最新微机原理第六章-输入和输出接口技术全解教学讲义PPT.ppt

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1、微机原理第六章-输入和输出接口技术全解第6章输入和输出接口技术6.1I/O接口概述6.2I/O接口数据传送的控制方式（重点）6.3简单I/O接口芯片的应用（了解）6.4直接存储器存储（DMA）方式（了解）补充知识-为什么需要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。接口的功能：接收和执行CPU命令的功能数据缓冲功能和接口状态的表示设备选择功能信号转换功能数据格式转换功能中断管理功能可编程功能错误检

2、测及复位功能端口的概念：微机的外部设备和存储设备都是通过接口连接到系统上的，每个接口是由一组寄存器组成，这些寄存器都分配了一个称为I/O端口的地址编码。微机的CPU和内存就是通过这些端口和外部设备进行通信的。I/O接口部件中一般有3种寄存器：一是用来数据缓冲的数据寄存器；二是用来保存设备和接口的状态信息，供CPU对外设进行测试的状态寄存器；三是用来保存CPU发出的命令以控制接口和设备操作的命令寄存器。这些寄存器都分配有各自的端口号，CPU通过不同的端口号来选择各种外部设备。图6-2CPU寻址外设示意图CPUI/O设备译码数据端口状态端口控

3、制端口DBABCB一个典型的I/O接口补充知识§6.2I/O接口数据传送的控制方式引言外设与微机间的信息交换可以用不同的输入输出方法完成。基本的输入输出方法有：程序控制I/O方式（无条件传送方式与查询方式）、中断方式、直接存贮器存取（DMA）方式。§6.2I/O接口数据传送的控制方式6.2.1程序控制方式状态和数据传送是通过CPU执行程序中的指令来完成的，又分为：无条件传送方式条件（查询）传送方式无条件传送方式无条件传送是一种最简单的输入/输出控制方法，一般用于控制CPU与低速I/O接口之间的信息交换。由于这些信号变化缓慢，当需要采集这些数

4、据时，外部设备已经把数据准备就绪，不需要检查端口的状态，可以立即采集数据，数据保持时间相对于CPU的处理时间长得多。输入的数据不需要加锁存器而直接用三态缓冲器与系统总线连接，如图6-3所示。图6-3无条件传送方式接口电路(a)无条件传送的输入方式；(b)无条件传送的输出方式实现无条件输入的方法是：在程序的恰当位置安排输入指令，当程序执行到这些指令时，外部设备的数据准备就绪，可在执行当前指令时间内完成接收数据的全部过程。实现无条件输出的方法是：在程序的恰当位置安排OUT输出指令，当程序执行到这些指令时，将输出给外部设备的数据存入锁存器。如果

5、外部设备是输出设备（例如显示器），一般要求接口具有锁存能力，即要求CPU送给外部设备的数据，应该在输出设备接口电路中保持一段时间，保持时间的长短应该和外部设备的接受动作时间相适应。无条件传送方式（续）INAL,21H补充知识补充知识查询方式（条件传送方式）此传送方式在接口电路中，除具有数据缓冲器或数据锁存器外，还具有外设状态标志位，用于反映外部设备数据的情况。在接口电路中，状态寄存器也占用端口地址号。使用查询方式控制数据的输入/输出，通常要按图6-4的流程进行。首先读入设备状态标志信息，接着根据读入的状态信息进行判断，如果设备没有准备好，则

6、程序转移去执行某种操作，或循环回去重新执行读入设备状态信息；如果设备准备好，则执行完成数据传送的I/O指令。数据传送结束后，CPU转去执行其他任务，刚才所操纵的设备脱离CPU控制。图6-4查询方式示意图补充知识--查询传送的两个环节查询环节寻址状态口读取状态寄存器的标志位若不就绪就继续查询，直至就绪传送环节寻址数据口是输入，通过输入指令从数据端口读入数据是输出，通过输出指令向数据端口输出数据小结小结查询方式的优点是：可以较好地协调外设与CPU之间的定时关系；缺点是：CPU需要不断查询标志位的状态，这将占用CPU较多的时间，尤其是和中速或慢速

7、的外部设备交换信息时，CPU真正花费在传送数据上的时间极少，绝大部分时间都消耗在查询上。对多个外设的情况，则CPU按一定顺序依次查询（轮询）。先查询的外设将优先进行数据交换。查询方式的缺点除了占用CPU较多的工作时间外，还难以满足实时控制系统对I/O工作的要求。因为在查询方式中，CPU处于主动地位，而外设接口处于消极被查询的被动地位。而在一般实时控制系统中，外设要求CPU为它服务是随机的，而且支持系统的外设往往有几个甚至几十个，若采用查询方式工作，很难实现系统中每一个外设都工作在最佳工作状态。所谓工作在最佳状态，是指一旦某个外设请求CPU为

8、它服务时，CPU应该以最快的速度响应其请求。这就要求系统中的外设，具备主动申请CPU为其服务的权利。引言§6.2I/O接口数据传送的控制方式6.2.2中断控制方式中断控制的输入/