微機(jī)原理基本輸入輸出接口學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1微機(jī)微機(jī)(wi j)原理基本輸入輸出接口原理基本輸入輸出接口第一頁，共65頁。2這部分電路被稱為I/O接口電路。多種外多種外設(shè)設(shè)第1頁/共65頁第二頁，共65頁。3第2頁/共65頁第三頁，共65頁。4第3頁/共65頁第四頁，共65頁。5PS2鼠標(biāo)鼠標(biāo)PS2鍵盤鍵盤(jinpn)千兆網(wǎng)千兆網(wǎng)10/100M網(wǎng)卡網(wǎng)卡USB并行口并行口MIDI/游戲游戲(yux)接口接口顯示器接口顯示器接口13941394a音箱音箱/線入接線入接口口/麥克風(fēng)麥克風(fēng)串行口串行口第4頁/共65頁第五頁，共65頁。6 與CPU和I/O設(shè)備進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。第5頁/共65頁第六頁，共65頁。7第6頁/共65頁第七頁，共65頁

2、。8n 控制寄存器n保存CPU給外設(shè)或接口(ji ku)電路的命令理解理解(lji)端端口口第7頁/共65頁第八頁，共65頁。9n提供的信號五花八門n功能定義、時(shí)序及有效電平等差異較大第8頁/共65頁第九頁，共65頁。10n面向微機(jī)(wi j)系統(tǒng)的專用接口芯片n與CPU和系統(tǒng)配套使用，以增強(qiáng)其總體功能第9頁/共65頁第十頁，共65頁。11制、驅(qū)動(dòng)外設(shè)，負(fù)責(zé)外設(shè)和系統(tǒng)間信息交換。第10頁/共65頁第十一頁，共65頁。12如M68000。第11頁/共65頁第十二頁，共65頁。13令豐富內(nèi)存內(nèi)存空間空間I/O空間空間FFFFF0FFFF80 x86采用采用(ciyng)I/O端口獨(dú)立編址端口獨(dú)立編

3、址第12頁/共65頁第十三頁，共65頁。14n程序不易閱讀（不易分清訪存和訪問外設(shè)）內(nèi)存內(nèi)存部分部分I/O部分部分存儲(chǔ)器空間存儲(chǔ)器空間00000FFFFF第13頁/共65頁第十四頁，共65頁。15字輸出功能功能(gngnng)演示演示功能演示功能演示第14頁/共65頁第十五頁，共65頁。16該電路在該電路在CPU執(zhí)行執(zhí)行(zhxng)指令指令 MOV DX, 284H IN AL, DX將輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)讀入將輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)讀入CPU內(nèi)內(nèi)AL中中圖中譯碼電路的作用：圖中譯碼電路的作用：只當(dāng)只當(dāng)A15A0上出現(xiàn)上出現(xiàn)284H時(shí)，時(shí)，（即（即0000 0010 1000 0100B）輸出輸出(shc

4、h)0，其他輸出，其他輸出(shch)1。IO總線總線三三 態(tài)態(tài)緩沖器緩沖器開關(guān)開關(guān)狀態(tài)狀態(tài) DBIOR地址地址譯碼譯碼 AB 284H000D7 D0A15A0與與非非第15頁/共65頁第十六頁，共65頁。17三三 態(tài)態(tài)緩沖器緩沖器開關(guān)開關(guān)(kigun)輸入輸入數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線IOR地址地址(dzh)譯碼譯碼地址線地址線284H000D7 D0A15A0與與非非IO總線總線D0D7K1 :K8A15A0IORCLKD7 D0T4T1T2T3Tw0000 0010 1000 0100執(zhí)行執(zhí)行:MOV DX, 284HIN AL, DX01101101B=6DHIN指令時(shí)序指令時(shí)序問題問題:P290

5、圖圖 K2,K5,K8閉合時(shí)閉合時(shí)DB=?, (AL)=? 第16頁/共65頁第十七頁，共65頁。18三三 態(tài)態(tài)緩沖器緩沖器輸入輸入(shr)設(shè)備設(shè)備數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線IOR地址地址(dzh)譯碼譯碼地址線地址線284H000D7 D0A15A0與與非非IO總線總線MOV DX, 284HIN AL, DX輸入設(shè)備接口電路，即硬件上保證輸入設(shè)備接口電路，即硬件上保證:只在只在CPU執(zhí)行從執(zhí)行從284H端口端口輸入數(shù)據(jù)時(shí)，三態(tài)門處于工作狀態(tài)，使輸入輸入數(shù)據(jù)時(shí)，三態(tài)門處于工作狀態(tài)，使輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)送上總線側(cè)，而設(shè)備的數(shù)據(jù)送上總線側(cè)，而CPU執(zhí)行其它指令時(shí)，三態(tài)門均處于高執(zhí)行其它指令時(shí)，三態(tài)門均處于高阻狀

