第8章 微型計算機和外設之間數(shù)據(jù)傳送

1、n8.1 接口及接接口及接口技術(shù)口技術(shù)n8.2 I/O 端口端口的編址方式的編址方式n8.3 微處理器微處理器與與I/O設備數(shù)設備數(shù)據(jù)傳送的幾種據(jù)傳送的幾種方式方式 通過本章的學習，使學生掌握接口電路的通過本章的學習，使學生掌握接口電路的基本概念、接口電路的主要功能、兩種基本概念、接口電路的主要功能、兩種I/OI/O端端口的編址方式、口的編址方式、3232位微處理器采用位微處理器采用I/OI/O編址的編址的譯碼、微處理器與譯碼、微處理器與I/OI/O設備數(shù)據(jù)傳送的查詢式設備數(shù)據(jù)傳送的查詢式輸入輸出方式以及中斷方式輸入輸出。輸入輸出方式以及中斷方式輸入輸出。 熟悉熟悉3232位微處理器保護模式下

2、的位微處理器保護模式下的I/OI/O空間，空間，直接存儲器存?。ㄖ苯哟鎯ζ鞔嫒。―MADMA）方式以及）方式以及I/OI/O處理器控處理器控制方式。制方式。教學目的和教學要求教學目的和教學要求重點：重點：n I/O端口的編址方式端口的編址方式n CPU與與I/O設備數(shù)據(jù)傳送的查詢式輸入輸設備數(shù)據(jù)傳送的查詢式輸入輸出方式以及中斷方式輸入輸出出方式以及中斷方式輸入輸出難點：難點： n 微處理器與微處理器與I/O設備數(shù)據(jù)傳送的幾種方式設備數(shù)據(jù)傳送的幾種方式本章重點、難點本章重點、難點8.1 接口及接口技術(shù)接口及接口技術(shù)8.1.1 接口電路概述接口電路概述 所謂所謂接口接口就是微處理器與外圍設備之間的

3、連接就是微處理器與外圍設備之間的連接電路，它是兩者之間進行信息交換時的必要通路，電路，它是兩者之間進行信息交換時的必要通路，不同的外設有不同的輸入不同的外設有不同的輸入/ /輸出接口電路。例如，輸出接口電路。例如，鍵盤輸入有鍵盤接口電路，鍵盤輸入有鍵盤接口電路，CRTCRT顯示器有顯示器輸顯示器有顯示器輸出接口電路，打印機也有打印輸出接口電路等等。出接口電路，打印機也有打印輸出接口電路等等。 微型計算機系統(tǒng)的各類接口如圖微型計算機系統(tǒng)的各類接口如圖6-16-1所示：所示： 圖圖8-1 微型計算機各種接口框圖微型計算機各種接口框圖 nI/O接口是位于系統(tǒng)與外設間、用來協(xié)助接口是位于系統(tǒng)與外設間、

4、用來協(xié)助完成數(shù)據(jù)傳送與控制任務的邏輯電路完成數(shù)據(jù)傳送與控制任務的邏輯電路nPC機系統(tǒng)板的可編程接口芯片、機系統(tǒng)板的可編程接口芯片、I/O總總線槽的電路板（適配器）都是接口電路線槽的電路板（適配器）都是接口電路什么是什么是I/OI/O接口（電路）接口（電路）n微機的外部設備多種多樣微機的外部設備多種多樣n工作原理、驅(qū)動方式、信息格式、以及工作原理、驅(qū)動方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差別很大工作速度方面彼此差別很大n它們不能與它們不能與CPUCPU直接相連直接相連n必須經(jīng)過中間電路再與系統(tǒng)相連必須經(jīng)過中間電路再與系統(tǒng)相連n這部分電路被稱為這部分電路被稱為I/OI/O接口電路接口電路為什么需要

5、為什么需要I/OI/O接口（電路）？接口（電路）？n處理微機系統(tǒng)與外設間聯(lián)系的技術(shù)處理微機系統(tǒng)與外設間聯(lián)系的技術(shù)n注意其軟硬結(jié)合的特點注意其軟硬結(jié)合的特點n根據(jù)應用系統(tǒng)的需要，使用和構(gòu)造相應根據(jù)應用系統(tǒng)的需要，使用和構(gòu)造相應的接口電路，編制配套的接口程序，支的接口電路，編制配套的接口程序，支持和連接有關的設備持和連接有關的設備什么是微機接口技術(shù)？什么是微機接口技術(shù)？8.1.2 接口電路的主要功能接口電路的主要功能n設備選擇功能設備選擇功能n數(shù)據(jù)緩沖功能數(shù)據(jù)緩沖功能n接收和執(zhí)行接收和執(zhí)行CPUCPU命令功能命令功能n寄存外設狀態(tài)的功能寄存外設狀態(tài)的功能 n信號轉(zhuǎn)換功能信號轉(zhuǎn)換功能 n數(shù)據(jù)寬度變換

