计算机硬件技术及应用 第8章 输入输出接口

1、v掌握几种数据传送方式的工作过程掌握几种数据传送方式的工作过程;v掌握掌握8253和和8255的内部结构及初始化编程的内部结构及初始化编程;v掌握掌握8237的内部结构和工作方式的内部结构和工作方式;v了解模拟量输入和输出的一些基本概念了解模拟量输入和输出的一些基本概念. 教教 学学 要要 求求2.2.接口与端口的关系接口与端口的关系1.1.外部设备的信号外部设备的信号 输入指令输入指令 格格 式式功功 能能 1IN AL，PORT （PORT）AL2IN AL，DX（DX）AL3IN AX，PORT （PORT+1; PORT ）AX4IN AX，DX（DX+1; DX ）AXIN 累加器累

2、加器, PORTl功功 能：把外设端口（能：把外设端口（PORT）的内容传送给累加器。）的内容传送给累加器。输出指令输出指令 格格 式式功功 能能 1OUT PORT，AL （AL）PORT2OUTDX，AL （AL）DX3OUT PORT，AX （AX） PORT+1；PORT4OUTDX，AX （AX）DX+1；DXOUT PORT,累加器累加器的内容传送给外设端口。的内容传送给外设端口。 CPUCPU不断地询问外设是否准备好：不断地询问外设是否准备好：如果准备好，如果准备好，CPUCPU执行执行IOIO操作；否则，操作；否则，CPUCPU一直等待。一直等待。CPUCPU大部分时间处于等待

3、状态，利用率不高。大部分时间处于等待状态，利用率不高。 查询环节查询环节n寻址状态口寻址状态口n读取状态寄存器的标志位读取状态寄存器的标志位n若不就绪就继续查询，直至就绪若不就绪就继续查询，直至就绪 传送环节传送环节n寻址数据口寻址数据口n通过输入指令从数据端口读入数据通过输入指令从数据端口读入数据n通过输出指令向数据端口输出数据通过输出指令向数据端口输出数据输入状态输入状态就绪？就绪？数据交换数据交换YN流程流程查询传送流程查询传送流程返回断点断点主程序主程序中断服务程序中断服务程序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 CPU在执行程在执行程序中，被内

4、部序中，被内部或外部的事件或外部的事件所打断，转去所打断，转去执行一段预先执行一段预先安排好的中断安排好的中断服务程序；服服务程序；服务结束后，又务结束后，又返回原来的断返回原来的断点，继续执行点，继续执行原来的程序。原来的程序。流程流程中断传送流程中断传送流程返回利用中断进行信息传送，可以大大提高利用中断进行信息传送，可以大大提高CPUCPU的利用率，但是的利用率，但是其传送过程必须由其传送过程必须由CPUCPU进行监控。每次中断进行监控。每次中断, ,额外的操作会占额外的操作会占用用CPUCPU时间。时间。如果需要在内存的不同区域之间，或者在内存与外设端口如果需要在内存的不同区域之间，或者

5、在内存与外设端口之间进行大量信息快速传送的话，用查询或中断方式均不能之间进行大量信息快速传送的话，用查询或中断方式均不能满足速度上的要求，满足速度上的要求，DMA（Direct Memory Access）直接数据传送直接数据传送: :它是在在内它是在在内存与高速外设之间直接进行成组的数据传送，而不经过存与高速外设之间直接进行成组的数据传送，而不经过CPUCPU中中转的一种数据传送方式，可以大大提高信息的传送速度。转的一种数据传送方式，可以大大提高信息的传送速度。DMA传送流程传送流程HLDA发存储器地址发存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流程

6、流程DMA传送流程传送流程返回 D7D0计数器计数器0控制字寄控制字寄存器存器计数器计数器1计数器计数器2数据总线数据总线缓冲器缓冲器读读/写写逻辑逻辑RDWRA0A1CS CLK0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1 CLK2 GATE2 OUT2内部总线内部总线0：二进制二进制 1：BCD计数计数000： 方式方式0001： 方式方式1010： 方式方式211：方式方式3100： 方式方式4101： 方式方式5计数器选择计数器选择00： 计数器计数器001： 计数器计数器110： 计数器计数器2 211： 不用不用读写操作读写操作00：锁定当前计数值锁定当前计数值01：