6、態(tài)，使輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)線與總線側(cè)斷開。阻狀態(tài)，使輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)線與總線側(cè)斷開。思考：其他的指令為什么不可以？思考：其他的指令為什么不可以？例：例：IN AL, 50H; MOV AL, 0284H第17頁/共65頁第十八頁，共65頁。19該電路在該電路在CPU執(zhí)行指令執(zhí)行指令(zhlng) MOV AL, 81H MOV DX, 288H OUT DX, AL CPU內(nèi)內(nèi)AL中的數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)81H送至輸出設(shè)備送至輸出設(shè)備IO總線總線(zn xin)鎖存器鎖存器輸出輸出設(shè)備設(shè)備數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線IOW地址地址譯碼譯碼地址線地址線 288H000D7 D0A15A0與與非非例例:LED指示燈指示燈圖中譯碼

7、電路的作用：圖中譯碼電路的作用：只當(dāng)只當(dāng)A15A0上出現(xiàn)上出現(xiàn)288H時(shí)，時(shí)，（即（即0000 0010 1000 1000B）輸出輸出0，其他輸出，其他輸出1。參見參見P291圖圖第18頁/共65頁第十九頁，共65頁。20IO總線總線(zn xin)鎖存器鎖存器輸出輸出(shch)設(shè)備設(shè)備數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線IOW地址地址譯碼譯碼地址線地址線 288H000D7 D0A15A0與與非非例例:LED指示燈指示燈OUT指令時(shí)序指令時(shí)序A15A0CLKIOWD7D0T4T1T2T3Tw0000 0010 1000 1000執(zhí)行：執(zhí)行：MOV AL, 81H MOV DX, 288HOUT DX, AL第1

8、9頁/共65頁第二十頁，共65頁。21PC總線總線(zn xin)鎖存器鎖存器輸出輸出(shch)設(shè)備設(shè)備數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線IOW地址地址譯碼譯碼地址線地址線 288H000D7 D0A15A0與與非非例例:LED指示燈指示燈MOV DX, 288HOUT DX, AL輸出設(shè)備接口電路，即硬件上保證輸出設(shè)備接口電路，即硬件上保證:只在只在CPU執(zhí)行從執(zhí)行從288H端口端口輸出數(shù)據(jù)時(shí)，鎖輸出數(shù)據(jù)時(shí)，鎖存器處于觸發(fā)狀態(tài)，其輸出隨輸入變化存器處于觸發(fā)狀態(tài)，其輸出隨輸入變化，而，而CPU執(zhí)行其它指令時(shí)，鎖存器均處執(zhí)行其它指令時(shí)，鎖存器均處于鎖存狀態(tài)于鎖存狀態(tài), 其輸出不隨輸入變化，其輸出不隨輸入變化，思考：

9、其他的指令為什么不可以？思考：其他的指令為什么不可以？例：例：OUT 50H,AL; MOV 0288H,AL問題：對本電路問題：對本電路MOV DX,288HIN AL,DX結(jié)果如何？結(jié)果如何？第20頁/共65頁第二十一頁，共65頁。22第21頁/共65頁第二十二頁，共65頁。23將將CPU執(zhí)行執(zhí)行IN/OUT指令發(fā)出的信號指令發(fā)出的信號,“翻譯翻譯”成欲操作端口的選通信號，此信號常作為接口成欲操作端口的選通信號，此信號常作為接口(ji ku)內(nèi)三態(tài)門或鎖存器的控制信號，接通或斷開接口內(nèi)三態(tài)門或鎖存器的控制信號，接通或斷開接口(ji ku)數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)的連接。數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)的連接。A15A0I

10、ORCLKD7 D0T4T1T2T3TwA15A0CLKIOWD7D0T4T1T2T3TwIN指令指令(zhlng)時(shí)序時(shí)序OUT指令時(shí)序指令時(shí)序第22頁/共65頁第二十三頁，共65頁。24譯譯碼碼電電路路A0A1A14A15IORIOWAEN第23頁/共65頁第二十四頁，共65頁。25第24頁/共65頁第二十五頁，共65頁。26數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 線線 DBRDWRCS端口端口譯碼譯碼電路電路(dinl)0A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0AENIORIOWI/O接口接口(ji ku)IO總線總線D0D7D0D710000110000&譯碼電路部分滿足：譯碼電路部分滿足：只當(dāng)?shù)刂沸盘栔?/p>

11、當(dāng)?shù)刂沸盘朅9 A0為：為：A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01 0 0 0 0 1 1 0 0 0即即218H時(shí)，輸出時(shí)，輸出“0 ” ，使使I/O接口的接口的/CS有效，有效，否則輸出否則輸出“1 ”，使，使I/O接口的接口的/CS無效無效第25頁/共65頁第二十六頁，共65頁。27數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 線線 DBRDWRCS端口端口譯碼譯碼電路電路(dinl)0A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0AENIORIOWI/O接口接口(ji ku)IO總線總線D0D7D0D710000110000&注意譯碼電路中：注意譯碼電路中：由于高位地址線由于高位地址線A15A10未參與譯碼未參與

