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微机原理与接口技术-唐彦-第七章 常用数字接口电路part 2.ppt

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微机原理接口电路课件_ppt课件

微机原理接口电路课件_ppt课件

黄玉清制作
7.2.3： DMA传送方式
7.2.3
直接存储器存取方式（DMA） (Direct Memory Access)
DMA特点：
具有接管和控制系统总线的功能，但在取 得总线控制权之前，与其它接口芯片一样， 受CPU的控制。 在DMA方式，DMA管理总线，控制传送数据的 开始与结束，传送的字节数，传送的方向及 地址。
黄玉清制作
…...
7.2：查询式输出思考题
提问：
条件传送方式的工作原理是怎样的？主 要用在什么场合？ 画出条件传送（查询）方式输出过程的 流程图。 查询式传送方式有什么优缺点？
黄玉清制作
7.2：中断传送方式
7.2.2 中断传送方式
中断传送方式的原理
启动外设
外设准备好数据,发一个选通信号 外设向CPU发中断请求 CPU受到中断请求信号，暂停现行程序 CPU执行中断服务程序，执行输入输出操 作 中断服务程序结束，返回原来程序
HLDA
发存储器地址 修改地址指针
传送数据
传送结束？
DMA结束
图7.17 DMA流程图
黄玉清制作
几种数据传送方式特点？
无条件传送：慢速外设需与CPU保持同步 查询传送： 简单实用，效率较低，硬件开销小 中断传送：外设主动，可与CPU并行工作，但 中断服务保护现场等需要额外时间开销，需要 硬件开销进行中断管理 DMA传送：DMAC控制，外设直接和存储器进 行数据传送，适合大量、快速数据传送,需要硬 件开销
②CPU接到DMA请求信号，如果允许，CPU发DMA响应 信号，DMA控制器接管总线，进入DMA方式；
③能寻址存储器，并修改地址；
④能向外设发读/写信号；
⑤能控制传诵的字节数，判断DMA是否结束； ⑥DMA结束时，能向CPU发出结束信号，将总线控制 权交还CPU；

课件：微机原理与接口技术7章

课件：微机原理与接口技术7章

输入输出传送方式
• 查询式传送（异步传送方式）
– 这种方式，CPU要遵循“先查询，后传送”的 原则，保证只有在外设已经是在“准备好”状 态，才开始传送数据。
– 查询式传送的一般流程： • 先从状态口读入状态字； • 如果状态是“准备好”，开始传送； • 如果状态是“没有准备好”，则继续查询，直 到“准备好”，开始传送。
微机原理与接口技术
第七章 微型计算机和外设间的数据传输
第七章 微型计算机外设间的数据传输
概述
• 把外部设备同计算机连接起来实现数据传 送的控制电路称为I/O接口电路，简称 I/O 接口。
I/O接口
（1）转换信息格式——例如串/并、并/串转换等； （2）提供联络信号——协调数据传送的状态信息，如设备
输入输出传送方式
• 查询方式的优点：CPU和外设之间可以很好 地配合工作 。
• 缺点：CPU要长期地查询外设的状态，查询 实际上就是一种等待。CPU长期的等待会影 响CPU的工作效率。
输入输出传送方式：中断
• 中断方式： 中断方式是由外设向CPU发出要求交换数据 的请求，即中断请求。CPU收到中断请求后， 中断当前的工作，为外设服务。服务结束 （输入或输出）后，继续原来的工作。
“就绪”、“忙”、“选通”、“应答”，数据缓冲器 “满”、“空”等； （3）协调定时差异——为协调计算机与外设在“定时”或 数据处理速度上的差异，使两者之间的数据交换取得同步， 有必要对传输的数据或地址加以缓冲或锁存； （4）进行译码选址——一般微机系统中都具有多台外设， 因此I/O接口必须提供设备地址译码以及确定其端口的功 能； （5）实现电平转换——外部电路采用的电平多种多样，包 括TTL, CMOS, RS-232等，接口电路必须提供计算机同外 设间的电平转换和驱动功能； （6）具备时序控制——有的接口电路具有自己的时序，以 满足计算机和各种外设在时序方面的要求。