6、的功能數(shù)據(jù)寬度變換的功能可編程功能可編程功能 8.1.3接口技術(shù)的發(fā)展及分類接口技術(shù)的發(fā)展及分類 微型計算機接口技術(shù)的發(fā)展，基本上是與微處理微型計算機接口技術(shù)的發(fā)展，基本上是與微處理器的發(fā)展同步進行的。按照接口技術(shù)與接口隨著微器的發(fā)展同步進行的。按照接口技術(shù)與接口隨著微處理器的發(fā)展，可將接口電路分為四類處理器的發(fā)展，可將接口電路分為四類: :n固定式接口電路固定式接口電路n可編程接口電路可編程接口電路n智能接口與通用外圍接口智能接口與通用外圍接口n功能接口板功能接口板一、固定式接口電路一、固定式接口電路 早期的微處理器多采用早期的微處理器多采用PMOSPMOS工藝，集成度低，工藝，集成度低，系

7、統(tǒng)結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)均比較簡單，受半導體工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)均比較簡單，受半導體工藝的限制，接口芯片的集成度也不高，大都采藝的限制，接口芯片的集成度也不高，大都采用用TTLTTL與與MSIMSI工藝，計算機接口由小規(guī)?；蛑幸?guī)工藝，計算機接口由小規(guī)模或中規(guī)模集成電路組合而成，要改變其功能與工作方模集成電路組合而成，要改變其功能與工作方式必須改變硬件連線才能實現(xiàn)，將這種簡單接式必須改變硬件連線才能實現(xiàn)，將這種簡單接口電路稱之為固定式接口電路。口電路稱之為固定式接口電路。 二、可編程接口電路二、可編程接口電路 16 16位微處理器（例如位微處理器（例如8086CPU8086CPU）的出現(xiàn)，使）的出現(xiàn)，使

8、微型計算機的發(fā)展進入了第二代，第二代微處理微型計算機的發(fā)展進入了第二代，第二代微處理器采用了器采用了NMOSNMOS工藝，集成度明顯提高，工藝，集成度明顯提高，IntelIntel公司公司推出的與此相適應的接口芯片有中斷控制器推出的與此相適應的接口芯片有中斷控制器8259A8259A，并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A8255A，定時，定時/ /計數(shù)器計數(shù)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，這些芯片都是采用等，這些芯片都是采用NMOSNMOS工藝的大規(guī)模集工藝的大規(guī)模集成（成（L

9、SILSI）芯片，而且都是可編程的接口芯片，用）芯片，而且都是可編程的接口芯片，用戶可以通過對接口芯片的在線編程，方便靈活地戶可以通過對接口芯片的在線編程，方便靈活地改變接口的工作方式。改變接口的工作方式。 三、智能接口與通用外圍接口三、智能接口與通用外圍接口 IntelIntel公司于公司于19851985年首次推出第三代微處理器年首次推出第三代微處理器8038680386，19891989年又推出年又推出X86X86系列的第四代微處理器系列的第四代微處理器8048680486，這時代的芯片大都是采用了這時代的芯片大都是采用了NMOSNMOS或或CMOSCMOS工藝的超大規(guī)工藝的超大規(guī)模集成

10、（模集成（VLSIVLSI）芯片。與此相應，也開發(fā)出了大批集）芯片。與此相應，也開發(fā)出了大批集成度更高的接口器件。這一時期接口芯片的顯著特點成度更高的接口器件。這一時期接口芯片的顯著特點是應用了單片機作通用接口，使接口電路智能化。是應用了單片機作通用接口，使接口電路智能化。 智能化接口集單片機技術(shù)與接口技術(shù)于一體，可智能化接口集單片機技術(shù)與接口技術(shù)于一體，可直接與外圍設備相連，它是一種結(jié)構(gòu)與功能接近于直接與外圍設備相連，它是一種結(jié)構(gòu)與功能接近于CPUCPU的專用控制器，有獨立的指令系統(tǒng)，通過編寫完整的的專用控制器，有獨立的指令系統(tǒng)，通過編寫完整的I/OI/O管理程序和預處理程序，來實現(xiàn)對許多外

11、設頻繁的管理程序和預處理程序，來實現(xiàn)對許多外設頻繁的I/OI/O進行管理，從而減輕了進行管理，從而減輕了CPUCPU管理管理I/OI/O設備的負擔，大設備的負擔，大大提高了微機系統(tǒng)的運行速度。大提高了微機系統(tǒng)的運行速度。 四四 、功能接口板、功能接口板 由于微型計算機使用了各種統(tǒng)一的總線標由于微型計算機使用了各種統(tǒng)一的總線標準，例如：準，例如：ISAISA、PCIPCI、SCSISCSI、USBUSB等各種總線，等各種總線，因而從電氣特性、機械特性及通信協(xié)議等方面因而從電氣特性、機械特性及通信協(xié)議等方面都已標準化，開發(fā)商已為各種總線開發(fā)出了不都已標準化，開發(fā)商已為各種總線開發(fā)出了不同功能的專用

