内工大微机原理 第七章 输入输出接口--2

7.1.2 微型计算机中的中断系统及功能
2、实现中断响应和中断返回 CPU中断响应过程如下： 保护断点和现场 将断点处的PC值（即下一条应执行指令的地址）压入堆栈保存，称之为 保护断点，该操作由硬件自动执行；将有关的寄存器内容和标志位状态 压入堆栈保留下来，这称为保护现场，该操作由用户自己编程完成。 执行中断服务程序 中断返回 恢复原保留寄存器的内容和标志位的状态，这称为恢复现场，该操作由 用户编程完成；然后，执行中断返回RETI，该指令的功能是恢复PC值， 使CPU返回断点，这称为恢复断点。恢复现场和断点后，CPU将继续执 行原来的主程序，中断响应过程到此为止。
7.1.3 微机系统中的中断调用机制
3． 中断处理 中断处理过程与微处理器的结构有密切关系，不同结构的微处理机， 其中断处理的具体步骤也不完全一样。以可屏蔽中断为例，整个过程可 以分为4个环节，中断准备、中断处理、现场回复和中断返回。具体可以 分为以下几步： 关中断 保存断点 保护现场 进行中断处理 恢复现场 中断返回
第7章 输入输出系统（目录）
7.3 声卡 7.3.1声卡简介 7.3.2声卡的构成与功能 7.3.3声卡的工作原理 7.3.4声卡实例AC’97介绍 7.4 网卡 7.4.1网卡简介 7.4.1网卡的构成与功能 7.4.1网卡的工作原理 本章小结 习题
第7章 输入输出系统
输入输出是计算机与外界交流信息的重要手段，在微型计算机中 有多种完成输入输出功能的控制方式。为了全面介绍微型计算机的输 入输出系统，现将输入输出控制方式中常用的中断机制做一介绍。 7.1 微型计算机中的中断机制 中断是现代计算机系统中提高计算机工作效率的一项重要技术。 除了传统的外部事件（硬件）引起的中断外，在微型计算机系统中又 引进了CPU内部软件中断的概念，构成了一个完整的计算机中断系统。 7.1.1中断的基本概念 中断是一种使CPU暂时中止正在执行的程序而转去处理一个临时发 生，或虽然由程序预先安排，但出现在现行程序的什么地方是事先不 知道的特殊事件（执行中断服务子程序），待中断服务程序执行完毕， 能够自动返回到被中断程序继续执行的操作

外部设备如键盘、显示装置、打印机、磁盘机及完成检测和控制的仪表装置 等都是通过输入/输出接口和总线相连的。外部设备的功能是多种多样的。有输入 设备和输出设备，还有外设作为检测设备或控制设备。传输信息的形式，可能是数 字式或模拟式的。传输信息的方式，可能是并行的或者是串行的。传输信息的速度 通常比CPU的速度低得多，且各种外设的工作速度互不相同。
微机原理
2) 状态信息
状态信息反映了当前外设所处的工作状态。对于输入设备，用“准备
好 ” ( READY) 信 号 来 表 明 待 输 入 的 数 据 是 否 准 备 就 绪 ； 对 于 输 出 设 备 ， 用
“忙”（BUSY）信号表示输出设备是否处于空闲状态。
3) 控制信息
控制信息是CPU通过接口传送给外设的，以便控制外设的工作，如外 设的启动和停止信号就是常见的控制信息。实际上，控制信息往往随着 外设的具体工作原理不同而含义不同。
作在方式0，可通过编程设置为输入或输出。
使用8255A方式1工作时，最需要引起注意的是C口的使用。对应A口或 B口方式1的输入/输出，C口提供应答线的引脚均是固定的(详见下面的输 入/输出组态)，这些引脚的功能也是固定的，且不能通过编程的方式来 改变。
微机原理
(1) 方式1的输入组态和应答信号的功能
查询传输时，需要有应答信号，此时端口A和端口B常作为数据端口，把端口C
的两部分(高、低位)用来输出一些控制信号和接收一些状态信号，这样端口C就
用来配合端口A和端口B工作。
微机原理
2．方式1
方式1是一种选通I/O方式，在这种方式下，A口和B口仍作为两个独立的
8位I/O数据通道，可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入或输出。 而C口则要有6位(分成两个3位)分别作为A口和B口的应答联络线，其余2位仍可工

