1、 I/O接口概述接口概述 I/O端口與其尋址方式端口與其尋址方式 CPU與外設之間的數據傳送方式與外設之間的數據傳送方式 掌握微型計算機接口技術的基本概念掌握微型計算機接口技術的基本概念 掌握主機與外設之間的各種數據傳送方式掌握主機與外設之間的各種數據傳送方式 了解了解I/O端口的尋址方式端口的尋址方式NoImage 3.1 I/O接口概述接口概述微型計算機系統可通過系統總線與外設相連，進行系統的擴展與開發，而外設必須通過接口接口才能與CPU交換信息。CPU或 系統總線I/O 接口 電路外 設NoImage一、一、I/O接口的功能接口的功能 作為接口電路，通常必須為外部設備提供幾個不同地址的寄

2、存器，每個寄存器稱為一個I/O端口。通常的I/O接口示意圖如下圖所示：I/O接口示意圖 NoImageI/O接口內部一般由數據、狀態、控制數據、狀態、控制三類寄存器組成。數據寄存器數據寄存器在輸入時，保存外設發往CPU的數據 (輸入寄存器)在輸出時，保存CPU發往外設的數據 (輸出寄存器)狀態寄存器狀態寄存器保存狀態信息，CPU可從狀態口讀取當前狀態； 控制寄存器控制寄存器用來保存CPU寫入的控制字。NoImage任何接口電路均包括如下基本功能：任何接口電路均包括如下基本功能： 1. 地址譯碼和設備選擇；2.數據寄存器及緩沖 ；3.數據格式轉換。NoImage5.中斷管理和DMA控制；6.接收

3、復位信號并對端口初始化 ；7. 可編程功能。4.聯絡功能；NoImage二、二、 CPU 與與I/O接口之間傳遞的信息類型接口之間傳遞的信息類型(1) 數字量數字量 由鍵盤、光電輸入機等輸入的信息。(通常以二進制表示的數或以 ASCII 碼表示的數或字符) CPU與外設交換的基本信息是數據，有三種類型：NoImage(2) 模擬量模擬量非電量信息傳感器電量信號處理A/DCPUNoImage(3) 開關量開關量兩個狀態的量 (可以用0、1表示)例如電機的啟與停，開關的合與開等。NoImage輸入時，輸入設備是否準備好？ (READY)輸出時，輸出設備是否空閑？(BUSY)反映當前外設工作狀態的信

4、息，例如：例如控制I/O 設備啟動或停止等。CPUI/O設備I/O接口123ABDBCBDATASTATUSCONTROLCPU 與外設之間的接口信息 CPU通過接口輸出用以控制外設工作的信息。通過接口輸出用以控制外設工作的信息。NoImage 3.2 CPU與外設之間的數據傳送方式與外設之間的數據傳送方式微機與外設間的數據傳送，實際上是微機與外設間的數據傳送，實際上是CPU與與I/O接口間的數據傳送。接口間的數據傳送。CPU與外設間的數與外設間的數據傳送據傳送通常包括通常包括無條件傳送無條件傳送、查詢傳送、查詢傳送、 中斷傳送、中斷傳送、以及以及DMA方式方式。NoImage一、無條件傳送方

5、式一、無條件傳送方式 無條件傳送一般適合于數據傳送不太頻繁的情況，如對開關、數碼顯示器等一些簡單外設的操作。所謂無條件，就是假設外設已處于就緒狀態，數據傳送時，程序就不必再去查詢外設的狀態，而直接執行I/O指令進行數據傳輸。 無條件傳送方式又稱同步方式，即無條件傳送方式又稱同步方式，即CPU的動作必須的動作必須 與外設同步，否則，傳送數據出錯。與外設同步，否則，傳送數據出錯。NoImage二、查詢傳送方式二、查詢傳送方式 程序控制下的查詢傳送方式，又稱異步傳送方式。它在執行輸入輸出操作之前，需通過測試程序對外部設備的狀態進行檢查。當所選定的外設已準備“就緒”后，才開始進行輸入輸出操作。 查詢傳

