1、 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
2、求教学目的和教学要求重点：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/
3、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 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 nI/O接口是位于系统与外设间、用来协助接口是位于系统与外设间、用来协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机系统板的可编程接口芯片、机系统板的可编程接口芯片、I/O总总线槽的电路板（适配器）都是接口电路线槽的电
4、路板（适配器）都是接口电路什么是什么是I/OI/O接口（电路）？接口（电路）？n微机的外部设备多种多样微机的外部设备多种多样n工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作原理、驱动方式、信息格式、以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）？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根据应用系统的需要，使用和构造相应
5、根据应用系统的需要，使用和构造相应的接口电路，编制配套的接口程序，支的接口电路，编制配套的接口程序，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？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 6.1.3 接口技术的发展及分类接口技术的发展及分类 微型计算机接口技术的发展，基本上是与微处理微型计算机接口技术的发展，基本上是与微处理器的发展同
6、步进行的。按照接口技术与接口随着微器的发展同步进行的。按照接口技术与接口随着微处理器的发展，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一、固定式接口电路 早期的微处理器多采用早期的微处理器多采用PMOSPMOS工艺，集成度低，工艺，集成度低，系统结构与指令系统均比较简单，受半导体工系统结构与指令系统均比较简单，受半导体工艺的限制，接口芯片的集成度也不高，大都采艺的限制，接口芯片的集成度也不高，大都采用用TTLTTL与与MSIMSI工艺，计算机接口由小规模
7、或中规工艺，计算机接口由小规模或中规模集成电路组合而成，要改变其功能与工作方模集成电路组合而成，要改变其功能与工作方式必须改变硬件连线才能实现，将这种简单接式必须改变硬件连线才能实现，将这种简单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 二、可编程接口电路 16 16位微处理器（例如位微处理器（例如8086CPU8086CPU）的出现，使微型）的出现，使微型计算机的发展进入了第二代，第二代微处理器采计算机的发展进入了第二代，第二代微处理器采用了用了NMOSNMOS工艺，集成度明显提高，工艺，集成度明显提高，IntelIntel公司推出公司推出的与此相适应的接口芯片有中断控制器的与此
8、相适应的接口芯片有中断控制器8259A8259A，并，并行行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A8255A，定时，定时/计数器计数器8253825382548254，DMADMA控制器控制器8237A8237A以及串行通信接口芯片以及串行通信接口芯片82508250等，等，这些芯片都是采用这些芯片都是采用NMOSNMOS工艺的大规模集成（工艺的大规模集成（LSILSI）芯片，而且都是可编程的接口芯片，用户可以通芯片，而且都是可编程的接口芯片，用户可以通过对接口芯片的在线编程，方便灵活地改变接口过对接口芯片的在线编程，方便灵活地改变接口的工作方式的工作方式 三、智能接口与通用外围接口 Inte
9、lIntel公司于公司于19851985年首次推出第三代微处理器年首次推出第三代微处理器8038680386，19891989年又推出年又推出X86X86系列的第四代微处理器系列的第四代微处理器8048680486，这时，这时代的芯片大都是采用了代的芯片大都是采用了NMOSNMOS或或CMOSCMOS工艺的超大规模集工艺的超大规模集成（成（VLSIVLSI）芯片。与此相应，也开发出了大批集成度）芯片。与此相应，也开发出了大批集成度更高的接口器件。这一时期接口芯片的显著特点是应更高的接口器件。这一时期接口芯片的显著特点是应用了单片机作通用接口，使接口电路智能化用了单片机作通用接口，使接口电路智能
10、化 智能化接口集单片机技术与接口技术于一体，可直智能化接口集单片机技术与接口技术于一体，可直接与外围设备相连，它是一种结构与功能接近于接与外围设备相连，它是一种结构与功能接近于CPUCPU的的专用控制器，有独立的指令系统，通过编写完整的专用控制器，有独立的指令系统，通过编写完整的I/OI/O管理程序和预处理程序，来实现对许多外设频繁的管理程序和预处理程序，来实现对许多外设频繁的I/OI/O进行管理，从而减轻了进行管理，从而减轻了CPUCPU管理管理I/OI/O设备的负担，大大设备的负担，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 四、功能接口板 由于微型计算机使用了各种统一的总线标准
