第第6 6章章 微型计算机和外设之间的数据传输微型计算机和外设之间的数据传输泵葫用弘出尼把漳胶误彩植尤航投承吁霍曙旨编索购载刮徐镐瀑扩碧贷柴第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件通过本章的学习，使学生掌握接口电路的通过本章的学习，使学生掌握接口电路的基本概念、接口电路的主要功能、两种基本概念、接口电路的主要功能、两种I/OI/O端端口的编址方式、口的编址方式、3232位微处理器采用位微处理器采用I/OI/O编址的编址的译码、微处理器与译码、微处理器与I/OI/O设备数据传送的查询式设备数据传送的查询式输入输出方式以及中断方式输入输出输入输出方式以及中断方式输入输出 熟悉熟悉3232位微处理器保护模式下的位微处理器保护模式下的I/OI/O空间，空间，直接存储器存取（直接存储器存取（DMADMA）方式以及）方式以及I/OI/O处理器控处理器控制方式制方式教学目的和教学要求教学目的和教学要求改傣究豢令钨傈才溃旅闺坟瘴堵念当牧丧牲排邦举出果邑钎却忧芬拄而汹第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件重点：重点：n I/O端口的编址方式端口的编址方式n CPU与与I/O设备数据传送的查询式输入输设备数据传送的查询式输入输出方式以及中断方式输入输出出方式以及中断方式输入输出难点：难点： n 微处理器与微处理器与I/O设备数据传送的几种方式设备数据传送的几种方式本章重点、难点本章重点、难点贞键荣霉受宏冯森佃进莽掇犹房公橙训瓤族郑引歧酸蒜恍耳剑羊绒朝蜡罢第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件6.1 接口及接口技术接口及接口技术6.1.1 接口电路的概述接口电路的概述 所谓所谓接口接口就是微处理器与外围设备之间的连接电就是微处理器与外围设备之间的连接电路，它是两者之间进行信息交换时的必要通路，不路，它是两者之间进行信息交换时的必要通路，不同的外设有不同的输入同的外设有不同的输入/ /输出接口电路。例如，键输出接口电路。例如，键盘输入有键盘接口电路，盘输入有键盘接口电路，CRTCRT显示器有显示器输出显示器有显示器输出接口电路，打印机也有打印输出接口电路等等接口电路，打印机也有打印输出接口电路等等 微型计算机系统的各类接口如图微型计算机系统的各类接口如图6-16-1所示所示 骑整犊的锌承萌执涡辨脂稠跨汤遂赦症佛捂劈娟叮湛坎梭旷岛鞘维侨软恕第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件图图6-1 微型计算机各种接口框图微型计算机各种接口框图 癣鞋攻绦纪雅韦舟倪哺篮话结弥舷法阮炒玛境渭苗也衙等稚造琳洼显漂添第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件nI/O接接口口是是位位于于系系统统与与外外设设间间、用用来来协协助助完成数据传送和控制任务的逻辑电路完成数据传送和控制任务的逻辑电路nPC机机系系统统板板的的可可编编程程接接口口芯芯片片、I/O总总线线槽的电路板（适配器）都是接口电路槽的电路板（适配器）都是接口电路CPUCPU接口接口接口接口电路电路电路电路 I/O I/O设备设备设备设备什么是什么是I/OI/O接口（电路）？接口（电路）？语矿津狱亥颗禹鸡皆铁薯汤蝎猪者且悼正赢忍腕赏治遂栈昨乱卡处捕鸳辟第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件n微机的外部设备多种多样微机的外部设备多种多样n工工作作原原理理、驱驱动动方方式式、信信息息格格式式、以以及及工作速度方面彼此差别很大工作速度方面彼此差别很大n它们不能与它们不能与CPU直接相连直接相连n必须经过中间电路再与系统相连必须经过中间电路再与系统相连n这部分电路被称为这部分电路被称为I/O接口电路接口电路为什么需要为什么需要I/OI/O接口（电路）？接口（电路）？俗肠浸退魔厩磷氓钩明躬平露椰拜龚版昭胁沈耶庞椅舟摈甥留孔瓣全第硫第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件n处理微机系统与外设间联系的技术处理微机系统与外设间联系的技术n注意其软硬结合的特点注意其软硬结合的特点n根根据据应应用用系系统统的的需需要要，使使用用和和构构造造相相应应的的接接口口电电路路，编编制制配配套套的的接接口口程程序序，支支持和连接有关的设备持和连接有关的设备什么是微机接口技术？什么是微机接口技术？押库数弗芹博皮曼憾畅赘森玖磨茄头肃素郴芝速款屑胞架姻穆易晒浇卤娄第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件6.1.2 接口电路的主要功能接口电路的主要功能设备选择功能设备选择功能数据缓冲功能数据缓冲功能接收和执行接收和执行CPUCPU命令的功能命令的功能寄存外设状态的功能寄存外设状态的功能 信号的转换功能信号的转换功能 数据宽度变换的功能数据宽度变换的功能可编程功能可编程功能 英熏陋延嘛胁峙钾柴蓟牡按祝饯么所材莆艰饯隋咽走勃局弯摘袜败凳坞卜第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件6.1.3 接口技术的发展及分类接口技术的发展及分类 微微型型计计算算机机接接口口技技术术的的发发展展，基基本本上上是是与与微微处处理理器器的的发发展展同同步步进进行行的的。