NEW第六章輸入輸出系統(tǒng)

1、控制總線控制總線CB地址總線地址總線ABI/O接口電路接口電路數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制狀態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DBCPU外設外設控制寄存器控制寄存器狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器面向面向CPU一側(cè)的信號：一側(cè)的信號：面向外設一側(cè)的信號：面向外設一側(cè)的信號：內(nèi)存內(nèi)存空間空間I/O空間空間FFFFF0FFFF80 x86采用采用I/O端口獨立編址端口獨立編址內(nèi)存內(nèi)存部分部分I/O部分部分存儲器空間存儲器空間00000FFFFF返回返回返回狀態(tài)標志狀態(tài)標志寄存器寄存器數(shù)據(jù)口選中數(shù)據(jù)口選中狀態(tài)口選中狀態(tài)口選中狀態(tài)標志狀態(tài)標志狀態(tài)口選中狀態(tài)口選中數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)口斷點斷點主程序主程序中斷服務程序中斷服務程序

2、中斷請求中斷請求對外設對外設進行處理進行處理繼續(xù)執(zhí)行繼續(xù)執(zhí)行返回斷點返回斷點輸入選輸入選通信號通信號數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)口選中選中數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)4. DMA傳送方式傳送方式 希望克服程序控制傳送的不足：希望克服程序控制傳送的不足：外設外設CPU存儲器存儲器外設外設CPU存儲器存儲器 直接存儲器存取直接存儲器存取DMA：外設外設存儲器存儲器外設外設存儲器存儲器 CPU釋放總線，由釋放總線，由DMA控制器管理控制器管理 優(yōu)點優(yōu)點: 省去省去CPU取指令指令譯碼存取數(shù)據(jù)等過取指令指令譯碼存取數(shù)據(jù)等過程程,只受存儲器存取時間限制只受存儲器存取時間限制. 缺點缺點:需專門芯片需專門芯片DMAC.HLDA發(fā)存儲器地址發(fā)存

3、儲器地址傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送結(jié)束？傳送結(jié)束？DMA結(jié)束結(jié)束修改地址指針修改地址指針返回返回返回數(shù) 據(jù)總 線緩沖器讀/寫邏輯控 制寄存器片內(nèi)總線RDWRA0A1CSD0D7計數(shù)器0計數(shù)器1計數(shù)器2CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT216位當前位當前計數(shù)值鎖存器計數(shù)值鎖存器OL16位減位減1計數(shù)器計數(shù)器CE16位位計數(shù)初值寄存器計數(shù)初值寄存器CROUTi（減（減1至至0時）時）MSBLSB鎖存后讀出當前值鎖存后讀出當前值MSBLSB裝入裝入/讀出初值讀出初值&CLKiGATEi16位位 寫入寫入兩次兩次、清零、清零16位位 寫入、計數(shù)、輸出寫入、計

4、數(shù)、輸出16位位 先鎖存再讀出先鎖存再讀出8位位 先鎖存再讀出先鎖存再讀出圖圖 計算器結(jié)構(gòu)示意圖計算器結(jié)構(gòu)示意圖門控信號門控信號GATE是控制計數(shù)器啟停工作的外部信號是控制計數(shù)器啟停工作的外部信號.N=fCLKi/fOUTi,在不同工作方式及定時在不同工作方式及定時/計數(shù)時計數(shù)時的應用不同。的應用不同。D0D1D2D3WRA0A1CSD4D5D6876543212223192021D7RD91110CLK0GATE0OUT0151413CLK1GATE1OUT1181617CLK2GATE2OUT22412VCCGND操操 作作特征位特征位時序時序D D7 7D D6 60 1 0 0 0計數(shù)

5、初值寫入計數(shù)初值寫入0#計數(shù)器計數(shù)器*無無0 1 0 0 1計數(shù)初值寫入計數(shù)初值寫入1#計數(shù)器計數(shù)器*無無0 1 0 1 0計數(shù)初值寫入計數(shù)初值寫入2#計數(shù)器計數(shù)器*無無0 1 0 1 1向控制字向控制字REG寫控制字寫控制字0010無無寫寫“讀計數(shù)值讀計數(shù)值/狀態(tài)狀態(tài)”命命令令11無無0 0 1 0 0讀讀0#計數(shù)器當前計數(shù)值計數(shù)器當前計數(shù)值無無前一命令前一命令A1A0=11時，時， D D7 7D D6 6為為11且且D D5 5為為0 0或或D D7 7D D6 6為非為非11且且D D5 5D D4 4為為00時，讀取的是時，讀取的是當前計數(shù)值；當前計數(shù)值； D D7 7D D6 6為

