第6章基本输入输出接口技术

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1、第6章基本输入输出接口技术【本章提要】本章首先概述I/O的基本知识，然后讨论输入/输出控制方式，I/O接口的读写技术，并行通信与串行通信，最后重点讨论常用可编程典型I/O接口芯片及其接口技术。【学习目标】了解I/O接口信息、I/O编址方法、I/O组织、I/O控制方式、并行通信及串行通信等输入输出基础知识。理解基本输入输出接口的操作。掌握简单I/O接口的读写技术。熟练掌握常用接口芯片16550/8250、8255和8253的工作原理及其编程应用。能综合运用接口芯片，构建和分析实际应用系统。第6章基本输入输出接口技术123675本章主要内容：概述输入/输出控制方式I/O接口读写

2、技术并行通信与串行通信可编程接口芯片串行通信接口芯片并行通信接口芯片定时计数接口芯片46.1概述一、输入/输出与输入/输出接口1.输入/输出：微处理器与外部设备之间的信息交换即通信。2.输入/输出接口：完成微处理器与外部设备数据通信即输入/输出任务的接口。包括:硬件接口电路和软件接口程序。2021/6/12二、I/O接口的功能1.内部地址译码2.提供联络信号3.信号特性匹配（如电平转换）4.信息格式的转换（如正负逻辑的转换，串并格式，模数转换）5.数据缓冲与锁存6.对外设进行中断管理7.提供时序控制2021/6/12三、CPU与I/O设备间的接口信息三种：数据信息、状态信

3、息、控制信息这些信息均通过数据总线传输。2021/6/12四、I/O端口的编址方法1.存储器映射编址含义：I/O端口的地址与存储器的地址统一混合编址。用访问存储器的指令，即可对整个地址空间（存储器和I/O）进行访问，而无需专用I/O指令。优点：访问I/O指令多，使用方便。内存与外设地址分布相同。无需专用的I/O指令。2021/6/122.I/O映射编址含义I/O端口与存储器分开独立编址，即I/O端口和存储器都有自己的一套地址空间，而且互不相干。优点I/O设备不占用内存单元，节约了内存空间。指令执行速度快。I/O端口8086～Core2微机采用I/O映射的编址方法。I/O端口

4、的地址64K个8位口地址（0000H-FFFFH）。2021/6/12五、I/O组织2.基于8086和8028616位I/O组织3.基于80386和8048632位I/O组织4.基于Pentium~Pentium4的64位I/O组织I/O组织1.基于8088的8位I/O组织2021/6/128位I/O组织-基于80882021/6/1216位I/O组织-基于8086~802862021/6/1232位I/O组织-基于80386~804862021/6/1264位I/O组织-基于Pentium~Core22021/6/122.I/O端口的地址分配1.I/O地址范围0000H-

5、FFFFH.共64K个8位端口从8086～Core2I/O地址采用A15～A0共16条地址线，且与存储器分开编址。2.系统板保留的1K个I/O端口（详见书P.238表6.1）000H-03FFH，共1K个8位端口3.查看当前系统I/O地址分配2021/6/12系统板保留的1K地址2021/6/12I/O指令时序(b)OUT指令操作时序OUTP8,AL或OUTDX，ALP8为8位端口地址(a)IN指令操作时序INAL,P8或INAL,DXP8为8位端口地址2021/6/126.2输入输出控制方式直接程序控制方式中断控制方式DMA控制方式I/O处理机控制方式一、直接程序控制方式

6、含义：直接在程序控制下进行微处理器与外设之间的数据传送。分类：无条件传送方式和条件传送方式两种。1.无条件传送方式含义：不查询外设状态而直接进行输入输出的一种方式。特点：简单、经济，但可靠性差。2021/6/122.条件传送方式含义：首先查询外设状态，满足条件时才进行数据的传送，因此也叫查询传送方式。特点：简单、可靠性高，但CPU效率低。输入输出2021/6/12二、中断控制方式含义：在满足传输条件时，外设向CPU发请求传输的中断信号，CPU接收请求后进入服务程序，在中断服务程序中进行输入输出操作。特点：无需查询等待，CPU利用率大大提高。不足：中断控制方式仍需要一系列本与

7、输入输出无关的操作（如压栈保护等），因此对于高速I/O设备效率仍不算快。2021/6/12三、DMA控制方式含义：直接由DMA控制器硬件控制数据传输，传输过程无需CPU干预。特点：速度快（因为有DMA硬件直接控制），效率高。2021/6/12外设/内存DMA方式与其它方式比较CPUDMA控制器内存/外设外设/内存MOV[XX]，ALOUTDX，ALINAL，DXMOVAL，[XX]无需CPU指令内存/外设2021/6/12四、I/O处理机控制方式尽管DMA方式优点比较突出，但在DMA进行传输之前，对DMA的初始操作