按按照照接接口口技技术术与与接接口口随随着着微微处理器的发展，可将接口电路分为四类处理器的发展，可将接口电路分为四类: :n固定式接口电路固定式接口电路n可编程接口电路可编程接口电路n智能接口与通用外围接口智能接口与通用外围接口n功能接口板功能接口板昏硒宙跺捡铆嫌划勋聊喷讽恳骂组哨青芦丽榔憾丹冀未捷淌塘河曲湃毫拖第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件一、固定式接口电路 早早期期的的微微处处理理器器多多采采用用PMOSPMOS工工艺艺，集集成成度度低低，系系统统结结构构与与指指令令系系统统均均比比较较简简单单，受受半半导导体体工工艺艺的的限限制制，接接口口芯芯片片的的集集成成度度也也不不高高，大大都都采采用用TTLTTL与与MSIMSI工工艺艺，计计算算机机接接口口由由小小规规模模或或中中规规模模集集成成电电路路组组合合而而成成，要要改改变变其其功功能能与与工工作作方方式式必必须须改改变变硬硬件件连连线线才才能能实实现现，将将这这种种简简单单接接口电路称之为固定式接口电路口电路称之为固定式接口电路 羹痔殖扩汐弧触始济睹幢蝴坟按挡期奠眉千膝每械赤嗅辰坪诊模汀好反肇第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件二、可编程接口电路 1616位位微微处处理理器器（例例如如8086CPU8086CPU）的的出出现现，使使微微型型计计算算机机的的发发展展进进入入了了第第二二代代，第第二二代代微微处处理理器器采采用用了了NMOSNMOS工工艺艺，集集成成度度明明显显提提高高，IntelIntel公公司司推推出出的的与与此此相相适适应应的的接接口口芯芯片片有有中中断断控控制制器器8259A8259A，并并行行I/OI/O接接口口芯芯片片8255A8255A，定定时时/ /计计数数器器8253825382548254，DMADMA控控制制器器8237A8237A以以及及串串行行通通信信接接口口芯芯片片82508250等等，这这些些芯芯片片都都是是采采用用NMOSNMOS工工艺艺的的大大规规模模集集成成（LSILSI）芯芯片片，而而且且都都是是可可编编程程的的接接口口芯芯片片，用用户户可可以以通通过过对对接接口口芯芯片片的的在在线线编编程程，方方便便灵灵活活地地改改变变接接口口的工作方式的工作方式 培医颇谭黔与兢友峡答冉式凰抛锨一慷是邢淬强薯皱抒磋岂唱指罢鲍勋帘第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件三、智能接口与通用外围接口 IntelIntel公公司司于于19851985年年首首次次推推出出第第三三代代微微处处理理器器8038680386，19891989年年又又推推出出X86X86系系列列的的第第四四代代微微处处理理器器8048680486，这这时时代代的的芯芯片片大大都都是是采采用用了了NMOSNMOS或或CMOSCMOS工工艺艺的的超超大大规规模模集集成成（VLSIVLSI）芯芯片片。与与此此相相应应，也也开开发发出出了了大大批批集集成成度度更更高高的的接接口口器器件件。这这一一时时期期接接口口芯芯片片的的显显著著特特点点是是应用了单片机作通用接口，使接口电路智能化应用了单片机作通用接口，使接口电路智能化 智智能能化化接接口口集集单单片片机机技技术术与与接接口口技技术术于于一一体体，可可直直接接与与外外围围设设备备相相连连，它它是是一一种种结结构构与与功功能能接接近近于于CPUCPU的的专专用用控控制制器器，有有独独立立的的指指令令系系统统，通通过过编编写写完完整整的的I/OI/O管管理理程程序序和和预预处处理理程程序序，来来实实现现对对许许多多外外设设频频繁繁的的I/OI/O进进行行管管理理，从从而而减减轻轻了了CPUCPU管管理理I/OI/O设设备备的的负负担担，大大大大提高了微机系统的运行速度提高了微机系统的运行速度 黑拉就碳盖辜神皆橡陇癣坊喝栏垄椅酉帕荚睫埠舌裔犬竿浸是礁拉寅菜殉第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件四 、功能接口板 由由于于微微型型计计算算机机使使用用了了各各种种统统一一的的总总线线标标准准，例例如如：ISAISA、PCIPCI、SCSISCSI、USBUSB等等各各种种总总线线，因因而而从从电电气气特特性性、机机械械特特性性及及通通信信协协议议等等方方面面都都已已标标准准化化，开开发发商商已已为为各各种种总总线线开开发发出出了了不不同同功功能能的的专专用用接接口口板板，可可供供用用户户选选购购，例例如如：PCIPCI总总线线的的ADCADC和和DACDAC功功能能板板，PCIPCI的的网网卡卡，基基于于PCIPCI的的RS-232RS-232串行通行卡等串行通行卡等 盆拉肌狗撵子狙乐泻饼梭盐督毡誓琴了氮晃训供民灵吁探惦鲤霓征帧拨骗第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件6.2 I/O端口的编址方式端口的编址方式 端口端口是接口电路中能被是接口电路中能被CPUCPU直接访问的寄存器的地直接访问的寄存器的地址址。由于有的寄存器寄存的二进制信息专门用来被。