微机原理与接口技术PPT(修改版)

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。
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。
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
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
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
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。
（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CPU
与慢速I/O设备之间数据传送时取得同步。 （2）具有转换数据格式的功能。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
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；
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
wenku.baidu.com
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
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。
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
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
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