12、譯碼, 即即:地址地址A15A0為：為： 10 0001 1000均能輸出均能輸出“0 ”低電平低電平, 所以該電路使：所以該電路使：一個(gè)端口對應(yīng)多個(gè)地址一個(gè)端口對應(yīng)多個(gè)地址 共共26=64個(gè)個(gè) 218，618， A18，E18，等等，等等第26頁/共65頁第二十七頁，共65頁。28218H方法二、用譯碼器、門電路組合(zh)實(shí)現(xiàn)地址譯碼第27頁/共65頁第二十八頁，共65頁。29【答【答1】Y0Y7譯出的端口地址分別譯出的端口地址分別(fnbi)是是219H21FH?！敬稹敬?】將】將A0與與A2位置互換位置互換Y1 Y7譯出的端口譯出的端口地址分別地址分別(fnbi)是是218H、21CH

13、、21AH、21EH、219H、21DH、21BH和和21FH。第28頁/共65頁第二十九頁，共65頁。30第29頁/共65頁第三十頁，共65頁。31第30頁/共65頁第三十一頁，共65頁。32第31頁/共65頁第三十二頁，共65頁。33n這種傳送有前提：外設(shè)必須隨時(shí)就緒傳送傳送(chun sn)流流程程第32頁/共65頁第三十三頁，共65頁。34第33頁/共65頁第三十四頁，共65頁。35第34頁/共65頁第三十五頁，共65頁。36第35頁/共65頁第三十六頁，共65頁。37第36頁/共65頁第三十七頁，共65頁。38率低就緒就緒(jix)？第37頁/共65頁第三十八頁，共65頁。39輸入狀

14、態(tài)輸入狀態(tài)就緒？就緒？數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換YN傳送傳送(chun sn)流流程程接口實(shí)例接口實(shí)例第38頁/共65頁第三十九頁，共65頁。40第39頁/共65頁第四十頁，共65頁。41第40頁/共65頁第四十一頁，共65頁。42斷點(diǎn)斷點(diǎn)主程序主程序中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序中斷請求中斷請求對外設(shè)對外設(shè)進(jìn)行處理進(jìn)行處理繼續(xù)執(zhí)行繼續(xù)執(zhí)行返回?cái)帱c(diǎn)返回?cái)帱c(diǎn)傳送傳送(chun sn)流流程程第41頁/共65頁第四十二頁，共65頁。43第42頁/共65頁第四十三頁，共65頁。44第43頁/共65頁第四十四頁，共65頁。45n中斷中斷(zhngdun)響應(yīng)響應(yīng)n關(guān) 中 斷關(guān) 中 斷(zhngdun)n斷點(diǎn)保護(hù)斷點(diǎn)保

15、護(hù)n中斷識別中斷識別n現(xiàn)場保護(hù)現(xiàn)場保護(hù)n中斷服務(wù)中斷服務(wù)n恢復(fù)現(xiàn)場恢復(fù)現(xiàn)場n開中斷開中斷n中斷返回中斷返回中斷服務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的實(shí)質(zhì)性環(huán)節(jié)中斷服務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的實(shí)質(zhì)性環(huán)節(jié)第44頁/共65頁第四十五頁，共65頁。46中斷中斷(zhngdun)源的識別源的識別解答：解答：中斷查詢中斷查詢第45頁/共65頁第四十六頁，共65頁。47第46頁/共65頁第四十七頁，共65頁。48中斷中斷(zhngdun)優(yōu)先權(quán)排優(yōu)先權(quán)排隊(duì)隊(duì)解答：解答：鏈?zhǔn)絻?yōu)先權(quán)排隊(duì)電路鏈?zhǔn)絻?yōu)先權(quán)排隊(duì)電路第47頁/共65頁第四十八頁，共65頁。49第48頁/共65頁第四十九頁，共65頁。50中斷中斷(zhngdun)嵌套嵌套解答：解

16、答：鏈?zhǔn)絻?yōu)先權(quán)排隊(duì)電路鏈?zhǔn)絻?yōu)先權(quán)排隊(duì)電路第49頁/共65頁第五十頁，共65頁。51第50頁/共65頁第五十一頁，共65頁。52，判斷傳送完成否傳送傳送(chun sn)流流程程第51頁/共65頁第五十二頁，共65頁。53第52頁/共65頁第五十三頁，共65頁。54第53頁/共65頁第五十四頁，共65頁。55第54頁/共65頁第五十五頁，共65頁。56內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線外外部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)引引腳腳鎖存控制鎖存控制DCQDCQDCQ讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)第55頁/共65頁第五十六頁，共65頁。57內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線外外部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)引引腳腳鎖存控制鎖存控制鎖存器鎖存器緩沖器緩沖器DCDCDCQQQ選通選通第56頁/