6、送方式流程圖 在傳送前，查詢一下外設的狀態，當外設準備好了以后才傳送，否則，等待。在傳送前，查詢一下外設的狀態，當外設準備好了以后才傳送，否則，等待。NoImage查詢傳送方式工作流程包括兩個基本工作環節查詢傳送方式工作流程包括兩個基本工作環節 （1）查詢環節 主要通過讀取狀態寄存器的標志位來檢查外設是否“就緒”。（2）傳送環節 當上一環節完成后，將對數據口實現尋址，并通過輸入指令從數據端口輸入數據，或利用輸出指令從數據端口輸出數據。 NoImage查詢式輸入時的數據和狀態信息 查詢式輸入程序流程圖 NoImage LEA SI,BUFNEXT：MOV DX,STATUS-PORT INAL，

7、DX；從狀態口輸入狀態信息 TESTAL，01H ；測試標志位是否為1 JZNEXT ；未就緒，繼續查詢 MOV DX,DATA-PORT;INAL，DX ；從數據端口輸入數據 MOV SI,AL INC SILOOP NEXT NoImage查詢式輸出的端口信息 查詢式輸出程序流程圖 LEA SI,BUFNEXT：MOV DX,STATUS-PORT INAL，DX；從狀態口輸入狀態信息 TESTAL，80H ；測試標志位是否為1 JNZ NEXT ；未就緒，繼續查詢 MOV DX,DATA-PORT; OUTDX，AL ；從數據端口輸出數據 MOV SI,AL INC SILOOP NEX

8、T NoImage三、三、 中斷傳送方式中斷傳送方式為了進一步提高CPU的效率和使系統有實時性能，可以采用中斷傳送方式。在中斷傳送方式下，當外設準備好時，主動主動向CPU發出中斷請求，請求CPU進行數據的輸入輸出。NoImage中斷方式的數據輸入 采用中斷傳送方式時采用中斷傳送方式時,外設處于主動地外設處于主動地位位,無需無需CPU花費大量時間去查詢外設的工花費大量時間去查詢外設的工作狀態。與程序方式相比，大大提高了作狀態。與程序方式相比，大大提高了CPU的效率。的效率。外設請求中斷 INTR有效主程序中斷服務程序輸入 數據外設準備數據NoImage四、四、DMA方式方式DMA (Direct

9、 Memory Access): 是存儲是存儲器與外設或存儲器之間進行大量數據傳器與外設或存儲器之間進行大量數據傳送的方法，是在送的方法，是在DMA控制器控制器(DMAC)的控制下進行的。的控制下進行的。NoImageCPU總 線存儲器外設程序控制的數據輸入/輸出DMADMA與程序控制數據傳送路徑比較NoImageDMA傳送原理圖NoImageDMA工作流程 NoImage（2） CPU 響應后，接管對總線的控制，進入響應后，接管對總線的控制，進入 DMA方式。方式。（1 1） 能向能向CPU 發出發出 BUSRQ 請求信號。請求信號。（3） 能發出地址信息，并對能發出地址信息，并對I/O端口

10、或存儲器尋端口或存儲器尋址。址。NoImage（5）決定數據傳送的地址和數據傳送的長度。）決定數據傳送的地址和數據傳送的長度。（4 4）發出讀、寫控制信號。發出讀、寫控制信號。（6）判斷）判斷DMA 操作的結束，撤消總線請求信號，操作的結束，撤消總線請求信號，使使CPU 恢復正常工作。恢復正常工作。NoImage3. DMA操作方式操作方式 （1）單字節方式DMADMA控制器操作每次均只傳送一個字控制器操作每次均只傳送一個字節。節。 （2）字組方式也叫請求方式或查詢方式。這種方式以有也叫請求方式或查詢方式。這種方式以有DMADMA請求為前提，能夠連續傳送一批數請求為前提，能夠連續傳送一批數據。據。 NoImage（3）連續連續方式連續操作方式是指在數據塊傳送的整個過程中連續操作方式是指在數據塊傳送的整個過程中, , 不管不管DMADMA請求是否撤消，請求是否撤消，DMADMA控制器始終控制著控制器始終控制著 總線。除非傳送結束或檢索到總線。除非傳送結束或檢索到“匹配字節匹配字節”， 才把總線控制權交回才把總線控制權交回CPUC