第6章 输入输出及DMA控制器

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1、第六章输入/输出及DMA控制器本章重点:端口的编址;CPU与外设交换信息的四种控制方式;本章难点：微处理器与I/O设备数据传送的几种方式；第六章输入/输出及DMA控制器CPU接口电路I/O设备6.1、接口的基本概念接口指CPU和外设之间通过系统总线进行连接的电路部分，是CPU与外界进行信息交换的中转站。1.物理上的连接;2.程序设计;接口牵涉两个方面的内容:什么是接口第六章输入/输出及DMA控制器为什么要用接口电路3.总线属于共享资源。1.外部设备的多样性。它们不能与CPU直接相连,必须经过中间电路再与系统连

2、接，这部分电路被称为I/O接口电路。2.低速的外围设备和高速的CPU之间的矛盾。1.信号电平的转换；2.信号类型的转换;3.数据格式的转换；4.数据寄存和缓冲；5.寻址功能;6.对外设的控制与检测；7.中断控制;（注：并不是所有的接口都具备上述所有的功能）I/O接口的基本功能：接口的分类：由于接口的复杂性，接口芯片的种类也很多：按通用程度：通用接口和专用接口；按数据传送方式分：串行接口，并行接口；按信号的类型分：模拟接口，数字接口；不同的接口电路,功能侧重点的不同，但最终的目的是为了保证数据的可靠传送。接口电

3、路中的信息:1、数据信息数字量模拟量开关量3、状态信息2、控制信息这三类信息是不同性质的信息，但在CPU与外设交换信息时，只能通过数据总线来传送，为了分辨出这些信息，这三类信息保存在各自的寄存器中，每个寄存器称为一个端口。6.2输入/输出寻址方式1.端口的两种编址方式1).端口与存储器统一编址特点:?I/O端口相当于内存的一部分,使内存容量减小;?对I/O端口的读/写与对存储器的读/写相同，所有可对内存操作的指令对I/O端口均可使用;?指令系统中不专设I/O指令。例Motorola的M6800系列、Intel

4、51单片机系列2).端口与存储器分别独立编址端口操作指令及对端口的两种寻址方式:port为端口地址（直接寻址）,大小为0~255或0~FFH例：port为端口地址（直接寻址）,大小为0~255或0~FFH6.2.2将CPU执行IN/OUT指令发出的地址信号,“翻译”成欲操作端口的选通信号，解决存储器、I/O设备与CPU连接时地址总线失配问题。此信号常作为接口内三态门或锁存器的控制信号，接通或断开接口数据线与系统的连接。1、译码电路的作用1.直接地址译码IBMPC/XTI/O端口地址译码方法XIOWY0Y1Y2

5、Y3Y4Y5Y6Y7XA5XA6XA7XA8XA9XAENABCG2BG2AG174LS138DMACS（8237）INTRCS（8259）T/CCS（8253）PPICS（8255）WRTNMIREG（写NMI屏蔽寄存器）WRTDMAPG（写DMA页面寄存器）2.SWITCH可选取地址译码6.2.3IBMPC/XT的端口地址按排0000001F0020003F0040005F0060007F0080009F00A000BF008001FF32字节320字节32字节32字节32字节32字节32字节0000～0

6、00F8237A—5DMA控制器0020～00218259A中断控制器0040～00438253A—5定时/计数器0060～00638255A—5并行接口芯片0080～0083DMA页面寄存器00A0～00BFNMI屏蔽寄存器02000200～020F游戏控制口0210～0217扩展部件0218～02F7未用02F8～02FF异步通信卡（第二个）0320～032F硬盘适配器0330～0377并行打印机未用0300～031F实验卡0380～038F0390～03AF03B0～03BF03C0～03CF03D0～

7、03DF03E0～03EF03F0～03F703F8～03FF03FF0378～037FSPLC通信未用单色显示器/打印机未用未用彩色/图形显示卡软盘适配器异步通信卡（第一个）6.3、CPU与外设数据传送的方式在微型计算机系统中，一般有三种基本的输入输出方法，这三种方法很好地解决了CPU与各类外设之间进行数据传送时的同步问题和速度问题。为了进一步提高数据传送效率减轻CPU的负担又提出了第四种方法(IOP方式)。1.程序控制方式程序控制方式就是完全通过执行程序来控制实现CPU与外部设备之间的数据交换。这种方法又

8、分以下两种：①无条件传送控制方式②条件传送控制方式无条件传送方式又称同步方式，即CPU的动作必须与外设同步，否则，传送数据出错。?当CPU任何时刻用IN指令从数据输入端口读取输入设备数据时，输入设备总有一组有效数据让CPU读走（即输入设备常处于数据准备好状态，如开关设备）。这样的设备与CPU传送数据通常采用无条件输入方法。输入设备与系统总线之间的接口电路中只包含一个数据输入端口。?当CPU任何时刻用