微型计算机原理与接口技术(冯博琴第二版第6章

输入输出及中断技术

第6章 输入输出及中断技术 章

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主要内容： I/O端口及其编址方式 端口及其编址方式 简单接口芯片及其应用 基本输入输出方法 中断的基本概念及工作过程 中断控制器8259 中断控制器

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6.1 输入输出接口

主要内容： 主要内容：I/O接口与 端口的概念 接口与I/O端口的概念 接口与 I/O端口的编址方式 端口的编址方式 端口地址译码 数据传送方式

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一、I/O接口与端口 接口与端口 I/O接口： 接口： 接口 将外设连接到总线上的一组逻辑电路的 总称 实现外设与主机之间的信息交换 实现外设与主机之间的信息交换 I/O端口： 端口： 端口 接口中的寄存器

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I/O接口要解决的问题 接口要解决的问题速度匹配(Buffer) 电平转换器、 信号的驱动能力(电平转换器、驱动器) 信号形式和电平的匹配(A/D、D/A) 字节流、 数据包、 信息格式(字节流、块、数据包、帧) 时序匹配(定时关系) 总线隔离(三态门)

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接口的功能 数据的缓冲与暂存 信号电平与类型的转换 增加信号的驱动能力 对外设进行监测、控制与管理， 对外设进行监测、控制与管理，中断处理

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二、I/O端口的编址方式 端口的编址方式

数据端口 端口 状态端口 控制端口

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I/O端口 端口

数据 外设

CPU

状态 控制

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I/O端口的编址方式 端口的编址方式

统一编址 独立编址

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端口与内存的统一编址

特点： 特点：指令及控制信号 统一 内存地址资源减 少

00000H 内存 地址 960KB F0000H I/O地址 地址 FFFFFH 64KB

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端口的独立编址 特点： 特点：内存地址资源充 分利用 能够应用于端口 的指令较少00000H 内存 地址 FFFFFH 0000H FFFFH

I/O 地址

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端口的独立编址

8 0 8 8 总 线

MEMR、MEMW 、 A19-A0IOR、IOW 、AEN 、

存储器

A15-A0

输入/输出 输入 输出

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8088/8086的I/O端口编址 的 端口编址采用I/O独立编址方式 但地址线与存储器共用 采用 独立编址方式(但地址线与存储器共用 独立编址方式 但地址线与存储器共用) 地址线上的地址信号用IO/M来区分 来区分 地址线上的地址信号用 I/O操作只使用 根地址线中的 根：A15~A0 操作只使用20根地址线中的 操作只使用 根地址线中的16根 可寻址的I/O端口数为 可寻址的 端口数为64K(65536)个 端口数为 个 I/O地址范围为 ~FFFFH 地址范围为0~ 地址范围为 IBM PC只使用了 只使用了1024个I/O地址 ~3FFH) 地址(0~ 只使用了 个 地址

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三、I/O地址的译码 地址的译码 目的： 目的： 确定端口的地址 参加译码的信号： 参加译码的信号： IOR,IOW,A15 ~ A0 , , OUT指令将使总线的 指令将使总线的IOW信号有效 指令将使总线的 信号有效 IN指令将使总线的 指令将使总线的IOR信号有效 指令将使总线的 信号有效

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I/O地址的译码 地址的译

码 当接口只有一个端口时， 位地址线 位地址线一 当接口只有一个端口时，16位地址线一 般应全部参与译码，译码输出直接选择 全部参与译码， 该端口；当接口具有多个端口时，则16 该端口；当接口具有多个端口时， 位地址线的高位参与译码( 位地址线的高位参与译码(决定接口的 参与译码 基地址),而低位则用于确定要访问哪 基地址),而低位则用于确定要访问哪 ), 一个端口

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I/O地址的译码 地址的译码 某外设接口有4个端口，地址为 某外设接口有 个端口，地址为2F0H~ 个端口 ~ 2F3H,则其基地址为 ，则其基地址为2F0H,由A15~A2 , 译码得到，而A1、A0用来确定4个端口中 译码得到， 用来确定 个端口中 、 的某一个连接

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四、I/O数据的传送方式 数据的传送方式

并行—— 一个数据单位同时传送 并行 串行——数据按位传送 数据按位传送 串行

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6.2 简单接口电路

掌握： 掌握： 接口电路的分类及特点 两类简单接口芯片的应用

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一、接口的基本构成

AB DB CB

译码 电路

数据输入寄存器 (or 三态门 三态门) 数据输出寄存器 (锁存器 锁存器) 锁存器 状态寄存器 (or 三态门 三态门)

数据线

状态线 控制线

控制 逻辑

命令寄存器

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接口的基本构成 数据输入/输出寄存器 暂存输入/输 数据输入 输出寄存器 —— 暂存输入 输 出的数据 命令寄存器 —— 存放控制命令，用来设 存放控制命令， 定接口功能、 定接口功能、工作参数和工作方式 保存外设当前状态， 状态寄存器 —— 保存外设当前状态，以 供CPU读取 读取

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接口的基本构成

端口地址 数据 CPU 控制 I/O 接口

数据 状态 控制

外设