数字量输入输出

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1、第五章数字量输入输出概述系统总线及接口中断控制系统计数定时接口并行输入输出接口北京化工大学微机原理课件第一节概述5.1.1I/O信号的形式一数据信息数字量二进制形式的数据，或是已经过编码的二进制形式的数据。最小单位为“位”(bit)，8位称为一个字节(BYTE)。2.模拟量模拟量信号不能直接进入计算机，必须经过A/D(模拟/数字)转换器，把模拟量转换成数字量，才能输入计算机。当外部设备需要模拟量信号控制时，D/A(数字/模拟)转换器又能把数字量转换成模拟量信号。3.开关量开关量信号只有两种状态，即“开”或“闭”。这样，只要用一位二进制数就可表示。二状态信息反应当前外设

2、的工作状态，是外设通过接口往CPU传送的。三控制信息是CPU通过接口传送给外设的，CPU通过发送控制信息控制外设的工作。5.1.2I/O接口在计算机中，介于CPU与外设间，实现硬件连接和软件通讯的装置。一、I/O接口的作用对信息的传输形式进行变换。（模数转换和数模转换）电平转换和放大I/O定向串并转换及并串转换锁存和缓冲二、I/O接口的构成CPU译码数据端口状态端口控制端口I/O设备DBABCB北京化工大学微机原理课件(1)I/O端口概念：CPU与外设进行数据传输时，各类信息在接口进入不同的寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口。分类：数据端口，状态端口，控制端口。CP

3、U数据状态控制外设北京化工大学微机原理课件(2)I/O端口的编址方式存储器映射方式(统一编址方式)优点：使用MEM操作指令，不需专用的I/O指令，指令丰富，使I/O功能更加灵活。缺点：MEM容量减小，MEM指令长度一般比专用I/O指令长。I/O映射方式(独立编址方式)缺点：访问I/O需要专门的I/O指令，指令少，访问不灵活。优点：不需要占用存储器空间，指令长度短，执行速度快。北京化工大学微机原理课件一.直接传送方式适用于总是处于准备好状态的外设优点：软件及接口硬件简单缺点：只适用于简单外设，适应范围较窄5.1.4I/O的控制方式北京化工大学微机原理课件二.查询传送方式

4、概念(2)三环节CPU从接口中读取状态字CPU检测状态字如果外设处于就绪状态，传送数据查询式输入的接口电路北京化工大学微机原理课件查询式输出接口电路例：查询式输出的程序段，STATUS_PORT表示状态端口地址，READY_BIT表示状态端口中的准备好位，DATA_PORT表示数据端口地址，DATA表示输出数据在存储器中存放的位置。MOVDX,STATUS_PORTWAITING:INAL,DXTESTAL,READY_BITJZWAITINGMOVDX,DATA_PORTMOVAL,DATAOUTDX,ALMOVDX,STATUS_PORTINAL,DXANDAL,

5、NOTREADY_BITOUTDX,AL北京化工大学微机原理课件三、中断传送方式1.优点可以使CPU和外设同步工作，提高了CPU的工作效率。2.中断传送原理中断传送方式的接口电路北京化工大学微机原理课件四、DMA方式优点外设与内存间直接进行数据交换，不通过CPU。DMA方式由硬件请求信号启动，又由DMAC电路完成数据传送，整个过程完全由硬件实现，所以传送速率非常高。2.DMA控制器的功能能向CPU发出HOLD信号当CPU发出HLDA信号后，接管总线控制权，进入DMA方式发出地址信息，能对存储器寻址及能修改地址指针能发出读写等控制信号能决定传送字节数及判断DMA传送是否

6、结束发出DMA结束信号，使CPU恢复正常工作状态。5.5并行输入输出接口通用并行I/O接口芯片具有以下特点：每个芯片集成了多个独立的并行数据传输通道，且每个通道均可编程设置工作方式。每个通道都提供状态查询功能，芯片有一定的中断管理功能。北京化工大学微机原理课件可编程输入输出接口芯片8255一8255A的结构8255A的方框图北京化工大学微机原理课件可编程输入输出接口芯片82558255A是Intel86系列微处理机的配套并行接口芯片，它可为86系列CPU与外部设备之间提供并行输入/输出的通道。由于它是可编程的，可以通过软件来设置芯片的工作方式，所以，用8255A连接外

7、部设备时，通常不用再附加外部电路，给使用者带来很大方便。北京化工大学微机原理课件可编程输入输出接口芯片8255一8255A的结构1.数据端口A、B、C均为8位端口2.A组控制和B组控制电路A组控制电路控制端口A和端口C的高4位的工作方式和读写操作。B组控制电路控制端口B和端口C的低4位的工作方式和读写操作。3.数据总线缓冲器功能：通过它与系统数据总线相连。4.读写控制逻辑电路功能：管理数据传输过程。北京化工大学微机原理课件5.控制信号片选信号：由系统地址线译码产生，启动CPU与8255A之间的通信。读、写信号：控制CPU与8255A之间的数据流向。R