数；、高与下降和低不影响计数； WR#写写重写重写在下次在下次GATE从从0到到1的跳变时有效；的跳变时有效； OUT在计数值为在计数值为0时输出时输出1个个CLK的负脉冲。的负脉冲。方式方式5输出的单脉冲输出的单脉冲(负负)宽度为一个宽度为一个CLK周期周期,而方式而方式1输出的单脉冲输出的单脉冲(负负)宽度为宽度为N倍的倍的CLK周期周期(N为计数初值为计数初值). 方式方式0方式方式1方式方式2方式方式3方式方式4方式方式5OUT输出状态输

11、出状态写入控制写入控制字后变字后变0，计数结束计数结束变变 1 ， 并， 并维持至重维持至重写控制字写控制字或计数初或计数初值值写入控制字写入控制字后 变后 变 1 ，GATE上升上升沿触发变沿触发变0，开始计数，开始计数，计数结束变计数结束变1写入控制字写入控制字后变后变1，计，计数到数到1变变0，维 持 一 个维 持 一 个Tclk变变1写 入 控 制 字写 入 控 制 字后变后变1，装入，装入初值且初值且GATE=1则则OUT变变1，计，计数到变数到变0，重，重装 初 值 继 续装 初 值 继 续计 数 ， 计 数计 数 ， 计 数到则反向到则反向写入控制字写入控制字后变后变1，计数，计

12、数结束变结束变0，维，维持一个持一个Tclk变变1写入控制字写入控制字后 变后 变 1 ，GATE上升上升沿触发开始沿触发开始计数，计数计数，计数结束输出一结束输出一个个CLK的负的负脉冲脉冲初值自动重装初值自动重装无无无无计数到计数到0重重装装根 据 初 值 奇根 据 初 值 奇偶分别重装；偶分别重装；无无无无计数过程中改计数过程中改变初值变初值立即有效立即有效GATE触发触发后有效后有效计数到计数到1或或GATE触发触发后有效后有效计 数 结 束 或计 数 结 束 或GATE触发后触发后有效有效立即有效立即有效GATE触发触发后有效后有效G ATE0禁止计数禁止计数无影响无影响禁止计数禁止

13、计数禁止计数禁止计数禁止计数禁止计数无影响无影响下降沿下降沿暂停计数暂停计数无影响无影响停止计数停止计数停止计数停止计数停止计数停止计数无影响无影响上升沿上升沿继续计数继续计数从初值开始从初值开始重新计数重新计数从初值开始从初值开始重新计数重新计数从 初 值 开 始从 初 值 开 始重新计数重新计数从初值开始从初值开始重新计数重新计数从初值开始从初值开始重新计数重新计数1允许计数允许计数无影响无影响允许计数允许计数允许计数允许计数允许计数允许计数无影响无影响1BCD 计数D7D6D5D4D3D2D1D0SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCD0二进制计数工作方式选择000 方式 0001 方式 1 10 方式 2 11 方式 3100 方式 4101 方式 5计数长度选择00 将计数器中的数据锁存于缓冲器01 选择计数器低8位读或写10 选择计数器高8位读或写11 选择先低后高两个字节读或写计数器选择00 计数器001 计数器110 计数器211 非法注注: 8254有两个控制字有两个控制字:方式控制字和读出控制方式控制字和读出控制字字,且共用一个地址且共用一个地址.(锁存命令锁存命令)11COUNTSTATUSCNT2CNT1CNT001=选中计数器01=选中计数器11=选中计数器20=锁存计数器状态