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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,微機系統(tǒng)與接口技術(shù),東南大學,*概念：總線、接口電路、接口芯片、端口地址,*,中斷及其處理,中斷控制器,8259,*,定時器,/,計數(shù)器,*,并行,/,串行接口,DMA,電路與應(yīng)用,第五章 輸入輸出接口技術(shù),1,第一節(jié),接口和接口技術(shù),接口,(interface),-,CPU,、,存儲器、外設(shè)之間通過總線進行連接的電路部分，信息交換的中轉(zhuǎn),:,接口技術(shù),-,研究,CPU,如何與外部世界進行最佳耦合與匹配，實現(xiàn)雙方高效、可靠地交換信息的一門技術(shù)，體現(xiàn)軟件、硬件結(jié)合，是微機應(yīng)用的關(guān)鍵。,MOV BX,AL MO

2、V CX,2000H,INC WORD PTR SI+100,IN AL,80H OUT 40H,AL,IN AL,DX OUT DX,AL,存儲器接口,輸入輸出接口,2,地址鎖存器,8282(,兩片,),STB OE,數(shù)據(jù)收發(fā)器,OE 8286,T,A15A8,S6S3/A19A16,AD7AD0,ALE,CLK,RESET,READY,MN/MX,VCC,GND,GND,DEN,DT/R,IO/M,WR,RD,HOLD,HLDA,INTR,INTA,NMI,TEST,SSO,8088CPU,地址總線,數(shù)據(jù)總線,控制總線,8284A,CLK,RESET,READY,+5V,內(nèi),存,I/O,接

3、口,8088,系統(tǒng)非復(fù)用總線,(,最小模式,),結(jié)構(gòu),3,8088,復(fù)用總線,(,最大模式,),結(jié)構(gòu),+5V,CLK,RESET,READY,MN/MX,VCC,RD,QS0,QS1,LOCK,TEST,HIGH,NMI,GND,GND,地址鎖存器,8282(,兩片,),STB,數(shù)據(jù)收發(fā)器,OE 8286,T,MRDC,8288,MWTC,總線,IORC,控制器,IOWC,INTA,8259A,及有關(guān)電路,DT/R,DEN,ALE,地址總線,數(shù)據(jù)總線,控制總線,PC,總,線,A15A8,S6S3/A19A16,AD7AD0,8088,CPU,S0,S1,S2,INTR,RQ/GT0,RQ/GT

4、1,內(nèi),存,I/O,接口,4,I/O,接口：,CPU,控制外部設(shè)備的必經(jīng)通道,實現(xiàn)：,LSI/VLSI,專用或通用接口芯片。,功能：,(1),地址譯碼,I,O,設(shè)備的選擇,:,分時數(shù)據(jù)傳送,(2),信息輸入與輸出（,I/O,接口按命令工作）,(3),數(shù)據(jù)的緩沖及鎖存：時序匹配。,(,打印機,),(4),信息的轉(zhuǎn)換（設(shè)備的信息類型（,數(shù)字,、模擬量等）、電平（,TTL,電平、非,TTL,。,電平等）及碼制（二進制、十進制等）和信息格式（并行到串行或反之）。,I/O,接口功能,5,接口電路的典型結(jié)構(gòu),從編程角度看，接口內(nèi)部主要包括一個或多個,CPU,可以進行讀,/,寫操作的,臨時寄存器,，又稱,I

5、/O,端口（,Port),。,各,I/O,端口由端口地址區(qū)分,(80X86 64K)-,編址方式,I/O,端口,1(,狀態(tài),端口),I/O,端口,2(,數(shù)據(jù)端口,),I/O,端口,3(,控制端口,),地址,譯碼,數(shù)據(jù),緩沖,控制,電路,外,設(shè),AB,DB,CB,C,P,U,數(shù)據(jù)端口,：,用于存放,CPU,與外設(shè)間傳送的數(shù)據(jù)信息,狀態(tài)端口：,用于暫存外設(shè)的狀態(tài)信息,控制端口,：,用于存放,CPU,對外設(shè)或接口的控制信息，,控制外設(shè)或接口的工作方式,。,按存放信息的不同分類,CPU,對外設(shè)輸入,/,輸出的控制，通過對接口電路中各,I/O,端口的讀,/,寫操作完成。,端口,地址編號,6,特點：,端口