由于有的寄存器寄存的二进制信息专门用来被CPUCPU读取，有的寄存器用于专门接收读取，有的寄存器用于专门接收CPUCPU发出来的数据，因发出来的数据，因此，被此，被CPUCPU访问的寄存器的地址分为输入端口和输出端访问的寄存器的地址分为输入端口和输出端口，故称为口，故称为I/OI/O端口端口 微机给接口电路中的每个寄存器分配一个端口，即微机给接口电路中的每个寄存器分配一个端口，即给每个寄存器分配一个地址，当给每个寄存器分配一个地址，当CPUCPU访问这些寄存器时，访问这些寄存器时，通过执行通过执行I/OI/O指令，由指令，由I/OI/O指令中给出的地址就从地址指令中给出的地址就从地址总线上发出去，经接口电路中的地址译码器译码后，总线上发出去，经接口电路中的地址译码器译码后，便可以选中便可以选中I/OI/O指令中所指定的寄存器进行指令中所指定的寄存器进行R/WR/W访问访问 蛤偏巢网摔纯森猫喂侣床臃厉奶峻傣密兴芜蛋躁歪跟运绿省夷郡捉睡使柒第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件6.2.1 两种两种I/O端口的编址方式端口的编址方式一、统一编址一、统一编址 从内存空间划出一部分地址空间留给从内存空间划出一部分地址空间留给I/OI/O设设备编址，备编址，CPUCPU把把I/OI/O端口所指的寄存器当作存储端口所指的寄存器当作存储单元进行访问，直接用访问内存的指令访问单元进行访问，直接用访问内存的指令访问I/OI/O寄存器，这种寄存器，这种I/OI/O端口的编址方式被称之为统一端口的编址方式被称之为统一编址，或称为存储器映像的编址，或称为存储器映像的I/OI/O编址方式编址方式囱评营茬滇娩默曼鞠惊颅漠禽宗庄椽涸蛹徒羹溉层吉辉椅瓦也稽着凸登吸第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件优点：优点：不需要设立专门的不需要设立专门的I/OI/O指令，用访问内指令，用访问内存的指令就可以访问外设，指令类型多，功能存的指令就可以访问外设，指令类型多，功能齐全，还可以对端口进行算术运算，逻辑运算齐全，还可以对端口进行算术运算，逻辑运算以及移位操作等。以及移位操作等。I/OI/O端口空间不受限制端口空间不受限制 缺点：缺点：是是I/OI/O端口占用了内存空间，减少了内端口占用了内存空间，减少了内存容量存容量统一编址优缺点统一编址优缺点买涸永恫展戈陡究蜡疫诉糙振茵才七靴蔼府再措撞价则随墟改造限趣每丛第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件二、专门的二、专门的I/OI/O编址方式编址方式 接口电路中所有的接口电路中所有的I/OI/O端口统一编址，而所端口统一编址，而所有有I/OI/O端口建立的地址空间与内存地址空间是端口建立的地址空间与内存地址空间是两个独立的地址空间，也常称这种方式为独两个独立的地址空间，也常称这种方式为独立编址方式立编址方式逃宅购椿购捧黍痪政独祈绿荡贾捏店耸藐穗汕捎镍癣跌窘澄蛾拄蔡祝钟温第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件 优优点点：不不占占用用内内存存空空间间，使使用用专专门门I/OI/O指指令令访访问问I/OI/O端口，端口，I/OI/O速度快速度快 缺缺点点：CPUCPU的的引引脚脚上上必必须须具具有有能能区区分分出出访访问问内内存存还还是是访访问问I/OI/O端端口口的的信信号号，作作为为I/OI/O接接口口电电路路中中端端口口译译码码电电路路以以及及存存储储器器片片选选译译码码电电路路的的输输入信号入信号专用I/O编址的优缺点桥曼拱攻荒鹰差邢旧涎潦辅瑚豢弃译施殆山解贯啃欢园歉逾煞女赌私姻每第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件6.2.2保护模式下的保护模式下的I/O空间空间在实地址模式下，在实地址模式下，80486CPU80486CPU采用存储器映采用存储器映像像I/OI/O编址方式访问编址方式访问I/OI/O端口时，端口时，I/OI/O端口占端口占有物理地址从有物理地址从0 0地址开始的地址开始的1MB1MB存储空间中的存储空间中的任意地址，在实模式下，采用专门任意地址，在实模式下，采用专门I/OI/O编址编址方式时，占用方式时，占用0 0地址开始的地址开始的64KBI/O64KBI/O地址空间地址空间中任意地址中任意地址 莫魁梭薛穿烘蹭膝碍途舶度泣虾娶蚜甫装痒落里怯阻呈寝绘繁毫整龄醋哩第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件当当80486CPU80486CPU运行在保护模式下，用存储运行在保护模式下，用存储器映像的器映像的I/OI/O编址方式寻址，编址方式寻址，I/OI/O端口可以端口可以被映像到物理地址从被映像到物理地址从0 0地址开始的地址开始的4GB4GB存储存储空间中任意地址（空间中任意地址（0000 0000H0000 0000HFFFF FFFF FFFFHFFFFH），而采用专门），而采用专门I/OI/O编址方式，编址方式，I/OI/O寻址的地址空间是从寻址的地址空间是从0 0地址开始的地址开始的64KB64KB（0000 0000H0000 0000H0000 FFFFH0000 FFFFH）I/OI/O地地址空间中任意地址址空间中任意地址 佃付啃僧剧摔加森材傅陷弱沦痰匈联席惜霄篷塌慈厨且佯仲接葡稻伍锨界第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件3232位机在保护模式下，位机在保护模式下，CPUCPU对以上两种对以上两种I/OI/O寻址寻址方式提供不同的保护机制方式提供不同的保护机制 对于存储器映像对于存储器映像I/OI/O的保护由存储器分段与分的保护由存储器分段与分页保护机制完成，同时还要避免使用系统数据缓页保护机制完成，同时还要避免使用系统数据缓冲地址空间被映像来作为冲地址空间被映像来作为I/OI/O操作地址操作地址 对于专用的对于专用的I/OI/O编址方式，只有当前的特权级编址方式，只有当前的特权级（CPLCPL）大于或等于）大于或等于I/OI/O特权级（特权级（IOPLIOPL）时，即此）时，即此时的时的CPLCPL值必须小于或等于值必须小于或等于IOPLIOPL的数值，的数值，I/OI/O指令指令才能被执行，反之，则才能被执行，反之，则I/OI/O指令将不被执行，相应指令将不被执行，相应还要产生一个普通的保护故障还要产生一个普通的保护故障钾函椭桨崖棚拇杏安葵绅畏墙瘴堕埠让聪嗜细碾锡租著玫钨懊刺孝粕绅唉第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件在在保保护护模模式式下下，3232位位机机任任务务状状态态段段（TSSTSS）中中的的I/OI/O允允许许位位，提提供供了了另另一一种种保保护护机机制制。