第5章 输入输出接口 15页

第5章输入/输出接口•本章重点：理解输入/输出接口的概念；了解CPU与外设数据传送方式。•本章难点：结合实际要求选择合理的数据传送方式。接口是连接计算机之间、计算机内部、计算机与I/O设备的逻辑电路；是CPU与外界信息交换的中转站。串行接口与并行接口通过接口连接的原因：1.速度不匹配2.时序不匹配3.信息格式不匹配4.信息类型与电平不匹配输入/输出接口技术：是信息传送的控制技术，软硬件结合。5.1概述（为什么要用接口）5.1.1I/O接口计算机I/O接口电路与外部设备间交换的信号，通常有以下几种类型：1、数据信息CPU和外部设备交换的基本信息就是数据，数据通常为8位或16位。大致分为：数字量、模拟量和开关量。2.状态信息反映当前外设所处工作状态，是外设通过接口送往CPU的。3.控制信息CPU通过接口传送给外设的，控制外设的工作。5.2CPU和输入输出设备之间的信号I/O接口电路信息可细划为：CPU与接口之间信息接口与外设之间信息典型的I/O接口如图所示。译码数据端口状态端口控制端口CPUI/O设备5.3接口部件的I/O端口DBABCB数据状态控制(1)端口I/O接口中供CPU直接存取访问的那些寄存器或某些硬件特定电路。与接口概念不同(2)端口统一编址将端口视为存储器单元，并赋以相应的存储器地址。即不区分内存与外设端口。也称为“存储器映象编址”。(3)端口独立编址将I/O接口视为独立的存储空间。在该I/O空间内，每个端口都被分配一个地址。访问端口必须用专门的I/O指令。•端口编址方式5.4接口的功能以及在系统中的连接5.4.1接口的功能：1.寻址功能:识别片选、地址及寄存器访问信号等2.输入/输出功能：数据传送3.数据转换功能4.联络功能5.中断管理功能6.复位功能7.可编程功能8.错误检测功能5.4接口的功能以及在系统中的连接5.4.2接口和系统的连接：可分为两部分：1）和I/O的连接部分与设备有关，差别大2）和CPU的连接部分挂接在总线上，差别小。联络信号：读、写信号地址信号：M/IO、片选、端口寻址1.无条件传输方式即CPU对外设接口的读写随时都可以进行，不需要等待某种条件的满足。特点：在需要时CPU直接传输接口电路简单外部设备与微机之间的信息传送实际上是CPU与接口之间的信息传送。传送方式一般有四种：5.5.1程序方式5.5CPU与外设之间的数据传输方式&端口译码电路&AB三态缓冲器输出锁存器DBM/IOWRRD至输出设备自输入设备无条件传输方式接口电路工作原理图2.程序查询传输方式即CPU在与外设传递数据前，首先查询外设的状态(即条件)，若外设准备好才传送，若未准备好，CPU就等待。CPU要不断查询外设状态，占用大量CPU时间。地址译码RQDAB三态缓冲器锁存器DBM/IORD查询方式输入接口电路原理图&&输入设备三态缓冲器+5VM/IORDAB数据选通查询方式输出接口电路原理图RQD&地址译码ABDBM/IORDWR&输出设备三态缓冲器+5VM/IOAB数据ACKSTB锁存器5.5.2中断方式为了提高CPU的效率和使系统具有实时性，可以采用中断传送方式。在中断传送方式下，外设具有申请CPU服务的主动权，当输入设备将数据准备好或输出设备可以接收数据时，外设就可以向CPU提出中断请求，使CPU暂时停下目前的工作而和外设进行一次数据传输。等输入操作和输出操作完成后，CPU继续进行原来的工作。地址译码DRQAB三态缓冲器锁存器DBRD&&输入设备+5VINTAAB数据选通&中断屏蔽Q触发器INTR中断方式输入接口电路原理图DATSEGMENTMESSDB‘BUFFEROVERFLOW’,0DH,0AHDATENDSCOMSEGMENTBUFFERDB82,DUP(?)COUNTDB?COMENDSCODSEGMENTASSUMEDS:DAT,ES:COM,CS:CODSTAT:MOVAX,DAT;初始化MOVDS,AXMOVAX,COMMOVES,AXMOVDI,OFFSETBUFFERMOVCOUNT,DIMOVCX,81CLDNEXT_IN:INAL,56HTESTAL,02HJZNEXT_INORAL,0JPENO_ERRORJMPERRORNO_ERROR:ANDAL,7FHSTOSBCMPAL,0DHLOOPNENEXT_INJNEOVERFMOVAL,0AHSTOSBSUBDI,COUNTMOVCOUNT,DIOVERF:MOVSI,OFFSETMESSMOVCX,17NEXT_OUT:INAL,56HTESTAL,01HJZNEXT_OUTLODSBOUT54H,ALLOOPNEXT_OUT5.5.3DMA方式直接存储器存取方式DMA(DirectMemoryAccess)。外设请求数据传送时，经过DMA控制器发出总线请求信号，CPU响应后DMA控制器就控制了系统总线，送出存储器读写所需的地址和控制信号，送出外设读写所需的控制信号，从而实现外设和存储器之间的直接数据传送。