微機(jī)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸

1、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)l 微機(jī)中接口的基本概念微機(jī)中接口的基本概念l 接口的功能接口的功能l 接口電路的基本結(jié)構(gòu)接口電路的基本結(jié)構(gòu)l 端口的概念端口的概念l I/OI/O端口的編址方式端口的編址方式l CPUCPU與輸入與輸入/ /輸出設(shè)備之間的信號(hào)輸出設(shè)備之間的信號(hào)l CPUCPU和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式無(wú)條件傳送方式無(wú)條件傳送方式查詢方式查詢方式中斷方式中斷方式微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.1 I/O5.1 I/O接口概述接口概述5.1.1 5.1.1 使用接口電路的原因使用接口電路的原因 接口可起到接口可起到CPUCPU與不同外設(shè)進(jìn)行串行、并行信息的與不同

2、外設(shè)進(jìn)行串行、并行信息的轉(zhuǎn)換作用轉(zhuǎn)換作用 接口可起到模接口可起到模/ /數(shù)與數(shù)數(shù)與數(shù)/ /模的轉(zhuǎn)換作用模的轉(zhuǎn)換作用非數(shù)字式信號(hào)必須經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，使其成為對(duì)應(yīng)的非數(shù)字式信號(hào)必須經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，使其成為對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)才能送到計(jì)算機(jī)總線。這種數(shù)字信號(hào)才能送到計(jì)算機(jī)總線。這種A/DA/D，D/AD/A轉(zhuǎn)換是通過(guò)接口來(lái)完成的。轉(zhuǎn)換是通過(guò)接口來(lái)完成的。 接口對(duì)接口對(duì)I/OI/O過(guò)程起到緩沖和聯(lián)絡(luò)作用過(guò)程起到緩沖和聯(lián)絡(luò)作用解決外設(shè)存取速度和解決外設(shè)存取速度和CPUCPU速度不匹配的問(wèn)題速度不匹配的問(wèn)題n輸入輸出（輸入輸出（I/OI/O）接口：是把外部設(shè)備與微型計(jì)算機(jī)）接口：是把外部設(shè)備與微型計(jì)算機(jī)連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送

3、的控制電路。連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的控制電路。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)外設(shè)必須通過(guò)接口電路與微機(jī)系統(tǒng)總線相連接外設(shè)必須通過(guò)接口電路與微機(jī)系統(tǒng)總線相連接數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線控制總線控制總線地址總線地址總線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線控制線控制線狀態(tài)線狀態(tài)線接口電路接口電路外部設(shè)備外部設(shè)備微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.1.2 5.1.2 接口電路的分類接口電路的分類l 按通用性分按通用性分類類通用接口：可供多種外部設(shè)備使用的標(biāo)準(zhǔn)接口，目通用接口：可供多種外部設(shè)備使用的標(biāo)準(zhǔn)接口，目的是使微機(jī)正常工作。的是使微機(jī)正常工作。 通常制造成集成電路芯片，也稱為接口芯片。通常制造成集成電路芯片，也稱為接口芯片。 最初的最初的

4、IBM-PCIBM-PC使用的接口芯片：使用的接口芯片：82848284、82888288、82558255、82598259、82378237、82538253 后來(lái)的微機(jī)將這些芯片集成為大規(guī)模集成電路芯片，稱為后來(lái)的微機(jī)將這些芯片集成為大規(guī)模集成電路芯片，稱為芯片組。芯片組。專用接口：為某種用途或某類外設(shè)而專門設(shè)計(jì)的接專用接口：為某種用途或某類外設(shè)而專門設(shè)計(jì)的接口電路，目的在于擴(kuò)充微機(jī)系統(tǒng)的功能?？陔娐?，目的在于擴(kuò)充微機(jī)系統(tǒng)的功能。 通常制造成接口卡，插在主板總線插槽上使用通常制造成接口卡，插在主板總線插槽上使用通用接口和專用接口的界限并不嚴(yán)格。通用接口和專用接口的界限并不嚴(yán)格。微型計(jì)算機(jī)

