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1、1. 假設 (AL)= 73H, (DX)=21CH, (端口21CH)= 95H,執(zhí)行 MOV DX, 21CH,作業(yè): 6-3, 6-6, 6-10,IN AL, DX,(1) 根據8088CPU在最小模式下的I/O、存儲器讀/寫時序，,描述執(zhí)行IN指令時8088CPU有關引腳的具體變化過程。,(2) 根據IBM PC/XT總線的I/O讀、寫周期時序，,描述執(zhí)行 IN指令時， IBM PC/XT總線上有關引腳的具體過程,如果執(zhí)行的是 MOV DX, 21CH,OUT DX, AL,有關引腳的具體變化過程?,編寫程序，采用無條件傳送方式，從端口256h,讀入100h個字節(jié)數據,3. 某

2、I/O接口的狀態(tài)寄存器D0位存放外設BUSY的,狀態(tài), 其地址為2A3h,,D0=1表示外設忙; 該接口的數據寄存器的地址為,2A1h。編寫程序，,用查詢方式將data為首地址的100個內存單元內容,從該I/O接口輸出。,,復習：,P212P224, P236P239（第二版）,預習：,P223P236, P239P247 （第二版）,1、接口和接口技術,外設是用來實現(xiàn)人機交互的一些機電設備。 外設處理信息的類型、速度、通信方式與CPU不匹配, 不能直接掛在總線上，必須通過接口和系統(tǒng)相連,2、為什么要用接口電路？,二、接口電路的典型結構,從編程角度看，接口內部主要包括一個或多個 CPU可以進

3、行讀/寫操作的寄存器，又稱為I/O端口。 各I/O端口由端口地址區(qū)分。,按存放信息的不同，I/O端口可分為三種類型 數據端口：用于存放CPU與外設間傳送的數據信息 狀態(tài)端口：用于暫存外設的狀態(tài)信息 控制端口：用于存放CPU對外設或接口的控制信息， 控制外設或接口的工作方式。,,,1001 0101 (狀態(tài)端口),,0110 1010 (數據端口),,1100 0110 (控制端口),,,地址 譯碼,,數據 緩沖,控制 電路,,外 設,,,AB,,DB,,CB,C P U,CPU對外設輸入/輸出的控制， 是通過對接口電路中各I/O端口的讀/寫操作完成。,特點： 端口與存儲器分別

4、獨立編址 端口不占用內存空間 設有專門的 I/O指令對端口進行讀寫， 對內存操作的指令不能用于I/O端口,1、端口與存儲器分別獨立編址 （I/O映射方式）,例 MOV 10H , AL 對內存操作 IN 10H, AL 對端口操作,2、端口與存儲器統(tǒng)一編址 （存儲器映射方式）,特點: I/O端口相當于內存的一部分, 使內存容量減小 對I/O端口的讀/寫與對存儲器的讀/寫相同， 所有可對內存操作的指令對I/O端口均可使用， 指令系統(tǒng)中不專設I/O指令。,可尋址220= 1M個內存單元 內存范圍00000 FFFFFh 內存單元的地址有5種尋址 可尋址216

5、= 64 K個I/O端口 I/O端口范圍0000 FFFFH I/O端口的地址由 一個8位二進制數直接尋址 或DX寄存器間接尋址,例 (1) IN AL，28H 若 (28H端口) = 1010 1111B 執(zhí)行后 (AL) = (28H端口) = 0AFH (2) IN AX，28H 若 (28H端口)= 1010 1111B (29H端口)= 0101 0000B 執(zhí)行后 (AL) = (28H端口) = 0AFH (AH) = (29H端口) = 50H (3) MOV DX， 300H IN AL，DX 若 (300H端口)= 69H 執(zhí)行后 (AL) = (3

6、00H端口) = 69H,（2）端口地址可由直接方式或間接方式給出,當端口號在0FFH，即0255時， 可在指令中直接指定端口號 例 IN AL, 21H OUT 20H, AL,當端口號在0FFH，即0255時， 可在指令中直接指定端口號，稱長格式指令 當端口號FFH，即255時, 需把端口號放在DX寄存器中，稱短格式指令 原因是使用直接端口方式的指令機器碼相對長 例 指令 機器碼 IN AL, 21H E421 ;兩個字節(jié) OUT 20H, AL E620 IN AL, DX EC ;一