普通高等学校计算机教育“十三五”
微机原理与接口技术
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CONTENTS
7.1 概述 7.2 CPU与外设数据传送的方式 7.3 中断系统 61..44 提微高型存计储算器机性的能结的构技术 6.5 微机主存空间分配
7.1 概述
7.1.1 输入\输出的寻址方式
第七章 输入和输出
CPU寻址外设可以有两种方式。 1．存储器对应输入输出方式
图7-4 并行通信与串行通信
7.1.5 可编程接口概念
第七章 输入和输出
在接口芯片中，各硬件单元不是固定接死的，可由 用户在使用中选择，即通过计算机的命令来选择不同的通 道和不同的电路功能，称为“编程控制”。接口电路的组 态（即电路工作状态）可由计算机指令来控制的接口芯片 称为“可编程接口芯片”。
图ห้องสมุดไป่ตู้-7 查询式输入时的数据和状态信息
第七章 输入和输出
查询部分的程序如下：
POLL：IN AL, STATUS_PORT TEST AL, 80H JE POLL IN AL, DATA_PORT
；从状态端口输入状态信息 ；检查READY是否为1 ；未READY，循环 ；READY，从数据端口输入数据
7.1.2 CPU与I/O设备之间的接口信息 第七章 输入和输出
1．数据（Data） （1）数字量 （2）模拟量 （3）开关量 2．状态信息（Status） 3．控制信息（Control）
图7-1 CPU与I/O之间传送的信息
第七章 输入和输出
图7-2 CPU与外设之间的接口
7.1.3 CPU的输入输出时序
第七章 输入和输出
图7-3 I/O读和写周期时序
7.1.4 CPU与接口电路间数据传送的形式第七章 输入和输出

2．I/O接口的功能 I/O接口是用来连接微型计算机和外部设备的一个中间 部件，因此I/O接口电路要面对主机和外部设备两个方面进 行协调和缓冲。因为不同外部设备面对的CPU都是相同的， 所以接口与CPU间的连接与控制是标准的。而接口电路面 对外部设备的部分则随外部设备的不同而不同，是非标准 的。I/O接口通常应具有下列功能。
2017/8/9
状态寄存器SR。用来反映外部设备的当前工作状态或 接口电路本身的工作状态，用SR中的某一位反映外部设备 的状态，常用的两个状态位是准备就绪信号READY和忙信 号BUSY。 定时与控制逻辑。用来提供接口电路内部工作所需要的 时序及向外发出各种控制信号或状态信号，是接口电路的核 心部件。 （1）I/O接口一般传送哪些信息？ （2）I/O接口有哪些功能？
第7章 微型计算机的输入/输出及DMA
7.1
输入/输出基础知识概述
7.2
I/O端口及其编址方式
7.3
利用ADC0809芯片进行模/数转换的编程
04/13/2007
第7章 微型计算机的输入/输出及DMA
微型计算机无论是用于科学计算、数据处理，还是由于 实时控制，都需要与输入/输出设备或被控对象之间频繁地交 换信息。例如要通过输入设备把程序、原始数据、控制参数、 被检测的现场信息送入计算机处理，要通过输出设备把计算 结果、控制参数、控制状态、显示或送给被控对象。CPU和 外界交换信息的过程称为输入/输出，即通信。输入设备和输 出设备统称为外部设备，简称外设或I/O设备。
04/13/2007
【学习目标】 认识采用I/O接口的必要性和I/O接口传送的信 息。 了解I/O接口的基本功能和基本组成部件。 学习I/O端口地址及编址方式。 学习CPU与外部设备的输入/输出方式。 学习DMA传送方式及DMA控制器8237A。 掌握利用A/D转换芯片（ADC 0809）将模拟量转换成数字 量的过程与基本原理。 学会利用ADC0809芯片进行模/数转换的编程方法。

