【正文】 的邏輯電路 ? PC機(jī)系統(tǒng)板的可編程接口芯片、 I/O總 線槽的電路板（適配器）都是接口電路 CPU 接口 電路 I/O 設(shè)備 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) I/O接口概述 ■ I/O接口的一般結(jié)構(gòu) 控制總線 CB 地址總線 AB I/O接口電路 數(shù)據(jù) 控制 狀態(tài) 數(shù)據(jù)總線 DB CPU 外設(shè) 控制寄存器 狀態(tài)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器 1. 接口電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2. 接口電路的外部特性 3. 接口電路芯片的分類 4. 接口電路的可編程性 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) 1. 接口電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu) CPU與外設(shè)主要有數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信 息需要相互交換，于是從應(yīng)用角度看內(nèi)部： ⑴ 數(shù)據(jù)寄存器 保存外設(shè)給 CPU和 CPU發(fā)往外設(shè)的數(shù)據(jù)信息 ⑵ 狀態(tài)寄存器 保存外設(shè)或接口電路的狀態(tài)信息 ⑶ 控制寄存器 保存 CPU給外設(shè)或接口電路的控制信息 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) 2. 接口電路的外部特性 主要體現(xiàn)在引腳上，分成兩側(cè)信號： 面向 CPU一側(cè)的信號： ▲ 用于與 CPU連接 ▲ 主要是數(shù)據(jù)、地址和控制信號 面 向外設(shè)一側(cè)的信號： ▲ 用于與外設(shè)連接 ▲ 提供的信號五花八門，各不相同 ▲ 功能定義、時(shí)序及有效電平等差異較大 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) 3. 接口電路芯片的分類 接口電路核心部分往往是一塊或數(shù)塊大 規(guī)模集成電路芯片（接口芯片）： ▲ 通用接口芯片 支持通用的數(shù)據(jù)輸入輸出和控制的接口芯片 ▲ 面向外設(shè)的專用接口芯片 針對某種外設(shè)設(shè)計(jì)、與該種外設(shè)接口 ▲ 面向微機(jī)系統(tǒng)的專用接口芯片 與 CPU和系統(tǒng)配套使用，以增強(qiáng)其總體功能 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) 4. 接口電路的可編程性 ■ 許多接口電路具有多種功能和工作方式，可以通過編程的方法選定其中一種。字節(jié)輸入，間接尋址 IN AX,port 。字節(jié)輸出，間接尋址 OUT port,AL 。DX指向數(shù)據(jù)端口 in al,dx 。調(diào)子程序延時(shí) jmp next 。DX指向狀態(tài)端口 status:in al,dx 。D0＝ 1，就緒， DX指向數(shù)據(jù)端口 in al,dx 。測試標(biāo)志位 D7 jnz status 。將數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)端口 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ▲ 查詢方式的 EEPROM編程 2817A A0～ A10 A0～ A10 8000H I/O0～ I/O7 D0~D7 D0 譯碼 A11～ A19 譯碼 A0～ A15 RDY/BUSY IOR WE RD MEMW MEMR CE next: mov al,55h 。查詢狀態(tài)口 test al,01h 。循環(huán)至全部字節(jié)寫完 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) CPU與外設(shè)間數(shù)據(jù)傳送的方式 ■ 中斷傳送方式 CPU暫停主程序的執(zhí)行而轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序 （詳見下節(jié)） 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) CPU與外設(shè)間數(shù)據(jù)傳送的方式 ■ 直接存儲器存?。?DMA） 傳送請求由外設(shè)向 DMA控制器（ DMAC）提出，后者向 CPU申請總線，最后 DMAC利用系統(tǒng)總線來完成外設(shè)和存儲器間的數(shù)據(jù)傳送） 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ■ DMA傳送方式 —— 直接存儲器存取 ▲ 希望克服程序控制傳送的不足： 外設(shè) → CPU→ 存儲器 外設(shè) ← CPU← 存儲器 ▲ 直接存儲器存取 DMA： 外設(shè) → 存儲器 外設(shè) ← 存儲器 ▲ CPU釋放總線，由 DMA控制器管理 ▲ DMAC： DMA控制器 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ▲ DMA操作的基本方法 ?周期挪用 —— 利用 CPU部訪問存儲器的周期來 實(shí)現(xiàn) DMA操作 ?周期擴(kuò)散 —— 使用專門的時(shí)鐘發(fā)生器 /驅(qū)動器電 路，把供給 CPU時(shí)鐘的周期加寬 ，用來進(jìn)行 DMA操作 ? CPU停機(jī)方式 —— CPU讓出對總線的控制權(quán)， 由 DMAC接管總線，進(jìn)行數(shù) 據(jù)傳遞工作。 ?單字節(jié)傳輸模式 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ▲ DMA傳送－單字節(jié)方式 ?每次 DMA傳送時(shí)僅傳送一個(gè)字節(jié) ?傳送一個(gè)字節(jié)之后，字節(jié)數(shù)寄存器減 1，地址寄存器加 1或減 1， HRQ變?yōu)闊o效 ? 