11、，由于微型计算机使用了各种统一的总线标准，例如：例如：ISAISA、PCIPCI、SCSISCSI、USBUSB等各种总线，因而等各种总线，因而从电气特性、机械特性及通信协议等方面都已从电气特性、机械特性及通信协议等方面都已标准化，开发商已为各种总线开发出了不同功标准化，开发商已为各种总线开发出了不同功能的专用接口板，可供用户选购，例如：能的专用接口板，可供用户选购，例如：PCIPCI总总线的线的ADCADC和和DACDAC功能板，功能板，PCIPCI的网卡，基于的网卡，基于PCIPCI的的RS-232RS-232串行通行卡等串行通行卡等 6.2 I/O端口的编址方式端口的编址方式 端口端口是
12、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
13、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 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
14、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
15、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 优点：优点：不占用内存空间，使用专门不占用内存空间，使用专门I/OI/O指令访指令访问问I/OI/O端口，端口，I/OI/O速度快速度快 缺点：缺点：CPUCPU的引脚上必须具有能区分出访问内的引脚上必须具有能区分出访问内存
16、还是访问存还是访问I/OI/O端口的信号，作为端口的信号，作为I/OI/O接口电接口电路中端口译码电路以及存储器片选译码电路的路中端口译码电路以及存储器片选译码电路的输入信号输入信号专用I/O编址的优缺点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
17、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 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
18、地址开始的64KB64KB（0000 0000H0000 0000H0000 FFFFH0000 FFFFH）I/OI/O地址空地址空间中任意地址间中任意地址 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
19、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，相指令将不被执行，相应还要产生一个普通的保护故障应还要产生一个普通的保护故障在保护模式下，在保护模式下，3232位机任务状态段（位机任务状态段（TSSTSS）中的）中的I/OI/O允许位，提供了另一种保护机制。允许位，提供了另一种保护机制。I/OI/O允许位中允许位中的每一位分别与一个的每一位分别
20、与一个8 8位的位的I/OI/O端口相对应。当执行端口相对应。当执行I/OI/O操作时，虽然当前的特权级（操作时，虽然当前的特权级（CPLCPL）大于或等于）大于或等于I/OI/O特权级（特权级（IOPLIOPL），但），但CPUCPU要检查要检查I/OI/O允许位中与允许位中与该该I/OI/O端口对应的那一位，若该位为端口对应的那一位，若该位为1 1，则禁止当前，则禁止当前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操操作作在虚拟在虚拟80868086模式下，所有的模式下，所有的I/OI/O操作均要受操作均要受I/OI/O允许位的限制允许
21、位的限制 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 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 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
22、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 1数据端口数据端口 n用于中转数据信息。一种情况是用于中转数据信息。一种情况是CPUCP
23、U通过数据总通过数据总线，将待传送给外设的数据先传送到数据端口，线，将待传送给外设的数据先传送到数据端口，然后由然后由I/OI/O设备通过与设备通过与I/OI/O接口电路相连接的数接口电路相连接的数据线取得该数据据线取得该数据n另一种情况是另一种情况是I/OI/O设备首先将输入数据锁存于数设备首先将输入数据锁存于数据端口，然后，据端口，然后，CPUCPU通过数据端口将该数据读入通过数据端口将该数据读入CPUCPU中。数据端口一般既有输出寄存器（或称输中。数据端口一般既有输出寄存器（或称输出锁存器），又有输入寄存器（或称输入锁存出锁存器），又有输入寄存器（或称输入锁存器）器）2、命令端口、命令端
24、口用于传送对用于传送对I/OI/O设备的命令信息。设备的命令信息。CPUCPU将命将命令信息通过数据总线写入令信息通过数据总线写入I/OI/O接口电路的命令接口电路的命令寄存器中，然后传送到寄存器中，然后传送到I/OI/O设备，以便控制外设备，以便控制外设的操作。它由输出寄存器组成，命令端口设的操作。它由输出寄存器组成，命令端口是一个输出端口是一个输出端口3、状态端口、状态端口用于传送外设所处的状态信息。状态端口是输入用于传送外设所处的状态信息。状态端口是输入端口，端口，CPUCPU通过读取状态端口的数据，以此了解外设通过读取状态端口的数据，以此了解外设当前所处的工作状态，比如，如果是输入设备