I/OI/O允允许许位位中中的的每每一一位位分分别别与与一一个个8 8位位的的I/OI/O端端口口相相对对应应。当当执执行行I/OI/O操操作作时时，虽虽然然当当前前的的特特权权级级（CPLCPL）大大于于或或等等于于I/OI/O特特权权级级（IOPLIOPL），但但CPUCPU要要检检查查I/OI/O允允许许位位中中与与该该I/OI/O端端口口对对应应的的那那一一位位，若若该该位位为为1 1，则则禁禁止止当当前前I/OI/O操作的形成，若为操作的形成，若为0 0，则允许形成当前的，则允许形成当前的I/OI/O操作操作在在虚虚拟拟80868086模模式式下下，所所有有的的I/OI/O操操作作均均要要受受I/OI/O允许位的限制允许位的限制 缓腐晨屹慨榴畴桂浸左八汗恨兽崖揉武虽捻驯警蛤愿郡五侈药憋苞由纱韦第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件6.2.3 32位微处理器采用位微处理器采用I/O编址的译码电路编址的译码电路一、一、8 8位数据端口与低位数据端口与低8 8位数据线的连接位数据线的连接 软清宠溯克老卫微放枕喉倒湖忍拒仅杖赁质汗皆弧屑色彻冻快央司漏斗荤第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件二、二、8 8位数据端口与位数据端口与3232位数据线的连接位数据线的连接 源瑶激僵稻量链疤哀磅将鲍龟蒙铸眠弗微傣等抵诱咋情挤蒂亨眷躲我契弹第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件例如：例如：MOV DX，3E0HIN AL，DX； BE0* 有效，只读端口有效，只读端口IN AX，DX； BE1* 、BE0*有效，有效， ；读端口；读端口1与读端口与读端口IN EAX，DX ； BE3* BE0*均有效，均有效， ；读端口；读端口3端口端口砰陈匆窖淀乞古舰卉蝇蝴嗅笋讨涨暖勘疆盯崭孔膜陌芹润盯架现掌烁戌擎第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件6.3 CPU与与I/O设备数据传送的几种方式设备数据传送的几种方式 6.3.16.3.1I/OI/O接口电路的基本结构接口电路的基本结构一、一、I/O接口电路的连接接口电路的连接阉碗蘑逞慎昨税兆频愉谚灶酞撕焚蒋港尊粤递盔砾披召鸯摆兴珐坯称巾渐第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件二、二、I/OI/O接口电路中的基本寄存器接口电路中的基本寄存器I/OI/O接口电路中一般具有接口电路中一般具有三种类型三种类型的的基本寄基本寄存器存器，它们是用于存取数据的寄存器，存取命，它们是用于存取数据的寄存器，存取命令信息的寄存器以及存取外设所处状态的寄存令信息的寄存器以及存取外设所处状态的寄存器器, ,习惯上把这些寄存器称为端口习惯上把这些寄存器称为端口1 1、数据端口、数据端口2 2、命令端口、命令端口3 3、状态端口、状态端口 伺磐弓陇芝坎芝缨恳薯厘沏犁驰东驹钞皆硝衷缆炸忧裸盒暴厄屈酗蔽诧因第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件1数据端口数据端口 n用用于于中中转转数数据据信信息息。一一种种情情况况是是CPUCPU通通过过数数据据总总线线，将将待待传传送送给给外外设设的的数数据据先先传传送送到到数数据据端端口口，然然后后由由I/OI/O设设备备通通过过与与I/OI/O接接口口电电路路相相连连接接的的数数据线取得该数据据线取得该数据n另另一一种种情情况况是是I/OI/O设设备备首首先先将将输输入入数数据据锁锁存存于于数数据据端端口口，然然后后，CPUCPU通通过过数数据据端端口口将将该该数数据据读读入入CPUCPU中中。数数据据端端口口一一般般既既有有输输出出寄寄存存器器（或或称称输输出出锁锁存存器器），又又有有输输入入寄寄存存器器（或或称称输输入入锁锁存存器）器）厄醋酗痪募请菊负侄索蔓包甚箩弱呼寿猾俏灰蝗皋涅妓莉略喘纬耶睁矩粟第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件2、命令端口、命令端口用用于于传传送送对对I/OI/O设设备备的的命命令令信信息息。CPUCPU将将命命令令信信息息通通过过数数据据总总线线写写入入I/OI/O接接口口电电路路的的命命令令寄寄存存器器中中，然然后后传传送送到到I/OI/O设设备备，以以便便控控制制外外设设的的操操作作。它它由由输输出出寄寄存存器器组组成成，命命令令端端口口是一个输出端口是一个输出端口便撮韩宋寨丧瘟骡娶荤零嫌穴故颇垛拓入幸芳俘塞匿裂硕剂践房兆詹曳照第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件3、状态端口、状态端口用用于于传传送送外外设设所所处处的的状状态态信信息息。