第6章 输入输出 01.ppt

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1、I/O接口概述I/O端口与其寻址方式CPU与外设之间的数据传送方式本节内容并行接口——8255A掌握微型计算机接口技术的基本概念了解主机与外设之间的各种数据传送方式了解I/O端口的寻址方式学习目的掌握可编程并行接口芯片8255A的连接与编程6.1I/O接口概述微型计算机系统可通过系统总线与外设相连，进行系统的扩展与开发，而外设必须通过接口才能与CPU交换信息。CPU或系统总线I/O接口电路外设（1）速度的匹配外设的读写速度可能很慢。CPU与端口进行快速数据交换，端口与外设进行慢速交换。端口作为微型机与外设间传递数据的中间缓冲站。接口电路的作用（2）信

2、息格式的变换外部设备的数据形式可能是数字量、模拟量或开关量等，数字量可能采用并行方式或串行方式。接口电路的功能之一是将不同信息格式变换为CPU能接收的标准并行信息，如电平转换、串并转换、A/D、D/A转换等。（3）提供主机和外设间传送数据的状态和控制信息如WR、RD、READY、INTR等（4）时序的匹配CPU时序与外设时序可能不一致，由接口电路实现匹配。（5）外设的正确寻址正确寻址与微机交换数据的外设。6.1.1CPU与I/O之间的接口信号1.数据信息(DATA)(1)数字量由键盘、光电输入机等输入的信息。(通常以二进制表示的数或以ASCII码表示的数或

3、字符)CPU与外设交换的基本信息是数据，有三种类型：(2)模拟量非电量信息传感器电量信号处理A/DCPU(3)开关量两个状态的量(可以用0、1表示)例如电机的启与停，开关的合与开等。2.状态信息(STATUS)输入时，输入设备是否准备好？(READY)输出时，输出设备是否空闲？(BUSY)反映当前外设工作状态的信息，例如：3.控制信息(CONTROL)例如控制I/O设备启动或停止等。CPUI/O设备I/O接口123ABDBCBDATASTATUSCONTROLCPU与外设之间的接口信息CPU通过接口输出用以控制外设工作的信息。作为接口电路，通常必须为外部

4、设备提供几个不同地址的寄存器，每个寄存器称为一个I/O端口。通常的I/O接口示意图如下图所示：I/O接口示意图6.1.2接口部件的I/O端口I/O接口内部一般由数据、状态、控制三类寄存器组成。数据寄存器在输入时，保存外设发往CPU的数据(输入寄存器)在输出时，保存CPU发往外设的数据(输出寄存器)状态寄存器——保存状态信息，CPU可从状态口读取当前状态；控制寄存器——用来保存CPU写入的控制字。通常称这些寄存器为I/O端口(PORT)，每个端口有一个端口地址。CPU与端口通过数据总线交换信息，信息类型包括：数据、对外设的控制信息、外设的状态信息，分别存放在

5、接口电路的不同寄存器中。端口选择通过地址总线产生。外部设备与微处理器进行信息交换必须通过访问该外设相对应的端口来实现。具体访问这些外设端口的过程叫做寻址。通常有两种寻址方式：存储器映像的I/O寻址方式和I/O端口单独寻址方式。I/O端口及其寻址方式CPU访问I/O端口必须采用专用I/O指令，故也叫专用I/O指令方式（SpecialI/OInstructionMode）。这些专用的I/O指令通常有两类，即输入指令IN、输出指令OUT及其相关指令组。对于不同的微处理器，具有各不相同的指令格式。8086/8088等就采用了I/O端口单独寻址方式。这些指令包含直接

6、寻址和寄存器间接寻址两种类型。对以8086为CPU的PC系列机而言，如采用直接寻址，则其指令格式为：输入指令：INAL，PORT输出指令：OUTPORT,AL这种直接寻址方式的端口地址为一个字节长，可寻址256个端口采用间接寻址，则其指令格式为：输入指令：INAL，DX输出指令：OUTDX，AL这种间接寻址方式的端口地址为两个字节长，由DX寄存器间接给出，可寻址64K个端口地址。优点：1.I/O口的地址空间独立，且不占用存储器地址空间。2.地址线较少，且寻址速度相对较快。3.专门I/O指令的使用，使编制的程序清晰，便于理解和检查。1.I/O指令较少，导致程

7、序设计的灵活性较差；2.需要存储器和I/O端口两套控制逻辑，增加了控制逻辑的复杂性。缺点：6.3CPU与外设之间的数据传送方式微机与外设间的数据传送，实际上是CPU与I/O接口间的数据传送。CPU与外设间的数据传送通常包括无条件传送、查询传送、中断传送、以及DMA方式。一、无条件传送方式无条件传送一般适合于数据传送不太频繁的情况，如对开关、数码显示器等一些简单外设的操作。所谓无条件，就是假设外设已处于就绪状态，数据传送时，程序就不必再去查询外设的状态，而直接执行I/O指令进行数据传输。无条件传送接口示意图输出操作：OUTPORT，AL输入操作：INAL，P

8、ORTM/IO=0，RD=0，地址译码有效，输入缓冲器被选中。M/