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文档简介
第7章概述CPU与输入输出设备间的信号CPU与外设之间的数据传送方式7.17.27.3微机原理与接口技术1.什么是接口:
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
I/O接口电路,简称I/O接口。7.1概述(1)转换信息格式(2)提供联络信号(3)协调定时差异(4)进行译码选址(5)实现电平转换(6)时序控制2.I/O接口的功能7.2.1接口信号1.数据信息(走数据口)2.状态信息也称为握手信息(走状态口)反映外设的工作状态,如输入装置否已准备好(ready),输出装置是否忙(busy)3.控制信息(走控制口)
指CPU向接口内部控制寄存器发出的各种控制命令,用于改变接口的工作方式及功能,如选通信号、启停信号等。7.2CPU与I/O接口之间的接口信号
这三类信息的性质是不同的,必须分别传送。通常是采用分配不同的端口地址的方法进行区别,所以一个外设往往要占几个端口地址。
数据信息用一个端口。状态信息和控制信息往往只有一位或二位,故状态和控制信息常常共用一个端口地址。I/O接口示意图说明:不论数据信息、状态信息、还是控制信息都走数据线,对状态信息是输入(读操作),对控制信息是输出(写操作)7.2CPU与I/O接口之间的接口信号7.2.1接口信号7.3.1无条件传送方式又称“同步传送方式”。CPU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。
在这种方式下,CPU和外设之间只有数据信息的传送,没有状态信息的传送。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,因为只有数据的通道(输出锁存器和输入缓冲器),不需要有握手信号。7.3CPU和外设之间的数据传送方式
CPU与I/O接口之间的接口信号四种:1.无条件传送方式;2.查询传送方式;3.中断传送方式;4.DMA传送方式。例7-1采用无条件传送方式控制的电路,输入接口中自带有数据缓冲器(680H),输出接口中自带有锁存器(681H),K0~K2打开则Q0~Q2亮,否则灭。DON:MOVDX,680HINAL,DX;读输入口NOTALMOVDX,681HOUTDX,AL;写输出口JMPDON
+5VK0K1K20Q1Q2
输入接口输出接口QDB+5V7.3CPU和外设之间的数据传送方式
CPU与I/O接口之间的接口信号7.3.1无条件传送方式“先查询,后传送”,只有在外设已经是在“准备好”状态,才开始传送数据。查询式传送的一般流程:先从状态口读入状态字;如果状态是“准备好”,开始传送;如果状态是“没有准备好”,则继续查询,直到“准备好”,开始传送。7.3CPU和外设之间的数据传送方式
CPU与I/O接口之间的接口信号7.3.2查询传送方式(异步传送方式)查询方式流程图例7-2查询输入接口:8位锁存器与8位三态缓冲器构成数据寄存器,状态寄存器由D触发器和1位三态缓冲器构成。CPU可通过D7访问该状态口。D7=1为准备好。7.3CPU和外设之间的数据传送方式
CPU与I/O接口之间的接口信号7.3.2查询传送方式(异步传送方式)MOVDX,STATUS_PORTCHX:IN AL,DX ;读状态口
TESTAL,80H ;测试状态标志位D7
JZ CHX;D7=0,未准备好
MOVDX,DATA_PORT INAL,DX;读数据口 RET例7-3查询输出接口:8位锁存器作为数据寄存器,状态寄存器由D触发器和1位三态缓冲器构成,CPU则可利用数据线D0输入该状态口的信息。试编写查询输出控制程序。7.3CPU和外设之间的数据传送方式
CPU与I/O接口之间的接口信号7.3.2查询传送方式(异步传送方式)MOVDX,STATUS_PORTCHX:IN
AL,DX;读状态口
TESTAL,01H;测试状态标志位D0, JNZCHX ;D0≠0,继续查询
MOVDX,DATA_PORT MOVAL,BUF;取数据 OUTDX,AL ;向外设输出数据 RET例7-4
将48000H为首地址的顺序100个单元的数据利用查询方式输出到外设。数据口地址00F0H控制口地址00F1H,D0=0为忙,D0=1为不忙,可以传送数据7.3CPU和外设之间的数据传送方式
CPU与I/O接口之间的接口信号7.3.2查询传送方式(异步传送方式)START:MOVAX,4000H;段地址 MOVDS,AX MOVSI,8000H;偏移地址 MOVCX,100
GOON:MOVDX,00F1HWAIT:
INAL,DX;读状态口
ANDAL,01H;测试D0位 JZWAIT;为0等待 MOVAL,[SI];不为0输出数据
MOVDX,00F0H
OUTDX,AL;输出数据
INCSI;准备传下一个数
LOOPGOON;个数不为0,继续查询传送RET7.3CPU和外设之间的数据传送方式
CPU与I/O接口之间的接口信号7.3.2查询传送方式(异步传送方式)优点:CPU和外设之间可以很好地配合工作。缺点:CPU要长期地查询外设的状态,会影响CPU的工作效率。7.3.3中断传送方式:当外设准备好后,外设接口便主动向CPU发“中断请求”信号。CPU响应这样这一请求,则暂停正在执行的程序,而转入与外设操作有关的中断服务程序。在中断服务程序中完成数据的输入或输出,中断服务程序执行完毕,CPU返回到原来程序的断点继续执行。优点:不要求CPU等待或查询,可以大大地提高CPU工作效率。缺点:对于大批量的数据传送,因中断需要多次保护和恢复断点,影响速度。7.3CPU和外设之间的数据传送方式
CPU与I/O接口之间的接口信号7.3.4DMA传送方式
在存储器和外设之间建立起直接的数据传送通路,即不经由CPU,而由专门的DMA控制器实现存储器和外设之间的数据传送。优点:减轻了CPU的负担,特别适合高速度大批量数据传送的场合。缺点:硬件电路比前两种方式更为复杂,要增设DMA控制器7.3CPU和外设之间的数据传送方式
CPU与I/O接口之间的接口信号
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