导图社区 九、输入输出方法及常用的接口电路
《微机原理》是一门专业基础课程,它的主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。 参考教材为西安电子科技大学出版社的《微型计算机原理(第六版)》,此外还参考了XJTU段战胜老师的教学PPT。 本导图为第九章 输入输出方法及常用的接口电路,此外还介绍了8255A和8253两个微处理器。
编辑于2021-11-29 00:00:22《微机原理》是一门专业基础课程,它的主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。 参考教材为西安电子科技大学出版社的《微型计算机原理(第六版)》,此外还参考了XJTU段战胜老师的教学PPT。 本导图为第八章 中断和异常
《微机原理》是一门专业基础课程,它的主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。 参考教材为西安电子科技大学出版社的《微型计算机原理(第六版)》,此外还参考了XJTU段战胜老师的教学PPT。 本导图为第二章、微处理器结构及微型计算机工作原理
《微机原理》是一门专业基础课程,它的主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。 参考教材为西安电子科技大学出版社的《微型计算机原理(第六版)》,此外还参考了XJTU段战胜老师的教学PPT。 本导图为第六章 半导体存储器
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《微机原理》是一门专业基础课程,它的主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。 参考教材为西安电子科技大学出版社的《微型计算机原理(第六版)》,此外还参考了XJTU段战胜老师的教学PPT。 本导图为第八章 中断和异常
《微机原理》是一门专业基础课程,它的主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。 参考教材为西安电子科技大学出版社的《微型计算机原理(第六版)》,此外还参考了XJTU段战胜老师的教学PPT。 本导图为第二章、微处理器结构及微型计算机工作原理
《微机原理》是一门专业基础课程,它的主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。 参考教材为西安电子科技大学出版社的《微型计算机原理(第六版)》,此外还参考了XJTU段战胜老师的教学PPT。 本导图为第六章 半导体存储器
九、输入输出方法及常用的接口电路
I/O接口的概念与功能
概述
接口和接口技术
why
外设处理信息的类型、速度、通信方式与CPU不匹配,不能直接挂在总线上,必须通过接口和系统相连
接口与端口
接口电路的典型结构
从编程角度看,接口内部主要包括一个或多个CPU可以进行读/写操作的寄存器,又称为I/O端口
各I/O端口由端口地址区分
I/O端口可分为三种类型
数据端口
状态端口
控制端口
CPU对外设输入/输出的控制,是通过对接口电路中各I/O端口的读/写操作完成
I/O接口电路芯片主要由图中的6部分组成
I/O接口电路的基本功能
对输入输出数据进行缓冲、隔离和锁存
对信号的形式和数据格式进行交换与匹配
提供信息相互交换的应答联络信号
根据寻址信息选择相应的外设
I/O接口电路的分类
按数据传送方式分类
并行接口
串行接口
按功能选择的灵活性分类
可编程接口
不可编程接口
按通用性分类
通用接口
专用接口
按数据控制方式分类
程序型接口
DMA(Direct Memory Access)型接口
I/O端口的编址及基本的输入输出方法
I/O端口的编址方式
端口与存储器分别独立编址 (I/O映射方式)---x86系列
端口与存储器分别独立编址,端口不占用内存空间
设有专门的 I/O指令对端口进行读写, 对内存操作的指令不能用于I/O端口
端口与存储器统一编址 (存储器映射方式)
I/O端口相当于内存的一部分,使内存容量减小
对I/O端口的读/写与对存储器的读/写相同,指令通用,不专设I/O指令
8088的输入/输出指令和时序
8088CPU采用I/O端口与存储器分别独立编址
内存单元
可寻址1M个内存单元 范围00000 ~FFFFFh 内存单元的地址有5种寻址
I/O端口
可寻址64K个I/O端口 I/O端口范围0000 ~ FFFFH I/O端口的地址由一个8位二进制数直接寻址或DX寄存器间接寻址
输入指令IN
1.注意那些二进制数都是指端口地址,注意端口地址与端口内容的区别
2.对输入/输出指令,目的/源操作数只能为AL, 或AX(一般为AL)
短格式用的是DX
3.端口地址可由直接方式或间接方式给出
当端口号在0~FFH,即0~255时
长格式指令
当端口号>FFH,即>255时
短格式指令
4.可进行字节或字传送,由指令中AL或AX的类型决定
输出指令OUT
输入/输出指令时序
I/O端口的译码
1. 译码电路的作用
2. 译码电路的构成
3. 设计译码电路的方法
1. 端口的选通信号通常为低电平有效
2. 除端口的地址信号参加译码外,控制信号IOW、IOR (IO/M、 AEN也可参加译码)
一个端口对应多个地址
4. 片内译码和片选译码
结合ch9PPT1的最后--例题
CPU与外设间的数据传送方式
代码理解即可
1.无条件传送(CPU与外设同步工作)
与外设速度的匹配通过在软件上延时完成
AND XOR LOOP JNZ
2.查询方式(CPU与外设不同步工作)
D4=1 输入 D0=0 输出
TEST为不存结果的AND JZ
DI SI---destination,source---对应输入输出
程序控制的...