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无条件传送方式的输入输出原理
CPU数据总线
数据输出 至外设 Q7 ～ Q0 D 7～ D 0 OE CLK D7 ～ D0 G 来自外 设数据 三态缓冲器
地址 输入
≥1 端口 译码器 WR
端口译码信号
≥1
M/IO
RD
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条件传送方式(查询方式)
条件传送即程序查询方式 , 是指 CPU 在传送 数据前 , 首先通过查询确认外设准备好了才 传送数据,否则,CPU等待。从而较好地解决 了CPU与外设传送数据时不同步的问题。 查询的一般步骤: ①从I/O端口读入设备状态信息并确定外设是否 准备好交换数据; ②若外设没有准备好 , 则重复执行第①直到设 备准备好为止; ③CPU执行I/O指令,从I/O端口读/写数据,同时 复位I/O端口的状态字。
NEXT
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8086I/O体结构
BHE=0选择
0FFFFH 0FFFDH 0FFFBH
A0=0
0FFFEH 0FFFCH 0FFFAH
0003H 0001H
对应D15～D8
0002H 0000H
对应D7～D0
返回
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译码电路设计
例 : 设两个输出端口地址为 0FEH ～ 0FFH, 设 计其输出电路 , 要求该电路可按照字节或字 进行输出操作。
C口 高四位
8位内部 数据总线 B组 控制 C口 低四位
I/O PC7～PC4
A0 A1 RESET CS RD
WR
读 /写 控制 逻辑
I/O PC3～PC0
端口B
I/O PB7～PB0
CPU接口 内部控制逻辑
外设接口
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与外设连接端口
端口 A 、 B 和 C 可与外部设备相连接 , 用于数 据输出时具有锁存／缓冲器功能 , 数据输入 时具有锁存功能。端口 C 可作为外设控制和 状态信息的端口,它可以分成为两个4位的端 口 ,每个端口包含一个 4位的输入／输出引脚。 分别与端口 A和 B配合使用 , 作为控制信号输 出,或作为状态信号输入。

• 是输出，通过输出指令向数据端口输出数据
流程
输入状态
就绪？ Y
数据交换
微机原理 第五章 微型计算机和外设的数据传输
查询式输入的接口电路
•
微机原理 第五章 微型计算机和外设的数据传输
查询式输出的接口电路
•
微机原理 第五章 微型计算机和外设的数据传输
•
查 询 式 输 入 过 程 的 流 程 图
微机原理 第五章 微型计算机和外设的数据传输
LED0 LED7
+5V
无条件传送实例
• 例：用无条件传送方式编写产生任意波形、任意频率 的脉冲信号程序。
• 现给定三种波形A、B和C。 • 其中时间间隔T=10ms，每种波形由T1～T8共八个状态
组成，要求连续重复发送T1～T8信号。
微机原理 第五章 微型计算机和外设的数据传输
2 . 条件传送方式
第7章 I/O接口技术
7.1 I/O接口概述
• 7.1.1 接口技术 • 7.1.2 I/O端口的编址方式 • 7.1.3 输入/输出的控制方式
微机原理 第7章 I/O接口技术(2)
7.1.1 接口技术
• 接口的主要功能 （1）对传送数据提供缓冲、隔离和寄存 （2）对信号的形式和数据的格式进行转换 （3）对I/O端口进行寻址 （4）与CPU和I/O设备进行联络
A0～inAc15bx 译码 ;D0＝1，写毕，指针移动
微机原理 第7章 I/O接口技术(5)
00000H
内存 960KB
7.1.3 输入输出的控制方式
• 无条件传送方式 • 查询方式 • 中断方式 • DMA方式
微机原理 第7章 I/O接口技术(6)
7.1.3 输入输出的控制方式