06第六章-输入输出及其接口芯片.ppt

*第七章输入输出及其接口芯片1、输入输出设备通过接口电路与CPU连接7-1输入输出概述CPU数据总线读信号写信号复位准备好中断请求地址译码地址控制寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器片选A0A1输入设备数据输入数据输入准备好数据输入回答输出设备数据输出数据输出准备好数据输出回答由图可见，外设通过I/O接口电路与CPU相连。每个接口电路包含多个寄存器：数据输入寄存器、数据输出寄存器、状态寄存器、控制寄存器。通常称这些寄存器为I/O端口(PORT)，每个端口有一个端口地址。CPU与端口通过数据总线交换信息，信息类型包括：数据、对外设的控制信息、外设的状态信息，分别存放在接口电路的不同寄存器中。端口选择通过地址总线产生。2、接口电路的作用（为什么要用接口电路）（1）速度的匹配外设的读写速度可能很慢。CPU与端口进行快速数据交换，端口与外设进行慢速交换。（2）信息格式的变换外部设备的数据形式可能是数字量、模拟量或开关量等，数字量可能采用并行方式或串行方式。接口电路的功能之一是将不同信息格式变换为CPU能接收的标准并行信息，如电平转换、串并转换、A/D、D/A转换等；（3）提供主机和外设间传送数据的状态和控制信息如WR、RD、READY、INTR等（4）时序的匹配CPU时序与外设时序可能不一致，由接口电路实现匹配。3、I/O端口的编址方式CPU对I/O端口编址有两种方式：1）与存储器统一编址方式；2）I/O端口独立编址方式。统一编址方式将外设端口与存储器一致处理，使用相同的指令访问外设和存储器。独立编址方式需要专用的访问外设指令，硬件上需要有控制线来区分访问存储器还是外设。8086CPU采用外设端口独立编址方式。4、CPU与外设端口数据传送的方式CPU与外部设备交换数据时，为保证传送的可靠性、提高工作效率、降低硬件复杂性，针对不同的外部设备可采用不同的传送方式：1）无条件传送方式程序不检查外设的状态而直接读写数据。适用于简单外设。2）程序查询传送方式数据传送前CPU先反复检测并等待外设的状态，直到外设准备好后才传送数据。该方式浪费CPU时间，效率比较低。3）中断传送方式当外设准备好，向CPU发出中断请求；CPU响应中断请求并暂停当前的程序，转去执行与外设的数据传送任务(中断服务程序)。CPU和外设大部分时间处在并行工作状态，提高了CPU的效率。4）直接存储器存取方式（DMA传送方式）DMA—DirectMemoryAccess通过DMA控制器实现的一种高速数据传送方式；完全由硬件实现，不需要CPU干预，也不需要软件介入。常用的DMA控制器是Intel8237。可实现外设与存储器的数据传送或存储器到存储器的数据传送。典型应用是磁盘与内存的数据交换。7-2可编程并行接口芯片82551、性能概要有三个8位输入输出端口：端口A、端口B、端口C，以及控制8255内部工作方式的控制字寄存器，共4个端口。每个端口可编程设定为输入端口或输出端口，并可设定为不同的工作方式。端口A、端口B通常作为输入输出数据端口。端口C可作为数据端口使用；也可分成两个4位端口，作为A口和B口的控制和状态端口。数据缓冲器读写控制片内译码控制字端口端口A端口C端口B8255A+5VGND总线PC7~PC0PB7~PB0PA7~PA0外设resetRESETD7~D0D7~D0RDWRRDWRA1A0A1A0A9~A2片选译码CS8255APA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0PB0PB1PB2PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VccPB7PB6PB5PB4PB32、引脚及内部结构数据缓冲器读写控制片内译码CSA1A0RDWRPA0~PA7控制字端口端口A端口C端口B+5VGNDD0~D78255APC0~PC7PB0~PB73、端口寻址控制字寄存器接收CPU写入的控制字，对A、B、C端口进行控制，以决定其工作方式。4、8255的工作方式8255可有三种工作方式：方式0—基本输入或输出方式8255端口与外设只有数据信号线，没有控制