3.中断方式(CPU与外设并行---串行工作)
CPU和外设大部分时间处在并行工作状态,提高了效率
适用于传送少量数据,以及中低速外设
程序中断的...
4.DMA方式(高速I/O及成组交换数据)
外设与内存直接进行数据传送,不通过CPU,效率极高
适用于内存与高速外设或两个高速外设之间
电路结构复杂,硬件开销较大
直接存储器存取方法
8255A并行接口电路
并行接口的基本概念
并行通信和串行通信
1.数据的各位同时在多根并行传输线传输
1.距离短、远程费用高 适用于短距离、高速通信
2.数据的各位按时间顺序依次在一根传输线上传输
2.远程, 费用低, 适用于长距离、中低速通信
并行接口概述
连接CPU与并行外设,实现两者间的并行通信
输出锁存或输入缓冲的作用
应答式通信
中断方式进行的输入输出
外设---接口---CPU
可编程并行接口8255A
8255A引脚、编程结构
端口A——有 3 种工作方式,对外8根引脚 端口B——有 2 种工作方式,对外8根引脚 端口C——A在方式1/2,B在方式1时某些位作为联络应答信号,对外8根引脚
控制端口D (A组和B组控制电路)
8位端口
无对外引脚
决定A口、B口、C口的工作状态
数据总线缓冲器
为A、B、C传送数据 CPU写入控制端口D中的控制字
读写控制电路 (引脚\CS使能、\RD、\WR)
片内译码电路 (引脚A1、 A0)
选择被操作的端口00 01 10 11---ABCD
8255A的控制字
例题
确定端口地址
确定方式控制字
设置方式控制字的程序段
C口按位置位/复位控制字
例题
8255A的工作方式
0
方式 0: 与C口之间没有硬件联系。
作为输入口相当于普通的三态门 作为输出口相当于普通的锁存器
1
方式 1: C口的某3根引脚作为端口与外设的联络信号。
在方式 1 下,C口作为A口、B口联络信号的引脚, 其动作关系在芯片设计和制造时已固定,不可改变
C口作为联络信号的引脚:不受方式控制字、按位置位/复位控制字的控制。该出则出,该入则入
p51
2
方式 2: C口的某5根引脚作为端口与外设的联络信号
8255A的应用举例
可编程的定时器/计数器 8253/8254
实现定时和计数
硬件定时
利用专门的定时电路实现精确定时
分为简单硬件定时、 利用可编程接口芯片实现定时
软件定时
利用CPU每执行一条指令都需要几个固定的指令周期的原理
8253的组成与功能
结构特点:3个独立的减法计数器 每个计数器包含3个16位寄存器,1个控制寄存器
引线
连接系统端的主要引线: D0----D7 \CS \RD \WR A0,A1
连接外设端的主要引线: CLK GATE OUT
8253的控制字、写/读操作及初始化编程
注意区分此处与A1A0,此处为对控制寄存器的选择,后者为计数器端口地址
BCD
例题
计数启动方式
软件启动
GATE端为高电平
置入计数初值后的第1个CLK脉冲写入初值,第2个CLK脉冲的下降沿开始减1
硬件启动
GATE端有一个上升沿
对应CLK脉冲的下降沿
8253的工作方式【6种】和时序
0
软件启动,不自动重复计数。 装入控制字后输出端变低电平, 计数结束输出高电平
1
硬件启动,不自动重复计数 装入控制字后输出端变高电平, 计数开始输出低电平,结束后又变高
2 计数分频
软启动,自动重复计数。 装入控制字后输出端变高电平, 计数到最后一个脉冲时输出低电平
3 方波发生器
软启动,自动重复计数 装入控制字后输出端变高电平, 输出对称方波
4 选通
软件启动,不自动重复计数。 装入控制字后输出端变高电平, 计数结束输出一个CLK宽度的低电平
5 选通
硬件启动,不自动重复计数 波形与方式4相同
几个节点: CW写入 初值写入 GATE上升沿 CLK下降沿
n分频(1~65536)