12、接口板，可供用戶選購，例如：同功能的專用接口板，可供用戶選購，例如：PCIPCI總線的總線的ADCADC和和DACDAC功能板，功能板，PCIPCI的網(wǎng)卡，基于的網(wǎng)卡，基于PCIPCI的的RS-232RS-232串行通行卡等。串行通行卡等。 8.2 I/O端口的編址方式端口的編址方式 端口端口是接口電路中能被是接口電路中能被CPUCPU直接訪問的寄存器地直接訪問的寄存器地址址。由于有的寄存器寄存的二進制信息專門用來被。由于有的寄存器寄存的二進制信息專門用來被CPUCPU讀取，有的寄存器用于專門接收讀取，有的寄存器用于專門接收CPUCPU發(fā)出來的數(shù)據(jù)，因發(fā)出來的數(shù)據(jù)，因此，被此，被CPUCPU訪

13、問的寄存器的地址分為輸入端口和輸出端訪問的寄存器的地址分為輸入端口和輸出端口，故稱為口，故稱為I/OI/O端口。端口。 微機給接口電路中的每個寄存器分配一個端口，微機給接口電路中的每個寄存器分配一個端口，即給每個寄存器分配一個地址，當即給每個寄存器分配一個地址，當CPUCPU訪問這些寄存器訪問這些寄存器時，通過執(zhí)行時，通過執(zhí)行I/OI/O指令，由指令，由I/OI/O指令中給出的地址就從指令中給出的地址就從地址總線上發(fā)出去，經(jīng)接口電路中的地址譯碼器譯碼地址總線上發(fā)出去，經(jīng)接口電路中的地址譯碼器譯碼后，便可以選中后，便可以選中I/OI/O指令中所指定的寄存器進行指令中所指定的寄存器進行R/WR/W

14、訪訪問。問。 8.2.1 兩種兩種I/O端口的編址方式端口的編址方式一、統(tǒng)一編址一、統(tǒng)一編址 從內(nèi)存空間劃出一部分地址空間留給從內(nèi)存空間劃出一部分地址空間留給I/OI/O設設備編址，備編址，CPUCPU把把I/OI/O端口所指的寄存器當作存儲端口所指的寄存器當作存儲單元進行訪問，直接用訪問內(nèi)存的指令訪問單元進行訪問，直接用訪問內(nèi)存的指令訪問I/OI/O寄存器，這種寄存器，這種I/OI/O端口的編址方式被稱之為統(tǒng)一端口的編址方式被稱之為統(tǒng)一編址，或稱為存儲器映像的編址，或稱為存儲器映像的I/OI/O編址方式。編址方式。優(yōu)點：優(yōu)點：不需要設立專門的不需要設立專門的I/OI/O指令，用訪問內(nèi)指令，用

15、訪問內(nèi)存的指令就可以訪問外設，指令類型多，功能存的指令就可以訪問外設，指令類型多，功能齊全，還可以對端口進行算術(shù)運算，邏輯運算齊全，還可以對端口進行算術(shù)運算，邏輯運算以及移位操作等。以及移位操作等。I/OI/O端口空間不受限制。端口空間不受限制。 缺點：缺點：是是I/OI/O端口占用了內(nèi)存空間，減少了內(nèi)端口占用了內(nèi)存空間，減少了內(nèi)存容量。存容量。統(tǒng)一編址優(yōu)缺點統(tǒng)一編址優(yōu)缺點二、專門的二、專門的I/OI/O編址方式編址方式 接口電路中所有的接口電路中所有的I/OI/O端口統(tǒng)一編址，端口統(tǒng)一編址，而所有而所有I/OI/O端口建立的地址空間與內(nèi)存地址空端口建立的地址空間與內(nèi)存地址空間是兩個獨立的地址

16、空間，也常稱這種方式間是兩個獨立的地址空間，也常稱這種方式為獨立編址方式。為獨立編址方式。 優(yōu)點：優(yōu)點：不占用內(nèi)存空間，使用專門不占用內(nèi)存空間，使用專門I/OI/O指令訪指令訪 問問I/OI/O端口，端口，I/OI/O速度快。速度快。 缺點：缺點：CPUCPU的引腳上必須具有能區(qū)分出訪問內(nèi)的引腳上必須具有能區(qū)分出訪問內(nèi)存還是訪問存還是訪問I/OI/O端口的信號，作為端口的信號，作為I/OI/O接口電接口電路中端口譯碼電路以及存儲器片選譯碼電路路中端口譯碼電路以及存儲器片選譯碼電路的輸入信號。的輸入信號。專用專用I/O編址的編址的優(yōu)缺點優(yōu)缺點8.2.2保護模式下的保護模式下的I/O空間空間 在實

