[幼儿教育]第6章 输入输出和中断技术

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4、I/O地址的译码 目的： 确定端口的地址 参加译码的信号： (1)IOR，IOW，高位地址信号 (2)OUT指令将使总线的IOW信号有 效 (3)IN指令将使总线的IOR信号有效 方法： (1)基本逻辑门电路
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I/O译码的地址信号 当接口只有一个端口时，16位地址线一 般应全部参与译码，译码输出直接选择
该端口；
当接口具有多个端口时，则16位地址线
的高位参与译码（决定接口的基地址）
，而低位则用于确定要访问哪一个端口
。
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I/O地址译码例题
某外设接口有4个端口，地址为2F0H—2F3H， 由A15～A2译码得到，而A1、A0用来区分接口 中的4个端口。试画该接口与系统的连接图。
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(1)写出地址范围
(2)查询传送输入输出过程流程图
开始 初始化 否
开始
初始化 否
测试数据 是否准备好
外设是否准备好？
是 输入一个字节或字到CPU 对数据进行处理 传送到内存缓冲区 操作完成否？ 处理缓冲区中数据 后续处理 查询方式输入过程流程图
是
输出一个字节或字到外设
操作完成否？ 后续处理 查询方式输出过程流程图
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D0 ~ D7 O0 O O+5V
或
IOW A8
A15
…..
A7
端口地址： 0FF00H
或 非
O7
O
O
CP
与 非
O
程序代码 MOV AL，81H MOV DX，0FF00H OUT DX，AL
8D触发器锁存输出
…...
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2、查询工作方式
CPU在与外设交换数据前必须询问外设状态“你准 备好没有？”,仅当外设准备好时才能进行数据传送
除用作输入接口外，还可用作双向信号驱动器
DIR作为驱动方向控制端(DIR=0，B到A，DIR=1，相 返回
(4)三态门接口应用例题
编写程序判断下图中的开关状态，如果所有的 开关都闭合，则程序转向标号为NEXT1的程序段 执行，否则转向标号为NEXT2的程序段执行。
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+5V 74LS244 I0 DO0 I1 I2 I3 IOR A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A15 A10 A11 A12 A13 A14 I4 E1 E2 I5 K5 I6 I7 K6 K7
I/O地址
64KB
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(2)端口的独立编址
优点： 内存地址资源充分 利用 I/O端口的地址空 间与内存地址空间 完全独立 缺点： 能够应用于端口的 指令较少
00000 H 内存 地址 FFFFFH 0000 H FFFFH
I/O
地址
返回
端口的寻址 8088/8086寻址端口数：
64KB
寻址端口的信号：
O
+ 5V
输入数 据端口
O
O
K
O
与 非
... ..
O
与非
O
或 端口地址： 0FFF7H
A15
IOR
程序代码 MOV DX,0FFF7H IN AL,DX TEST AL,01 JZ …………. D0 = 0 K闭合 D0 = 1 K打开 返回
…...
无条件输出-例题
D0 ~ D7
A0
O +5V
输出数据端口 74LS273
每满足一次条件只能进行一次数据传送
适用场合： (1)外设并不总是准备好 (2)对传送速率和效率要求不高
工作条件：
(1)外设应提供设备状态信息
(2)接口应具备状态端口 返回
(1)查询传送方式优缺点 优点： 软硬件比较简单 缺点： (1)CPU效率低 (2)数据传送的实时性差，速度较慢
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总线隔离(三态门)
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(2)I/O接口的功能
I/O地址译码与设备的选择
数据的缓冲与暂存 信号电平与类型的转换 增加信号的驱动能力 对外设进行监测、控制与管理，中断处
理
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(3)I/O端口
数据端口 状态端口 控制端口(命令端口)
I/O接口
DB
数据 状态
控制 返回
CPU
外设
3、I/O端口的编址方式 8086/8088的寻址能力：
地址范围：
A1 × × × × 0 01 1011110000
××××001011110011
任意状态
图中不接入
片内地址
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(2)画出译码电路图：
A 1 A 0
接口芯片
A1 A1 1 A8 0 A A 3 2 A A 9 7 A 4
≥1 &
┇
CE
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二、简单接口电路
了解和掌握： 接口电路的分类及特点 两类简单接口芯片的应用
开始
读入并测试外设状态
N
READ Y?Y
进行一次 数据交换
每满足一次 条件只能进 行一次数据 传送
N
传送完？
Y
结束
返回
防止死循环
超时?
