微机原理与接口-05：微型计算机和外设的数据传输

程序方式——例子 程序方式 例子
NEXT_IN: IN TEST JZ IN OR JPE JMP NO_ERROR: AND STOSB CMP LOOPNE JNE AL, 56H AL, 02H NEXT_IN AL, 52H AL, 0 NO_ERROR ERROR AL, 7FH AL, ODH NEXT_IN OVERFLOW
启动数据块输入的例子
IDLE: IN TEST JNZ MOV OUT LEA OUT MOV OR OUT MOV OR OUT AL, INTSTAT ;检测设备是否处于 检测设备是否处于 ;忙状态，如是，则等待 忙状态， 忙状态 如是， AL, 04 IDLE AX, COUNT ;设置计数 设置计数 BYTE_REG, AX AX, BUFFER ;设置地址初值 设置地址初值 ADD_REG, AX AL, DMAC ;取原 取原DMA控制字 取原 控制字 AL, 49H ;设置方向、块传输 设置方向、 设置方向 ;和允许标志 和允许标志 DMACON, AL ;置DMA控制字 置 控制字 AL, INTC ;设置接口的传输方向 设置接口的传输方向 ;及允许标志 及允许标志 AL, 05H INTCON, AL ;设置接口的控制字 设置接口的控制字
DMA控制器的工作特点 控制器的工作特点
♦ 是一个接口电路 ♦ 能够控制系统总线 ♦ 操纵外设和存储器之间的数据传输
输入/输出过程中提出的 输入 输出过程中提出的 几个问题
♦ 系统和接口的联系方式 ♦ 优先级 ♦ 缓冲区 ♦ 接口和多字节数据总线的连接 ♦ 接口部件和地址总线的错位连接
本章结束
位作为DMA允许位 ①有1位作为 位作为 允许位 位用来确定DMA方向 ②有1位用来确定 位用来确定 方向 ③有1位决定进行一次传输后放弃还是维持 位决定进行一次传输后放弃还是维持 对总线的控制权 状态寄存器有1位表示数据块传输是否结 ④状态寄存器有 位表示数据块传输是否结 束
对DMA控制器和接口部件预置 控制器和接口部件预置 的信息
①往DMA控制器的字节计数器设置初值 控制器的字节计数器设置初值 ② 往 DMA控制器的地址寄存器中设置地址 控制器的地址寄存器中设置地址 初值 控制器设置控制字并启动DMA操作 ③对DMA控制器设置控制字并启动 控制器设置控制字并启动 操作 对接口部件设置控制字并启动I/O操作 ④对接口部件设置控制字并启动 操作
逻 辑 电 路
中 断 优 先 级 菊 花 链 及 其
典 型 的 可 编 程 中 断 控 制 器
DMA方式 方式
♦ DMA方式的提出 方式的提出 – 中断方式可以提高 中断方式可以提高CPU的效率 的效率 – 但是
• ？？？
– 如果外设速率高呢，即使尽量压缩非数据传 如果外设速率高呢， 输时间， 输时间，也未必能满足要求
程序方式——例子 程序方式 例子
MOV STOSB SUB MOV OVERFLOW: MOV MOV NEXT_OUT: IN TEST JZ LODSB OUT LOOP …… AL, 0AH DI, COUNT COUNT, DI SI, OFFSET MESSAGE CX, 17 AL, 56H AL, 01H NEXT_OUT 54H, AL NEXT_OUT
CPU和外设之间的 和外设之间的 数据传送方式
♦ 要解决定时问题（同步问题） 要解决定时问题（同步问题） ♦ 程序方式 – 无条件传送方式 – 条件传送方式 ♦ 中断方式 ♦ DMA方式 方式
程序方式
♦ 无条件传送方式 – 条件？ 条件？
程序方式
♦ 概念 – 查询方式 ♦ 条件传送的 个环节 条件传送的3个环节 – CPU从接口中读取状态字 从接口中读取状态字 – CPU检测状态字 检测状态字 – 如“就绪”状态，则传送数据 就绪”状态，
CPU和输入 输出设备 和输入/输出设备 和输入 之间的信号
♦ 数据信息 – 数字量 – 模拟量 – 开关量 ♦ 状态信息 ♦ 控制信息 ♦ 广义的数据信息：全包括 广义的数据信息：
接口部件的I/O端口 端口 接口部件的
接口部件的I/O端口 端口 接口部件的
♦ 接口电路中的寄存器 ♦ 三种 – 数据端口、状态端口、控制（命令）端口 数据端口、状态端口、控制（命令） ♦ I/O地址空间 地址空间 – 与存储器共用一个空间：存储器映象方式 与存储器共用一个空间： – 单独的一个空间：独立编址方式 单独的一个空间：