17、地址模式下，在實地址模式下，80486CPU80486CPU采用存儲器采用存儲器映像映像I/OI/O編址方式訪問編址方式訪問I/OI/O端口時，端口時，I/OI/O端口端口占有物理地址從占有物理地址從0 0地址開始的地址開始的1MB1MB存儲空間中存儲空間中的任意地址，在實模式下，采用專門的任意地址，在實模式下，采用專門I/OI/O編編址方式時，占用址方式時，占用0 0地址開始的地址開始的64KBI/O64KBI/O地址空地址空間中任意地址間中任意地址 。 當當80486CPU80486CPU運行在保護模式下，用存運行在保護模式下，用存儲器映像的儲器映像的I/OI/O編址方式尋址，編址方式尋址

18、，I/OI/O端口可端口可以被映像到物理地址從以被映像到物理地址從0 0地址開始的地址開始的4GB4GB存存儲空間中任意地址（儲空間中任意地址（0000 0000H0000 0000HFFFF FFFF FFFFHFFFFH），而采用專門），而采用專門I/OI/O編址方式，編址方式，I/OI/O尋址的地址空間是從尋址的地址空間是從0 0地址開始的地址開始的64KB64KB（0000 0000H0000 0000H0000 FFFFH0000 FFFFH）I/OI/O地址空地址空間中任意地址。間中任意地址。 3232位機在保護模式下，位機在保護模式下，CPUCPU對以上兩種對以上兩種I/OI/O

19、尋尋址方式提供不同的保護機制。址方式提供不同的保護機制。 對于存儲器映像對于存儲器映像I/OI/O的保護由存儲器分段與分的保護由存儲器分段與分頁保護機制完成，同時還要避免使用系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩頁保護機制完成，同時還要避免使用系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩沖地址空間被映像來作為沖地址空間被映像來作為I/OI/O操作地址。操作地址。 對于專用的對于專用的I/OI/O編址方式，只有當前的特權(quán)級編址方式，只有當前的特權(quán)級（CPLCPL）大于或等于）大于或等于I/OI/O特權(quán)級（特權(quán)級（IOPLIOPL）時，即此）時，即此時的時的CPLCPL值必須小于或等于值必須小于或等于IOPLIOPL的數(shù)值，的數(shù)值，I/OI/O指令指令才能被

20、執(zhí)行，反之，則才能被執(zhí)行，反之，則I/OI/O指令將不被執(zhí)行，相指令將不被執(zhí)行，相應還要產(chǎn)生一個普通的保護故障。應還要產(chǎn)生一個普通的保護故障。在保護模式下，在保護模式下，3232位機任務狀態(tài)段（位機任務狀態(tài)段（TSSTSS）中的）中的I/OI/O允許位，提供了另一種保護機制。允許位，提供了另一種保護機制。I/OI/O允許位中允許位中的每一位分別與一個的每一位分別與一個8 8位的位的I/OI/O端口相對應。當執(zhí)行端口相對應。當執(zhí)行I/OI/O操作時，雖然當前的特權(quán)級（操作時，雖然當前的特權(quán)級（CPLCPL）大于或等于）大于或等于I/OI/O特權(quán)級（特權(quán)級（IOPLIOPL），但），但CPUCPU

21、要檢查要檢查I/OI/O允許位中與允許位中與該該I/OI/O端口對應的那一位，若該位為端口對應的那一位，若該位為1 1，則禁止當前，則禁止當前I/OI/O操作的形成，若為操作的形成，若為0 0，則允許形成當前的，則允許形成當前的I/OI/O操操作。作。在虛擬在虛擬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允許位的限制允許位的限制 。8.2.3 32位微處理器采用位微處理器采用I/O編址的譯碼電路編址的譯碼電路一、一、8 8位數(shù)據(jù)端口與低位數(shù)據(jù)端口與低8 8位數(shù)據(jù)線的連接位數(shù)據(jù)線的連接 二、二、8 8位數(shù)據(jù)端口與位數(shù)據(jù)端口與3232位數(shù)據(jù)線的連接位數(shù)

22、據(jù)線的連接 例如：例如：MOV DX，3E0HIN AL，DX； BE0* 有效，只讀端口有效，只讀端口IN AX，DX； BE1* 、BE0*有效，有效， ；讀端口；讀端口1與讀端口與讀端口IN EAX，DX ； BE3* BE0*均有效，均有效， ；讀端口；讀端口3端口端口8.3 CPU與與I/O設備數(shù)據(jù)傳送的幾種方式設備數(shù)據(jù)傳送的幾種方式 8.3.18.3.1I/OI/O接口電路的基本結(jié)構(gòu)接口電路的基本結(jié)構(gòu)一、一、I/O接口電路的連接接口電路的連接二、二、I/OI/O接口電路中的基本寄存器接口電路中的基本寄存器 I/O I/O接口電路中一般具有接口電路中一般具有三種類型三種類型的的基本基

