計算機硬件技術及應用 第8章 輸入輸出接口

1、v掌握幾種數(shù)據(jù)傳送方式的工作過程掌握幾種數(shù)據(jù)傳送方式的工作過程;v掌握掌握8253和和8255的內(nèi)部結構及初始化編程的內(nèi)部結構及初始化編程;v掌握掌握8237的內(nèi)部結構和工作方式的內(nèi)部結構和工作方式;v了解模擬量輸入和輸出的一些基本概念了解模擬量輸入和輸出的一些基本概念. 教教 學學 要要 求求2.2.接口與端口的關系接口與端口的關系1.1.外部設備的信號外部設備的信號 輸入指令輸入指令IN 累加器累加器, PORTl功功 能：把外設端口（能：把外設端口（PORT）的內(nèi)容傳送給累加器。）的內(nèi)容傳送給累加器。輸出指令輸出指令OUT PORT,累加器累加器的內(nèi)容傳送給外設端口。的內(nèi)容傳送給外設端口

2、。 CPUCPU不斷地詢問外設是否準備好：不斷地詢問外設是否準備好：如果準備好，如果準備好，CPUCPU執(zhí)行執(zhí)行IOIO操作；否則，操作；否則，CPUCPU一直等待。一直等待。CPUCPU大部分時間處于等待狀態(tài)，利用率不高。大部分時間處于等待狀態(tài)，利用率不高。 查詢環(huán)節(jié)查詢環(huán)節(jié)n尋址狀態(tài)口尋址狀態(tài)口n讀取狀態(tài)寄存器的標志位讀取狀態(tài)寄存器的標志位n若不就緒就繼續(xù)查詢，直至就緒若不就緒就繼續(xù)查詢，直至就緒 傳送環(huán)節(jié)傳送環(huán)節(jié)n尋址數(shù)據(jù)口尋址數(shù)據(jù)口n通過輸入指令從數(shù)據(jù)端口讀入數(shù)據(jù)通過輸入指令從數(shù)據(jù)端口讀入數(shù)據(jù)n通過輸出指令向數(shù)據(jù)端口輸出數(shù)據(jù)通過輸出指令向數(shù)據(jù)端口輸出數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)輸入狀態(tài)就緒？就緒？數(shù)據(jù)

3、交換數(shù)據(jù)交換YN流程流程查詢傳送流程查詢傳送流程返回斷點斷點主程序主程序中斷服務程序中斷服務程序中斷請求中斷請求對外設對外設進行處理進行處理繼續(xù)執(zhí)行繼續(xù)執(zhí)行返回斷點返回斷點 CPU在執(zhí)行程在執(zhí)行程序中，被內(nèi)部序中，被內(nèi)部或外部的事件或外部的事件所打斷，轉去所打斷，轉去執(zhí)行一段預先執(zhí)行一段預先安排好的中斷安排好的中斷服務程序；服服務程序；服務結束后，又務結束后，又返回原來的斷返回原來的斷點，繼續(xù)執(zhí)行點，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。原來的程序。流程流程中斷傳送流程中斷傳送流程返回利用中斷進行信息傳送，可以大大提高利用中斷進行信息傳送，可以大大提高CPUCPU的利用率，但是的利用率，但是其傳送過程必須由其傳

4、送過程必須由CPUCPU進行監(jiān)控。每次中斷進行監(jiān)控。每次中斷, ,額外的操作會占額外的操作會占用用CPUCPU時間。時間。如果需要在內(nèi)存的不同區(qū)域之間，或者在內(nèi)存與外設端口如果需要在內(nèi)存的不同區(qū)域之間，或者在內(nèi)存與外設端口之間進行大量信息快速傳送的話，用查詢或中斷方式均不能之間進行大量信息快速傳送的話，用查詢或中斷方式均不能滿足速度上的要求，滿足速度上的要求，DMA（Direct Memory Access）直接數(shù)據(jù)傳送直接數(shù)據(jù)傳送: :它是在在內(nèi)它是在在內(nèi)存與高速外設之間直接進行成組的數(shù)據(jù)傳送，而不經(jīng)過存與高速外設之間直接進行成組的數(shù)據(jù)傳送，而不經(jīng)過CPUCPU中中轉的一種數(shù)據(jù)傳送方式，可以

5、大大提高信息的傳送速度。轉的一種數(shù)據(jù)傳送方式，可以大大提高信息的傳送速度。DMA傳送流程傳送流程HLDA發(fā)存儲器地址發(fā)存儲器地址傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送結束？傳送結束？DMA結束結束修改地址指針修改地址指針流程流程DMA傳送流程傳送流程返回 D7D0計數(shù)器計數(shù)器0控制字寄控制字寄存器存器計數(shù)器計數(shù)器1計數(shù)器計數(shù)器2數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線緩沖器緩沖器讀讀/寫寫邏輯邏輯RDWRA0A1CS CLK0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1 CLK2 GATE2 OUT2內(nèi)部總線內(nèi)部總線0：二進制二進制 1：BCD計數(shù)計數(shù)000： 方式方式0001： 方式方式1010： 方式方式211：方式方式

