微机原理与接口技术-第6章

16.１计算机外部设备种类较多：有机械的、电子的、机电和磁电相结合的，如键盘、磁盘、打外设的信号种类：数字量、模拟量、开关量需要解决的问题传送速度的匹配信号形式的匹配信号电平和驱动能力信息格式时序匹配2321、I/O接口地址2CPU力，产生设备选中信号；2、数据的输入输与外设交换的信息有三种：数据、状态、控制信息。CPU通过接口输入输出数据、检测和管理外设的工作状态；设备通过接口向CPU发中断请求；3、命令、数据、状态的缓冲与锁CPU保证CPU与设备之间信息交换的同步。4、信息格式、完成数据的串／并、并／串、数字量／模拟量、模拟量／数字量之间的转换。4地地数数状控I/O设控制存器状态存器数据存器5常用的编址方式有两种：与器统一编址方式；I/O一、与器统一编将器的单元与外设的端口统一编址，即一个端口与一个器单元等同看待；通常为一个外设优点；可以用内存的方法来I/O端口。所有用6二、I/O内存地址空间和外设地址空间是相互独 （IN、OUT)；

▪▪▪▪▪▪▪▪▪I/O独立编址寻址方

STB

时钟生

15～

STBSTBT

A16A15 |8

时钟发生

S

地址总

I/O接

98088U采用了端口独立编址方式，它使用地址信号线A0~A15，最多能够管64个端口，地址范围0000H~FFFFH，有 的控制信号IOR和IOW或IO/M、WR、RD；对只有单一端口的外设，应采用全译码方式对具有多个O端口的外设，16位地址线的参与译码，低位用于区分端口；并行传串行传6.2.4输出接口要具有数据锁存能力三态门具有“通断”控制能 74LS244单向三态门驱动

EE 系9A89线号

输入端口地址：83FC、83FD、83FE、编程：MOV IN+~ ~D

~ ~

… …

+74LS273作为输出接根据开关状态在7段数码管上显示数字或符共阳极7段数码管结构 图用74LS273作为输出接口，把数据送到7段数码74LS273的地址假设为用74LS244作为 ，读入开关K0～K3的状74LS244的地址假设为(7段码表见下页符形7符形7 F0H=F0H=F1H=

译码电G

D0 D7CP

BA

D0O1I1D1O2I2D2O3I3D3O4BX, ；取7段码表AH,DX AL AL SI AL［BX+SI］；取7DX DX,74LS273~~ D0 ~~

线线

D7

111111

A15AA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4 0 0 0 11 XX输入端口地址MOVINTESTJZ;闭MOVJMPMOVMOVOUTJMPCPU与外设之间数据送的控制式：无条件传送式程序查询方式、中断控制方式、直接 器存DMA方式。一、无条件传送控制方

KNYNY读入状态信N读入状态信NY读入数LOOPIN:INAL,STATUSPORT;读状态TESTAL,80H JZLOOPIN IN ;读入数读入状态读入状态信YN输出数状态端口STATUSPORT数据端口：DATAPORTLOOPOUT:INAL,STATUSPORT;读状态TESTAL,01H ;查询BUSY=1?JNZLOOPOUT MOVAL,BUFFER ;取数据OUT ;输出数1号外准备就绪 N2号外 准备就绪N3号外 准备就绪Nn号外 准备就绪N

对1号外设服对2号外设服对3号外设服对n号外设服在整个查询过程中不能再做别的事，这降低了的工作效率；外设状态端口地址为3FBH，第5位(bit5)（=1忙，=0准备好外设数据端口地址为38H，写入数据会使状态标志置1；外设把数据读走后又把它置0。试画出其电路图。（电路图见下页D7-|

D7-D0

QS

状态端

程序段中断控制方式使CPU与外设能够并行工作，它改变了CPU主动的工作方式。当外设准备就绪，就向CPU发出中断请求，CPU响应中断，转去执行中断服务程序，对外设服务；利用中断方式进行数据传送，不仅大大提CPU的工作效率，还能够对外设作出实时响应。以上三种方式被称为PIO方式，programmedinputand 两个含义软件：外设与内存之间的数据传送是通过CPU执行程序硬件：I/O接口 器的读写控制信号、地址信号都由CPU发出的（总线由CPU控制）DMA传输外 内外设直接与器进行，CPU不再担当优点：数据传输由MA硬件来控制，数据直接在内存和外设之间交换，可以达到很高的传输速率（可达几MB/秒）② ③

外设接外设接④系统总 DMA器DMAC向CPU器CPUDMAC得到总线控制权，并发出DMA ⑥数据传送完后，DMAC撤销HOLD信 演⑦CPU释放HLDA信号，并重新控制总 外设向DMA控制器发出DMA传送请求信号DMA向CPU发出总线请求信号器