25、，则当前所处的工作状态，比如，如果是输入设备，则可以通过状态信息了解输入设备是否有了等待输入可以通过状态信息了解输入设备是否有了等待输入的新数据，如果是输出设备，的新数据，如果是输出设备，CPUCPU通过读入的状态信通过读入的状态信息，可以了解输出设备是否作好了接受息，可以了解输出设备是否作好了接受CPUCPU传送新数传送新数据的准备。显然，据的准备。显然，1bit1bit的状态信息可以反应的状态信息可以反应1 1个外设个外设的两种状态，的两种状态，1 1个个8 8位的状态端口则可以反应外设的位的状态端口则可以反应外设的8 8个状态信息个状态信息总之，总之，I/OI/O接口电路中一般有数据端口
26、、命接口电路中一般有数据端口、命令端口以及状态端口，每个端口地址是不相令端口以及状态端口，每个端口地址是不相同的，同的，CPUCPU均通过数据总线来传送三种端口的均通过数据总线来传送三种端口的数据。有些数据。有些I/OI/O接口中，还有中断控制逻辑电接口中，还有中断控制逻辑电路，以便外设与路，以便外设与CPUCPU之间以中断方式进行输入之间以中断方式进行输入或输出，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以及以及I/OI/O设备的种类繁多，设备的种类繁多，CPUCPU与与I/OI
27、/O设备设备所构成的系统不可能完全相同，所构成的系统不可能完全相同，CPUCPU与与I/OI/O设备设备之间传输数据的方式也不完全相同，接口电路之间传输数据的方式也不完全相同，接口电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般可以划分为一般可以划分为五种五种传输数据的方式：无条传输数据的方式：无条件件I/OI/O传送方式、查询式输入输出方式、中断传送方式、查询式输入输出方式、中断控制方式、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一、无条件输入输出方式一、无条件输入输出方式无条件输入输出方式无条件输入输出方式是一种最简单的输
28、入是一种最简单的输入/输输出控制方式，其出控制方式，其I/OI/O接口电路及软件比较简单，接口电路及软件比较简单，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点特点：输入接口电路总是准备好了等待输入给：输入接口电路总是准备好了等待输入给CPUCPU的数据，输出接口电路总是准备好了接受来的数据，输出接口电路总是准备好了接受来自自CPUCPU的数据。的数据。CPUCPU无须查询无须查询I/OI/O设备是否准备就设备是否准备就绪，直接用汇编语言或高级语言编程，实现输入绪，直接用汇编语言或高级语言编程，实现输入或输出操作或输出操作 此种方式的接口电路是查询式输入输出方式接此种方式的接口电
29、路是查询式输入输出方式接口电路的基础口电路的基础 IOR*与与IOW*的产生的产生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 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 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 例：假设状态端口与数据端口的地址分别为例：假设状态端口与
30、数据端口的地址分别为300H300H和和301H301H，状态信息从数据总线上的，状态信息从数据总线上的D D0 0位读入位读入CPUCPU中，查询中，查询式输入程序段如下：式输入程序段如下：MOV DXMOV 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 ALTEST 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
31、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 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 例：假设状态端口与数据端口的地址分别为例：假设状态端口与数据端口的地址分别为3FOH3FOH和和3F1H3F1H，状态信息从数据
32、线上，状态信息从数据线上D D7 7位读入位读入CPUCPU中，查询式输中，查询式输出程序段如下：出程序段如下：MOV DXMOV 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 ALTEST AL，80H 80H；AL80HAL80H，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
33、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 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查询式查询式A/DA/D转换的
34、基本结构图转换的基本结构图 设设A/DA/D转换为转换为8 8位，而且假设、及的地址分别是位，而且假设、及的地址分别是302H302H、301H301H以及以及300H300H，如果要顺序采集，如果要顺序采集CHCH0 0与与CHCH1 1两两道模拟信号，各采集道模拟信号，各采集100100次，并将所采集的数据分别次，并将所采集的数据分别存入内存数据段内起始位置为存入内存数据段内起始位置为0000H0000H和和1000H1000H的内存的内存空间，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，1
35、000H；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 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 M
