LYF6-通电11(输入输出接口)

第七章输入输出接口一、概述•速度不匹配；

计算机通过外围设备与外界通信或交换数据称为“输入/输出”。在计算机系统中，常用的外围设备有：

键盘、显示器、磁盘机、打印机、模数转换器、数模转换器、调制解调器等。把外围设备同微型计算机连接起来的电路称为“外设接口电路”，简称“外设接口”。

由于外设种类繁多，所处理的信息不同、速度不同等，因此，主机与外设之间存在下列一些问题：

•信号电平不匹配；

•信号格式不匹配；

•时序不匹配。对于典型系统，其连接示意图为：因此，主机与外设之间是通过接口进行连接的，如：

接口有简单的，如：三态缓冲器、锁存器…

，

也有复杂的,如:可编程的8259、8255、8253、8251、8237

。

二、接口的基本结构接口的一般形式为：

接口电路是专门为解决CPU与外设之间的不匹配、不协调工作而设置的，处于总线与外设之间，一般具有下列基本功能：

•设置数据缓冲器－－解决速度不匹配

•设置电平转换电路－－解决信号电平不一致问题

•设置信息转换逻辑－满足各自格式要求(如A/D、D/A等)

•设置时序控制电路－－实现CPU与外设同步工作三、I/O端口的编址CPU寻址I/O端口，有两种方式统一编址单独编址－－用统一的传送（MOV）指令－－用IN、OUT指令四、CPU与外设之间的数据交换微机中常用的输入/输出控制方式一般有三种：即程序控制方式、中断方式和DMA方式1、程序控制方式（1）无条件传送无条件传送用于能够确信外设已经准备就绪的场合，如读取开关的状态，LED的显示等。无条件传送的接口电路示意如下：教材P266图7.5举例：设Y=20H，要求扫描开关的状态，当开关闭合时，对应的指示灯亮，编程实现上述功能。查询输入流程如下：

输入状态READY输入数据N（2）条件传送（查询方式）INAL，22HTESTAL，80HJZWAIT1WAIT1：INAL，20H程序段为：；查询状态；输入数据Y查询输出流程如下：

输入状态BUSY输出数据YINAL，22HTESTAL，02HJNZWAIT2WAIT2：MOVAL，[SI]程序段为：；查询状态；输出数据OUT21H，ALN某微机系统的输入设备的数据口地址为21H，输出设备的数据口地址为22H,状态寄存器的端口地址为20H。当状态寄存器的D0位为1，表示数据已准备好，可以输入数据；D1位为0，表示输出寄存器空，可以输出数据。现要求从输入设备输入数据，经某种处理后，将其从输出设备输出，共50次。举例：2、中断方式在第八章中介绍3、直接存储器存取（DMA)第八章

中断本章首先介绍一般中断的基本概念,第二节介绍8086中断系统，然后再介绍可编程中断管理器8259A等内容。利用中断方式，使CPU与外设交换数据时，可大大提高CPU效率，使计算机可进行分时操作、实时操作和故障处理等；利用8086的软中断，还可调用大量为外设服务的子程序。8.1中断概述一、二、中断系统功能

1、能实现中断响应、中断服务及中断返回；

2、能实现中断优先级排队；

3、能实现中断嵌套。三、中断基本概念

•中断源－引起中断的原因或发出中断请求信号的来源

•中断屏蔽－－用软件的方法使请求中断的设备不能产生中断

•中断嵌套－－CPU在执行中断服务程序的过程中，又有新的更高级别的中断源请求中断，CPU中止现行的服务程序，转去执行更高级别的中断服务程序，这种过程称为中断嵌套。中断

•中断矢量表－－每个中断服务程序有一个4字节的入口地址

CS：IP，中断矢量表用来存放中断服务程序的入口地址。

•中断优先级－－多个中断源同时请求中断时，按轻重缓急排队，CPU先响应级别高的中断，后响应级别低的中断CPU对可屏蔽中断的优先级设定的方法有两种：软件处理－－硬件处理－－优先链－－菊花链（硬件查询）矢量中断优先级－－比较器查询方式（移位法、屏蔽法）8.28086/8088中断系统

8086CPU有一个强有力的中断处理系统，能处理256种不同的中断类型，方法简便灵活。8086中断结构如下所示：一、中断分类1、外部中断

•非屏蔽中断----外部通过NMI引起---自动产生2＃中断

•可屏蔽中断----外部通过INTR引起---由8259管理，CPU

是否响应取决于中断标志IF。

IF＝0

禁止中断

(CLI)