状状态态端端口口是是输输入入端端口口，CPUCPU通通过过读读取取状状态态端端口口的的数数据据，以以此此了了解解外外设设当当前前所所处处的的工工作作状状态态，比比如如，如如果果是是输输入入设设备备，则则可可以以通通过过状状态态信信息息了了解解输输入入设设备备是是否否有有了了等等待待输输入入的的新新数数据据，如如果果是是输输出出设设备备，CPUCPU通通过过读读入入的的状状态态信信息息，可可以以了了解解输输出出设设备备是是否否作作好好了了接接受受CPUCPU传传送送新新数数据据的的准准备备。显显然然，1bit1bit的的状状态态信信息息可可以以反反应应1 1个个外外设设的的两两种种状状态态，1 1个个8 8位位的的状状态态端端口口则则可可以以反反应应外外设设的的8 8个个状状态信息态信息左及袜莹妖剖稠鲍慑慰岔侩拷腋渠柳拨种炕稀椒目剧斧棚骗泌帽庞稳熊蔑第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件总总之之，I/OI/O接接口口电电路路中中一一般般有有数数据据端端口口、命命令令端端口口以以及及状状态态端端口口，每每个个端端口口地地址址是是不不相相同同的的，CPUCPU均均通通过过数数据据总总线线来来传传送送三三种种端端口口的的数数据据。有有些些I/OI/O接接口口中中，还还有有中中断断控控制制逻逻辑辑电电路路，以以便便外外设设与与CPUCPU之之间间以以中中断断方方式式进进行行输输入入或输出，其优点是可以提高或输出，其优点是可以提高CPUCPU的工作效率的工作效率栖郡淹搪甄诸沪擂崇替良率齐膀拿镐歪五静骇闯峰蛇酉船渐砧抗幅忙榴阎第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件6.3.2 CPU与与I/O设备传输数据的几种方式设备传输数据的几种方式CPUCPU以以及及I/OI/O设设备备的的种种类类繁繁多多，CPUCPU与与I/OI/O设设备备所所构构成成的的系系统统不不可可能能完完全全相相同同，CPUCPU与与I/OI/O设设备备之之间间传传输输数数据据的的方方式式也也不不完完全全相相同同，接接口口电电路路的结构与功能也不同，驱动程序也不相同的结构与功能也不同，驱动程序也不相同一一般般可可以以划划分分为为五五种种传传输输数数据据的的方方式式：无无条条件件I/OI/O传传送送方方式式、查查询询式式输输入入输输出出方方式式、中中断断控制方式、控制方式、DMADMA方式以及方式以及I/OI/O处理器控制方式处理器控制方式乒弛烩货密雀村絮杂纹悲淆佳湃檀珊聚纺坪溉咽萍淡短底钓呈牌芦奸雕坊第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件一、无条件输入输出方式一、无条件输入输出方式无无条条件件输输入入输输出出方方式式是是一一种种最最简简单单的的输输入入/ /输输出出控控制制方方式式，其其I/OI/O接接口口电电路路及及软软件件比比较较简简单单，所有的操作均由执行程序来完成所有的操作均由执行程序来完成特特点点：输输入入接接口口电电路路总总是是准准备备好好了了等等待待输输入入给给CPUCPU的的数数据据，输输出出接接口口电电路路总总是是准准备备好好了了接接受受来来自自CPUCPU的的数数据据。CPUCPU无无须须查查询询I/OI/O设设备备是是否否准准备备就就绪绪，直直接接用用汇汇编编语语言言或或高高级级语语言言编编程程，实实现现输输入入或输出操作或输出操作 此此种种方方式式的的接接口口电电路路是是查查询询式式输输入入输输出出方方式式接接口电路的基础口电路的基础 孙愁炭煌偏喀衔孝幻巨不慷泼旺彝秘莽喀架左怪磨掠独挨粪碌掀榴郝强泉第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件IOR*与与IOW*的产生的产生蝗搂渤压誊提玛堆憨枝貉验块搁结凛族惟萄魄滨坚冤窗赴揍嫌瞄氢嘶拽寓第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件无条件输入接口电路及输入时序无条件输入接口电路及输入时序 虚磁痢将兆伍刮侗枫靛氧烙它讶蒂曳铃捅粘浇寓枢宰漆抛金纹荐矩颂恩挚第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件无条件输出接口电路及输出时序无条件输出接口电路及输出时序 桃叫威哈匡酗规全腊又孩盲溜新鸟谍擦峙功赵玖馒峭僳肿昌逼层苯初敷靡第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件二、查询式输入输出方式二、查询式输入输出方式 1 1查询式输入方式查询式输入方式当当CPUCPU采用查询方采用查询方式从外设读取数据时，式从外设读取数据时，CPUCPU必须首先从状态必须首先从状态端口查询外设的数据端口查询外设的数据是否已经准备好，确是否已经准备好，确认已准备好后，才能认已准备好后，才能执行一次数据输入操执行一次数据输入操作作 孙萧戏伊咐给旁满恫亏席辙桓进抓就淫圭穗彦啼毋翻断椰汀弥鸵迎扔赠颈第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件例例：假假设设状状态态端端口口与与数数据据端端口口的的地地址址分分别别为为300H300H和和301H301H，状状态态信信息息从从数数据据总总线线上上的的D D0 0位位读读入入CPUCPU中中，查查询询式输入程序段如下：式输入程序段如下： MOV DX MOV DX，300H 300H ； 状态口地址传送给状态口地址传送给DXDXABCABC：IN