《微機原理與應用教學資料》第六章

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1、1 第 六 章 I/O 接 口 和 總 線 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 2 6-1 I/O接 口1 I/O接 口 的 功 能1、 解 決 速 度 不 匹 配 ： 解 決 方 法 ： 設 置 緩 沖 器 、 鎖 存 器2、 解 決 信 號 電 平 不 匹 配 ： CPU： TTL電 平 ； 外 設 ： 電 源 系 統(tǒng) 解 決 方 法 ： 設 置 電 平 轉(zhuǎn) 換 電 路 ， MC14883、 解 決 信 號 格 式 不 匹 配 ： CPU： 16位 的 并 行 數(shù) 據(jù) 外 設 ： 電 壓 、 電 流 、 數(shù) 字 量 、 模 擬 量 、 開 關(guān) 量 ； 串行 、 并 行 解 決 方 法

2、： A/D、 D/A轉(zhuǎn) 換 ； 串 變 并 、 并 變 串 電 路 ， 電 壓 變 電 流 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 3 4、 解 決 時 序 不 匹 配 解 決 方 法 ： 設 置 時 序 控 制 電 路 ， 為 CPU提 供 外 設 的 狀 態(tài)信 息 ， CPU通 過 接 口 向 外 設 發(fā) 出 控 制 命 令 ， 實 現(xiàn) CPU與外 設 之 間 的 握 手 聯(lián) 絡 ， 保 證 同 步5、 提 供 地 址 譯 碼 電 路 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 4 二 . 簡 單 的 輸 入 輸 出 接 口 芯 片總 線 與 外 設 的 接 口 應 遵 循 以 下 原 則 ：

3、 輸 入 三 態(tài) ， 輸 出 鎖 存單 向 ： 緩 沖 器 74LS244 鎖 存 器 74LS373雙 向 ： 緩 沖 器 74LS245 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 5 三 . I/O端 口 及 其 尋 址 方 式1. I/O端 口端 口 和 接 口 的 區(qū) 別 ：I/O接 口 （ 電 路 ） ： 外 設 和 計 算 機 之 間 傳 送 信 息 的 交 接 部件 （ 界 面 ） ， 每 一 個 外 設 都 要 通 過 接 口 電 路 才 能 與 主機 相 連I/O端 口 ： 一 個 I/O接 口 電 路 中 通 常 包 含 多 個 端 口 ， 一 個 端口 對 應 一 個 地

4、址 例 ： IN AL ， 60H ； 60H端 口 的 內(nèi) 容 AL 端 口 地 址 為 60HCPU在 同 一 時 刻 只 能 選 中 某 一 個 I/O端 口 。 CPU訪 問 外 設 ，實 質(zhì) 上 是 對 I/O接 口 電 路 中 相 應 的 端 口 進 行 訪 問 ， I/O接口 電 路 中 必 須 包 含 譯 碼 電 路 以 形 成 I/O端 口 地 址 。 （ 與存 儲 器 比 較 ） 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 6 一 個 雙 向 工 作 的 接 口 芯 片 通 常 有 四 個 端 口數(shù) 據(jù) 輸 入 寄 存 器數(shù) 據(jù) 輸 出 寄 存 器控 制 寄 存 器狀 態(tài) 寄

5、存 器 外部輸出入設備數(shù) 據(jù)控 制狀 態(tài)DB CB AB 數(shù)據(jù)端口 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 7 1、 數(shù) 據(jù) 端 口 作 用 ： 緩 沖 、 暫 存 數(shù) 據(jù) 信 息 、 8位2、 狀 態(tài) 端 口 作 用 ： 指 示 外 設 的 當 前 狀 態(tài) ， 每 個 狀 態(tài) 用 1位 表 示 常 用 的 狀 態(tài) 位 有 ： Ready、 Busy、 Error3、 控 制 端 口 作 用 ： 用 來 存 放 CPU向 接 口 發(fā) 出 的 各 種 命 令 字 和 控 制字 ， 以 便 控 制 接 口 或 設 備 的 動 作 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 8 2. I/O端 口 尋

6、址 方 法 存 儲 器 映 象 尋 址 方 式 （ 用 MOV指 令 ）特 點 ：1、 將 每 一 個 I/O端 口 看 作 一 個 存 儲 單 元 ， I/O地 址 即 為 整個 存 儲 單 元 的 一 個 部 分 ， 統(tǒng) 一 編 址2、 無 專 門 I/O操 作 指 令3、 譯 碼 電 路 復 雜 、 指 令 長 度 長 I/O單 獨 編 址 方 式 （ 用 IN、 OUT指 令 ）特 點 ：1、 將 I/O地 址 單 獨 編 址 、 構(gòu) 成 一 個 I/O空 間 ， 不 占 用 存 儲空 間2、 有 專 門 的 IN、 OUT指 令 ， 程 序 清 晰 ， 可 讀 性 好3、 CPU要

