微机原理与接口技术第2版第06章微型计算机的输入输出.ppt
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1、第六章 微型计算机的输入/输出,I/O接口功能 I/O端口及其寻址方式 输入/输出方式 及CPU与外设通信的接口 8086CPU的输入/输出 总线简述,6.1 I/O接口功能 一、 CPU与外设通信特点 需要有接口作为CPU与外设通讯的桥梁; 速度 信号种类:模拟、数字;并行、串行 逻辑电平 需要有数据信息传送之前的“联络”; 要传递的信息有三方面内容:状态、数据及控制信息。,CPU I/O接口 外设,控制 数据 地址,控制 数据 状态,接口电路通常包含一组能够与处理器交换信息的寄存器或缓冲器,称为I/O端口 数据端口 存放数据信息 状态端口 存放状态信息,即反映外设 当前工作状态的信息 控制
2、端口 存放控制信息,二、接口的功能 进行地址译码或设备选择,以便使CPU能与某一指定的外部设备通讯; 状态信息的应答,以协调数据传送之前的准备工作; 进行中断管理,提供中断信号;,进行数据格式转换,如正负逻辑的转换,串行与并行数据转换等; 进行电平转换,如TTL电平与MOS电平间的转换; 协调速度; 时序控制,提供实时时钟信号。,6.2 I/O端口及其寻址方式,一、 存储器映像的I/O寻址 存储单元和I/O端口的地址统一编址,I/O 端口,存储单元,I/O 地址空间,存储器地址空间,整个地址空间,举例:键盘及发光二极管接口 使用两个芯片74LS244 (8BIT三态门) 和 74LS273(8
3、BIT 寄存器发器),74LS244,74LS273,这种编址方式的优点: 利用多余的内存译码资源; 可以用访向存储器的指令来访问I/O端口,而访问存储器的指令功能比较强,不仅有一般的传送指令,还有算术、逻辑运算指令,以及各种移位、比较指令等,并且可以实现直接对I/O端口内的数据进行处理。 缺点是: 由于I/O端口占用了一部分存储器地址空间,因而使用户的存储地址空间相对减小。另外不利于程序阅读。,2、I/O映像的I/O寻址 I/O端口地址与存储单元地址分开编址,存储单元,存储地址空间,I/O 端口,I/O 地址空间,特点,1、地址线:A15A0 2、M/IO=1 3、用I/O指令,这种编址方式
4、的优点是: 1、I/O端口不占用存储器地址,故不会减少用户的存储器地址空间; 2、采用单独的I/O指令,使程序中I/O操作和其他操作层次清晰,便于理解。 这种编址方式的缺点是: 1、单独I/O指令的功能有限,只能对端口数据进行输入/输出操作,不能直接进行移位、比较等其他操作; 2、由于采用了专用的I/O操作时序及I/O控制信号线,因而增加了微处理器本身控制逻辑的复杂性。,6.3 输入/输出方式及CPU与外设通 信的接口 1、同步传送方式 2、异步查询方式 程序控制传送方式 3、中断方式 4、直接存储器存取方式,一、程序控制传送方式 (一)、同步传送方式(无条件方式) CPU直接与外设传送数据并
5、不需要了解外设状态,认为外设已经准备就绪,直接与外设传送数据,CPU,译码,数据线,M/IO,WR,或门,地址线,接口,外 设,输 出,CPU,译码,数据线,M/IO,RD,或门,地址线,接口,外 设,输 入,(二)、异步查询方式 在执行输入输出前,要先查询接口中状态寄存器的状态。,输入时,状态寄存器的状态指示要输入的数据是否已经准备就绪;,数据线,状态线,外设,常用的状态线有IBF,READY 功能: 1、输入设备准备好数据,状态线有效; 2、CPU读数据端口,取走数据后,状态 线转换为无效,1、STB有效,(1)、输入设备数据进入锁存器;(2)、IBF 有效 2、CPU读状态端口 3、CP
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