微机原理与接口技术7-2

微机原理与接口技术7-2
址，符合了8259A的编程要求。
注意：8086系统中数据总线为16位，CPU传送数据时，低8 位数据总线传送到偶地址端口，高8位数据总线传送到奇地 址端口。当8位I/O接口芯片与8086CPU16位数据总线相连 接时，既可以连到低8位数据总线，也可以连到高8位数据 总线。
2019/10/11
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3. 级联缓冲/比较器
什么时刻使ISR中对应位置“0”，就产生不同的中断结 束方式。
2019/10/11
23
① 普通EOI结束方式 在完全嵌套工作方式下，任何一级中断处理结束返回上 一级程序前，CPU向8259A传送EOI结束命令字，8259A 收到EOI结束命令后，自动将ISR寄存器中级别最高的置 “1”位清“0”（此位对应当前正在处理的中断）。
2019/10/11
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③ 优先级自动循环方式 在优先级自动循环方式中，优先级别可以改变。
初始优先级次序规定为IR0、IR1、…、IR7，当任何一级中 断被处理完后，它的优先级别变为最低，将最高优先级赋给 原来比它低一级的中断请求，其它依次类推。
优先级自动循环方式适合用在多个中断源优先级相等的场合。
CPU向8259A发特殊EOI结束命令字，命令字中将当前要 清除的中断级别也传给8259A。此时，8259将ISR寄存器 中指定级别的对应位清“0”，它在任何情况下均可使用。
2019在自动AEOI方式中，任何一级中断被响应后，ISR寄存器 对应位置“1”，但在CPU进入中断响应周期，发第二个INTA 脉冲后，8259A自动将ISR寄存器中对应位清“0”。
应位清“0”。
2019/10/11
15
三、8259A的中断管理方式
1.8259A的编程结构
2019/10/11

微机原理与接口技术第7章控制器接口ppt课件

微机原理与接口技术第7章控制器接口ppt课件
7.3 定时/计数器
7.3.1 定时/计数器工作原理 7.3.2 可编程定时/计数器8253 7.3.3 8253应用例
计数器/定时器工作原理
◆计数器/定时器是一个具有可编程计数功能的专用芯片。 ◆计数器/定时器的结构：
D7~ D0 “写”
“读” D7~ D0
计数初值寄存器 减1计数器
计数值锁存器
8253的内部结构
D7~D0
RD WR CS
A1 A0
数据总线 缓冲器
读/写 控制 逻辑
控制寄存器
计数器0
初值寄存器 减1计数器 输出锁存器
计数器1
计数器2
CLK0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1 CLK2 GATE2 OUT2
8253的引脚性能
◆ D7~D0：8位、双向、三态数据线, 直接和系统数据总线连接。 ◆ CS：片选信号, 低电平有效。 ◆ RD, WR：读信号, 写信号, 低电平时有效。 ◆ A1, A0：8253端口选择线。00~10分别选择计数器0~2, 11选择控制端
◆方式1和方式5
硬件触发（GATE上升沿）启动计数。它们的区别：方式1在计数过程 中输出一个宽度为计数初值乘以TCLK的单相负脉冲；方式5在计数结 束后输出一个宽度为一个TCLK的负脉冲。
◆方式2和方式3
具有自动重装计数值的能力, 是频率发生器(分频器)。它们的区别：方 式2输出占空比为(n-1):1的矩形波信号；方式3输出占空比为(n/2) : (n/2) 的方波信号。
口。 ◆ CLK0~CLK2：分别是计数器0~2的计数脉冲输入端, 做计数速率的
控制。 ◆ GATE0~GATE2：分别是计数器0~2门控输入端, 做计数允许/禁止的