7、提 供 區(qū) 分 存 儲 器 和 I/O端 口 的 信 號 ， 如 M/IO4、 譯 碼 電 路 較 簡 單 、 指 令 執(zhí) 行 速 度 快 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 9 四 .CPU與 外 設 之 間 數(shù) 據(jù) 傳 送 方 式程 序 控 制 （ 1） 無 條 件 傳 送 ： 對 簡 單 外 設 或 外 設 的 定 時 是 固 定 或已 知 的 場 合例 1： 檢 測 按 鍵 開 關(guān) 狀 態(tài) 圖 6-4,見 后 頁 上 拉 電 阻 三 態(tài) 門例 2： 控 制 LED燈 亮 ， 圖 6-5 74LS273鎖 存 器 ， 限 流 電 阻 OUT PORT2,AL； 執(zhí) 行 時 ， WR=

8、0， M/IO=0， 地 址 信號 使 CS=0 CLK輸 出 一 上 升 沿 ， 數(shù) 據(jù) 鎖 存 并 輸 出 。 （ 2） 條 件 傳 送 ： 在 程 序 中 通 過 選 通 信 號 接 收 接 口 的 狀態(tài) 信 號 ， 確 定 數(shù) 據(jù) 是 否 處 于 準 備 好 傳 送 。 確 認 之 后 ， 再傳 送 。 （ 握 手 ） 缺 點 ： CPU利 用 率 低例 3 圖 6-6 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 10上 拉 電 阻 的 作 用 ： 保 證 開 關(guān) 斷 開 時 ， 有 一 高 電 平 輸 入 。1G 、 2G 的 作 用 ： 為 低 電 平 時 ， 三 態(tài) 門 打 開 ，

9、輸 入 三 態(tài)檢 測 開 關(guān) 狀 態(tài) ： IN AL, PORT1； 執(zhí) 行 時 ， RD=0， M/IO=0， 地 址 信號 使 CS=0 1G 、 2G =0， 三 態(tài) 門 打 開 ， 開 關(guān) 狀 態(tài) 讀 入 CPU 1Y1 1A11Y2 1A2 74LS2442Y4 2A4 1G 2GD0D1D7M/IOCSRD 上 拉 電 阻+5V 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 111.選 通 鎖 存 狀 態(tài) ， 鎖 存 數(shù) 據(jù)2.CPU執(zhí) 行 讀 指 令 ， IN AL, PORT-S1; CS1有 效 ， Q端 高 電 平 送至 D0到 CPU 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 1

10、2 3.若 D0=1， 執(zhí) 行 讀 數(shù) 據(jù) 指 令 ， IN AL, PORT-IN, 數(shù) 據(jù) 緩 沖 器 打 開 ，讀 入 數(shù) 據(jù) ， 同 時 D觸 發(fā) 器 清 零 ，狀 態(tài) 位 清 零 . MOV AL,PORT-S1READ-S1: TEST AL, 01H JZ AL, READ-S1 IN AL, PORT-IN 初 始 化讀 入 狀 態(tài)數(shù) 據(jù) 準 備 好 ？輸 入 數(shù) 據(jù) 到 CPUN 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 13 2、 中 斷 方 式 ；通 過 中 斷 請 求 決 定 是 否 進 行 數(shù) 據(jù) 傳 送 ， 數(shù) 據(jù) 的 I/O是在 中 斷 處 理 子 程 序 控 制

11、下 完 成 。 實 時 性 較 好 優(yōu) 點 ： CPU利 用 率 比 較 高 ， 由 于 可 進 行 中 斷 優(yōu) 先 級的 設 定 ， 適 用 于 外 設 比 較 多 的 場 合 。 缺 點 ： 傳 送 數(shù) 據(jù) 仍 須 經(jīng) CPU， 且 每 傳 送 數(shù) 據(jù) 一 個 數(shù)據(jù) 就 得 中 斷 一 次 ， 中 斷 時 ， 需 要 保 護 現(xiàn) 場 和 恢 復 現(xiàn) 場 ；所 以 數(shù) 據(jù) 傳 送 的 效 率 還 比 較 低 。 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 14 3、 DMA方 式 ： 直 接 存 儲 器 存 儲 特 點 ： 數(shù) 據(jù) 在 外 部 設 備 與 內(nèi) 存 間 直 接 傳 遞而 不 經(jīng) C

12、PU， 不 需 進 行 保 護 和 恢 復 現(xiàn) 場 和斷 點 ， 大 大 提 高 數(shù) 據(jù) 傳 送 速 度 。 但 須 一 專用 的 DMAC芯 片 。 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 15 地 址 鎖存 器DMA控 制 器 操 作 框 圖 AD15 AD0 ALE CPUHLDA HOLD 存 儲 器H RQ DMA 控 制 器H LDA 外 設數(shù) 據(jù) 總 線控 制 總 線 地 址 總 線數(shù) 據(jù) 總 線控 制 總 線 DREQDACK DMA傳 輸 時 數(shù) 據(jù) 方 向地 址 控 制電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 16謝 謝 大 家 ！ 作 業(yè) ： 6-7 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