5、技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)接口電路的分類接口電路的分類l 按可編程性分類按可編程性分類v 簡(jiǎn)單的輸入簡(jiǎn)單的輸入/ /輸出輸出接口芯片接口芯片如鎖存器如鎖存器74LS37374LS373、單向緩沖器、單向緩沖器74LS24474LS244、雙向緩、雙向緩沖器（數(shù)據(jù)收發(fā)器）沖器（數(shù)據(jù)收發(fā)器）74LS24574LS245等。等。v 可編程接口芯片：其可編程接口芯片：其功能可以由軟件來(lái)選用控制。功能可以由軟件來(lái)選用控制。如并行輸入輸出接口如并行輸入輸出接口82558255、定時(shí)器、定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器82538253、中斷控制器中斷控制器82598259、DMADMA控制器控制器82378237等。等。微

6、型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.1.3 5.1.3 接口電路的功能接口電路的功能l簡(jiǎn)單地說(shuō)，一個(gè)接口的基本功能是在系統(tǒng)總線和簡(jiǎn)單地說(shuō)，一個(gè)接口的基本功能是在系統(tǒng)總線和I/OI/O設(shè)備之間設(shè)備之間傳輸信號(hào)，提供緩沖作用，以滿足接口兩邊的時(shí)序要求。接傳輸信號(hào)，提供緩沖作用，以滿足接口兩邊的時(shí)序要求。接口的功能概括如下：口的功能概括如下：尋址功能尋址功能輸入輸入/ /輸出功能輸出功能 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能聯(lián)絡(luò)功能聯(lián)絡(luò)功能中斷管理功能中斷管理功能可編程功能可編程功能復(fù)位功能復(fù)位功能錯(cuò)誤檢測(cè)功能錯(cuò)誤檢測(cè)功能*對(duì)于一個(gè)具體的接口來(lái)說(shuō)，未必全部具備這些功能，但必定對(duì)于一個(gè)具體的接口來(lái)說(shuō)，未必全部具備這些功

7、能，但必定具備其中的幾個(gè)功能。具備其中的幾個(gè)功能。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.1.4 5.1.4 接口電路的基本結(jié)構(gòu)接口電路的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線控制線控制線狀態(tài)線狀態(tài)線DBCBAB數(shù)據(jù)輸入寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器(or 三態(tài)門三態(tài)門)數(shù)據(jù)輸出寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器(鎖存器鎖存器)狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器(or 三態(tài)門三態(tài)門)命令寄存器命令寄存器譯碼譯碼電路電路控制控制邏輯邏輯微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)接口與端口接口與端口l 接口接口是每個(gè)外設(shè)或每種外設(shè)與微處理器相連時(shí)使用是每個(gè)外設(shè)或每種外設(shè)與微處理器相連時(shí)使用的電路。的電路。l 一般在接口的內(nèi)部除了與外設(shè)打交道的工作電路外，一般在接口的內(nèi)部除了

8、與外設(shè)打交道的工作電路外，還包含一組程序可訪問(wèn)的寄存器，這些寄存器可以還包含一組程序可訪問(wèn)的寄存器，這些寄存器可以具有相互獨(dú)立的地址，也可以幾個(gè)一組，共用一個(gè)具有相互獨(dú)立的地址，也可以幾個(gè)一組，共用一個(gè)地址。這樣的寄存器或寄存器組稱為輸入地址。這樣的寄存器或寄存器組稱為輸入/ /輸出輸出端口端口（I/O portI/O port）。）。l CPUCPU以訪問(wèn)端口的形式來(lái)訪問(wèn)接口。進(jìn)而以訪問(wèn)端口的形式來(lái)訪問(wèn)接口。進(jìn)而CPUCPU通過(guò)這通過(guò)這些端口與該接口所連接的外部設(shè)備進(jìn)行信息交換。些端口與該接口所連接的外部設(shè)備進(jìn)行信息交換。為傳遞的數(shù)據(jù)提供緩沖、鎖存等功能的稱為為傳遞的數(shù)據(jù)提供緩沖、鎖存等功能