6、為11且且D D4 4為為0 0讀取的讀取的是狀態(tài)。是狀態(tài)。讀讀0#計數(shù)器狀態(tài)計數(shù)器狀態(tài)無無0 0 1 0 1讀讀1#計數(shù)器當前計數(shù)值計數(shù)器當前計數(shù)值無無讀讀1#計數(shù)器狀態(tài)計數(shù)器狀態(tài)無無0 0 1 1 0讀讀2#計數(shù)器當前計數(shù)值計數(shù)器當前計數(shù)值無無讀讀2#計數(shù)器狀態(tài)計數(shù)器狀態(tài)無無0 0 1 1 1無操作無操作1 * * * *禁止使用禁止使用0 1 1 * * 無操作無操作 CS RD WR A1 A0 ：方式：方式0(軟件啟動軟件啟動)用于單次計數(shù)用于單次計數(shù),計數(shù)到時計數(shù)到時,利用利用OUT信號作信號作為查詢信號或用于產(chǎn)生中斷請求用為查詢信號或用于產(chǎn)生中斷請求用. 無無“初值自動重裝初值自

7、動重裝”功能功能, WR#, WR#寫寫 重寫重寫 后下一脈沖下降沿后下一脈沖下降沿計數(shù)；計數(shù)； GATEGATE高允許、下降高允許、下降、低、低、上升、上升計數(shù)；計數(shù)； OUTOUT在控制字或計數(shù)初值寫完時變低、計數(shù)值為在控制字或計數(shù)初值寫完時變低、計數(shù)值為0 0時變高時變高(N+1(N+1個低個低) )。 一次計數(shù)；一次計數(shù)； OUT在寫入控制字后變高，開始計數(shù)時變低、計數(shù)值為在寫入控制字后變高，開始計數(shù)時變低、計數(shù)值為0時變時變高高(N個低個低); 計數(shù)器由計數(shù)器由GATE的上升沿啟動的上升沿啟動; GATE上升上升、高與下降和低、高與下降和低計數(shù)；計數(shù)； WR#寫寫重寫重寫在下次在下次

8、GATE從從0到到1的跳變時有效；的跳變時有效； 計算器有計算器有“初值自動重裝初值自動重裝”功能功能, ,所以能輸出固定頻率所以能輸出固定頻率的脈沖的脈沖. . OUT OUT在計數(shù)值為在計數(shù)值為1 1時輸出寬度為時輸出寬度為1 1個個CLKCLK的負脈沖的負脈沖( (周期為周期為N N，頻，頻率為率為1/N),1/N),又變?yōu)楦唠娖接肿優(yōu)楦唠娖? ; GATE GATE上升上升、高允許、下降、高允許、下降、低、低計數(shù)；計數(shù)； WR#WR#寫寫 重寫重寫 在下次計數(shù)時有效在下次計數(shù)時有效, ,即計數(shù)器減到即計數(shù)器減到1 1后才有效后才有效. . 有初值重裝功能有初值重裝功能,計數(shù)規(guī)律比較特殊

9、計數(shù)規(guī)律比較特殊. GATE上升上升、高允許、下降、高允許、下降、低、低計數(shù)；計數(shù)； WR#寫寫重寫重寫在下次計數(shù)時有效；在下次計數(shù)時有效； OUT在寫入控制字后變高，計數(shù)開始后，采用每脈沖計數(shù)在寫入控制字后變高，計數(shù)開始后，采用每脈沖計數(shù)減減2; ，計數(shù)到，計數(shù)到0時反向。脈沖寬度時反向。脈沖寬度TCLKn/2 ，OUT變高的第一變高的第一CLK減減1后裝入后裝入 CE，其余每個脈沖計，其余每個脈沖計數(shù)減數(shù)減2. OUT正脈沖時，計數(shù)到正脈沖時，計數(shù)到0的下一個的下一個CLK時時OUT反向反向.OUT正脈沖寬度為正脈沖寬度為TCLK(n 1)/2 ；OUT負脈沖時在計數(shù)到負脈沖時在計數(shù)到0時

10、時反向。負脈沖寬度為反向。負脈沖寬度為TCLK(n 1)/2一次計數(shù)一次計數(shù)(無自動重裝功能無自動重裝功能)； GATE上升上升、高與下降和低不影響計數(shù)；、高與下降和低不影響計數(shù)； WR#寫寫重寫重寫在下次在下次GATE從從0到到1的跳變時有效；的跳變時有效； OUT在計數(shù)值為在計數(shù)值為0時輸出時輸出1個個CLK的負脈沖。的負脈沖。方式方式5輸出的單脈沖輸出的單脈沖(負負)寬度為一個寬度為一個CLK周期周期,而方式而方式1輸出的單脈沖輸出的單脈沖(負負)寬度為寬度為N倍的倍的CLK周期周期(N為計數(shù)初值為計數(shù)初值). 方式方式0方式方式1方式方式2方式方式3方式方式4方式方式5OUT輸出狀態(tài)輸