ALIN AL，DX DX ；读入状态信息；读入状态信息 TEST AL TEST AL，01H 01H ；AL01HAL01H，影响，影响ZFZF标志标志 JZ ABC JZ ABC ； 如果状态信息为如果状态信息为0 0转转ABCABC MOV DX MOV DX，301H301H；数据端口地址传送给；数据端口地址传送给DXDX IN AL IN AL，DX DX ； 读入数据信息读入数据信息傲油攀驾嚼曝窍寻京滑蹭饿酬蕴质狐够浑灌葬盒氰愈悬寒捆屁辜俘块篷唆第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件2 2查询式输出方式查询式输出方式当当CPUCPU采用查询方式采用查询方式向外设输出数据时，向外设输出数据时，CPUCPU必须首先从状态端必须首先从状态端口查询外设是否已经口查询外设是否已经作好了接受作好了接受CPUCPU数据的数据的准备，若没有准备好，准备，若没有准备好，则要继续查询，若准则要继续查询，若准备好了，备好了，CPUCPU便执行一便执行一次数据输出操作次数据输出操作 足操尖郝竭辅糠庐筹绸涣缀镐艺方需截褪仓矾遗暑捷缔侍娄乙榆坞控雁伐第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件例例：假假设设状状态态端端口口与与数数据据端端口口的的地地址址分分别别为为3FOH3FOH和和3F1H3F1H，状状态态信信息息从从数数据据线线上上D D7 7位位读读入入CPUCPU中中，查查询询式式输输出程序段如下：出程序段如下： MOV DX MOV DX，3F0H 3F0H ； 状态口地址传送给状态口地址传送给DXDXCBACBA：IN ALIN AL，DX DX ； 读入状态信息读入状态信息 TEST AL TEST AL，80H 80H ； AL80H AL80H，影响，影响ZFZF标志标志 JZ CBA JZ CBA ； 如果状态信息为如果状态信息为0 0则转则转CBACBA MOV DX MOV DX，3F1H 3F1H ； 数据端口地址传送给数据端口地址传送给DXDX MOV AL MOV AL，SI SI ； 从内存读取数据给从内存读取数据给ALAL OUT DX OUT DX，AL AL ； 向数据口输出数据向数据口输出数据 藏浇弗脏囤以登杯著讽贝腊昌群化镀砚思刃蔚瑰愈羔堕展汹黍荫凡憾凛浚第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件6.3.2 CPU与与I/O设备传输数据的几种方式设备传输数据的几种方式例【例【6-16-1】 一个查询式一个查询式A/DA/D转换的基本结构。在数转换的基本结构。在数据采集系统中，常采用查询式输入方式来实现据采集系统中，常采用查询式输入方式来实现A/DA/D转换。运用这种转换。运用这种A/DA/D转换方式，也能满足大多监测转换方式，也能满足大多监测与控制的实际需要。查询式与控制的实际需要。查询式A/DA/D转换的基本结构图转换的基本结构图如图如图6-106-10秋甩乏硕哺仅近荤订僚卿借吏烬虹颊让结呼离措耪醇妥衫焊岿麦鸣杉题挚第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件查询式查询式A/DA/D转换的基本结构图转换的基本结构图 辅蒜报戌耪绷府医胜虐啼宜积摹鸦历谆妙壳诞径范沫剖衙塞喷嘉父昆旗愿第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件设设A/DA/D转转换换为为8 8位位，而而且且假假设设、及及的的地地址址分分别别是是302H302H、301H301H以以及及300H300H，如如果果要要顺顺序序采采集集CHCH0 0与与CHCH1 1两两道道模模拟拟信信号号，各各采采集集100100次次，并并将将所所采采集集的的数数据据分分别别存存入入内内存存数数据据段段内内起起始始位位置置为为0000H0000H和和1000H1000H的的内内存存空间，编写如下程序段：空间，编写如下程序段：MOV SI，0000H ；存放采集存放采集CH0数据的起始地址传送给数据的起始地址传送给SIMOV DI，1000H ；存放采集存放采集CH1数据的起始地址传送给数据的起始地址传送给DI MOV CX, 0064HBGN: MOV DX，300H ；y0* 通道地址给通道地址给DX MOV AL，00000000B定觉胜愿云形嫩寨困锻适婪座犬专钦践采芜响旅箔疹仲脊尚墒倾尸赃灵喉第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件 OUT DX，AL ； 启动信号启动信号=0，选，选CH0 MOV AL，00001000B OUT DX，AL ； 启动信号启动信号=1，仍选通，仍选通CH0MOV AL，00000000BOUT DX，AL ； 启动信号启动信号=0，仍选通，仍选通CH0MOV DX，301H ； 状态口地址给状态口地址给DXABC： IN AL，DX TEST AL,80H JZ ABC ； 如果如果EOC=0继续查询继续查询懈蹲蒲挎幻敖炕槐薄焰璃贼久屋维踞锤坚逝标吁负阑寄彦扇匝剧交覆捂庄第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件 MOV DX，302H ； 数据口地址给数据口地址给DX IN AL，DX ； 读入转换后的数字量读入转换后的数字量 MOV SI，AL ； CH0通道数字量存入内存通道数字量存入内存 INC SI MOV DX，300H ； 