数字量的输入输出控制方式

输入/ 输出接口
I/O 接口电路
从I/O 接口电路完成的工作看，CPU 和 外设间交换的信息有三类：数据信息、 状态信息和控制信息。
锁存器的作用是接收和保护来自数据总 线的数据
输入/ 输出接口
? 输入输出信息的组成
? 数据信息 ? 状态信息 ? 控制信息
输入/ 输出接口
? 输入输出信息的传送方式
出
器
设
备
outport
WD 译
数据总线
码
DB
器
inport
RD
地址
总线 AB
三
态
busy
缓
冲
器
去地址总线 DB0
? 查询式输出接口电路
数字量的输入输出控制方式
PO 准备输出数据
AWAIT 读状态端口
busy？
输出数据
D7
D0
busy
busy=1，外设忙 busy=0,外设已空
查询式输出程序流图
数字量的输入输出控制方式
（3）中断控制方式
? 能提高CPU工作效率和及时处理外设 的请求，可与多个外设同时工作。
? 中断：指CPU暂时中止其正在执行的 程序，转至执行请求中断的某个外部 设备或事件的服务、程序，待处理完 毕后再返回原来中止的程序顺序进行 （程序在执行过程中由于外界的原因 而中间打断的情况）称中断。
数字量的输入输出控制方式
数字量的输入输出 控制方式
数字量的输入输出控制方式
? 输入/ 输出接口 ? CPU对数字量输入/输出的控制方式1
数字量的输入输出控制方式
一、输入/输出接口
外部设备与 CPU交换信息必须通过输入 /输出接 口电路。输入 /输出的信息有 数据、状态和 控制 三类不同的信息，为了区别不同类型的 信息需设置不同的端口。 因此一个典型的数字量输入 /输出接口电 路必须包括 数据端口、状态端口和控制端口 , 如图 2-27 所示。
译 码
状态端口
状态 输入/输出 设备
器
控制端口 控制
决定信息读写
典型的数字量输入/输出接口电路
数字量的输入输出控制方式
二、CPU对数字量输入 /输出的控制方式
同步传递方式、查询传递方式、中断控制方 式和直接存储器访问方式 （1）同步传递方式（无条件程序控制方式） ? 这种控制方式 只适合于CPU与比较简单而且 其数据状态变化速度缓慢或变化速度是固定 的外设交换信息时采用。 如：7段码显示、 开关、隔离开关、断路器、继电器、发光二 极管等。 ? CPU与外设传送数据时必须保证同步，即执 行输入命令时，外设一定是准备好的，执行 输出操作时，外设一定是空方式）
? 一些数据变化不规则的外设，如果传送数 据时， CPU 不与外设同步，则传送数据便 要出错，为此采用查询传送方式。查询传 送方式能使 CPU能与各种速度的外设配合 工作。
? 查询的优点：在简化硬件接口的情况下， 传送数据更加准确，控制程序容易编制。
? 缺点：CPU需要不断的查询外设的状态， 占用了CPU 的工作空间。
? 适用于CPU与单个或较少外设交换信息。
数字量的输入输出控制方式
三
输
态
入
缓
CPU之数据总线DB
设
冲
备
器
DB0
1
RD
三
地
态
port1
址
地址
缓
译
总线
冲
码
AB
器
2
port2
RD
查询式输入接口电路
数字量的输入输出控制方式
输
数据
锁 存
? CPU 的数据总线都是并行的，但由于输 入/ 输出设备的并行和串行之分。或为了 远距离传输的需要，输入/ 输出数据的出 送出了由并行传送方式外，还有串行传 送方式，这两种方式各有各的特点和不 同的应用场合。
数字量的输入输出控制方式
选择某个外 设
DB AB CPU CB
选通不同端口
数据端口 数据
? 由DMA来实现内存与外设，或外设与外设之 间的直接快速传送，减轻了 CPU的负担。
? DMA传送含义是直接存储器存取。
数字量的输入输出控制方式
上述的四种控制方式在一个微机系 统中可能全被选用在不同的信息传送 过程中，也可能只选用其中的二、三 种。这需根据不同的硬件结构及接口 功能来选择，应具体问题具体分析。
数字量的输入输出控制方式
（4）DMA传送方式
? 在变电所综合自动化系统中， DMA传送方式 是常采用的一种传送方式。外设与内存之 间，外设与外设之间进行数据传送时，要 经过CPU中转，这对高速外设（如磁盘）在 进行大批量数据传送时，会造成中断次数 过于频繁，这不仅影响速度而且耗费大量 CPU的时间，故采用直接存储器访问方式。
现行程序
中断服务 程序
继续执行 中断示意图
当CPU需要与外设交换信息时，
若外设要输入CPU的数据已准备好， 存放于寄存器中，或在输出时， 若外设已把数据取走，即输出寄 存器已空，则由外设向CPU发出中 断请求，CPU接到外设的申请后， 若没有更重要的处理，CPU就暂停 当前执行的程序（即实现中断）， 转去执行输入或输出操作（称中 断服务），待输入或输出操作完 成后即返回，CPU再继续执行原来 的程序。
数字量的输入输出控制方式
一、 输入/ 输出接口 1、I/O 接口的作用 2 、I/O 接口电路 3 、输入输出信息的组成 4 、输入输出信息的传送方式
输入/ 输出接口
I/O 接口的作用
由于CPU 和外设间所传信息的性质、传 输方式、传输速度和电平各不相同，因 此CPU 和外设间不能简单地连接，而必 须通过I/O 接口这个过渡电路才能协调 起来。 ? （1）、实线信号的变换 ? （2）、实现CPU 和不同外设的速度匹配 ? （3) 、实现电平的转换