23、本寄存器寄存器，它們是用于存取數(shù)據(jù)的寄存器、存取，它們是用于存取數(shù)據(jù)的寄存器、存取命令信息的寄存器以及存取外設所處狀態(tài)的寄命令信息的寄存器以及存取外設所處狀態(tài)的寄存器存器, ,習慣上把這些寄存器稱為端口。習慣上把這些寄存器稱為端口。1 1、數(shù)據(jù)端口、數(shù)據(jù)端口2 2、命令端口、命令端口3 3、狀態(tài)端口、狀態(tài)端口 1數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口 n用于中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信息。一種情況是用于中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信息。一種情況是CPUCPU通過數(shù)據(jù)總線，將通過數(shù)據(jù)總線，將待傳送給外設的數(shù)據(jù)先傳送到數(shù)據(jù)端口，然后由待傳送給外設的數(shù)據(jù)先傳送到數(shù)據(jù)端口，然后由I/OI/O設設備通過與備通過與I/OI/O接口電路相連接的數(shù)據(jù)線取得該數(shù)據(jù)。接口

24、電路相連接的數(shù)據(jù)線取得該數(shù)據(jù)。n另一種情況是另一種情況是I/OI/O設備首先將輸入數(shù)據(jù)鎖存于數(shù)據(jù)端口，設備首先將輸入數(shù)據(jù)鎖存于數(shù)據(jù)端口，然后，然后，CPUCPU通過數(shù)據(jù)端口將該數(shù)據(jù)讀入通過數(shù)據(jù)端口將該數(shù)據(jù)讀入CPUCPU中。數(shù)據(jù)端中。數(shù)據(jù)端口一般既有輸出寄存器（或稱輸出鎖存器），又有輸口一般既有輸出寄存器（或稱輸出鎖存器），又有輸入寄存器（或稱輸入鎖存器）。入寄存器（或稱輸入鎖存器）。2、命令端口、命令端口用于傳送對用于傳送對I/OI/O設備的命令信息。設備的命令信息。CPUCPU將命將命令信息通過數(shù)據(jù)總線寫入令信息通過數(shù)據(jù)總線寫入I/OI/O接口電路的命令接口電路的命令寄存器中，然后傳送到寄

25、存器中，然后傳送到I/OI/O設備，以便控制外設備，以便控制外設的操作。它由輸出寄存器組成，命令端口設的操作。它由輸出寄存器組成，命令端口是一個輸出端口。是一個輸出端口。3、狀態(tài)端口、狀態(tài)端口 用于傳送外設所處的狀態(tài)信息。狀態(tài)端口是輸用于傳送外設所處的狀態(tài)信息。狀態(tài)端口是輸入端口，入端口，CPUCPU通過讀取狀態(tài)端口的數(shù)據(jù)，以此了解外通過讀取狀態(tài)端口的數(shù)據(jù)，以此了解外設當前所處的工作狀態(tài)，比如，如果是輸入設備，設當前所處的工作狀態(tài)，比如，如果是輸入設備，則可以通過狀態(tài)信息了解輸入設備是否有了等待輸則可以通過狀態(tài)信息了解輸入設備是否有了等待輸入的新數(shù)據(jù)，如果是輸出設備，入的新數(shù)據(jù)，如果是輸出設備

26、，CPUCPU通過讀入的狀態(tài)通過讀入的狀態(tài)信息，可以了解輸出設備是否作好了接受信息，可以了解輸出設備是否作好了接受CPUCPU傳送新傳送新數(shù)據(jù)的準備。顯然，數(shù)據(jù)的準備。顯然，1bit1bit的狀態(tài)信息可以反應的狀態(tài)信息可以反應1 1個外個外設的兩種狀態(tài)，設的兩種狀態(tài)，1 1個個8 8位的狀態(tài)端口則可以反應外設位的狀態(tài)端口則可以反應外設的的8 8個狀態(tài)信息。個狀態(tài)信息?？傊?，總之，I/OI/O接口電路中一般有數(shù)據(jù)端口、命接口電路中一般有數(shù)據(jù)端口、命令端口以及狀態(tài)端口，每個端口地址是不相令端口以及狀態(tài)端口，每個端口地址是不相同的，同的，CPUCPU均通過數(shù)據(jù)總線來傳送三種端口的均通過數(shù)據(jù)總線來傳送

27、三種端口的數(shù)據(jù)。有些數(shù)據(jù)。有些I/OI/O接口中，還有中斷控制邏輯電接口中，還有中斷控制邏輯電路，以便外設與路，以便外設與CPUCPU之間以中斷方式進行輸入之間以中斷方式進行輸入或輸出，其優(yōu)點是可以提高或輸出，其優(yōu)點是可以提高CPUCPU的工作效率。的工作效率。8.3.2 CPU與與I/O設備傳輸數(shù)據(jù)的幾種方式設備傳輸數(shù)據(jù)的幾種方式 CPUCPU以及以及I/OI/O設備的種類繁多，設備的種類繁多，CPUCPU與與I/OI/O設備所構(gòu)成的系統(tǒng)不可能完全相同，設備所構(gòu)成的系統(tǒng)不可能完全相同，CPUCPU與與I/OI/O設備之間傳輸數(shù)據(jù)的方式也不完全相同，接口設備之間傳輸數(shù)據(jù)的方式也不完全相同，接口