9、的稱為數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口。用來(lái)保存設(shè)備和接口的狀態(tài)信息，供用來(lái)保存設(shè)備和接口的狀態(tài)信息，供CPUCPU查詢的稱為查詢的稱為狀態(tài)狀態(tài)端口端口。用來(lái)保存用來(lái)保存CPUCPU發(fā)出的命令，以控制接口與外部設(shè)備的執(zhí)行發(fā)出的命令，以控制接口與外部設(shè)備的執(zhí)行動(dòng)作的稱為動(dòng)作的稱為控制（或命令）端口控制（或命令）端口。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)接口與端口接口與端口l 接口上可以包含唯一的端口接口上可以包含唯一的端口, ,也可以包含幾個(gè)端口。也可以包含幾個(gè)端口。l 對(duì)對(duì)CPUCPU程序來(lái)說(shuō)，接口僅是一個(gè)籠統(tǒng)的概念，而接口程序來(lái)說(shuō)，接口僅是一個(gè)籠統(tǒng)的概念，而接口中的各個(gè)端口寄存器是中的各個(gè)端口寄存器是CPUCPU程

10、序與接口打交道的具體程序與接口打交道的具體對(duì)象。對(duì)象。l 端口的地址和端口的數(shù)據(jù)是程序唯一可見(jiàn)的內(nèi)容，端口的地址和端口的數(shù)據(jù)是程序唯一可見(jiàn)的內(nèi)容，而接口和外設(shè)在程序中是無(wú)法直接反映出來(lái)的。而接口和外設(shè)在程序中是無(wú)法直接反映出來(lái)的。l 端口一般分為數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口和控制端口。端口一般分為數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口和控制端口。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 5.1.5 I/O 5.1.5 I/O端口的編址方式端口的編址方式u端口有兩種編址方式：統(tǒng)一編址和獨(dú)立編址。端口有兩種編址方式：統(tǒng)一編址和獨(dú)立編址。l 統(tǒng)一編址：把外設(shè)接口與內(nèi)存統(tǒng)一進(jìn)行編址。各占統(tǒng)一編址：把外設(shè)接口與內(nèi)存統(tǒng)一進(jìn)行編址。各占據(jù)統(tǒng)一地址空

11、間的不同部分。利用對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫據(jù)統(tǒng)一地址空間的不同部分。利用對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫操作完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。操作完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 可使用全部對(duì)存儲(chǔ)器操可使用全部對(duì)存儲(chǔ)器操作指令，指令多，方便作指令，指令多，方便靈活；靈活； 訪問(wèn)控制信號(hào)統(tǒng)一。訪問(wèn)控制信號(hào)統(tǒng)一。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 內(nèi)存可用地址空間減?。粌?nèi)存可用地址空間減??； 尋址地址線數(shù)多，譯碼尋址地址線數(shù)多，譯碼復(fù)雜。復(fù)雜。0000H地址空間(共1MB)內(nèi)存地址(960KB)I/O地址(64KB)FFFFFHEFFFFHF0000H微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)I/OI/O端口的編址方式端口的編址方式 l 獨(dú)立編址：獨(dú)立編址：計(jì)算機(jī)單獨(dú)給外設(shè)端

12、口編址，外設(shè)地址空計(jì)算機(jī)單獨(dú)給外設(shè)端口編址，外設(shè)地址空間和內(nèi)存地址空間間和內(nèi)存地址空間相互獨(dú)立相互獨(dú)立。l PCPC系列系列機(jī)采用機(jī)采用I/OI/O端口獨(dú)立編址方式端口獨(dú)立編址方式優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存地址空間不受優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存地址空間不受I/OI/O編址的影響；編址的影響；I/OI/O空間較存儲(chǔ)器空間較存儲(chǔ)器空間小，地址線少，譯碼電路簡(jiǎn)單。空間小，地址線少，譯碼電路簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：要有專門輸入輸出指令；缺點(diǎn)：要有專門輸入輸出指令； I/OI/O指令功能較弱，尋址方指令功能較弱，尋址方式少，不靈活。式少，不靈活。8 80 08 88 8總線A19-A0A9-A0MEMR、MEMWIOR、IOW 、AEN存儲(chǔ)器存儲(chǔ)

