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时间:2019-03-01
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1、第5章微型计算机和外设之间的数据传输通过本章的学习,使学生掌握接口电路的基本概念、接口电路的主要功能、两种I/O端口的编址方式、微处理器与I/O设备数据传送的查询式输入输出方式以及中断方式输入输出直接存储器存取(DMA)方式教学目的和教学要求重点:I/O端口的编址方式CPU与I/O设备数据传送的查询式输入输出方式以及中断方式输入输出难点:微处理器与I/O设备数据传送的几种方式本章重点、难点5.1接口电路的概述所谓接口就是微处理器与外围设备之间的连接电路,它是两者之间进行信息交换时的必要通路,不同的外设有不同的输入/输出接口电路。例如,键盘输入有键盘接口电路,CRT显示器有显示器输出接口电路,
2、打印机也有打印输出接口电路等等微型计算机系统的各类接口如图所示微型计算机各种接口框图I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板(适配器)都是接口电路CPU接口电路I/O设备什么是I/O接口(电路)?微机的外部设备多种多样工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差别很大它们不能与CPU直接相连必须经过中间电路再与系统相连这部分电路被称为I/O接口电路为什么需要I/O接口(电路)?处理微机系统与外设间联系的技术注意其软硬结合的特点根据应用系统的需要,使用和构造相应的接口电路,编制配套的接口程序,支持和连接有关
3、的设备什么是微机接口技术?5.2CPU与外设之间所传送的信息类型CPU与I/O端口之间所交换的信息,可以有下列几种类型:数据信息:包括数字量、模拟量、开关量等,可以输入也可以输出状态信息:这是I/O端口送给CPU的有关本端口所对应的外设当前状态的信息。供CPU进行分析、判断、决策。控制信息:这是CPU送给I/O端口的控制命令,使相应的外部设备完成特定的操作。数据信息、状态信息和控制信息是不同类型的信息,它们所起的作用也不一样。但在8086/8088微机系统中,这三种、不同类型的信息的输入、输出过程是相同的。为了加以区分,可以使它们具有不同的端口地址,在端口地址相同的情况下,可以规定操作的顺序
4、,或者在输入/输出的数据中设置特征位。传送方式有并行和串行两种。5.3接口部件的I/O端口I/O接口电路的连接5.3.1I/O接口电路中的基本寄存器I/O接口电路中一般具有三种类型的基本寄存器,它们是用于存取数据的寄存器,存取命令信息的寄存器以及存取外设所处状态的寄存器,习惯上把这些寄存器称为端口1、数据端口2、命令端口3、状态端口1.数据端口用于中转数据信息。一种情况是CPU通过数据总线,将待传送给外设的数据先传送到数据端口,然后由I/O设备通过与I/O接口电路相连接的数据线取得该数据另一种情况是I/O设备首先将输入数据锁存于数据端口,然后,CPU通过数据端口将该数据读入CPU中。数据端口
5、一般既有输出寄存器(或称输出锁存器),又有输入寄存器(或称输入锁存器)2、命令端口用于传送对I/O设备的命令信息。CPU将命令信息通过数据总线写入I/O接口电路的命令寄存器中,然后传送到I/O设备,以便控制外设的操作。它由输出寄存器组成,命令端口是一个输出端口3、状态端口用于传送外设所处的状态信息。状态端口是输入端口,CPU通过读取状态端口的数据,以此了解外设当前所处的工作状态,比如,如果是输入设备,则可以通过状态信息了解输入设备是否有了等待输入的新数据,如果是输出设备,CPU通过读入的状态信息,可以了解输出设备是否作好了接受CPU传送新数据的准备。显然,1bit的状态信息可以反应1个外设的
6、两种状态,1个8位的状态端口则可以反应外设的8个状态信息总之,I/O接口电路中一般有数据端口、命令端口以及状态端口,每个端口地址是不相同的,CPU均通过数据总线来传送三种端口的数据。有些I/O接口中,还有中断控制逻辑电路,以便外设与CPU之间以中断方式进行输入或输出,其优点是可以提高CPU的工作效率5.3.2I/O端口的编址方式端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。由于有的寄存器寄存的二进制信息专门用来被CPU读取,有的寄存器用于专门接收CPU发出来的数据,因此,被CPU访问的寄存器的地址分为输入端口和输出端口,故称为I/O端口微机给接口电路中的每个寄存器分配一个端口,即给每个寄
7、存器分配一个地址,当CPU访问这些寄存器时,通过执行I/O指令,由I/O指令中给出的地址就从地址总线上发出去,经接口电路中的地址译码器译码后,便可以选中I/O指令中所指定的寄存器进行R/W访问两种I/O端口的编址方式一、统一编址从内存空间划出一部分地址空间留给I/O设备编址,CPU把I/O端口所指的寄存器当作存储单元进行访问,直接用访问内存的指令访问I/O寄存器,这种I/O端口的编址方式被称之为统一编址,或称
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