第7章输入输出接口.ppt

输入/输出接口
第 7 章
概述
基本概念
输入/输出端口寻址
主机与外设的数据传送方式
程序查询方式
程序中断方式
DMA方式的数据传输
I/O通道控制方式
可编程接口芯片
计数器和定时器Intel8253
并行接口芯片8255
串行接口标准RS-232C
串行通信接口8251A
DMA控制器8237A
模拟量输入/输出接口
Intel8253 基本工作原理
数模(D/A)转换器
模数(A/D)转换器
概述

基本概念
教学进程

分为三种类型: 数字量、模拟量、开关量
控制信息
状态信息
指一种反映外设当前工作状态的信息。
CPU发出的、用来控制外部设备工作的信息。
数据信息
CPU与外设交换的基本信息
接口与端口的关系
● I/O接口包含多个存放数据、状态和控制信息的寄存器,
分别以端口地址标识。 ●数据的输入/输出是通过I/O端口实现的。
80x86系统通过I/O指令实现对I/O端口的读写。 ● I/O端口是地址的单元。

输入/输出端口寻址
教学进程
1. I/O端口独立编址
●外设端口地址和存储单元地址共用存储器的访问空间。
●从外设端口输入给CPU一个数据,相当于对存储器读操作。
●向外设端口输出一个数据,相当于对存储器写操作。
●不用设置专门的I/O指令,统一用存储器读/写操作指令。
● CPU可以用任一条访问存储器指令来统一寻址I/O端口。
教学进程
2. I/O端口与存储器统一编址
● I/O端口和存储器地址分别建立在两个不同的地址空间上
● 8086 CPU中设置了专门的I/O指令,即输入指令IN和输出指令OUT。
有两种寻址方式:直接端口寻址方式、间接端口寻址方式

输入/输出端口寻址
教学进程
功能:把外设端口(PORT)的内容传送给累加器。
四种形式:
(1)语句格式:IN AL,PORT
功能:(PORT)→AL
(2)语句格式:IN AX,PORT
功能:(PORT+1; PORT )→AX
(3)语句格式:IN AL,DX
功能:([DX])→AL
(4)语句格式:IN AX,DX
功能:([DX]+1; [DX] )→AX
前两种为直接端口寻址方式,后两种为间接端口寻址方式。
输入指令

输入/输出端口寻址
教学进程
功能:把累加器的内容传送给外设端口(PORT)
四种形式:
(1)语句格式:OUT PORT,AL
功能:(AL)→PORT
(2)语句格式:OUT PORT,AX
功能:(AX)→PORT+1;PORT
(3)语句格式:OUT DX,AL
功能:(AL)→[DX]
(4)语句格式:OUT DX,AX
功能:(AX)→[DX]+1;[DX]
前两种为直接端口寻址方式,后两种为间接端口寻址方式。
输出指令
主机与外设的数据传送方式
根据外部设备性质的不同,程序控制方式可分为:

程序查询方式
在程序执行输入/输出指令时,无条件地执行指令相应的操作。
无条件传送方式
查询工作方式
程序不断地询间外部设备的状态,并根据它们当前的状态来实现数据的输入和输出。
教学进程


程序查询方式
CPU
接口
外设
控制
数据
状态
系统总线
查询方式下的系统构成示意图
教学进程

工作过程
①查询外部设备的状态利用输入指令将外设的状态字读入CPU的累加器中。
②检测相应的状态位读入的状态字为8位或16位(视机器字长而定)。
③如没有准备好,则等待,重复以上两个步骤;否则CPU就执行预定的数据传送。
④若为读操作,则在数据读入后,CPU向外设发响应信号,表示数据已被接收, 外设收到响应信号之后,即可开始下一个数据的准备工作;
若为写操作,则CPU在向外设送出数据的同时发出输出就绪信号,用来通知 外设已送来有效数据,外设接收数据后,向CPU发出数据已收到状态信息。
⑤在一次数据传送结束后,通过与数据长度计数器值的比较,来判断数据是否 传送完毕。若没有结束,则重复以上各步骤。
教学进程
程序查询方式
CPU不断地询问外设是否准备好:
如果准备好,CPU执行IO操作;否则,CPU一直等待。
CPU大部分时间处于等待状态,利用率不高。
⑴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
⑵传送环