微机原理与接口技术PPT(修改版)

数据总线
地址译码器 Y AEN IOW
地址总线
（ A0 ~ A9 ） CPU
二、查询传送方式 查询传送方式就是在传送数据前，先查
询外设的状态，当外设准备好时才传送数 据，否则，CPU 等待。
这种方式传送数据的效率低。
启动外设 读状态字
准备就绪否?
N
Y
数据传送
传送结束 查询控制流程图
查询输入的部分程序： POLL：MOV DX，STATUS_PORT ；状
了解8237A的结构和工作方式，能熟练进行初始 化编程。
输入输出设备是计算机系统的重要组成部 分，称为外部设备或I/O设备。在微机应用系统 中，计算机处理的信息，如程序，原始数据和 各种采集到的数据需要通过输入设备送入计算 机，而计算机处理的结果又需要通过输出设备 输出。
I/O设备的种类繁多，常用的 I/O 设备有：
态端口 IN AL，DX TEST AL，80H JE POLL MOV DX，DATA_PORT ；数据端
口 IN AL，DX
查询输出的部分程序： POLL：MOV DX，STATUS_PORT ；状态
端口 IN AL，DX TEST AL，80H JNE POLL MOV DX，DATA_PORT ；数据端口 MOV AL，BUFFER OUT DX，AL
之间的转换。 （4）具有定时/计数功能。以满足总线对数据传
送的时序要求等
二、I/O 接口的编址方式 通常有下列两种端口编址方式：
1. 端口与存储器统一编址 访问M的指令都能访问I/O，但端口地址占
用了MEM的空间地址。 2. 端口独立编址
端口的地址独立，不占用M的地址空间，但 需要专用的I/O指令来访问I/O端口。
鼠标、键盘、显示器、打印机、磁盘、绘图仪 等。由于I/O设备的特性差别很大，传送的信息 也不同，因此CPU与I/O设备无法直接连接，需 要通过“接口”把CPU与I/O设备连接起来。实 现这一过程的处理技术称为输入/输出接口技术。
第一节 I/O接口概述
一、接口的概念和功能 1、接口
接口是 CPU 与外设的连结电路，是 CPU 与 外设进行信息交换的桥梁或中介。
CPU与外设之间设置接口的主要原因： CPU与外设的信号线不兼容，逻辑关系和时 序关系不一致。 两者的工作速度不兼容。 若外设直接由 CPU 控制，会大大降低 CPU 的效率。 同样地，会使外设的硬件结构依赖于CPU。
2、接口技术 微机接口技术是采用硬件与软件结合的方
法，研究 CPU 如何与外设进行最佳连接，以 实现 CPU 与外设进行高效可靠的信息交换的 一门技术。 3、接口技术在微机应用中的作用
（3）命令/状态单元 命令单元存放CPU 接口的命令 信息，状态单元存放接口的工作状态信息，供 CPU 查询。
（二）I/O接口的主要功能 （1）具有缓冲数据的传送功能，以实现高速的功能。如串行与并
行数据格式之间的转换。 （3）具有信号量转换的功能。如数字量与模拟量
微机应用系统的研究与开发，从硬件角度 来讲，就是接口电路的研究与开发，接口技术 已成为直接影响微机系统功能和微机推广应用 的关键。因此，掌握微机接口技术是学生必须 具备的基本技能。
CPU与I/O设备之间的接口信息
数据总线
数据
地址总线
CPU
接口
控制
…
外设
控制总线
…
状态
1、数据信息 2、状态信息 3、控制信息
第七章 I / O 接口技术
▲ 学习指导和要求
▲ 第一节 ▲ 第二节 ▲ 第三节 ▲ 第四节 ▲ 第五节
I/O接口概述 并行接口8255A 定时/8254 串行接口8250 DMA控制器8237A
学习指导和要求
掌握I/O接口的构成、功能、控制方式和编址方式；
掌握8255A的内部结构、工作方式，能熟练进行 8255A的初始化编程； 掌握8254的内部结构、工作方式，能熟练进行 8254的初始化编程； 掌握8250的内部结构、工作方式，能熟练进行 8250的初始化编程；
虽然中断方式可实现CPU 与外设的并行工 作，但每次中断都要保护断点、保护现场、恢 复断点和恢复现场，这对高速外设来说速度太 慢。另外 CPU 的效率也不高。
三、中断传送方式 当外部设备需要进行输入/输出操作时，
向 CPU 发出中断请求信号，由 CPU 处理。 这种方式避免了查询方式中 CPU 的等待状态， 提高了 CPU 的效率。
中断传送方式的最大优点是：CPU 与外设
可并行工作。
例： CPU与打印机并行工作，如图 所示：
四、DMA（直接存储器存取）方式
80X86 CPU采用独立编址方式，有两种寻 址方式：
（1）直接寻址
可寻址256个端口，编码为00H--FFH。例如：
IN AL，0FFH
OUT 80H，AL
（2）间接寻址
使用16位地址码：从0000H-- FFFFH，I/O端 口地址用间接方式给出。 例如：
MOV DX，1000H
OUT DX，AL
二、接口的基本构成
CPU 与 I/O 接口之间传送的信息主要有： （1）控制信号 CPU 接口，控制接口的工作方式。 （2）状态信号 CPU ← 接口，向 CPU 提供接口的 工作状态. （3）数据 CPU与外设之间交换的信息。
为了实现以上功能，I/O接口通常由下面几部分组成 （见P184 图7－1）： （1）数据缓冲单元 暂时存放 CPU 接口的数据 （2）读/写控制电路 接受CPU发来的命令，完成对 接口内部的寄存器的读/写。
三、I/O数据传送的控制方式
I/O数据传送通常采用程序控制方式、中断 控制方式和DMA（直接内存访问）控制方式。
1. 程序控制方式（无条件传送方式）
是一种最简单的情况，它假设外设总是处 于准备好的状态。输入输出操作完全在程序控 制下进行的，用 I N 和 OUT 指令直接访问 I/O 端口。
1、无条件传送的输入方式
总认为来自外设的数据已出现在三态缓 冲器的输入端。只要 CPU 对指定的端口 执行输入（IN）指令。如下图：
数据 来自外设
三态 缓冲器
数据总线
地址译码器 Y AEN IOR
地址总线
（ A0 ~ A9 ） CPU
2、无条件传送的输出方式 CPU 对指定的端口执行输出 OUT 指令
。如下图：
到外设
锁存器