微机原理与接口技术PPT教学课件

微机原理与接口技术PPT教学课件
二、存储器容量
存储容量是衡量微型计算机中存储能力的 一个指标，它包括内存容量和外存容量。内存 容量分最大容量和装机容量，外存容量是指磁 盘机和光盘机等容量。
③ 各种服务性程序，如机器的调试、故障检查和 诊断程序、杀毒程序等。
④ 各种数据库管理系统，如SQL Sever、Oracle、 Foxpro等。
2020/12/11
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1.1 微型计算机及其特点
应用软件是用来为用户解决某种应用问题 的程序及相关的文件和资料。常见应用软件主 要有以下几种: ① 用于科学计算方面的数学计算软件包、统计软 件包。 ② 文字ห้องสมุดไป่ตู้理软件包（如WPS、Office ）。 ③ 图像处理软件包（如Photoshop、动画处理软 件3DS MAX）。 ④ 各种财务管理软件、税务管理软件、工业控制 软件、辅助教育等 。
一、微型计算机系统
微型计算机系统由硬件（Hardware）系统和 软件（Software）系统两大部分组成。
硬件系统是指微机的物理实体，由电子部件 和机电装置组成，包括主机箱内的MPU、RAM、 ROM、I/O接口、系统总线及控制电路、外围硬 件设备等。
具体由五大功能部件组成，即：运算器、控 制器、存储器、输入设备和输出设备。其中运算 器和控制器统称为微处理器（MPU）或中央处理 器（Contol Processing Unit，CPU）。
通过本章学习内容，会对微型计算 机概况有一个较全面的了解，为后续 内容的学习指明方向。
2020/12/11
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1.1 微型计算机及其特点
1.1.1 微型计算机系统简介
一、微型计算机系统
微型计算机系统简称为MCS（micro computer system），它以微型计算机为核心， 再配备以相应的外围设备、辅助电路和电源 （统称硬件）及指挥微型计算机工作的系统软 件，便构成了一个完整的系统。

精品课件-微型计算机原理及接口技术-第7章_2

精品课件-微型计算机原理及接口技术-第7章_2

74LS74
D CLK Pr CLR
8237DMA的 DREQ0
到盒式磁带电路 到8255的PC5 ＋5 V
4.7 k 到speaker驱动电路
PB1 8255 端口61
speaker数据
74LS38 集电极开路门
图7.24 PC机中8253的连
19
7.2 可编程定时器8253 五、8253的初始化及应用
初始化顺序： 【方法1】 逐个对计数器进行初始化。 【方法2】 先写所有计数器的方式字，再装入各计数器的计数值。
20
. .
图 7
25
写入方式控制字
一 个 计 写入计数值低字节 数 器 的 写入计数值高字节 初 始 化 顺 序
序图 7 26
另 一 种 初 始 化 编 程 顺
写方式控制字(计数器0) 写方式控制字(计数器1) 写方式控制字(计数器2) 写计数值低字节(计数器1) 写计数值高字节(计数器1) 写计数值低字节(计数器2) 写计数值高字节(计数器2)
; 写入控制寄存器，01 01 010 0
; 写低字节
; 计数值：18 ; 频率发生器
电路图 控制寄存器
PCLK经二分频后，频率为1.19318MHz，则负脉冲间隔时间：
18×（1 / 1.19318）μs ＝ 15 μs
→ DRAM 刷新
23
7.2 可编程定时器8253 五、8253的初始化及应用
; 写低字节 ; ; 计数值：65536 ; 输出对称ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ波
电路图 控制寄存器
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7.2 可编程定时器8253 五、8253的初始化及应用
在IBM公布的软件BIOS中，对8253初始化的程序：
MOV AL, 54H

微机原理与接口技术第七章.ppt

用户编程原则 ①尽可能使用DOS的系统功能调用，
提高程序可移植性。 ②在DOS功能不能实现情况下，
考虑用BIOS功能调用。 ③在DOS和BIOS的中断子程不能解决问题时,
使用IN/OUT指令直接控制硬件。 3
1. 调用方法
设置入口参数
在AH设置功能号m 执行中断指令INT N
分析、应用出口参数
4
2、DOS功能调用要注意的问题 使用DOS功能调用还要注意下列问题： （1）从键盘输入的字符由系统自动转换为ASCII码， 在进行数据处理时要特别注意； （2）需要在屏幕上显示的字符要在程序中将其转 换为ASCII码。
stri DB ‘Tsinghua University’, ‘$’
data ENDS
code SEGMENT
ASSUME CS:code, DS:data
start: MOV AX, data ; 置 缓 冲 区 地 址 于
DS:DX
MOV DS, AX
LEA DX, stri
MOV AH, 09H
;定义缓冲区 ;定义限制最多输入个数 ;用于存放实际输入个数 ;用于存放输入的字符串
从键盘输入‘ABCD’, 回车，内存的存放结果:
地址
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0a 0b 0c 0d 0e 0f
内容
0B 04 41 42 43 44 0D 00 00 00 00 00 00 00 00 00
INT 21H
MOV AH, 4CH
INT 21H
；返回DOS
code ENDS
END start
2
PC—DOS是IBM PC微型计算机的磁盘操作系统。 它为用户提供了许多命令，也有80多个子程序可供用 户调用。这些子程序的功能主要是实现对存储器和基 本I/O设备的管理等。为了便于调用将所有子程序顺 序编号，如PC DOS2.0有87个子程序，编号从0开始到 57H。