13、器輸入輸入/輸出輸出微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.1.6 8086 的的I/O編址編址把端口地址放在把端口地址放在DXDX寄存器中，對(duì)該端口進(jìn)行讀寫，寄存器中，對(duì)該端口進(jìn)行讀寫，可尋址的端口號(hào)為可尋址的端口號(hào)為0 065535(FFFFH)65535(FFFFH) IN AL, DX IN AL, DX OUT DX, AL OUT DX, AL端口地址小于或等于端口地址小于或等于FFH(255)，可以用立即數(shù)表示，可以用立即數(shù)表示端口地址。端口地址。 IN AL, 42HOUT 43H, ALIORIOWM/IORDWR微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.2 CPU與輸入與輸入/輸出設(shè)備之間的

14、信號(hào)輸出設(shè)備之間的信號(hào) CPUCPU和和I/OI/O設(shè)備之間的信號(hào)分類設(shè)備之間的信號(hào)分類 數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息數(shù)字量數(shù)字量模擬量模擬量開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)量 狀態(tài)信息：對(duì)于輸入設(shè)備來(lái)說(shuō)，用狀態(tài)信息：對(duì)于輸入設(shè)備來(lái)說(shuō)，用READYREADY信號(hào)來(lái)標(biāo)明待信號(hào)來(lái)標(biāo)明待輸入的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備就緒。對(duì)于輸出設(shè)備來(lái)說(shuō)，用輸入的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備就緒。對(duì)于輸出設(shè)備來(lái)說(shuō)，用BUSYBUSY信號(hào)來(lái)表示輸出設(shè)備是否處于空閑狀態(tài)。信號(hào)來(lái)表示輸出設(shè)備是否處于空閑狀態(tài)。 控制信息：如外設(shè)的啟動(dòng)信號(hào)和停止信號(hào)就是常見(jiàn)的控制信息：如外設(shè)的啟動(dòng)信號(hào)和停止信號(hào)就是常見(jiàn)的控制信息。控制信息。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.3 CPU5.3 CPU和外設(shè)

15、之間的數(shù)據(jù)傳送方式和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式接口電路控制數(shù)據(jù)信號(hào)的傳送，這種傳送操作是在接口電路控制數(shù)據(jù)信號(hào)的傳送，這種傳送操作是在CPU的監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于的監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于CPU而言，數(shù)據(jù)傳送就而言，數(shù)據(jù)傳送就是輸入輸出操作，控制接口的傳送操作有三種方式：是輸入輸出操作，控制接口的傳送操作有三種方式：l 程序方式程序方式無(wú)條件傳送方式無(wú)條件傳送方式條件傳送方式（查詢方式傳送）條件傳送方式（查詢方式傳送）l 中斷方式中斷方式l DMA方式（方式（DMA控制控制I/O方式）方式）微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.3.1 5.3.1 程序方式程序方式程序方式傳送是指在程序控制下進(jìn)行信息傳送，又程序

16、方式傳送是指在程序控制下進(jìn)行信息傳送，又可分為無(wú)條件傳送和條件傳送方式?？煞譃闊o(wú)條件傳送和條件傳送方式。p 無(wú)條件傳送方式無(wú)條件傳送方式 若程序員能夠確信一個(gè)外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，就若程序員能夠確信一個(gè)外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，就不必查詢外設(shè)的狀態(tài)而進(jìn)行信息傳輸，這稱為不必查詢外設(shè)的狀態(tài)而進(jìn)行信息傳輸，這稱為無(wú)條件傳送方式。無(wú)條件傳送方式。 在無(wú)條件傳送方式下，程序設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單。在無(wú)條件傳送方式下，程序設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)無(wú)條件傳送輸入的例子：無(wú)條件傳送輸入的例子：IOR三態(tài)緩沖器OEI/O裝置地址譯碼器CSD7D0A15A1A00160HMOV DX, 160HINAL, DX無(wú)條件傳

