第6章_输入输出与中断技术PPT课件

2021/2/10
西安邮电学院 计算机学院
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第6章 目录
6.1 计算机接口概述 6.2 输入输出接口电路 6.3 CPU与外设的数据传输控制方式 6.4 ARM中的GPIO 6.5 中断技术 6.6 ARM中断系统基础
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6.1 计算机接口概述
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6.3.1 无条件数据访问方式
一、问题描述与解决方法 如：状态开关（按键）、继电器、数码管、发光
二极管等设备，计算机可随时访问，而不需顾及 其当时的状态。 无条件外设---输入设备总是准备好向CPU提供数 据，输出设备总是准备好接收CPU送来的数据。 CPU对此类外设进行输入/输出操作时无需考虑外 设的状态，直接读/写数据端口即可 。 这一类I/O设备的访问控制最简单 。
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6.1 计算机接口概述 6.2 输入输出接口电路 6.3 CPU与外设的数据传输控制方式 6.4 ARM中的GPIO 6.5 中断技术 6.6 ARM中断系统基础
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6.2 输入输出接口电路
计算机中的输入输出接口电路用于将物 理外设连接入计算机系统，在计算机系统中 起着物理外设与计算机主机之间桥接、适配 作用。
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6.3.1 无条件数据访问方式
三、接口电路的基本组成原理（输入三态隔离）
微机原理与嵌入式系统基础
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第6章 输入/输出与中断技术
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第6章 目录
6.1 计算机接口概述 6.2 输入输出接口电路 6.3 CPU与外设的数据传输控制方式 6.4 ARM中的GPIO 6.5 中断技术 6.6 ARM中断系统基础
对应于上述的三种信息，外设接口电路中的端口寄 存器也分为了三类：状态端口(寄存器)、数据端口(寄 存器)和控制端口(寄存器)。
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6.2.1 输入输出接口电路的基本功能与端口分类
I/O接口
A_Bus
CPU
D_Bus C_Bus
状态R 数据R 控制R
计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设 备和输出设备等5部分组成 。
处理器的强大功能必须通过外部设备（简称外设） 才能得以呈现 。
计算机外设在接入到计算机系统时需要接口电路 桥接---用于完成主机与物理外设的桥接与控制。
在本课程中所研讨的“外设”是指外设接口，注 重于工作原理研讨。
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I/O 设备
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I/O接口的典型结构示意图
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6.2.2 I/O端口的编址
一、基本概念 计算机硬件系统中可以含有多个I/O接口，每个
I/O接口中又可以含有多个I/O端口（寄存器）。 端口寄存器在计算机系统中象存储器单元一样
被编址，称之为‘端口地址’，处理器通过端口 地址可对各个端口寻址访问，实现对外设的访问 控制。
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6.2.2 I/O端口的编址
二、计算机系统中有两种I/O端口编址方式 统一编址方式---I/O端口与内存单元统一编址在
一个地址空间。只是分布在不同的地址空间区 域。特点，处理器无专用的I/O指令，无专用的 I/O访问控制管脚。 独立编址方式 --- I/O端口与内存单元分别编址 在I/O地址空间和内存地址空间。特点，处理器 有专用的I/O指令，有专用的I/O访问控制管脚。
外设通过接口连接入计算机系统，计算机通过端 口访问控制外设工作。
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6.1 计算机接口概述 6.2 输入输出接口电路 6.3 CPU与外设的数据传输控制方式 6.4 ARM中的GPIO 6.5 中断技术 6.6 ARM中断系统基础
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6.3.1 无条件数据访问方式
二、接口电路的主要功能 任何设备都不能长期占用系统总线； 输入设备要经过三态缓冲器相连到系统总线； 输出设备要经过数据锁存器相连到系统总线；
小思考：处理器的数据总线仅传送操作数，这个说法 对吗？
答：不对！处理器运行的指令码也是通过数据总线从内存 加载到CPU！
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6.2.2 I/O端口的编址
三、接口 与 端口 接口 和 端口是两个不同的概念 。 接口 ---侧重于物理连接； 端口 --- 侧重于接口的内部工作方式。 接口由若干个端口加上相应的控制电路构成。 每个端口都对应与接口电路中的各个工作寄存器。
Hale Waihona Puke Baidu
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6.2.1 输入输出接口电路的基本功能与端口分类
二、主机与外设接口之间主要交互的三类信息
状态信息(输入)--- 用于标示设备的状态情况 。 数据信息(输入/输出)--- 要传送的二进制目标数据。 控制信息(输出)--- 控制外设的工作方式与具体操作。
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6.2.1 输入输出接口电路的基本功能与端口分类
一、基本概念 接口----具有物理连接的含义，物理外设通过接
口电路接入到计算机。 接口电路----是实现接口的主要组成部分，用于
将物理外设桥接到计算机系统总线。
从CPU角度看到的外设实质上是外设的接口电路， 它是物理外设的抽象，并不一定是具体的物理外设 装置，更具有原理代表性。
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6.3 CPU与外设的数据传输控制方式
外设的多样性使外设的属性差异极大，需 要不同的数据传送控制方式。
处理器与外设之间的数据传送方式主要有： ①无条件数据访问方式，②状态查询方式 数据访问方式，③中断方式数据访问方式 和④直接存储器访问（DMA）方式等几种 方式。