第7章常用数字接口电路PPT课件


DB
IOW
IOR
？
A1
A0
译码器
8253
GATE0
D0~D7 GATE1
GATE2 WR
CLK0 RD CLK1
A1
CLK2
A0
OUT0
OUT1 CS
OUT2
精选PPT课件
+5V 2MHz
18
8253应用例
初始化程序
CNT0： MOV DX，0123H MOV AL，34H OUT DX，AL MOV DX，0120H MOV AX，20000 OUT DX，AL
D0----D7 CS RD WR A0，A1
REAST
A1 A0 00 01 10 11
A端口 B端口 C端口 控制寄存器
精选PPT课件
21
引线
连接外设端的引脚：
PA0~PA7 PB0~PB7 PC0~PC7
分别对应 A、B、C 三个端口
精选PPT课件
22
二、结构
端口A A组
精选PPT课件
6
结构特控制寄存器 控制逻辑
存放控制命令字
精选PPT课件
7
二、计数启动方式
软件启动
GATE端为高电平
置入计数初值后的第2个 CLK脉冲的下降沿
硬件启动 GATE端有一个上升沿
对应CLK脉冲的下降沿
精选PPT课件
8
三、工作方式
精选PPT课件
31
四、方式控制字及状态字
精选PPT课件
16
8253应用例
计算计数初值：
CNT0：10ms/0.5us=20000
CNT1：2 MHz/10KHz=200
CNT2： 5ms/0.5us=10000
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1. 定时中断 通过阅读系统ROM-BIOS的初始化编程，结合硬件连接图Fra bibliotek析计数器0的作用。
MOV AL, 36H OUT 43H, AL MOV AL, 0 OUT 40H, AL OUT 40H, AL
2. 定时刷新：
MOV AL, 54H OUT 43H, AL MOV AL, 18 OUT 41H, AL
7.3.1 8255的引线及结构 1. 外部引线及结构 引脚含义 D0~D7：双向数据信号线 /RD：读信号线，低电平有效 /WR：写信号线：低电平有效 /CS：片选信号，低电平有效 A0、A1：输入寄存器选通信号 RESET：复位输入信号 PA0~PA7：A口的8条输入/输出信号线 PB0~PB7：B口的8条输入/输出信号线 PC0~PC7：C口的8条输入/输出信号线
➢ 端口A：PA0~PA7 A组，支持工作方式0、方式1、方式2 常作数据端口，功能最强大
➢ 端口B：PB0~PB7 B组，支持工作方式0、方式1 常作数据端口
➢ 端口C：PC0~PC7 仅支持工作方式0 A组控制PC4~PC7，B组控制PC0~PC3 分成两个4位端口 可作数据、状态和控制端口 控制最灵活，最难掌握
7.2.4 8253的应用
1. 8253与系统的连接 ➢ 8253共占用4个端口地址 ➢ 信号CS、A0、A1与读信号/RD、写信号/WR配合，可以实现对8253的
各种读写操作。
8253连接到系统总线的连接图：
2. 8253的编程 也称为对8253进行初始化。包括两个部分： ➢ 写各计数器的方式控制字 ➢ 设置计数初值。
IOR
RD
IOW
WR A口
系 统 总
A0 A1
线 信
D0~D7
B口
外 设
D0~D7
号
A2
。
。
译
。 。
。 。
码
CS
C口
A15
7.3.2 8255的工作方式
3种基本工作方式：方式0、方式1、方式2 ➢ 方式0：基本输入输出方式
适用于无条件传送和查询方式的接口电路 ➢ 方式1：选通输入输出方式
适用于查询和中断方式的接口电路 ➢ 方式2：双向选通传送方式
2．内部结构
➢ 1）数据端口
➢ 2）A组和B组控制电路
➢ 3）读写控制逻辑
A组
➢ 4）数据总线缓冲器
控制
DB 数据总线
缓冲器
8位内部 数据总线
RD WR
A0 A1 RESET