17、送輸出的例子：無(wú)條件傳送輸出的例子：地址譯碼器數(shù)據(jù)鎖存器A15A1IOWA0CS0160H輸出設(shè)備D7D0MOV DX, 160HMOV AL, BXOUT DX, AL微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)p條件傳送方式（查詢方式）條件傳送方式（查詢方式）CPUCPU通過(guò)執(zhí)行程序不斷讀取并測(cè)試外設(shè)的狀態(tài)，根據(jù)通過(guò)執(zhí)行程序不斷讀取并測(cè)試外設(shè)的狀態(tài)，根據(jù)外設(shè)的工作狀態(tài)控制外設(shè)的輸入外設(shè)的工作狀態(tài)控制外設(shè)的輸入/ /輸出，即查詢方式。輸出，即查詢方式。在此傳送方式下，一個(gè)數(shù)據(jù)傳送到接口，其過(guò)程由在此傳送方式下，一個(gè)數(shù)據(jù)傳送到接口，其過(guò)程由3 3個(gè)環(huán)節(jié)組成：個(gè)環(huán)節(jié)組成： CPUCPU從接口中讀取狀態(tài)字從接口中

18、讀取狀態(tài)字 CPUCPU檢測(cè)狀態(tài)字的對(duì)應(yīng)位是否滿足檢測(cè)狀態(tài)字的對(duì)應(yīng)位是否滿足“就緒就緒”條件，如果不條件，如果不滿足，則回到前一步讀取狀態(tài)字。滿足，則回到前一步讀取狀態(tài)字。 如執(zhí)行輸入方式時(shí)狀態(tài)字表明外設(shè)已處于如執(zhí)行輸入方式時(shí)狀態(tài)字表明外設(shè)已處于“就緒就緒”狀態(tài)，狀態(tài)，則傳送數(shù)據(jù)。執(zhí)行輸出方式時(shí)狀態(tài)字表明外設(shè)已處于則傳送數(shù)據(jù)。執(zhí)行輸出方式時(shí)狀態(tài)字表明外設(shè)已處于“空空閑閑”狀態(tài)，則傳送數(shù)據(jù)。狀態(tài)，則傳送數(shù)據(jù)。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)查詢式傳送輸入的例子：查詢式傳送輸入的例子：三態(tài)緩沖器OE0160HD7D0D0IOW地址譯碼器A15A1CSA0IOR0162H0164HCEOCADCDB鎖存

19、器RQCD+5V查詢輸入接口電路原理圖清零與讀操作啟動(dòng)轉(zhuǎn)換讀狀態(tài)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)電路原理分析：電路原理分析：?jiǎn)?dòng)啟動(dòng)ADC以后，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)產(chǎn)生以后，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)產(chǎn)生EOC信號(hào)，把轉(zhuǎn)換信號(hào)，把轉(zhuǎn)換結(jié)果鎖存至鎖存器，把狀態(tài)觸發(fā)器置為結(jié)果鎖存至鎖存器，把狀態(tài)觸發(fā)器置為1，表示數(shù)，表示數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好。據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好。1. 控制端口控制端口寫寫164H端口端口，譯碼器輸出和，譯碼器輸出和IOW信信號(hào)同時(shí)有效，啟動(dòng)號(hào)同時(shí)有效，啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。2. 狀態(tài)端口狀態(tài)端口讀讀162H端口端口，譯碼器輸出和，譯碼器輸出和IOR信信號(hào)同時(shí)有效，打開(kāi)通過(guò)號(hào)同時(shí)有效，打開(kāi)通過(guò)D0讀取狀態(tài)信息。讀取狀態(tài)信息。