6、與存儲器分別獨立編址,端口不占用內(nèi)存空間,設(shè)有專門的,I/O,指令對端口進行讀寫，,對內(nèi)存操作的指令不能用于,I/O,端口,例,80X86,MCS96,系列,，,Z80,系列,I/O,空,間,內(nèi),存,空,間,端口與存儲器分別獨立編址,（,I/O,映射方式）,例,MOV 0040H,AL,對內(nèi)存操作,IN AL,40H,對端口操作,I/O,端口的編址方式,1,7,可尋址,2,20,=1M,個內(nèi)存單元,內(nèi)存范圍,00000,FFFFFh,內(nèi)存單元的地址有多種尋址方式,可尋址,2,16,=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(shù)直

7、接尋址,或,DX,寄存器間接尋址,8088CPU:,采用,I/O,端口與存儲器分別獨立編址,I/O,空,間,內(nèi),存,空,間,8,（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(nèi)存的一部分,使內(nèi)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(nèi)存操作的指令對,I/O,端口均可使用,指令系統(tǒng)中不專設(shè),I/O,指令,。,例,motorola,的,M6800,系列,iMCS51,系列,內(nèi),存,空,間,I/O,空,間,I/O,端口的編址方式,2,9,8088,的輸入,/,輸出指令和時序,輸入指令,IN,IN AL,port;IN AL,DX;,IN

8、AX,port;IN AX,DX,(Port),(AL),(Port+1)(AH),輸出指令,OUT,OUT port,AL;OUT DX,AL;,OUT port,AX;OUT DX,AX,IN/OUT,與存儲器讀寫的差異？,3.,輸入,/,輸出指令,接口,時序,10,最小模式下，,I/O,端口的讀、寫周期,與讀、寫存儲器的過程相似，不同之處：,1,IO/M,變高，,CPU,操作,I/O,端口。,2,端口的地址信號出現(xiàn)在,A15A0,上，,A19A16,全為低電平,。,11,T1,T2,T3,T4,IO,/,M,A15A8,A19A16,/S6S3,ALE,RD,DT/R,DEN,CLK,A

9、7 A0,D7 D0,AD7AD0,8088,GND,A14,A13,A12,A11,A10,A9,A8,AD7,AD6,AD5,AD4,AD3,AD2,AD1,AD0,NMI,INTR,CLK,GND,VCC,A15,A16,/S3,A17,/S4,A18,/S5,A19,/S6,SSO,MN/MX,RD,HOLD,HLDA,WR,IO/M,DT/R,DEN,ALE,INTA,TEST,READY,RESET,8088,CPU,最小模式下,I/O,端口,讀,周期時序,12,8088,CPU,最小模式下,I/O,端口,寫,周期時序,T1,T2,T3,T4,IO,/,M,A15A8,AD7AD0

10、,ALE,WR,DT/R,DEN,CLK,A7 A0,D7 D0,8088,GND,A14,A13,A12,A11,A10,A9,A8,AD7,AD6,AD5,AD4,AD3,AD2,AD1,AD0,NMI,INTR,CLK,GND,VCC,A15,A16,/S3,A17,/S4,A18,/S5,A19,/S6,SSO,MN/MX,RD,HOLD,HLDA,WR,IO/M,DT/R,DEN,ALE,INTA,TEST,READY,RESET,A19A16,/S6S3,13,該電路在,CPU,執(zhí)行指令,MOV DX,284H,IN AL,DX,將輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)讀入,CPU,內(nèi),AL,中,圖中譯碼

11、電路的作用,：,只當,A15A0,上出現(xiàn),284H,時，,（即,0000 0010 1000 0100B,）,輸出,0,，其他輸出,1,。,例,一個輸入設(shè)備的簡 單 接 口 電 路,三 態(tài),緩沖器,開關(guān),狀態(tài),DB,IOR,地址,譯碼,AB,284H,0,0,0,D7,D0,A,15,A0,與,非,IO,總線,74LS244G1/G2,14,執(zhí)行,:,MOV DX,284,H,IN,AL,DX,三 態(tài),緩沖器,開關(guān),輸入,數(shù)據(jù) 線,IOR,地址,譯碼,地址線,284H,0,0,0,D7,D0,A,15,A0,與,非,PC,總,線,IN,指令時序,A15A0,IOR,CLK,D7 D0,T4,T