6、3100： 方式方式4101： 方式方式5計數(shù)器選擇計數(shù)器選擇00： 計數(shù)器計數(shù)器001： 計數(shù)器計數(shù)器110： 計數(shù)器計數(shù)器2 211： 不用不用讀寫操作讀寫操作00：鎖定當前計數(shù)值鎖定當前計數(shù)值01： 讀讀/寫計數(shù)器低寫計數(shù)器低8位位10：讀寫計數(shù)器高讀寫計數(shù)器高8位位11：先讀先讀/寫計數(shù)器低寫計數(shù)器低8位位再讀再讀/寫計數(shù)器高寫計數(shù)器高8位位D7D6D5D4D3D2D1D0工作方式選擇工作方式選擇內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線PC7 PC4 控制控制控制控制D7D0 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線 緩沖器緩沖器讀寫讀寫控制控制邏輯邏輯RDWRA1A0RESETCSPA7 PA0 PC3 PC0 PB7 P

7、B0 A組組 端口端口A （8位）位） A組組 端口端口C （4位）位） B組組 端口端口C （4位）位） B組組 端口端口B （8位）位） A組組 B組組1234567891011121314151617181920PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB24039383736353433323130292827262524232221PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7PB6PB5PB4PB38255A端口選擇表端口選擇表1D6D5D4D3D2D1D0方式選擇控制字標志方式選

8、擇控制字標志00 ：方式：方式001 ：方式：方式11：方式：方式20 ：輸出：輸出1 ：輸入：輸入0 ：輸出：輸出1 ：輸入：輸入0 ：輸出：輸出1 ：輸入：輸入0 ：方式：方式01 ：方式：方式10 ：輸出：輸出1 ：輸入：輸入PC7PC4PC3PC0端口端口BB組方式選擇組方式選擇端口端口AA組方式選擇組方式選擇三種工作方式：三種工作方式：方式方式0 0：基本的輸入：基本的輸入/ /輸出方式輸出方式方式方式1 1：選通的輸入：選通的輸入/ /輸出方式輸出方式方式方式2 2：雙向傳輸方式：雙向傳輸方式v 端口端口A A有三種工作方式，方式有三種工作方式，方式0 0、方式、方式1 1或方式或

9、方式2 2；v 端口端口B B有二種工作，方式有二種工作，方式0 0或方式或方式1 1；v 端口端口C C可作一般的輸入可作一般的輸入/ /輸出端口使用；輸出端口使用；可用于配合端口可用于配合端口A A和端口和端口B B的工作，為它們提供控的工作，為它們提供控制信號和狀態(tài)信號。制信號和狀態(tài)信號。 v 由內(nèi)部邏輯（由內(nèi)部邏輯（A A組和組和B B組控制電路）將三個數(shù)據(jù)端口組控制電路）將三個數(shù)據(jù)端口分為兩組分為兩組A A組（端口組（端口A A和端口和端口C C高高4 4位位PCPC7 7PCPC4 4）B B組（端口組（端口B B和端口和端口C C低低4 4位位PCPC3 3PCPC0 0）。）。

10、8255A8255A允許劃為同一組的兩個端口分別工作于輸允許劃為同一組的兩個端口分別工作于輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)。入狀態(tài)和輸出狀態(tài)。0D6D5D4D3D2D1D0端口端口C置位置位/復位標志復位標志0 ：復位：復位1 ：置位：置位無意義無意義000：PC0001：PC1010：PC2011：PC3100：PC4101：PC5110：PC6111：PC7端口端口C位選擇位選擇 INTEAPC4PC5PC3&PC6、PC7PA7PA0STBAIBFAINTRAI/ORDRDINTEBPC2PC1PC0&PB7PB0STBBIBFBINTRB INTE1PC7PC6PC4PC2PC0PA7PA0ACKA

11、STBAI/OOBFAPC5PC3INTE2IBFA1&INTR接收器接收器接收器接收器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送器發(fā)送器發(fā)送器發(fā)送器(b) 半雙工方式半雙工方式接收器接收器接收器接收器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送器發(fā)送器發(fā)送器發(fā)送器(a) 全雙工方式全雙工方式發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(c) 單工方式單工方式SYNCRC1CRC2數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊 (a) 單同步單同步SYN SYNCRC1CRC2數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊(b) 雙同步雙同步58位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/10/1空閑空閑01空空閑閑位位奇奇偶偶校校驗驗停停止止位位低低位位高高位位1 11空閑位空閑位一個字符一個字符A7 A6 A5 A4 EOPA3 A2 A1 A0 VccDB0DB1DB2DB3 DB4DACK0DACK1 DB5DB6DB7 1 40 8237 20 21IORIOWMEMRMEMWNCREADYHLDAADSTBAENHRQCSCLKRESETDACK2DACK3DREQ3DREQ2DREQ1DREQ0GND 工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)現(xiàn)現(xiàn)場場運運放放信信號號處處理理環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)多多路路轉轉換換開開關關采采樣樣/