20、3. 數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口讀讀160H端口端口，譯碼器輸出和，譯碼器輸出和IOR信信號(hào)同時(shí)有效，打開(kāi)三態(tài)緩沖器，從號(hào)同時(shí)有效，打開(kāi)三態(tài)緩沖器，從D7D0讀入數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)，同時(shí)清除狀態(tài)信息。同時(shí)清除狀態(tài)信息。負(fù)脈沖微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)程序示例：程序示例：從從ADC讀取一個(gè)數(shù)據(jù)到讀取一個(gè)數(shù)據(jù)到AL。READ ：MOV DX, 160HIN AL, DX ；清狀態(tài)；清狀態(tài)MOV DX, 164H OUT DX, AL ；啟動(dòng)；啟動(dòng)ADCREAD1： MOV DX, 162HIN AL, DX ；查詢狀態(tài)查詢狀態(tài)TEST AL, 1 ；同；同01H進(jìn)行與運(yùn)算進(jìn)行與運(yùn)算JZ READ1MOV DX,

21、 160HIN AL, DX ；讀取數(shù)據(jù)；讀取數(shù)據(jù)RET微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)查詢式傳送輸出的例子：查詢式傳送輸出的例子：D7D0D00160HIOW地址譯碼器A15A1CSA00162H0164HRDYDB鎖存器QCD+5VRCACKIOR外設(shè)啟動(dòng)外設(shè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好取走數(shù)據(jù)否清除狀態(tài)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)電路原理說(shuō)明：電路原理說(shuō)明：寫到寫到164H端口端口，產(chǎn)生，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖來(lái)啟動(dòng)外設(shè)開(kāi)始一個(gè)負(fù)脈沖來(lái)啟動(dòng)外設(shè)開(kāi)始工作。工作。寫數(shù)據(jù)到寫數(shù)據(jù)到160H端口端口，CPU輸出數(shù)據(jù)到鎖存器，同輸出數(shù)據(jù)到鎖存器，同時(shí)置時(shí)置“1”狀態(tài)觸發(fā)器，為外設(shè)提供狀態(tài)信息：狀態(tài)觸發(fā)器，為外設(shè)提供狀態(tài)信息：“

22、數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好”。讀取讀取162H端口端口，CPU查詢狀態(tài)，看外設(shè)是否取走查詢狀態(tài)，看外設(shè)是否取走數(shù)據(jù)。（外設(shè)取走數(shù)據(jù)，則將發(fā)出數(shù)據(jù)。（外設(shè)取走數(shù)據(jù)，則將發(fā)出ACK信號(hào)，清信號(hào)，清除狀態(tài)觸發(fā)器）除狀態(tài)觸發(fā)器）微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)程序示例：將程序示例：將AL中的數(shù)據(jù)輸出。中的數(shù)據(jù)輸出。WRITE ： MOV DX, 164HOUT DX, AL ；啟動(dòng)外設(shè)；啟動(dòng)外設(shè)MOV DX, 160HOUT DX, AL ；輸出數(shù)據(jù)；輸出數(shù)據(jù)MOV DX, 162HWRITE1: IN AL, DX；查詢狀態(tài)查詢狀態(tài)TEST AL, 1JNZ WRITE1RET微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)

23、查詢方式特點(diǎn)查詢方式特點(diǎn)l 通過(guò)查詢實(shí)現(xiàn)通過(guò)查詢實(shí)現(xiàn)CPUCPU與外設(shè)間的同步聯(lián)絡(luò)與外設(shè)間的同步聯(lián)絡(luò)l CPUCPU和外設(shè)串行工作和外設(shè)串行工作l 接口電路簡(jiǎn)單接口電路簡(jiǎn)單l CPUCPU使用率不高，用使用率不高，用CPUCPU的等待實(shí)現(xiàn)與外設(shè)的同步的等待實(shí)現(xiàn)與外設(shè)的同步微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.3.2 5.3.2 中斷方式中斷方式l 中斷方式：當(dāng)外設(shè)做好傳送準(zhǔn)備后，主動(dòng)向中斷方式：當(dāng)外設(shè)做好傳送準(zhǔn)備后，主動(dòng)向CPUCPU請(qǐng)求請(qǐng)求中斷，中斷，CPUCPU響應(yīng)中斷后在中斷處理程序中與外設(shè)交換響應(yīng)中斷后在中斷處理程序中與外設(shè)交換數(shù)據(jù)。若外設(shè)未準(zhǔn)備好，數(shù)據(jù)。若外設(shè)未準(zhǔn)備好，CPUCPU可以執(zhí)行