外设接外设接器器

外设接外设接中断的基本概什么是中断实际场 计算正在正在看执行程事件发铃中断请事件发铃继续执行程继续看事件继续执行程继续看事件处接 引起CPU中断的事件——中断源。例如外设—— 中断源分为：外部中断 中 外部中断：CPU8086/8088的外部中断信号：INTR、 提高数据传输率缺页中设备中各类异实时钟，。。。五个步骤中断请中断判优(有时还要进行中断源识别中断响中断服中断返以下以外部中断为主介绍这五个步骤外设接口（中断源）发出中断请求信号CPU的INTR或NMI引脚中断请求信号应保持到中断被处理为止CPU响应中断后，中断请求信号应及时撤(I/O接口 →PIC→计算机中的中断源有很多，U必须识别是哪一个设备产生中断。识别中断源有两个方法： ）多个中断源产生中断，CPU首先为谁服务——中断优先级排队问题中断优先级控制要处理两种情况对同时产生的中断：应首先处理优先级别较高的中断；若优先相同，则按先来先服务的原则处理对非同时产生的中断：低优先级别的中断处理程序允许被高优别的中断源所中断——即允许中断嵌套中断优先级的控制方硬件判优——链式判优、并行判优（中断向量法软件判优顺序查询中断请求，先查询的先服务（先级别高）通常将中断判优与中断源识别合并在一起进行处理x86系统中，这项任务由PIC和CPU共同完成软件判优的硬 断点保 N N N

中断源0的中断服务程中断源1的中断服务程中断源7的中断服务程

中断返链式判优电路原理图 图6-

中断确

外设外设接口中断确

中断确

逻辑电┇

逻辑电

逻辑电菊花链逻辑电三三态E&

在每条指令的最后一个时钟周期，U检测INT或I信号。若以下条件成立，则PU响应中断：当前指令执行完。对INTR，还应满足以下条当前指令是STI和IRET，则下条指令也要执行完当前指令带有LK、P等指令前缀时，则把它们看成一个整体，要求完整地执行完；对INTR，CPU应处于开中断状态，即当前没有复位(RESET)和保持(HOLD)信号若NMI和INTR同时发生，则首先响应NMI中断响应（续CPU中断响应时，要做下述三项工作向中断源发出INTA中断响应信获得中断服务程序首地址 ）如何得到中断处固 中断向量法——常中断处理（中断服务中断服务子程序特为”远”过程（类型为要用IRET中断服务子程序要做的工保护现场(PUSH开中断进行中断处恢复现场(POP中断返回执行中断返回指令6.4.38088与中断有关的控制线为：NMI、INTR、8088系统的中断中除法溢出：类型号0，商大于目的操作数所能表达的范围时产。单步中断：类型号1，TF=1时产生（当前指令需执行完断点中断：类型号3，这是一个软件中断，即INT3指令溢出中断：类型号4，这是一个软件中断，即INTO指令软件中断：即INTn指令，类型号n(0-255)外部中 中断NMI：类型号2，不可用软 ，CPU必须响应。 中断INTR：类型号由PIC提供。IF=1时CPU才能响应8086/8088中断源类 4301

中断请求 808系统采用中断类型码来识别不同的中断源，每个中断源都有一个与它相对应的中断类型码。 软件中断的类型码由指令给 中断的类型码由PIC给PU响应INT中断时，会产生两个中断响应总线周期( 图22，要求PIC在第个中断响应总线周期把中断类型码放到数据线上，供U读入。 表的地址位于内存的00000～，大小为B，共256个中断向量每个中断向量占用4Bytes，低字为段内偏 法:(n为中断类型号)中断向量在IVT中的存放地址初始化——将中断服务程序的地址放入例：中断类型码为48的中断处理子程序的名字为int48h，编写程序段将该中断处理子程序的地址放入向量表。MOVAX，0MOVDS，AXMOVSI，48H*4MOVAX，OFFSETint48hMOV[SI]，AXMOVAX，SEGint48hMOV[SI+2]，AX8086/8088CPU的中断响应过中断响应过无INTA#周中断类型码固定或由指令给响应过程主要步骤①PUSH②③PUSH④PUSH⑤取中断向量送入IP和外部中断响应过 中断， 中断响应过程类 中断(时序 图6-①INTA#（1），PIC进行优先级排队判优处②INTA#（2），PIC把中断类型码放到DB上，CPU读③PUSH④⑤PUSH⑥PUSH⑦取中断向量送入IP和

中断一优先级从高到低顺序如下中单步中 8086/8088处

执行 Y 断N ?

低字 ?N?

N

PUSHFLAGS、