12、1,T2,T3,Tw,0000 0010 1000 0100,K1,:,K8,D0,D7,01101101B=6DH,K1,K4,K7,閉合時,DB=?,(AL)=?,15,例 一個輸出設(shè)備的簡 單 接 口 電 路,圖中,譯碼電路,的作用,：,只當,A15A0,上出現(xiàn),288H,時，,（即,0000 0010 1000 1000B,）,輸出,0,，其他輸出,1,。,該電路在,CPU,執(zhí)行指令,MOV AL,81H,MOV DX,288H,OUT DX,AL,CPU,內(nèi),AL,中的數(shù)據(jù),81H,送至輸出設(shè)備,IO,總線,鎖存器,輸出,設(shè)備,數(shù)據(jù)線,IOW,地址,譯碼,地址線,288H,0,0,0

13、,D7,D0,A,15,A0,與,非,例,:LED,指示燈,LED?ON,如,7406,7407,又如何？,74LS74,16,OUT,指令時序,執(zhí)行：,MOV AL,81H,MOV DX,288,H,OUT,DX,AL,A15A0,CLK,IOW,D7D0,T4,T1,T2,T3,Tw,PC,總線,鎖存器,輸出,設(shè)備,數(shù)據(jù)線,IOW,地址,譯碼,地址線,288H,0,0,0,D7,D0,A,15,A0,與,非,0000 0010 1000,1000,例,:LED,指示燈,17,輸出設(shè)備接口電路，即硬件上保證,:,只在,CPU,執(zhí)行從,288H,端口,輸出數(shù)據(jù)時，,鎖存器處于觸發(fā)狀態(tài)，其輸出隨

14、輸入變化，,而,CPU,執(zhí)行其它指令時,鎖存器均處于鎖存狀態(tài),其輸出不隨輸入變化，,PC,總,線,鎖存器,輸出,設(shè)備,數(shù)據(jù)線,IOW,地址,譯碼,地址線,288H,0,0,0,D7,D0,A,15,A0,與,非,MOV DX,288H,OUT DX,AL,思考,：,其他的指令為什么不可以？,例：,OUT 50H,AL;MOV 0288H,AL,例,:,LED,指示燈,對本電路,MOV DX,288H,IN AL,DX,結(jié)果如何？,18,接口應(yīng)用舉例,19,接口應(yīng)用舉例,(P292),CS0 EQU 284H,CS1EQU 288H,DELAYTIME EQU 3000,MOV DX,CS1,I

15、N AL,DX,:,MOV CX,DELAYTIME,CHKS:MOV DX,CS0,IN AL,DX,AND AL,1,JZ DATIN,LOOP CHKS,:,DATIN:MOV DX,CS1,IN AL,DX,;,指向數(shù)據(jù)口,；清除,busy,信號,假讀,20,I/O,端口的譯碼,1.,譯碼電路的作用,2.,譯碼電路的構(gòu)成,(,與存儲器譯碼相似）,3.,設(shè)計譯碼電路的方法,4.,片內(nèi)譯碼和片選譯碼,21,I/O,譯碼電路的作用,將,CPU,執(zhí)行,IN/OUT,指令發(fā)出的信號,“,翻譯”成欲操作端口的選通信號，,此信號常作為接口內(nèi)三態(tài)門或鎖存器的控制信號，,接通或斷開接口數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)的連接

16、。,IN,指令時序,A15A0,IOR,CLK,D7 D0,T4,T1,T2,T3,Tw,A15A0,CLK,IOW,D7D0,T4,T1,T2,T3,Tw,OUT,指令時序,22,1.,根據(jù)端口地址確定地址信號,A15A0,的,條件取值,，用門電路、譯碼器及組合、,PLD/GAL,實現(xiàn)滿足條件情況的電路,。,設(shè)計譯碼電路的方法,譯,碼,電,路,A0,A1,A14,A15,IOR,IOW,AEN,譯碼電路,示意圖,2.,設(shè)計,I/O,譯碼電路時：,端口的選通信號通常為低電平有效,除端口的地址信號參加譯碼外，控制信號,IOW,、,IOR (IO/M,、,AEN,也可參加譯碼,),23,例,設(shè)計端口地址為,218H,的譯碼電路,分析,CPU,執(zhí)行,IN,/,OUT,指令時，發(fā)出端口的地址信號,MOV DX,218H,IN AL,DX,或,OUT DX,AL,對應(yīng),218H,端口的地址信號為（只取,A9A0,）：,A9 A8,A7 A6 A5 A4,A3 A2 A1 A0,(,地址信號,),1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 B,2 1 8 H,只要滿足此地址取值的譯碼電路均可,24,方