选通道地址给选通道地址给DX MOV AL，0000 0001B OUT DX，AL ； 启动信号启动信号=0，选，选CH1 MOV AL，0000 1001B OUT DX，AL ； 启动信号启动信号=1，仍选通，仍选通CH1 MOV AL，0000 0001B捉翻众妮枝以演篓迸校铭钨诱灸否碑咋华巢赖庚埋暑俞鞋得赠圣曝呵涵陋第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件 OUT DX，AL ； 启动信号启动信号=0，仍选通，仍选通CH1 MOV DX，301H ；状态口地址给；状态口地址给DXCBA：IN AL，DX TEST AL，80H ；读入；读入EOC值值 JZ CBA ； 如果如果EOC=0，转，转CBA MOV DX，302H ；数据口地址给；数据口地址给DX IN AL，DX ； 读入读入CH1通道转换后数字量通道转换后数字量 MOV DI，AL ；CH1通道数字量存入内存通道数字量存入内存 INC DI LOOP BGN变汝韭醉字行闽咋枢痞踢庚糠判政吱穆轩斧继导烤蛋戚沙椭魄磕密凯形札第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件3 3查询式输入输出方式存在的问题查询式输入输出方式存在的问题瑚毗哇俯省远栖羚永塌桐钉休贵苗阮垦互邯铁鲁舶氦暇尼谚酉颈蜗法烤洒第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件 从从图图6-116-11可可以以看看出出，当当CPUCPU与与I/OI/O设设备备之之间间采采用用查查询询式式输输入入输输出出方方式式交交换换数数据据时时，CPUCPU必必须须顺顺序序查查询询每每一一个个外外设设，当当某某一一个个外外设设不不需需要要服服务务时时，CPUCPU也也得得按按顺顺序序查查询询一一次次。外外设设总总是是处处于于被被动动状状态态，CPUCPU无无法法快快速速响响应应外外设设要要求求及及时时服服务务的的请请求求。CPUCPU为为了了服服务务外外设设，其其它它程程序序会会停停止止执执行行，所所以以，查查询询式式I/OI/O方方式式不不可可能能是是微微型型计计算算机外设工作的最佳选择，不适用于实时监控系统机外设工作的最佳选择，不适用于实时监控系统 卡靴酒藐涉囊剥伍银卷择蒸丢婚咱骗钳铣峰肢甫弹钻惰腿杆针坝碟痈淬摇第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件三、中断方式输入输出三、中断方式输入输出中断中断是外设或者其他中断源中止是外设或者其他中断源中止CPUCPU当前正当前正在执行的程序，转向为申请中断的外设（或中在执行的程序，转向为申请中断的外设（或中断源）执行服务程序，一旦服务程序执行结束，断源）执行服务程序，一旦服务程序执行结束，必须返回到被中断程序的断点处，接着执行原必须返回到被中断程序的断点处，接着执行原来的程序来的程序睹振缸黔指瑞屉涌忠毕阔缝蹈卜雁跋翻棕约暖穴免钒辛舱蛔誓钎番厅睦还第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件运用中断控制方式实现外设数据的输入运用中断控制方式实现外设数据的输入输出，完全可以解决查询式输入输出存在输出，完全可以解决查询式输入输出存在的问题。在中断控制方式下，所有的的问题。在中断控制方式下，所有的I/OI/O设备都可以工作在主动请求设备都可以工作在主动请求CPUCPU为该外设为该外设服务的状态下，一旦一个或多个外设申请服务的状态下，一旦一个或多个外设申请中断服务，则中断服务，则CPUCPU根据各根据各I/OI/O设备预先被设设备预先被设置的中断优先级别，逐个予以响应，并进置的中断优先级别，逐个予以响应，并进行中断处理、中断返回，实现中断处理的行中断处理、中断返回，实现中断处理的全过程全过程 涉赚场以惊陨乎曳琐益号默炙林瘫兽厩伺啡戚匠竿名簇席迈缺谈跪遁萍巡第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件图图6-12 2个中断源中断过程的示意图个中断源中断过程的示意图 公守泻擂尊煽上赛龄坊郎杨霹陵亲尚隙搂亩抨递情毯泪逆澎盯鸯活彬演称第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件中断控制方式的输入输出是微机中常用的中断控制方式的输入输出是微机中常用的一门技术，采用中断技术后，一门技术，采用中断技术后，CPUCPU能与所有能与所有的外设并行工作，能及时服务外设，并处的外设并行工作，能及时服务外设，并处理系统异常情况，从而可以提高微机的整理系统异常情况，从而可以提高微机的整体性能，提高计算机的运行速度。有关中体性能，提高计算机的运行速度。有关中断技术的详细内容请看第断技术的详细内容请看第7 7章章 凉豺柑补镜困筏散金现顽背松毒忽偿荆岸佣靠床牌无渤汞汇墓骡蛤逢兼笆第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件四、直接存储器存取（四、直接存储器存取（DMADMA）方式）方式1 1什么是什么是DMADMA？DMADMA（Direct Memory AccessDirect Memory Access）即直接存储器存）即直接存储器存取方式，是指在专门的取方式，是指在专门的DMADMA控制器的控制下实现外控制器的控制下实现外围设备与内存储器直接交换数据的一门接口技术。围设备与内存储器直接交换数据的一门接口技术。在这种方式下，数据传输不经过在这种方式下，数据传输不经过CPUCPU，传送的速度，传送的速度 就只取决于存储器和外设的工作速度就只取决于存储器和外设的工作速度。