11、出狀態(tài)寫入控制寫入控制字后變字后變0，計數(shù)結(jié)束計數(shù)結(jié)束變變 1 ， 并， 并維持至重維持至重寫控制字寫控制字或計數(shù)初或計數(shù)初值值寫入控制字寫入控制字后 變后 變 1 ，GATE上升上升沿觸發(fā)變沿觸發(fā)變0，開始計數(shù)，開始計數(shù)，計數(shù)結(jié)束變計數(shù)結(jié)束變1寫入控制字寫入控制字后變后變1，計，計數(shù)到數(shù)到1變變0，維 持 一 個維 持 一 個Tclk變變1寫 入 控 制 字寫 入 控 制 字后變后變1，裝入，裝入初值且初值且GATE=1則則OUT變變1，計，計數(shù)到變數(shù)到變0，重，重裝 初 值 繼 續(xù)裝 初 值 繼 續(xù)計 數(shù) ， 計 數(shù)計 數(shù) ， 計 數(shù)到則反向到則反向?qū)懭肟刂谱謱懭肟刂谱趾笞兒笞?，計數(shù)，計

12、數(shù)結(jié)束變結(jié)束變0，維，維持一個持一個Tclk變變1寫入控制字寫入控制字后 變后 變 1 ，GATE上升上升沿觸發(fā)開始沿觸發(fā)開始計數(shù)，計數(shù)計數(shù)，計數(shù)結(jié)束輸出一結(jié)束輸出一個個CLK的負的負脈沖脈沖初值自動重裝初值自動重裝無無無無計數(shù)到計數(shù)到0重重裝裝根 據(jù) 初 值 奇根 據(jù) 初 值 奇偶分別重裝；偶分別重裝；無無無無計數(shù)過程中改計數(shù)過程中改變初值變初值立即有效立即有效GATE觸發(fā)觸發(fā)后有效后有效計數(shù)到計數(shù)到1或或GATE觸發(fā)觸發(fā)后有效后有效計 數(shù) 結(jié) 束 或計 數(shù) 結(jié) 束 或GATE觸發(fā)后觸發(fā)后有效有效立即有效立即有效GATE觸發(fā)觸發(fā)后有效后有效G ATE0禁止計數(shù)禁止計數(shù)無影響無影響禁止計數(shù)禁止

13、計數(shù)禁止計數(shù)禁止計數(shù)禁止計數(shù)禁止計數(shù)無影響無影響下降沿下降沿暫停計數(shù)暫停計數(shù)無影響無影響停止計數(shù)停止計數(shù)停止計數(shù)停止計數(shù)停止計數(shù)停止計數(shù)無影響無影響上升沿上升沿繼續(xù)計數(shù)繼續(xù)計數(shù)從初值開始從初值開始重新計數(shù)重新計數(shù)從初值開始從初值開始重新計數(shù)重新計數(shù)從 初 值 開 始從 初 值 開 始重新計數(shù)重新計數(shù)從初值開始從初值開始重新計數(shù)重新計數(shù)從初值開始從初值開始重新計數(shù)重新計數(shù)1允許計數(shù)允許計數(shù)無影響無影響允許計數(shù)允許計數(shù)允許計數(shù)允許計數(shù)允許計數(shù)允許計數(shù)無影響無影響1BCD 計數(shù)D7D6D5D4D3D2D1D0SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCD0二進制計數(shù)工作方式選擇000 方式 0001 方式 1 10 方式 2 11 方式 3100 方式 4101 方式 5計數(shù)長度選擇00 將計數(shù)器中的數(shù)據(jù)鎖存于緩沖器01 選擇計數(shù)器低8位讀或?qū)?0 選擇計數(shù)器高8位讀或?qū)?1 選擇先低后高兩個字節(jié)讀或?qū)懹嫈?shù)器選擇00 計數(shù)器001 計數(shù)器110 計數(shù)器211 非法注注: 8254有兩個控制字有兩個控制字:方式控制字和讀出控制方式控制字和讀出控制字字,且共用一個地址且共用一個地址.(鎖存命令鎖存命令)11COUNTSTATUSCNT2CNT1CNT001=選中計數(shù)器01=選中計數(shù)器11=選中計數(shù)器20=鎖存計數(shù)器狀態(tài)