28、電路的結(jié)構(gòu)與功能也不同，驅(qū)動程序也不相同。電路的結(jié)構(gòu)與功能也不同，驅(qū)動程序也不相同。 一般可以劃分為一般可以劃分為5 5種種傳輸數(shù)據(jù)的方式：傳輸數(shù)據(jù)的方式：無條件無條件I/OI/O傳送方式、查詢式輸入輸出方式、傳送方式、查詢式輸入輸出方式、中斷控制方式、中斷控制方式、DMADMA方式、方式、I/OI/O處理器控制方式。處理器控制方式。一、無條件輸入輸出方式一、無條件輸入輸出方式無條件輸入輸出方式無條件輸入輸出方式是一種最簡單的輸入是一種最簡單的輸入/ /輸出控制輸出控制方式，其方式，其I/OI/O接口電路及軟件比較簡單，所有的操作均由接口電路及軟件比較簡單，所有的操作均由執(zhí)行程序來完成。執(zhí)行程

29、序來完成。特點特點：輸入接口電路總是準備好了等待輸入給：輸入接口電路總是準備好了等待輸入給CPUCPU的數(shù)的數(shù)據(jù)，輸出接口電路總是準備好了接受來自據(jù)，輸出接口電路總是準備好了接受來自CPUCPU的數(shù)據(jù)。的數(shù)據(jù)。CPUCPU無須查詢無須查詢I/OI/O設備是否準備就緒，直接用匯編語言或設備是否準備就緒，直接用匯編語言或高級語言編程，實現(xiàn)輸入或輸出操作。高級語言編程，實現(xiàn)輸入或輸出操作。此種方式的接口電路是查詢式輸入輸出方式接口電路此種方式的接口電路是查詢式輸入輸出方式接口電路的基礎。的基礎。 IOR*與與IOW*的產(chǎn)生：的產(chǎn)生：無條件輸入接口電路及輸入時序無條件輸入接口電路及輸入時序 無條件輸出

30、接口電路及輸出時序無條件輸出接口電路及輸出時序 二、查詢式輸入輸出方式二、查詢式輸入輸出方式 1 1查詢式輸入方式查詢式輸入方式 當當CPUCPU采用查詢方采用查詢方式從外設讀取數(shù)據(jù)時，式從外設讀取數(shù)據(jù)時，CPUCPU必須首先從狀態(tài)必須首先從狀態(tài)端口查詢外設的數(shù)據(jù)端口查詢外設的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)準備好，確是否已經(jīng)準備好，確認已準備好后，才能認已準備好后，才能執(zhí)行一次數(shù)據(jù)輸入操執(zhí)行一次數(shù)據(jù)輸入操作作。例：假設狀態(tài)端口與數(shù)據(jù)端口的地址分別為例：假設狀態(tài)端口與數(shù)據(jù)端口的地址分別為300H300H和和301H301H，狀態(tài)信息從數(shù)據(jù)總線上的，狀態(tài)信息從數(shù)據(jù)總線上的D D0 0位讀入位讀入CPUCPU中，查詢

31、中，查詢式輸入程序段如下：式輸入程序段如下： MOV DXMOV DX，300H 300H ；狀態(tài)口地址傳送給；狀態(tài)口地址傳送給DXDXABCABC：IN ALIN AL，DX DX ；讀入狀態(tài)信息；讀入狀態(tài)信息 TEST ALTEST AL，01H 01H ；AL01HAL01H，影響，影響ZFZF標志標志 JZ ABC JZ ABC ；如果狀態(tài)信息為；如果狀態(tài)信息為0 0轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)ABCABC MOV DX MOV DX，301H 301H ；數(shù)據(jù)端口地址傳送給；數(shù)據(jù)端口地址傳送給DXDX IN AL IN AL，DX DX ；讀入數(shù)據(jù)信息；讀入數(shù)據(jù)信息 2 2查詢式輸出方式查詢式輸出方式 當當

32、CPUCPU采用查詢采用查詢方式向外設輸出數(shù)據(jù)方式向外設輸出數(shù)據(jù)時，時，CPUCPU必須首先從狀必須首先從狀態(tài)端口查詢外設是否態(tài)端口查詢外設是否已經(jīng)作好了接受已經(jīng)作好了接受CPUCPU數(shù)數(shù)據(jù)的準備，若沒有準據(jù)的準備，若沒有準備好，則要繼續(xù)查詢，備好，則要繼續(xù)查詢，若準備好了，若準備好了，CPUCPU便執(zhí)便執(zhí)行一次數(shù)據(jù)輸出操作。行一次數(shù)據(jù)輸出操作。 例：假設狀態(tài)端口與數(shù)據(jù)端口的地址分別為例：假設狀態(tài)端口與數(shù)據(jù)端口的地址分別為3FOH3FOH和和3F1H3F1H，狀態(tài)信息從數(shù)據(jù)線上，狀態(tài)信息從數(shù)據(jù)線上D D7 7位讀入位讀入CPUCPU中，查詢式輸中，查詢式輸出程序段如下：出程序段如下： MOV