DMA 传 输 单 个 数 据 （输 出
置 和 接 口 要 求
DMA 控 制 器 的 内 部 最 小 配
从接口往内存传输一个数据块 的过程
控制器发一个DMA请求 ①接口往DMA控制器发一个 接口往 控制器发一个 请求 ②得到总线控制权 ③地址寄存器的内容送地址总线 ④通知接口将数据送到数据总线 ⑤数据送到所指单元 地址寄存器的值加1 ⑥地址寄存器的值加 字节计数器的值减1 ⑦字节计数器的值减 如字节计数器的值不为0，则回到① 否则结束 ⑧如字节计数器的值不为 ，则回到①;否则结束
DMA传输对接口的要求 传输对接口的要求
①控制寄存器有1位指出数据传输方向 控制寄存器有 位指出数据传输方向 控制寄存器有1位用来启动 位用来启动I/O操作 ②控制寄存器有 位用来启动 操作 状态寄存器有1位指出设备当前是否处于 ③状态寄存器有 位指出设备当前是否处于 忙状态
DMA传输对 传输对DMA控制寄存器的 传输对 控制寄存器的 要求
接口的功能
♦ 寻址功能 ♦ 输入 输出功能 输入/输出功能 ♦ 数据转换功能 ♦ 联络功能 ♦ 中断管理功能 ♦ 复位功能 ♦ 可编程功能 ♦ 错误检测功能
接口与系统的连接
接口与系统的连接
♦ 从结构上看 – 接口分成两个部分 – 用来和 设备相连 用来和IO设备相连 – 用来和系统总线相连 ♦ 系统中 – 通常有总线收发器和相应的逻辑电路 – 必须有地址译码器 ♦ 片选 选中一个芯片 片选——选中一个芯片 ♦ 片内字选 选中一个寄存器 片内字选——选中一个寄存器 ♦ 两个寄存器共用一个端口地址问题
• 为什么
DMA控制器的功能 控制器的功能
①向CPU发总线请求信号 发总线请求信号 ②实行对总线的控制 ③修改所用的存储器或接口的地址指针 ④发读写控制信号 ⑤存放数据长度 ⑥交还总线控制权
– 时机：单个数据传输与块传输 时机：
♦ 思考：DMA活动由谁启动？ 思考： 活动由谁启动？ 活动由谁启动
过 程 ） 的 原 理
微机原理与接口技术 之
微型计算机和外设 的数据传输
计算机学院 王贤勇
为什么要用接口
♦ 接口按功能分为两类 – 使CPU正常工作所需要的辅助电路 正常工作所需要的辅助电路 – 输入 输出接口 输入/输出接口 ♦ 外部设备为什么一定要通过接口和主机相连 – 时序上的原因 – 外部设备功能多种多样的原因 – 外部设备的信息既有数字式，又有模拟式的原因 外部设备的信息既有数字式， – 多个外设共享总线的原因 – 速度的原因
谢谢
多个设备
♦ 优先级 ♦ 轮询方式
中断方式
♦ 中断传送方式的原理 – 状态信号的使用
可 屏 蔽 中 断 的 响 应 和 执 行
中断优先级问题的解决
♦ 解决中断优先级的三种办法： 解决中断优先级的三种办法： – 软件查询方式 – 简单硬件方式 菊花链法 简单硬件方式——菊花链法 – 来自用硬件方式 ♦ 三种方法的优缺点
程序方式——例子 程序方式 例子
DATA_SEG SEGMENT MESSAGE DB ‘BUFFER OVERFLOW’,0DH, 0AH DATA_SEG ENDS COM_SEG SEGMENT BUFFER DB 82 DUP (?) COUNT DB ? COM_SEG ENDS
程序方式——例子 程序方式 例子
CODE SEGMENT ASSUME DS:DATA_SEG,ES:COM_SEG,CS:CODE STAT: MOV AX, DATA_SEG MOV DS, AX MOV AX, COM_SEG MOV ES, AX MOV DI, OFFSET BUFFER MOV COUNT, DI MOV CX, 81 CLD
程序方式
♦ 查询式输入的接口
RD
程序方式
♦ 查询式输出的接口
程序方式
♦ 例子 – 查询输入的过程 ♦ 例子 – 从键盘往缓冲区输入 个 从键盘往缓冲区输入1个 字符行， 字符行，遇到回车或字符 超过80个时 个时， 超过 个时，结束 – 若第 个不是回车，向终 若第81个不是回车 个不是回车， 端输出信息 – ASCII码带校验 码带校验 – 数据输入端口：0052H 数据输入端口： – 输出端口：0054H 输出端口： – 状态端口：0056H 状态端口：