數(shù)字量輸入輸出

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1、第五章數(shù)字量輸入輸出概述系統(tǒng)總線及接口中斷控制系統(tǒng)計數(shù)定時接口并行輸入輸出接口北京化工大學微機原理課件第一節(jié)概述5.1.1I/O信號的形式一數(shù)據(jù)信息數(shù)字量二進制形式的數(shù)據(jù)，或是已經(jīng)過編碼的二進制形式的數(shù)據(jù)。最小單位為“位”(bit)，8位稱為一個字節(jié)(BYTE)。2.模擬量模擬量信號不能直接進入計算機，必須經(jīng)過A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器，把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能輸入計算機。當外部設(shè)備需要模擬量信號控制時，D/A(數(shù)字/模擬)轉(zhuǎn)換器又能把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量信號。3.開關(guān)量開關(guān)量信號只有兩種狀態(tài)，即“開”或“閉”。這樣，只要用一位二進制數(shù)就可表示。二狀態(tài)信息反應(yīng)當前外設(shè)

2、的工作狀態(tài)，是外設(shè)通過接口往CPU傳送的。三控制信息是CPU通過接口傳送給外設(shè)的，CPU通過發(fā)送控制信息控制外設(shè)的工作。5.1.2I/O接口在計算機中，介于CPU與外設(shè)間，實現(xiàn)硬件連接和軟件通訊的裝置。一、I/O接口的作用對信息的傳輸形式進行變換。（模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換）電平轉(zhuǎn)換和放大I/O定向串并轉(zhuǎn)換及并串轉(zhuǎn)換鎖存和緩沖二、I/O接口的構(gòu)成CPU譯碼數(shù)據(jù)端口狀態(tài)端口控制端口I/O設(shè)備DBABCB北京化工大學微機原理課件(1)I/O端口概念：CPU與外設(shè)進行數(shù)據(jù)傳輸時，各類信息在接口進入不同的寄存器，一般稱這些寄存器為I/O端口。分類：數(shù)據(jù)端口，狀態(tài)端口，控制端口。CP

3、U數(shù)據(jù)狀態(tài)控制外設(shè)北京化工大學微機原理課件(2)I/O端口的編址方式存儲器映射方式(統(tǒng)一編址方式)優(yōu)點：使用MEM操作指令，不需專用的I/O指令，指令豐富，使I/O功能更加靈活。缺點：MEM容量減小，MEM指令長度一般比專用I/O指令長。I/O映射方式(獨立編址方式)缺點：訪問I/O需要專門的I/O指令，指令少，訪問不靈活。優(yōu)點：不需要占用存儲器空間，指令長度短，執(zhí)行速度快。北京化工大學微機原理課件一.直接傳送方式適用于總是處于準備好狀態(tài)的外設(shè)優(yōu)點：軟件及接口硬件簡單缺點：只適用于簡單外設(shè)，適應(yīng)范圍較窄5.1.4I/O的控制方式北京化工大學微機原理課件二.查詢傳送方式

4、概念(2)三環(huán)節(jié)CPU從接口中讀取狀態(tài)字CPU檢測狀態(tài)字如果外設(shè)處于就緒狀態(tài)，傳送數(shù)據(jù)查詢式輸入的接口電路北京化工大學微機原理課件查詢式輸出接口電路例：查詢式輸出的程序段，STATUS_PORT表示狀態(tài)端口地址，READY_BIT表示狀態(tài)端口中的準備好位，DATA_PORT表示數(shù)據(jù)端口地址，DATA表示輸出數(shù)據(jù)在存儲器中存放的位置。MOVDX,STATUS_PORTWAITING:INAL,DXTESTAL,READY_BITJZWAITINGMOVDX,DATA_PORTMOVAL,DATAOUTDX,ALMOVDX,STATUS_PORTINAL,DXANDAL,

5、NOTREADY_BITOUTDX,AL北京化工大學微機原理課件三、中斷傳送方式1.優(yōu)點可以使CPU和外設(shè)同步工作，提高了CPU的工作效率。2.中斷傳送原理中斷傳送方式的接口電路北京化工大學微機原理課件四、DMA方式優(yōu)點外設(shè)與內(nèi)存間直接進行數(shù)據(jù)交換，不通過CPU。DMA方式由硬件請求信號啟動，又由DMAC電路完成數(shù)據(jù)傳送，整個過程完全由硬件實現(xiàn)，所以傳送速率非常高。2.DMA控制器的功能能向CPU發(fā)出HOLD信號當CPU發(fā)出HLDA信號后，接管總線控制權(quán)，進入DMA方式發(fā)出地址信息，能對存儲器尋址及能修改地址指針能發(fā)出讀寫等控制信號能決定傳送字節(jié)數(shù)及判斷DMA傳送是否

6、結(jié)束發(fā)出DMA結(jié)束信號，使CPU恢復正常工作狀態(tài)。5.5并行輸入輸出接口通用并行I/O接口芯片具有以下特點：每個芯片集成了多個獨立的并行數(shù)據(jù)傳輸通道，且每個通道均可編程設(shè)置工作方式。每個通道都提供狀態(tài)查詢功能，芯片有一定的中斷管理功能。北京化工大學微機原理課件可編程輸入輸出接口芯片8255一8255A的結(jié)構(gòu)8255A的方框圖北京化工大學微機原理課件可編程輸入輸出接口芯片82558255A是Intel86系列微處理機的配套并行接口芯片，它可為86系列CPU與外部設(shè)備之間提供并行輸入/輸出的通道。由于它是可編程的，可以通過軟件來設(shè)置芯片的工作方式，所以，用8255A連接外

7、部設(shè)備時，通常不用再附加外部電路，給使用者帶來很大方便。北京化工大學微機原理課件可編程輸入輸出接口芯片8255一8255A的結(jié)構(gòu)1.數(shù)據(jù)端口A、B、C均為8位端口2.A組控制和B組控制電路A組控制電路控制端口A和端口C的高4位的工作方式和讀寫操作。B組控制電路控制端口B和端口C的低4位的工作方式和讀寫操作。3.數(shù)據(jù)總線緩沖器功能：通過它與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。4.讀寫控制邏輯電路功能：管理數(shù)據(jù)傳輸過程。北京化工大學微機原理課件5.控制信號片選信號：由系統(tǒng)地址線譯碼產(chǎn)生，啟動CPU與8255A之間的通信。讀、寫信號：控制CPU與8255A之間的數(shù)據(jù)流向。R