33、DXMOV DX，3F0H 3F0H ；狀態(tài)口地址傳送給；狀態(tài)口地址傳送給DXDXCBACBA：IN ALIN AL，DX DX ；讀入狀態(tài)信息；讀入狀態(tài)信息 TEST ALTEST AL，80H 80H ；AL80HAL80H，影響，影響ZFZF標志標志 JZ CBA JZ CBA ；如果狀態(tài)信息為；如果狀態(tài)信息為0 0則轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)CBACBA MOV DX MOV DX，3F1H 3F1H ；數(shù)據(jù)端口地址傳送給；數(shù)據(jù)端口地址傳送給DXDX MOV AL MOV AL，SI SI ；從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)給；從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)給ALAL OUT DX OUT DX，AL AL ；向數(shù)據(jù)口輸出數(shù)據(jù)；向數(shù)據(jù)口輸

34、出數(shù)據(jù) 8.3.2 CPU與與I/O設備傳輸數(shù)據(jù)的幾設備傳輸數(shù)據(jù)的幾種方式種方式例【例【6-16-1】 一個查詢式一個查詢式A/DA/D轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)。在數(shù)轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，常采用查詢式輸入方式來實現(xiàn)據(jù)采集系統(tǒng)中，常采用查詢式輸入方式來實現(xiàn)A/DA/D轉(zhuǎn)換。運用這種轉(zhuǎn)換。運用這種A/DA/D轉(zhuǎn)換方式，也能滿足大多監(jiān)測轉(zhuǎn)換方式，也能滿足大多監(jiān)測與控制的實際需要。查詢式與控制的實際需要。查詢式A/DA/D轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)圖如圖如圖6-106-10：查詢式查詢式A/DA/D轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)圖 設設A/DA/D轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為8 8位，而且假設、及的地址分別是位

35、，而且假設、及的地址分別是302H302H、301H301H以及以及300H300H，如果要順序采集，如果要順序采集CHCH0 0與與CHCH1 1兩兩道模擬信號，各采集道模擬信號，各采集100100次，并將所采集的數(shù)據(jù)分別次，并將所采集的數(shù)據(jù)分別存入內(nèi)存數(shù)據(jù)段內(nèi)起始位置為存入內(nèi)存數(shù)據(jù)段內(nèi)起始位置為0000H0000H和和1000H1000H的內(nèi)存的內(nèi)存空間，編寫如下程序段：空間，編寫如下程序段： MOV SIMOV SI，0000H 0000H ；存放采集；存放采集CHCH0 0數(shù)據(jù)的起始地址傳送給數(shù)據(jù)的起始地址傳送給SISI MOV DI MOV DI，1000H 1000H ；存放采集；

36、存放采集CHCH1 1數(shù)據(jù)的起始地址傳送給數(shù)據(jù)的起始地址傳送給DI DI MOV CX MOV CX ，0064H 0064H BGN: MOV DX BGN: MOV DX，300H 300H ；y y0 0* * 通道地址給通道地址給DXDX MOV AL MOV AL，00000000B00000000B OUT DX，AL ； 啟動信號啟動信號=0，選，選CH0 MOV AL，00001000B OUT DX，AL ；啟動信號；啟動信號=1，仍選通，仍選通CH0 MOV AL，00000000B OUT DX，AL ；啟動信號；啟動信號=0，仍選通，仍選通CH0 MOV DX，301H

37、 ； 狀態(tài)口地址給狀態(tài)口地址給DX ABC： IN AL，DX TEST AL，80H JZ ABC ；如果；如果EOC=0繼續(xù)查詢繼續(xù)查詢 MOV DX，302H ； 數(shù)據(jù)口地址給數(shù)據(jù)口地址給DX IN AL， DX ； 讀入轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量讀入轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量 MOV SI，AL ； CH0通道數(shù)字量存入內(nèi)存通道數(shù)字量存入內(nèi)存 INC SI MOV DX，300H ； 選通道地址給選通道地址給DX MOV AL，0000 0001B OUT DX，AL ；啟動信號；啟動信號=0，選，選CH1 MOV AL，0000 1001B OUT DX，AL ；啟動信號；啟動信號=1，仍選通，仍選通CH1

38、 MOV AL，0000 0001B OUT DX，AL ； 啟動信號啟動信號=0，仍選通，仍選通CH1 MOV DX，301H ；狀態(tài)口地址給；狀態(tài)口地址給DXCBA： IN AL， DX TEST AL， 80H ；讀入；讀入EOC值值 JZ CBA ；如果；如果EOC=0，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)CBA MOV DX，302H ；數(shù)據(jù)口地址給；數(shù)據(jù)口地址給DX IN AL， DX ；讀入；讀入CH1通道轉(zhuǎn)換后數(shù)字量通道轉(zhuǎn)換后數(shù)字量 MOV DI，AL ；CH1通道數(shù)字量存入內(nèi)存通道數(shù)字量存入內(nèi)存 INC DI LOOP BGN3 3查詢式輸入輸出方式存在的問題查詢式輸入輸出方式存在的問題 從圖從圖6-11

