[信息与通信]基本io接口简介

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1、第6章基本I/O接口6.1外设接口的基本模型6.2程序控制I/O方式6.3中断方式6.4直接存贮器存取(DMA)方式6.1外设接口的基本模型1.应答联络大多数外设与计算机进行信息交换时都需要事先进行联络，只有双方建立好联络关系(即握手成功)之后，双方才能进行信息交换。例如，欲将计算机内部的数据输出给外设，常规的工作过程为：首先由CPU读外设与系统连接的状态端口，获得外设的工作状态，CPU根外设状态决定输出数据的时刻。图6.1外设接口基本模型2.端口地址当计算机系统中有多个外设时，CPU在某个时刻只能与一个外设打交道。为了确定此刻哪一个外设可以

2、与计算机打交道，采取与内存同样的处理方法，利用二进制编码为外设编号，该编号被称为外设地址(又称I/O地址)，也即通过外设地址来识别不同的外设。3.输入输出方法外设与计算机间的信息交换可以用不同的输入输出方法完成。基本的输入输出方法有：程序控制I/O方式(无条件传送方式与查询方式)、中断方式、直接存贮器存取(DMA)方式。6.2程序控制I/O方式6.2.1无条件传送方式所谓无条件传送方式是指可以在需要的时刻让CPU直接与外设进行输入输出操作，也即CPU仅需要通过I/O指令即可由接口获取外设数据或为外设提供数据。这种方式的实现很简单，硬件上只需要

3、提供CPU与外设连接的数据端口，而软件上则只提供相应的输入或输出指令即可。1.输入接口设计对于简单的输入设备，在硬件上只需要设计一个数据输入接口即可以将该外设与CPU连接起来。实现数据输入接口的器件可选用三态门，如74LS244。图6.2开关K与微机系统连接的接口电路如果希望完成如下任务：当开关接通时，CPU执行程序段ON；当开关断开时，CPU执行程序段OFF。下述指令的执行可以完成该任务：MOVDX,0FFF7HINAL,DXANDAL,01HJZON；假定程序段ON与本程序段在同一内存段中JMPOFF图6.3三态门作为数据输入接口的一般连

4、接模式2.输出接口设计作为无条件传送方式实现数据输出的例子，下面给出CPU对发光二极管的控制。图6.4为发光二极管与微机系统连接的接口电路。锁存器作为发光二极管与微机系统数据总线连接的中间接口，接收来自CPU的输出数据。当锁存器的CP端出现上升沿信号时，数据总线上的数据被锁存于锁存器内部并输出。图6.4发光二极管与微机系统连接的接口电路反相器对锁存器起保护作用，当发光二极管发亮时，反相器提供足够大的吸入电流，以保护锁存器不受损坏。对于图中电路，CPU执行下述指令可以使两个发光二极管发亮：MOVDX，0000HMOVAL，81HOUTDX，AL

5、而CPU执行下述指令可以使两个发光二极管不发亮：MOVDX，0000HMOVAL，00HOUTDX，AL图6.5锁存器作为数据输出接口的一般连接模式6.2.2查询方式1.查询方式的实现当外设已处于准备好数据的状：①在中断处理程序中要有开中断指令。②要设置足够大的堆栈。③要正确地操作堆栈。图6.6典型的查询方式工程流程图6.7查询方式实现I/O传送示例(a)外设与微机接口电路；(b)外设工作时序DAOUT:MOVAX,0D200HMOVDS,AXMOVBX，0；初始化内存首地址MOVCX，1000；初始化计数器MOVDX，02F9HMOVAL，

6、01HOUTDX，AL；初始化选通信号NEXT:MOVDX，02FAHWAT：INAL，DXANDAL,80HJNZWAT;状态查询环MOVDX，02F8HMOVAL，OUTDX，AL；数据输出MOVDX，02F9HMOVAL，00HOUTDX，AL图6.8几种轮询控制流程CALLDLY100μs;DLY100μs为100μs的延迟子程序MOVAL，01HOUTDX，AL；产生选通信号INCBX；修改内存指针LOOPNEXT；输出次数的循环控制RET2.多外设的查询控制在微机系统中，希望以查询方式与微机进行信息交换的外设可能有多个。查询方式是

7、一种同步机制，它以轮询的方式依次对各个外设进行服务。轮询的顺序确定了外设的优先级，而轮询的顺序又是根据外设的重要性确定。通常是相对重要的和速度快的外设先被查询、服务，而相对不重要的和速度慢的外设后被查询、服务。6.3I/O接口地址译码方法1.地址译码电路地址译码是接口的基本功能之一。CPU在执行输入输出指令时，向地址总线发送16位外部设备的端口地址。在接收到与本接口相关的地址后，译码电路应能产生相应的选通信号，使相关端口的寄存器/缓冲器进行数据、命令或状态的传输，完成一次I／O操作。由于一个接口上的几个端口地址通常是连续排列的，可以把16位地

8、址码分解为二个部分：高位地址码用作对接口的选择，低位地址码用来选择接口内不同的端口。为了简化电路，IBM-PC微型计算机使用A0~A9作为外部设备端口的地址。设定端