7、读读/写计数器低写计数器低8位位10：读写计数器高读写计数器高8位位11：先读先读/写计数器低写计数器低8位位再读再读/写计数器高写计数器高8位位D7D6D5D4D3D2D1D0工作方式选择工作方式选择内内部部数数据据总总线线PC7 PC4 控制控制控制控制D7D0 数据数据总线总线 缓冲器缓冲器读写读写控制控制逻辑逻辑RDWRA1A0RESETCSPA7 PA0 PC3 PC0 PB7 PB0 A组组 端口端口A （8位）位） A组组 端口端口C （4位）位） B组组 端口端口C （4位）位） B组组 端口端口B （8位）位） A组组 B组组1234567891011121314151617

8、181920PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB24039383736353433323130292827262524232221PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7PB6PB5PB4PB38255A端口选择表端口选择表1D6D5D4D3D2D1D0方式选择控制字标志方式选择控制字标志00 ：方式：方式001 ：方式：方式11：方式：方式20 ：输出：输出1 ：输入：输入0 ：输出：输出1 ：输入：输入0 ：输出：输出1 ：输入：输入0 ：方式：方式01 ：方式：方式10 ：

9、输出：输出1 ：输入：输入PC7PC4PC3PC0端口端口BB组方式选择组方式选择端口端口AA组方式选择组方式选择三种工作方式：三种工作方式：方式方式0 0：基本的输入：基本的输入/ /输出方式输出方式方式方式1 1：选通的输入：选通的输入/ /输出方式输出方式方式方式2 2：双向传输方式：双向传输方式v 端口端口A A有三种工作方式，方式有三种工作方式，方式0 0、方式、方式1 1或方式或方式2 2；v 端口端口B B有二种工作，方式有二种工作，方式0 0或方式或方式1 1；v 端口端口C C可作一般的输入可作一般的输入/ /输出端口使用；输出端口使用；可用于配合端口可用于配合端口A A和端

10、口和端口B B的工作，为它们提供控的工作，为它们提供控制信号和状态信号。制信号和状态信号。 v 由内部逻辑（由内部逻辑（A A组和组和B B组控制电路）将三个数据端口组控制电路）将三个数据端口分为两组分为两组A A组（端口组（端口A A和端口和端口C C高高4 4位位PCPC7 7PCPC4 4）B B组（端口组（端口B B和端口和端口C C低低4 4位位PCPC3 3PCPC0 0）。）。8255A8255A允许划为同一组的两个端口分别工作于输允许划为同一组的两个端口分别工作于输入状态和输出状态。入状态和输出状态。0D6D5D4D3D2D1D0端口端口C置位置位/复位标志复位标志0 ：复位：

11、复位1 ：置位：置位无意义无意义000：PC0001：PC1010：PC2011：PC3100：PC4101：PC5110：PC6111：PC7端口端口C位选择位选择 INTEAPC4PC5PC3&PC6、PC7PA7PA0STBAIBFAINTRAI/ORDRDINTEBPC2PC1PC0&PB7PB0STBBIBFBINTRB INTE1PC7PC6PC4PC2PC0PA7PA0ACKASTBAI/OOBFAPC5PC3INTE2IBFA1&INTR接收器接收器接收器接收器数据数据发送器发送器发送器发送器(b) 半双工方式半双工方式接收器接收器接收器接收器数据数据发

12、送器发送器发送器发送器(a) 全双工方式全双工方式发送器发送器接收器接收器数据数据(c) 单工方式单工方式SYNCRC1CRC2数据块数据块 (a) 单同步单同步SYN SYNCRC1CRC2数据块数据块(b) 双同步双同步58位数据位数据0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/10/1空闲空闲01空空闲闲位位奇奇偶偶校校验验停停止止位位低低位位高高位位1 11空闲位空闲位一个字符一个字符A7 A6 A5 A4 EOPA3 A2 A1 A0 VccDB0DB1DB2DB3 DB4DACK0DACK1 DB5DB6DB7 1 40 8237 20 21IORIOWMEMRMEMWNCREADYHLDAADSTBAENHRQCSCLKRESETDACK2DACK3DREQ3DREQ2DREQ1DREQ0GND 工工业业生生产产现现场场运运放放信信号号处处理理环环节节多多路路转转换