7、個字節(jié) OUT DX, AL EE,(3) 可進行字節(jié)或字傳送 由指令中AL或AX的類型決定,(4) 注意端口地址與端口內容的區(qū)別 IN AL, 21H 不等于(AL) 21H OUT DX, AL 不等于 (DX) (AL),IN AL, 20H ;字節(jié)傳送 IN AX, 20H ;字傳送 IN AL, DX ;字節(jié)傳送 IN AX, DX ;字傳送,OUT 20H, AL ;字節(jié)傳送 OUT 20H, AX ;字傳送 OUT DX, AL ;字節(jié)傳送 OUT DX, AX ;字傳送,3. 輸入/輸出指令時序, 8088CPU最小模式下, I/

8、O端口寫周期時序,IBM PC/XT 總線上I/O端口讀周期 當CPU 執(zhí)行 IN 指令時，進入I/O端口讀周期, 從指定的端口讀入數據到CPU中。,I/O端口讀周期時序,例 假設 端口218H的內容為7BH MOV DX，218H IN AL, DX,IBM PC/XT 總線上I/O端口寫周期 當CPU 執(zhí)行 OUT 指令時，進入I/O端口寫周期, 將數據寫入指定的端口。,I/O端口寫周期時序,例 假設 (AL) = 92H MOV DX，319H OUT DX，AL,1、譯碼電路的作用,將CPU執(zhí)行IN/OUT指令發(fā)出的地址信號, “翻譯”成欲操作端口的選通信

9、號，解決存儲器、I/O設備與CPU連接時地址總線失配問題。 此信號常作為接口內三態(tài)門或鎖存器的控制信號， 接通或斷開接口數據線與系統(tǒng)的連接。,IN指令時序,OUT指令時序,該電路在CPU執(zhí)行指令 MOV DX, 200H IN AL, DX 將輸入設備的數據讀入CPU內AL中,圖中譯碼電路的作用： 只當A15A0上出現(xiàn)200H時， （即0000 0010 0000 0000B） 輸出0，其他輸出1。,例 一個輸入設備的簡 單 接 口 電 路,,,,該電路在CPU執(zhí)行指令 MOV DX, 300H OUT DX, AL 將CPU內AL中的數據送至輸出設備,圖中譯碼電路的作用：

10、只當A15A0上出現(xiàn)300H時， （即0000 0011 0000 0000B） 輸出0，其他輸出1。,,,,,,219H 21AH 21BH 21CH 21DH 21EH 21FH,,,218H,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,74LS138 3-8譯碼器,A Y0 B Y1 C Y2 G1 Y3 Y4 G2A Y5 Y6 G2B Y7,,,,,,,,,,,,,,,,,0 1 1 0 0 0 0 1 0 0,,&,&,,,端 口 譯碼電路,,,,,,,,,,,,,,,A0 A1 A2 AEN A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 IOR IOW,

11、PC 總 線,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,74LS138 3-8譯碼器,218H,A Y0 B Y1 C Y2 G1 Y3 Y4 G2A Y5 Y6 G2B Y7,,,,,,,,,,,,,,,,,0 1 1 0 0 0 0 1 0 0,,&,&,,,端 口 譯碼電路,,,,,,,,,,,,,A2 A1 A0 AEN A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 IOR IOW,PC 總 線,,,,,218H 21CH 21AH 21EH 219H 21DH 21BH 21FH,,,,,,,,,,,,,概述 1。無條件傳送（CPU與外設同步工作）

12、： 外部控制過程各種動作時間是固定的，而且是已知的。 2。查詢方式（CPU與外設不同步工作）： 傳送前，先查詢外設狀態(tài)，準備好才傳送，否則CPU處于等待狀態(tài)。 3。中斷方式： 外設與CPU處于并行工作，一旦外設準備好，外設向CPU發(fā)中斷申請，條件具備，CPU暫停原程序執(zhí)行，響應中斷，外設與CPU串行工作。 4。DMA方式（高速I/O及成組交換數據）： CPU不干予，由硬件實現(xiàn)存儲器與外設之間交換數據，稱直接存取存儲器。,例2 無條件輸出 : 編程控制系統(tǒng)板上揚聲器發(fā)聲。,查詢傳送方式，編程流程：,查詢方式輸入接口, 參看教材圖6-10,,,,使用中斷方式時: 外設準備數據，CPU執(zhí)行程序,