IF＝1允许中断

(STI)CPU响应INTR中断，执行两个INTA响应周期二、中断优先级次序内部中断除法错INTOTNTnNMIINTR单步中断2、内部中断

•专用中断：0＃－－除法出错

1＃－－单步中断

3＃－－断点中断

4＃－－溢出中断

•

软中断：由INTn

指令引起的中断三、中断矢量表即中断服务程序入口地址表。中断矢量表格式为：设：某中断源类型为0AH，入口为INTR1。

试为该中断源装填中断向量。四、中断响应过程CPU响应可屏蔽中断有三个条件：

•外设有中断请求；

•本中断位未被屏蔽；

•

CPU允许中断。

当三个条件满足，又无更高级的中断处理，CPU在当前指令执行结束响应中断。

CPU响应中断后，对外设接口发出两个中断响应信号INTA,外设收到第二个INTA以后，向CPU数据总线提供中断矢量。CPU根据中断矢量，在中断矢量表中，取得对应的中断服务程序入口，并转入相应的中断服务程序。8086的中断响应过程如下所示。8.3可编程中断控制器8259A

8259A的主要性能有：

8级中断管理，通过级连可扩至至64级；每级中断均可使之允许或屏蔽；芯片内设有优先级判别电路，与控制电路等共同作用下，选择优先级高的中断类型号传送给CPU。

本节主要介绍8259A的内部结构、引脚功能、控制字格式及8259A初始化编程。一、8259A的内部结构及引脚功能1、内部结构（1）与CPU总线接口包括：数据总线缓冲器读写控制逻辑（2）中断管理器包括：中断请求寄存器IRR、中断服务寄存器ISR、中断屏蔽寄存器IMR、优先级管理器PR及控制电路。（3）级联缓冲器/比较器－－扩至64级硬件中断2、引脚功能介绍8259A引脚功能图如下：与系统数据总线相连，实现8259A与CPU间的数据交换接收CPU中断响应向CPU发中断请求口地址选择A0=0偶地址A0=1奇地址CAS0~CAS2主片：输出从片：输入同名端相连:从片/缓冲I/O设备中断请求输入端即：8级硬件中断中断请求可以是电平或上升沿触发，由软件设定二、8259A编程

8259A编程分为两种，即：初始化编程－在8259A开始正常工作之前，由CPU送入2～4个ICW操作(工作方式)编程－在初始化之后的任何时间写入，动态改变8259A工作方式1、8259A初始化编程－－介绍初始化命令字ICW1~ICW4初始化命令字完成的功能为：

•设定中断请求信号的触发方式；

•设定8259A的工作方式；

•设定8259A中断类型号基值；

•设定优先级方式；

•设定中断处理结束操作方式。（1）ICW1－芯片控制初始化命令字格式:A0

D7D6D5D4D3D2D1D0

X

X

X

1LTIM

XSNGLIC4（2）ICW2－设置中断类型基值格式:A0D7D6D5D4D3D2D1D0T7T6T5T4T3000（2）ICW3－主片/从片初始化命令字格式:A0D7D6D5D4D3D2D1D0S7S6S5S4S3S2S1S0S=0没挂从片S=1下挂从片主片XXXXXID2ID1ID0从片0111（4）ICW4－方式控制初始化命令字格式:A0

D7D6D5D4D3D2D1D0

X

XXSFNMBUFM/SAEOIUPM18259A初始化编程流程为：例：某8259A初始化编程如下:(设8259A端口为20H、21)MOV AL,11H OUT 20H,AL MOV AL,18H OUT 21H,AL MOV AL,04H OUT 21H,AL MOV AL,1DH OUT 21H,AL∶

2、8259A操作编程－－介绍操作命令字OCW1~OCW3操作命令字决定中断屏蔽、中断优先级次序及中断结束方式。（1）OCW1－中断屏蔽字格式:A0

D7D6D5D4D3D2D1D0M7M6M5M4M3M2M1M01M=0开放M=1屏蔽（2）OCW2－控制中断结束及修改优先权命令字格式:A0

D7D6D5D4D3D2D1D0RSL

EOI00L2L1L00（3）OCW3－管理特殊屏蔽和查询方式格式:A0

D7D6D5D4D3D2D1D0XESMMSMM01PRRRS0OCW2命令字功能组合如下：3、8259A应用编程举例举例：（实验七）单个中断源中断编程：CPU执行程序时，显示‘MAIN’，响应外部IRQ7

中断请求时，显示‘7’，延时3秒后返回。三、8259A的级联作业：P3088.2、8.3题8.2

已知中断向量表中地址0020H~0023H的单元中依次是40H，100H，00H，01H，并知INT08H指令本身所在的地址为：9000H：00A0H。若SP=0100H，SS=0300H，标志寄存器内容为0240H，试指出在执行INT08H指令，刚进入它的中断服务程序时，SP，SS，IP，CS和和栈顶上三个字的内容（用图表示）。补充：系统中有三个中断源，从8259A的IR0、IR2、IR4端引入中断，以脉冲触发。中断类型号分别为50H、52H、54H，中断入口地址分别为5020H、6100H、3250H，段地址为1000H。使用正常全嵌套工作方式，普通EOI结束，试编写初始化程序，使CPU响应任何一级中断时能正确工作。并编写

一段IR2中断服务子程序，显示‘8259IR2INT’