24、其他程序，提可以執(zhí)行其他程序，提高了高了CPUCPU的利用率。的利用率。每條指令完成后，每條指令完成后，CPUCPU均可響應(yīng)中斷，因此當(dāng)設(shè)備準(zhǔn)備好均可響應(yīng)中斷，因此當(dāng)設(shè)備準(zhǔn)備好時(shí)，可及時(shí)與時(shí)，可及時(shí)與CPUCPU交換數(shù)據(jù)，提高了實(shí)時(shí)性。交換數(shù)據(jù)，提高了實(shí)時(shí)性。被外界中斷時(shí)，程序中下一條指令所在處稱為斷點(diǎn)。被外界中斷時(shí)，程序中下一條指令所在處稱為斷點(diǎn)。中斷傳送方式就是外部設(shè)備中斷中斷傳送方式就是外部設(shè)備中斷CPUCPU的工作，使的工作，使CPUCPU停止執(zhí)停止執(zhí)行當(dāng)前程序，而去執(zhí)行一個(gè)數(shù)據(jù)輸入行當(dāng)前程序，而去執(zhí)行一個(gè)數(shù)據(jù)輸入/ /輸出的程序（該程輸出的程序（該程序稱為中斷處理子程序或中斷服務(wù)子程

25、序）。中斷子程序序稱為中斷處理子程序或中斷服務(wù)子程序）。中斷子程序執(zhí)行完畢后，執(zhí)行完畢后，CPUCPU又返回來(lái)執(zhí)行原來(lái)的程序。又返回來(lái)執(zhí)行原來(lái)的程序。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)中斷中斷I/OI/O的一般過(guò)程的一般過(guò)程a.數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送b.中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)c.中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求CPU接口接口外外設(shè)設(shè)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)中斷優(yōu)先級(jí)解決辦法（中斷優(yōu)先級(jí)解決辦法（1 1）l 軟件查詢方式：借助于簡(jiǎn)單的硬件電路。軟件查詢方式：借助于簡(jiǎn)單的硬件電路。 優(yōu)點(diǎn)：省硬件，不需要有判斷優(yōu)先級(jí)的硬件排隊(duì)優(yōu)點(diǎn)：省硬件，不需要有判斷優(yōu)先級(jí)的硬件排隊(duì)電路，而是用程序的優(yōu)先級(jí)來(lái)確定設(shè)備的優(yōu)先級(jí)。電路，而是用程序的

26、優(yōu)先級(jí)來(lái)確定設(shè)備的優(yōu)先級(jí)。 缺點(diǎn)：由設(shè)備發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)到缺點(diǎn)：由設(shè)備發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)到CPUCPU轉(zhuǎn)入相應(yīng)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的服務(wù)程序入口的時(shí)間較長(zhǎng)，特別是在中斷源較的服務(wù)程序入口的時(shí)間較長(zhǎng)，特別是在中斷源較多時(shí)，查詢程序段較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)入服務(wù)程序所花的時(shí)多時(shí)，查詢程序段較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)入服務(wù)程序所花的時(shí)間較長(zhǎng)。間較長(zhǎng)。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)中斷優(yōu)先級(jí)解決辦法（中斷優(yōu)先級(jí)解決辦法（2 2）l 簡(jiǎn)單硬件方式簡(jiǎn)單硬件方式菊花鏈法菊花鏈法CPU以及總線控制邏輯INTAINTR設(shè)備3接口菊花鏈邏輯電路中斷回答中斷請(qǐng)求設(shè)備2接口菊花鏈邏輯電路中斷回答中斷請(qǐng)求設(shè)備1接口菊花鏈邏輯電路中斷回答中斷請(qǐng)求微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算