N
Y
读入并测试外设状态
N
超时错
2 4 6 8 11 13 15 17 1 19 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 1OE 2OE 74LS244 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 18 16 14 12 9 7 5 3
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(3)三态门典型芯片74LS245
2 3 4 5 6 7 8 9 1 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 DIR G 74LS245 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 18 17 16 15 14 13 12 11
(1)内存：1MB (2)端口：64KB
编址方式：
(1)与内存统一编址 (2)独立编址
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(1)端口与内存的统一编址 优点： 指令及控制信号 统一 可用访问内存的 方法访问I/O端口 缺点： 内存地址资源减 少 不易区分当前是 对内存操作还是
00000 H
内存 地址 960K B
F0000 H FFFFFH
+5V 74LS244 D0 K0～K3
O1 I1 O2 I2 O3 I3 O4 I4 E1
Y1
D1
D2 D3
IOR
≥1
返回
符号 ’0’ ’1’
形状
’2’
’3’ ’4’
7段码 .gfedcba 0011111 1 0000011 0 0101101 1 0100111 1 0110011 0 0110110
返回
1、输入输出系统的组成及特点 组成：
I/O设备， I/O接口， I/O软件
特点：
复杂性 实时性
异步性
与设备无关性 返回
2、I/O接口和端口
I/O接口：
将外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。 实现外设与主机之间的信息交换。
I/O端口：
接口中的寄存器
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(1)I/O接口要解决的问题 速度匹配(Buffer) 信号的驱动能力(电平转换器、驱动器) 信号形式和电平的匹配(A/D、D/A) 信息格式(字节流、块、数据包、帧) 时序匹配(定时关系)
状态寄存器
保存外设当前状态，以供CPU读取。
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(2)接口的分类 按传输信息的方向分类：
(1)输入接口
(2)输出接口
按传输信息的类型分类：
(1)数字接口 (2)模拟接口
按传输信息的方式分类：
(1)并行接口
(2)串行接口
返回
(3)接口的特点
输入接口：
(1)要求对数据具有控制能力
(2)常用三态门实现
第6章 输入输出及中断技术
主要内容
输入输出系统的基本概念 I/O接口和端口 端口的编址方式 简单接口芯片及其应用 基本输入输出方法 中断的基本概念及工作过程 中断控制器8259
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一、输入输出系统概述
了解和掌握：
I/O系统的概念和特点 接口的基本功能 端口的概念 端口的编址方式 I/O地址译码
F0H = 1111 0000 F1H = 1111 0001
D0～D7 译码器
A0
74LS273 7406 反相器 Rx8
IOW
74LS138
≥1
A6～A4 A7
A3 A2 A1 A0
& 1
D0 Q0 | Q1 D7 Q2 Q3 Q4 CP Q5 Q6 Q7
a b c d e f g Βιβλιοθήκη BaiduP
G G2A G2B C B A Y0
JZ NEXT1 JMP NEXT2 返回
3、锁存器接口 由D触发器构成 通常一个器件包含8个D触发器 特点：
具有对数据的锁存能力 不具备对数据的控制能力
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(1)常用锁存器芯片
74LS273--8D触发器，不具备数据的控制能力 74LS373--含三态的8D触发器，具有对数据的控制能力
返回
1、接口的基本构成
数据输入寄存器 (or 三态门) 数据输出寄存器 (锁存器) 控制 逻辑 数据线
AB DB CB
译码 电路
状态寄存器 (or 三态门)
命令寄存器
状态线
控制线
返回
(1)接口的基本构成
数据输入/输出寄存器
暂存输入/输出的数据
