文档介绍：本章教学重点和难点: ◆CPU与外部设备的数据传送方式、中断方式、DMA方式和专用I/O处理器方式、I/O接口和端口编址。 ◆8259A内部结构、引脚、初始化命令和操作命令及编程。 ◆8237A的内部结构、引脚、传输类型、数据传送方式及编程应用。
第6章输入/输出接口
本章教学内容: 输入/输出接口概述 (接口基本概念、CPU与外设数据传送的方式) 中断系统 (中断源、中断向量表及中断处理等概念) 可编程DMA控制器8237A
输入输出接口电路 1. I/O接口的组成 把端口地址译码、读/写/中断控制逻辑、数据缓冲/锁存器、数据端口、控制端口、状态端口等电路组合起来,就构成了一个简单的I/O接口电路。 I/O接口的总体结构如图6-1所示。 I/O接口电路一方面通过数据总线、控制总线、地址总线与CPU连接,另一方面通过数据线、控制线、状态线与外部设备连接。
输入/输出接口概述
2. I/O接口需解决的问题
(1)速度匹配问题:CPU的速度。
(2)信号电平和驱动能力问题:CPU的信号都是TTL电平(一般在0~5V之间) 。
(3)信号形式匹配问题:CPU只能处理数字信号,有数字量、开关量、模拟量(电流、电压),有非电量,如压力、流量、温度、速度等。
(4)信息格式问题。
(5)时序匹配问题。
3. I/O接口的功能
(1)I/O地址译码与设备选择。
(2)信息的输入/输出。
(3)命令、数据和状态的缓冲与锁存。
(4)信息转换。
(5)联络功能。
(6)中断管理功能。
(7)可编程功能。
4. 接口电路分析与设计的基本方法
(1)分析接口两侧的定义与时序关系。
(2)进行系统总线与外设之间的信号转换。
(3)合理选用接口芯片。
(4)接口驱动程序分析与设计。
CPU与外设数据传送的方式
1. 程序控制方式
(1)无条件传送方式
(2)查询传送方式(条件传送方式)
2. 中断方式
3. DMA方式
DMA(Direct Memory Access)方式,使CPU不参加数据I/O操作,而是由DMA控制器DMAC来实现内存与外设之间、外设与外设之间的直接快速传送,基本是以硬件的速度传递数据。
DMA传送需要一个专门的器件DMA控制器(DMAC)来协调外设与内存的数据传送,常用的DMAC有Intel 8257、8237和Z-80DMA等。
4. 专用I/O处理机方式
现在的微机系统中广泛采用了一种专用I/O处理器,把原来由CPU完成的各种I/O操作与控制全部交给I/O处理器去完成。
CPU将I/O处理器程序放入8089使用的存储器空间,并由硬件产生一个I/O处理器注意信号,引起8089对该信号的注意,使8089执行该程序。CPU可以在必要时终止或重新启动I/O处理器程序的执行。8089还能在主存储器中存储它的有关状态和任意外围设备的状态。