13、 CPU與外設并行工作； 一旦外設準備就緒，外設向CPU發(fā)中斷申請， CPU暫停原程序執(zhí)行，響應中斷，進行數據傳輸。此時，CPU與外設是串行工作。,中斷方式 輸入接口:,某位未屏蔽， 中斷屏蔽觸發(fā)器 置0，Q=0,（1）當外設數據準備好，外設向接口電路發(fā)出選通信號: 將數據打入鎖存器；同時將中斷請求觸發(fā)器置“1”， （2）若此時,中斷請求屏蔽觸發(fā)器置“0”, =1，Q=0， 允許本接口發(fā)出中斷, 接口電路向CPU發(fā)出中斷請求信號INTR=1； （3）CPU在運行程序時不斷訪問INTR，若查到INTR=1信號， 且CPU內部中斷允許標志IF=1， 則CPU在現(xiàn)行指令執(zhí)行完后， 暫停程序的執(zhí)行，

14、向接口電路發(fā)出中斷響應信號 。 （4）外設把中斷類型號送上數據總線； （4N）=（IP），（4 （N+2））=（CS） （5）CPU轉入中斷服務程序，執(zhí)行IN指令，讀入數據； 清除中斷請求標志。當中斷處理完后，返回原程序。,DMA傳送方式的特點 1. 外設和內存之間，直接進行數據傳送， 不通過CPU, 傳送效率高。 適用于在內存與高速外設、 或兩個高速外設之間進行大批量數據傳送。 2. 電路結構復雜，硬件開銷較大。,接收接口往DMA控制器發(fā)出DMA請求信號后， DMA控制器能向CPU發(fā)出總線請求信號HOLD(高電平)。 當CPU向DMA發(fā)出響應信號HLDA(高電平)以

15、后， DMA能接管對總線的控制，進入DMA方式。 能向地址總線發(fā)出內存地址信息， 對其進行尋址及修改地址指針。 能向存儲器或外設發(fā) ， 命令。 能決定傳送字節(jié)數，并判斷DMA傳送是否結束。 DMA過程結束，能向CPU發(fā)出DMA結束信號，HOLD變低,將總線控制權還給CPU，CPU恢復正常工作。,DMA控制器功能,DMA控制器工作原理,當外設輸入數據準備好，外設向DMA發(fā)出一個選通信號， 將數據送數據端口；向DMA發(fā)出請求。 DMA控制器向CPU發(fā)出總線請求信號(HOLD）高電平。 CPU在現(xiàn)行總線周期結束后響應， 向DMA發(fā)出響應信號(HLDA）高電平； CPU放棄對總線控制，DMA

16、控制器接管三態(tài)總線， 接口將數據送上數據總線，并撤消DMA請求； 內存收到數據以后，給DMA一個回答，于是DMA修改地址指針， 改變傳送字節(jié)數。檢查傳送是否結束。沒有結束， 下次接口準備好數據， 再進行一次新的傳輸； 當計數值計為0，DMA傳輸過程便告結束。 DMA控制器撤消總線請求(HOLD變低)，在下一個時鐘周期上升沿使總線響 應HLDA變低，DMA釋放總線，CPU取得總線控制權。,DMA控制器工作原理（續(xù)）,DMA控制器工作原理（續(xù)）,用DMA方式進行輸出過程與輸入過程類似， 只是在DMA控制器發(fā)出回答信號后 接著發(fā)出的是IO寫信號和存儲器讀信號， 數據傳送方向與輸入相反而已。

17、,DMA控制器工作原理（續(xù)）,一、接口技術的現(xiàn)狀,1用簡單的邏輯電路 2用可編程集成接口芯片 3用多功能的芯片組 4. ?,,簡單的邏輯電路：,簡單的邏輯電路：,簡單的邏輯電路：,簡單的邏輯電路：,2. 用可編程集成接口芯片,將完成某一功能的接口電路集成在一個芯片上， 通過對接口芯片編程，設置接口芯片的工作狀態(tài)。 特點： 1. 體積小、功能強、可靠性高 2. 通常是專門為配合微機系統(tǒng)中的各種適配器設計， 不必增加或增加很少的電路，就可直接與總線連接， 使用方便。 3. 應用時，應掌握芯片的工作原理、外部特性、編程方法。,接口芯片舉例： 并行接口芯片 8255A、8155A、Z80-PIO 串行接口芯片 8251A、8250、Z80-SIO 定時/計數器 8253、8254、Z80-CTC 中斷控制器 8259A DMA控制器 8237A、Z80-DMA 鍵盤控制器 8279 CRT控制器 8275、6845 硬盤控制器 6843 D/A轉換器 DAC0832 A/D轉換器 ADC0809,1. 了解外設工作原理，明確接口功能，選擇接口芯片,二、注意事項,