CS
读/写 控制 逻辑
B组 控制
A组 端口A （8）
A组 端口C 高4位
B组 端口C 低4位
B组 端口B （8）
PA7~PA0 PC7~PC4 PC3~PC0 PB7~PB0
3. 扬声器控制：
MOV AL, 0B6H OUT 43H, AL MOV AX, 1190 OUT 42H, AL MOV AL, AH OUT 42H, AL IN AL, 61H MOV AH, AL OR AL, 03 OUT 61H, AL … MOV AL, AH OUT 61H, AL
例如，已知某个8253的计数器0、1、2和控制端口依次为40H~43H。要求 设置其中的计数器0为方式0，采用二进制计数，先低字节后高字节写入计 数值。初始化程序段如下：
MOV AL, 30H OUT 43H, AL 计数器0写入计数初值1024（=400H），初始化程序为： MOV AX, 1024 OUT 40H, AL MOV AL, AH OUT 40H, AL
例7-2，写出图7-13中8253的初始化程序，其中，3个CLK频率均为2MHZ ，计数器0在定时100微秒后产生中断请求，计数器1用于产生周期为10微 秒的对称方波；计数器2每1毫秒产生1个负脉冲。
7.1 并行通信与串行通信
7.1.1 并行通信 特点 ➢ 以计算机的字长，通常是8位、16位或32位为传输单位，一次传送一 个字长的数据 ➢ 适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换 ➢ 与实际传送位数无关 ➢ 对传送的信息不要求固定格式 ➢ 微机系统中最基本的信息交换方法 ——例如：系统板上各部件之间，接口电路板上各部件之间。
适用于双向传送数据的外设
适用于查询和中断方式的接口电路
1. 方式0——基本输入输出方式 ➢ 24条I/O线全部由用户分配功能 ➢ 端口信号线之间无固定的时序关系 ➢ 输出锁存，输入只有缓冲能力而无锁存能力 ➢ 单向I/O，一次初始化只能指定某一端口作输入或作输出，不能使该端口同
时既作输入又作输出。 ➢ 分成彼此独立的两个8位和两个4位并行口 ➢ 只能把C口的高4位为一组或低4位为一组同时输入或输出。 ➢ C口有按位进行置位和复位的能力
分类 ➢ 输入和输出 ➢ 单向和双向 ➢ 数字和模拟 ➢ 简单接口和可编程接口
7.3 可编程并行接口8255
具有多种功能的可编程并行接口电路芯片 ➢ 最基本的接口电路：三态缓冲器和锁存器 ➢ 与CPU间、与外设间的接口电路：状态寄存器和控制寄存器 ➢ 还有端口的译码和控制电路、中断控制电路 共24个外设引脚，分3个端口、2组控制； 共3种输入输出工作方式 ➢ 方式0——基本输入输出 ➢ 方式1——选通输入输出 ➢ 方式2——双向选通输入输出
2. 内部结构和工作原理 ➢ 1）计数器（0、1、2） ➢ 2）控制寄存器 ➢ 3）数据总线缓冲器 ➢ 4）读写控制逻辑
计数器工作方式一览表
7.2.3 8253的控制字
8253必须先初始化才能正常工作，每个计数通道可分别初始化 CPU通过指令将控制字写入可编程定时器8253的控制寄存器，从而确定3 个计数器分别工作于何种工作方式下。 8253的控制字具有固定的格式
初始化的方法有两种： ➢ （1）以计数器为单位逐个进行初始化 ➢ （2）先写所有计数器的方式字，再装入各计数器的计数值
例7-1， 在IBM PC系统板上使用了一块8253定时/计数器，其计数器0（ CNT0）用于为系统的电子钟提供时间基准，它的输出端作为系统的中断 源接到8259的IR0端；计数器1（CNT1）用于DRAM的定时刷新；计数器2 （CNT2）主要用作机内扬声器的音频信号源，可输出不同视频的方波信 号。图7-16是简化了的IBM PC内8253的连接图，其接口地址采用部分译 码方式，占用的设备端口地址为40H~5FH。以下编程中，使用了地址中的 40H~43H。