27、機(jī)技術(shù)菊花鏈邏輯電路菊花鏈邏輯電路中斷回答中斷請(qǐng)求INTAINTR微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)中斷優(yōu)先級(jí)解決辦法（中斷優(yōu)先級(jí)解決辦法（3 3）l 專用硬件方式專用硬件方式在微機(jī)系統(tǒng)中解決中斷優(yōu)先級(jí)管理的常用辦法是采在微機(jī)系統(tǒng)中解決中斷優(yōu)先級(jí)管理的常用辦法是采用可編程的中斷控制器。在用可編程的中斷控制器。在80868086系統(tǒng)中多用系統(tǒng)中多用8259A8259A。可編程中斷控制器中的中斷類型寄存器、屏蔽寄存可編程中斷控制器中的中斷類型寄存器、屏蔽寄存器都是可編程的，當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器也可以用軟器都是可編程的，當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器也可以用軟件進(jìn)行控制，中斷優(yōu)先級(jí)管理電路的優(yōu)先級(jí)排列方件進(jìn)行控制，中斷

28、優(yōu)先級(jí)管理電路的優(yōu)先級(jí)排列方式也是通過(guò)指令來(lái)設(shè)置的，用起來(lái)靈活方便。式也是通過(guò)指令來(lái)設(shè)置的，用起來(lái)靈活方便。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)80868086的中斷過(guò)程的中斷過(guò)程 接口部件發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào)接口部件發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào)IRQIRQ 當(dāng)前指令執(zhí)行完后，當(dāng)前指令執(zhí)行完后，CPUCPU進(jìn)行中斷回答進(jìn)行中斷回答INTAINTA 接口部件將中斷類型號(hào)接口部件將中斷類型號(hào)n n送到送到CPUCPU CPUCPU將將FLAGSFLAGS，CSCS，IPIP推入堆棧推入堆棧 CPUCPU清除清除TFTF，IFIF CPUCPU將將n n乘乘4 4，到中斷向量表中查找中斷服務(wù)程序的入口地址，到中斷向量表中查找中

29、斷服務(wù)程序的入口地址，并將該地址放入并將該地址放入CSCS，IPIP CPUCPU進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，進(jìn)行保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的工作進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，進(jìn)行保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的工作 開(kāi)中斷，允許更高一級(jí)中斷打斷當(dāng)前的服務(wù)程序開(kāi)中斷，允許更高一級(jí)中斷打斷當(dāng)前的服務(wù)程序 執(zhí)行服務(wù)操作及進(jìn)行恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行服務(wù)操作及進(jìn)行恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 執(zhí)行執(zhí)行IRETIRET指令指令 CPUCPU將將IPIP、CSCS、FLAGSFLAGS出棧，恢復(fù)原來(lái)的程序執(zhí)行出棧，恢復(fù)原來(lái)的程序執(zhí)行微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.3.35.3.3 DMA DMA方式（方式（DMADMA控制控制I/OI/O方式）方式）lDMADMA：Direct Memory

30、 AccessDirect Memory Access直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)lDMADMA方式是一種由專門的硬件電路執(zhí)行方式是一種由專門的硬件電路執(zhí)行I/OI/O的數(shù)據(jù)傳的數(shù)據(jù)傳送方式，它可以讓外設(shè)與外設(shè)之間、外設(shè)與內(nèi)存之送方式，它可以讓外設(shè)與外設(shè)之間、外設(shè)與內(nèi)存之間直接進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳送，而不必經(jīng)過(guò)間直接進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳送，而不必經(jīng)過(guò)CPUCPU。這。這種專門的硬件電路稱為種專門的硬件電路稱為DMADMA控制器，簡(jiǎn)稱控制器，簡(jiǎn)稱DMACDMAC。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)原理示意圖原理示意圖外設(shè)接口存儲(chǔ)器CPUINOUTMOV BX,ALMOV AL,BX輸出輸入讀寫請(qǐng)求與應(yīng)答DMAC微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)DMACDMAC的功能的功能 接收外設(shè)向接收外設(shè)向DMACDMAC發(fā)出的發(fā)出的DMADMA申請(qǐng)申請(qǐng)DREQDREQ 向向CPUCPU提出提出DMADMA申請(qǐng)申請(qǐng)HOLDREQHOLDREQ 接收接