39、6-11可以看出，當可以看出，當CPUCPU與與I/OI/O設備之間采用查詢設備之間采用查詢式輸入輸出方式交換數(shù)據(jù)時，式輸入輸出方式交換數(shù)據(jù)時，CPUCPU必須順序查詢每一必須順序查詢每一個外設個外設，當某一個外設不需要服務時，當某一個外設不需要服務時，CPUCPU也得按順也得按順序查詢一次。外設總是處于被動狀態(tài)，序查詢一次。外設總是處于被動狀態(tài)，CPUCPU無法快速無法快速響應外設要求及時服務的請求。響應外設要求及時服務的請求。CPUCPU為了服務外設，為了服務外設，其它程序會停止執(zhí)行，所以，查詢式其它程序會停止執(zhí)行，所以，查詢式I/OI/O方式不可能方式不可能是微型計算機外設工作的最佳選擇

40、，不適用于實時監(jiān)是微型計算機外設工作的最佳選擇，不適用于實時監(jiān)控系統(tǒng)控系統(tǒng) 。三、中斷方式輸入輸出三、中斷方式輸入輸出 中斷中斷是外設或者其他中斷源中止是外設或者其他中斷源中止CPUCPU當前當前正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)向為申請中斷的外設（或正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)向為申請中斷的外設（或中斷源）執(zhí)行服務程序，一旦服務程序執(zhí)行結(jié)中斷源）執(zhí)行服務程序，一旦服務程序執(zhí)行結(jié)束，必須返回到被中斷程序的斷點處，接著執(zhí)束，必須返回到被中斷程序的斷點處，接著執(zhí)行原來的程序。行原來的程序。 運用中斷控制方式實現(xiàn)外設數(shù)據(jù)的輸入輸運用中斷控制方式實現(xiàn)外設數(shù)據(jù)的輸入輸出，完全可以解決查詢式輸入輸出存在的問題。出，完全可以解決查詢

41、式輸入輸出存在的問題。在中斷控制方式下，所有的在中斷控制方式下，所有的I/OI/O設備都可以工作設備都可以工作在主動請求在主動請求CPUCPU為該外設服務的狀態(tài)下，一旦一為該外設服務的狀態(tài)下，一旦一個或多個外設申請中斷服務，則個或多個外設申請中斷服務，則CPUCPU根據(jù)各根據(jù)各I/OI/O設備預先被設置的中斷優(yōu)先級別，逐個予以響設備預先被設置的中斷優(yōu)先級別，逐個予以響應，并進行中斷處理、中斷返回，實現(xiàn)中斷處應，并進行中斷處理、中斷返回，實現(xiàn)中斷處理的全過程。理的全過程。 圖圖8-12 2個中斷源中斷過程的示意圖個中斷源中斷過程的示意圖 中斷控制方式的輸入輸出是微機中常用的中斷控制方式的輸入輸出

42、是微機中常用的一門技術(shù)，采用中斷技術(shù)后，一門技術(shù)，采用中斷技術(shù)后，CPUCPU能與所有能與所有的外設并行工作，能及時服務外設，并處的外設并行工作，能及時服務外設，并處理系統(tǒng)異常情況，從而可以提高微機的整理系統(tǒng)異常情況，從而可以提高微機的整體性能，提高計算機的運行速度。有關中體性能，提高計算機的運行速度。有關中斷技術(shù)的詳細內(nèi)容請看第斷技術(shù)的詳細內(nèi)容請看第7 7章。章。 四、直接存儲器存?。ㄋ?、直接存儲器存?。―MADMA）方式）方式1 1什么是什么是DMADMA？DMADMA（Direct Memory AccessDirect Memory Access）即直接存儲器）即直接存儲器存取方式，是指在專門的存取方式，是指在專門的DMADMA控制器的控制下實現(xiàn)控制器的控制下實現(xiàn)外圍設備與內(nèi)存儲器直接交換數(shù)據(jù)的一門接口技外圍設備與內(nèi)存儲器直接交換數(shù)據(jù)的一門接口技術(shù)。在這種方式下，數(shù)據(jù)傳輸不由術(shù)。在這種方式下，數(shù)據(jù)傳輸不由CPUCPU控制，傳送控制，傳送的速度的速度 就只取決于存儲器和外設的工作速度就只取決于存儲器和外設的工作速度。在這種方式下，數(shù)據(jù)傳輸不經(jīng)過在這種方式下，數(shù)據(jù)傳輸不經(jīng)過CPUCPU，傳送的速度，傳送的速度就只取決于存儲器和外設的工作速度。就只取決于存儲器和外設的工作速度。 微型計算機在一般情況下，由微型計算機在一般情況下，由CPUCPU管理數(shù)管理數(shù)據(jù)總線、地址總線以及控制