36、OV 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 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
37、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 BGN3 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 从图从图6-116-11可以看出，当可以看出，当CPUCPU与与I/OI/O设备之间采用查询设备之间采用查询式输入输出方式交换数据时，式输入输出方式交换数据时，CPUCPU必须顺序查询每一必须顺序查询每一个外设个外
38、设，当某一个外设不需要服务时，当某一个外设不需要服务时，CPUCPU也得按顺也得按顺序查询一次。外设总是处于被动状态，序查询一次。外设总是处于被动状态，CPUCPU无法快速无法快速响应外设要求及时服务的请求。响应外设要求及时服务的请求。CPUCPU为了服务外设，为了服务外设，其它程序会停止执行，所以，查询式其它程序会停止执行，所以，查询式I/OI/O方式不可能方式不可能是微型计算机外设工作的最佳选择，不适用于实时监是微型计算机外设工作的最佳选择，不适用于实时监控系统控系统 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
39、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，
40、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 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 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
41、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 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）即直接存储器存取方式，是指在专门的存取方式，是指在专门的DMADMA控制器的控制下实现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外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，数据传输不经过术。在这种方式下，数
42、据传输不经过CPUCPU，传送的，传送的速度速度 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。在在这种方式下，数据传输不经过这种方式下，数据传输不经过CPUCPU，传送的速度就，传送的速度就只取决于存储器和外设的工作速度只取决于存储器和外设的工作速度 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DMACDMA
43、C控控制三种总线实现高速外存与内存之间数据的制三种总线实现高速外存与内存之间数据的交换。由交换。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，于是结束一次于是结束一次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图图6-13 DMA系统的基本组成系统的基本组成DMAC内部包括四个基本寄存器内部包括四个基本寄存器地址寄存器：地址寄存器：用于存取下一个要访问的内存单用于存取下一个要访问的内存单元的地址，地址寄存器的内容加元的地址，地址寄存器的内容
44、加1 1或减或减1 1操作，取操作，取决于决于DMACDMAC的设计的设计字节计数器：字节计数器：用于存放尚未传送完毕字节的数用于存放尚未传送完毕字节的数量，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态寄存器：状态寄存器：反映反映DMACDMAC当前所处的状态，例如，当前所处的状态，例如，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3 3DMADMA传送的基本原理传送的基本原理五、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
45、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
46、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 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习题习题66.1 6.2 6.3 6.7 6.8 6.10 6.12从图从图6-156-15中可以看出，中可以看出，CPUCPU可以直接通过连接可以直接通过连接在系统总线上的在系统总线上的I/OI/O接口电路访问接口电路访问I/OI/O设备，也可以设备，也可以通过通过IOPIOP及及IOPIOP的局部的局部I/OI/O总线所连接的总线所连接的I/OI/O接口电路，接口电路，CPUCPU间接管理间接管理I/OI/O设备，设备，IOPIOP实质上是一种微处理器，实质上是一种微处理器，协助主协助主CPUCPU管理外设，因此，也常称其为协处理器。管理外设，因此，也常称其为协处理器。它分担它分担CPUCPU的一部分功能，可以实现对外设的统一的一部分功能，可以实现对外设的统一管理及外设与主存之间的数据交换，使整个系统的管理及外设与主存之间的数据交换，使整个系统的效率大大提高效率大大提高
