第六章-输入输出技术.pptVIP

第六章 输入输出技术 6.1 I/O接口概述 6.2 I/O端口的编址方式 6.3 I/O传送方式 6.1 I/O接口概述 I/O接口 : 指CPU与外围设备或外围设备与系统设备之间进行 数据交换和通信的连接电路，是CPU与外界进行信 息交换的中转站。 I/O接口技术 : 是研究CPU如何与外设进行最佳耦合与匹配，实现 双方高效、可靠地交换信息的一门技术，是软件、 硬件结合的体现，是微机应用的关键。 速度匹配 光电隔离驱动外设 信号特性匹配 时序匹配 数据缓冲与锁存 信息格式转换 设备选择 中断控制 二、CPU与I/O设备之间的信息类型 1、数据信息 通常包括数字量、模拟量和开关量3种信息 数字量 以二进制形式或是以ASCII码表示的数或字符。 模拟量 指在计算机控制系统中，某些现场信息经传感器转 换为电信号，再通过放大得到模拟电压或电流。 开关量 指只含两种状态的量，如开关的断开与闭合，电路 的通与断等，故只需用一位二进制数即可描述一个开关量。 2、状态信息 状态信息作为一种CPU与I/O之间的接口信号，主要用来 反映I/O设备当前的状态。 3、控制信息 控制信息是CPU通过I/O接口传送给外设的，专门用来控 制I/O设备的操作，是向外设传送的控制命令。 三、I/O接口的基本结构 数据信息、状态信息和控制信息作为CPU与I/O设备间的接口信号， 在接口电路中，将这3种信息分别存放在不同的寄存器中，这些寄存器 称为接口电路的I/O端口。 接口电路有3种端口：数据端口，状态端口和控制端口。 数据端口：数据端口可分为数据输入端口和数据输出端 口两类。在输入时，由数据输入端口保存外设发往CPU或内存的数据；在输出时，由数据输出端口保存CPU或内存发往外设的数据。 状态端口：状态端口用来保存I/O设备或接口部件本身的工作状态信息，让微处理器了解数据传送过程中正在发生或最近已发生的状态。 控制端口：控制端口用来存放处理器发来的控制命令与其他信息，确定接口电路的工作方式和功能，便于控制接口电路和I/O设备的动作。 1、门电路地址译码（与门、非门、或门、与非门、或非门） 2、译码器地址译码 一、直接程序控制方式(程序方式) 无条件传送方式 外部控制过程的各种动作在时间上是固定的, 而且是已知的。 条件传送方式(查询方式) 传送前,先查询外设状态,准备好才传送,否则 CPU处于等待状态。 Example 1 1、无条件传送方式 Example 2 外设是简单的发光二极管。 此外设的接口用锁存器(273)来实现。锁存器在打入脉冲CP上升沿将输入端D的数据锁存在它的输出Q端。 2、条件传送方式 举例 单一外设的查询工作 举例 单一外设的查询工作 START：MOV AX,4000H MOV DS，AX MOV SI，8000H MOV CX，100 MOV DX，00FFH GOON ： IN AL，DX AND AL，01H JZ GOON MOV AL，［SI］ OUT DX，AL INC SI LOOP GOON RET 多个外设查询方式工作 条件传送方式 优点： 接口简单 缺点： CPU不断查询外设状态，降低了CPU的利用率。 为了提高CPU的效率以及使系统具有实时性，通常采用中断方式传送数据。 二、中断传送方式 中断传送方式是指由于某些随机事件的产生，使 CPU暂停当前正在执行的程序，而转去处理相应的外部事 件，执行一个为外设服务的I/O程序，执行完毕后，CPU 返回原来程序的断点处继续执行。 中断传送方式 优点： CPU和外设大部分时间处在并行工作状态,只在CPU响应 外设的中断申请后，进入数据传送的过程，提高了CPU的效 率。 缺点： 利用中断方式传送数据，为了可靠的进行数据传送，必 须花费一定的时间进行断点的保护和恢复，现场的保护和恢 复等工作，占用了CPU很多时间。 因此中断方式一般适合传送少量的数据及中低速外设， 对于大量的输入/输出数据，应采用高速的直接存储器存