在这种方在这种方式下，数据传输不经过式下，数据传输不经过CPUCPU，传送的速度就只取决，传送的速度就只取决于存储器和外设的工作速度于存储器和外设的工作速度 寒牌痹鲁非甸薛澈蔫伙憋鹃枯厢粪障瞥淖廷生焕如缨侄完涧痉救祥捌伍靶第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件微型计算机在一般情况下，由微型计算机在一般情况下，由CPUCPU管理数据管理数据总线、地址总线以及控制总线，当系统有总线、地址总线以及控制总线，当系统有DMADMA请求时，请求时，CPUCPU便让出三种总线的控制权，或让便让出三种总线的控制权，或让出有关这三种总线的全局总线，转由出有关这三种总线的全局总线，转由DMACDMAC控制控制三种总线实现高速外存与内存之间数据的交换。三种总线实现高速外存与内存之间数据的交换。由由DMACDMAC控制数据传送结束后，控制数据传送结束后，DMADMA向向CPUCPU撤除撤除DMADMA请求，交还三总线控制权给请求，交还三总线控制权给CPUCPU，于是结束，于是结束一次一次DMADMA传输的过程传输的过程2 2DMADMA系统的基本组成系统的基本组成得摊捌传绿掠篙粒钧唱饶弄瓶挨藏奥东浩嘱凤北工削弥怜览述戌匈轻卡搀第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件图图6-13 DMA系统的基本组成系统的基本组成螺杠叛判纯沏纲泳试制襟稻雪销追沸极欢蚜说癸证宿覆鱼偷雄坟啮纤妥尿第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件DMAC内部包括四个基本寄存器内部包括四个基本寄存器地地址址寄寄存存器器：用用于于存存取取下下一一个个要要访访问问的的内内存存单单元元的的地地址址，地地址址寄寄存存器器的的内内容容加加1 1或或减减1 1操操作作，取取决于决于DMACDMAC的设计的设计字字节节计计数数器器：用用于于存存放放尚尚未未传传送送完完毕毕字字节节的的数数量，字节计数器在量，字节计数器在DMADMA过程中自动作减过程中自动作减1 1操作操作控制寄存器：控制寄存器：用于对用于对DMACDMAC操作的控制操作的控制状状态态寄寄存存器器：反反映映DMACDMAC当当前前所所处处的的状状态态，例例如如，数据块传输是否结束等状态信息数据块传输是否结束等状态信息联惊浚蔡戏彩迪驾咽弱粪斯谎锹枷聋绰轻排菲锄迫衙瓤贱漾掳涕廓序落都第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件3 3DMADMA传送的基本原理传送的基本原理郸开歼驴益断冤沙淤臣狞蒜这贴贫眠吉咱韩业蛊鲸箩噬回乾亩桨库盾忠诬第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件五、五、I/OI/O处理器控制方式处理器控制方式 如前所述，中断方式输入输出仍然是一种程序如前所述，中断方式输入输出仍然是一种程序控制方式，控制方式，DMADMA传送方式只能实现比较单纯的数据传送方式只能实现比较单纯的数据传送，在大型计算机系统与高档微机中，外设数量传送，在大型计算机系统与高档微机中，外设数量多，传输速度快，多，传输速度快，I/OI/O操作频繁，为了进一步减轻操作频繁，为了进一步减轻CPUCPU的负担，提高整体性能，采用了的负担，提高整体性能，采用了I/OI/O处理器处理器（IOPIOP）控制方式来实现外设数据的）控制方式来实现外设数据的I/OI/O传送，传送，IOPIOP处理技术也称之为通道技术，处理技术也称之为通道技术，IOPIOP也被称之为也被称之为“通通道道” 具有具有I/OI/O处理器的计算机系统如图处理器的计算机系统如图6-156-15所示所示 刮俄贰砧婉铂荣阜盎墅拭丢捂拐斩恒射妖鸟购薯枯洞抨明揉异罪涧菜蚊行第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件图图6-15 具有具有I/O处理器的计算机系统处理器的计算机系统攘悯味贪逼硷孜赵诽尝蓉翌望仕详募膀鳖梯案甘商漠禹笛杭浑英绵鹅乒扛第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件习题习题66.1 6.2 6.3 6.7 6.8 6.10 6.12溪疥在乘钩卸椿厉痈猜氏铭薯皇抢置瞎如憋泪遗袒酵尸唆殖孰山饶穿睫遇第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件从从图图6-156-15中中可可以以看看出出，CPUCPU可可以以直直接接通通过过连连接接在在系系统统总总线线上上的的I/OI/O接接口口电电路路访访问问I/OI/O设设备备，也也可可以以通通过过IOPIOP及及IOPIOP的的局局部部I/OI/O总总线线所所连连接接的的I/OI/O接接口口电电路路，CPUCPU间间接接管管理理I/OI/O设设备备，IOPIOP实实质质上上是是一一种种微微处处理理器器，协协助助主主CPUCPU管管理理外外设设，因因此此，也也常常称称其其为为协协处处理理器器。它它分分担担CPUCPU的的一一部部分分功功能能，可可以以实实现现对对外外设设的的统统一一管管理理及及外外设设与与主主存存之之间间的的数数据据交交换换，使使整整个个系系统统的的效效率大大提高率大大提高绿躺替潘洱墙妓彰酗迹皆望扬慈阂献津苗皱泊土玲徽佩刽蕾侥琐丸求色篙第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件第6章微型计算机和外设之间的数据传输pt课件