命令寄存器
存放控制命令
设定接口功能、工作参数和工作方式。
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 LE OE 74LS373
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
2 5 6 9 12 15 16 19
返回
D1～D8：数据输入端 74LS273 Q1～Q8：数据输出端 CLK：触发端，上升沿触发 /CLR：复位端，低电平有效时，数据输出端全部输 出数据0
74LS374
74LS374引线图和真值 表
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4、I/O接口综合应用例题
根据开关状态在7段数码管上显示数字或 符号
设输出接口的地址为F0H
设输入接口地址为F1H 当开关的状态分别为0000～1111时，在 7段数码管上对应显示‘0’～‘F’(即： 开关状态为0000时，数码管显示0)
返回
符号 ’8 ’
形状
’9’
’A’ ’B’
’C’
’D’
7段码 .gfedcba 0111111 1 0110011 1 0111011 1 0111110 0 0011100 1 0101111 返回
三、基本输入/输出方法
无条件传送 查询式传送 中断方式传送 直接存储器存取(DMA) 程序控制方式
返回
74LS374--含三态的8D触发器，具有对数据的控制能力
3 4 7 8 13 14 17 18 11 1 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 CLK CLR 74LS273 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 2 5 6 9 12 15 16 19
3 4 7 8 13 14 17 18 11 1
IOR、IOW
A15 ～ A0
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8088/8086的I/O端口编址
采用I/O独立编址方式(但地址线与存储器共
用) 地址线上的地址信号用IO/M来区分 I/O操作只使用20根地址线中的16根：A15～ A0 可寻址的I/O端口数为64K(65536)个 I/O地址范围为0000H～FFFFH
3 4 7 8 13 14 17 18 11 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 LE OE 74LS373 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 2 5 6 9 12 15 16 19
74LS273引线图和真值 表
返回
D0～D7：数据输入端 O0～O7：数据输出端 /OE：输出使能端，低电平有效 CP：时钟信号，上升沿有效
输出接口：
(1)要求对数据具有锁存能力 (2)常用锁存器实现
返回
2、三态门接口 三个状态：高电平、低电平、高阻态
返回
(1)三态门的工作波形
A0～A15 IOR
译码输出 D0～D7 开关状态 地址有效
返回
(2)三态门典型芯片74LS244
除用作输入接口外，还可用作单向信号驱动器！ 返回
含8个三态门的集成电路芯片 两个控制端，各控制4个三态门 控制端低电平有效，三态门导通
K0 K1 K2 K3 K4
D0-D7
~
DO7
系 统 总 线 信 号
＆
≥1
≥1
返回
地址线A0和A1未参加译码，因此所占用的地 址为83FCH～83FFH，可用其中任何一个地址， 其他重叠的3个地址空着不用，同时，开关闭合 时输入为低电平。
程序段如下：
MOV DX,83FCH
IN AL,DX
AND AL,0FFH
3 4 7 8 13 14 17 18 11 1 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 CLK CLR 74LS273 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 2 5 6 9 12 15 16 19
74LS273引线图和真值 表
返回
D0～D7：数据输入端 74LS373 Q0～Q7：数据输出端 /OE：输出使能端，低电平有效 /LE：锁存允许端，高电平时，输出随输入改变 低电平时，锁存数据
1、无条件传送方式
要求外设总是处于准备好状态
优点：软件及接口硬件简单
缺点：只适用于简单外设，适应范围较窄
以下外设可采用无条件传送方式：
(1)开关
(2)发光器件(如发光二极管、7段数码管、灯泡等) (3)继电器 (4)步进电机 返回
无条件输入-例题
三态缓冲器
D0
A0 A2 A3 A4 A7 A8