8237A釋放系統(tǒng)總線，將控制權(quán)還給 CPU ?若傳送后使字節(jié)數(shù)從 0減到 FFFFH，則終結(jié)DMA傳送或重新初始化 特點(diǎn)： ?一次傳送一個(gè)字節(jié)，效率略低 ?DMA傳送之間 CPU有機(jī)會重新獲取總線控制權(quán) 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ▲ DMA傳送－數(shù)據(jù)塊方式 ?由 DREQ啟動就連續(xù)地傳送數(shù)據(jù)，直到字節(jié)數(shù)寄存器從 0減到 FFFFH終止計(jì)數(shù)，或由外部輸入有效信號終結(jié) DMA傳送； ? DREQ只需維持有效到 DACK有效。 特點(diǎn)： ?DMA操作可由外設(shè)利用 DREQ信號控制傳送的過程 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ▲ 8237A的編程 ? 8327A芯片的 初始化編程 ：只要寫入命令寄存器： ■ 可先輸出主清除命令，進(jìn)行軟件復(fù)位 ■ 然后寫入命令字 ?命令字影響所有 4個(gè)通道的操作 ?DMA通道的 DMA傳送編程 ： ■ 將存儲器起始地址寫入地址寄存器（如果采用地址減量工作，則是結(jié)尾地址） ■ 將本次 DMA傳送的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)寫入字節(jié)數(shù)寄存器（個(gè)數(shù)要減 1） ■ 確定通道的工作方式，寫入方式寄存器 ■ 寫入屏蔽寄存器復(fù)位通道屏蔽位，允許 DMA請求 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ▲ 8237A在 IBM PC系列機(jī)上的應(yīng)用 IBM PC/XT機(jī)使用一片 8237A ?通道 0：動態(tài)存貯器 DRAM刷新 ?通道 1：用戶使用或 SDLC卡 ?通道 2：內(nèi)存與軟盤的高速數(shù)據(jù)交換 ?通道 3：內(nèi)存與硬盤的高速數(shù)據(jù)交換 IBM PC/AT機(jī)采用兩片 8237A ?DMAC1包含通道 0～ 3，支持 8位數(shù)據(jù)傳送 ?DMAC2組成通道 4～ 7，通道 5～ 7支持 16位數(shù)據(jù)傳送，通道 4用于級連 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ▲ 幾種傳送方式的比較 無條件傳送： 慢速外設(shè)需與 CPU保持同步 查詢傳送： 簡單實(shí)用，效率較低 中斷傳送： 外設(shè)主動，可與 CPU并行工作 但每次傳送需要大量額外時(shí)間 開銷 DMA傳送： DMAC控制，外設(shè)直接和存 儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，適合大 量、快速數(shù)據(jù)傳送 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) 中斷技術(shù) (p168) 中斷概述 中斷處理過程 中斷優(yōu)先權(quán) 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) 中斷技術(shù) ▲ 中斷技術(shù)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用中的一項(xiàng)重要技術(shù)。 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ■ 中斷概念： CPU在執(zhí)行程序中，被內(nèi)部或外部的事件所打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段預(yù)先安排好的中斷服務(wù)程序；服務(wù)結(jié)束后，又返回原來的斷點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序 斷點(diǎn) 主程序 中斷服務(wù)程序 中斷請求 對外設(shè) 進(jìn)行處理 繼續(xù)執(zhí)行 返回?cái)帱c(diǎn) 流程 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ■ 中斷處理過程 ?中斷請求 ?中斷響應(yīng) ?中斷處理 ?中斷返回 中斷 處理 是進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的實(shí)質(zhì)性環(huán)節(jié) 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ▲ 有關(guān)中斷傳送的幾個(gè)重要概念 ?中斷傳送是一種效率更高的程序傳送方式； ?進(jìn)行傳送的 中斷服務(wù)程序是預(yù)先設(shè)計(jì)好的； ?中斷請求是外設(shè)隨機(jī)向 CPU提出的； ? CPU對請求的檢測是有規(guī)律的 ：一般是在每條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期采樣中斷請求輸入引腳。 例如： G設(shè)置的斷點(diǎn)，就是利用 INT 3指令實(shí)現(xiàn)的 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ▲ 4型中斷 —— 溢出中斷 在執(zhí)行溢出中斷指令 INTO時(shí)，若溢出標(biāo)志OF為 1，則產(chǎn)生一個(gè)向量號為 4的內(nèi)部中斷，被稱為溢出中斷。 ?8086的非屏蔽中斷的向量號為 2，非屏蔽中斷請求信號為 NMI。 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) 8259A可編程中斷控制器 8259A的結(jié)構(gòu)、功能和工作原理 8259A的工作方式 8259A的編程 由 8259A組成的主從式 中斷系統(tǒng) 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) 8259A可編程中斷控制器 ■ Intel 8259A是可編程中斷控制器； ■ 可用于管理 Intel 8080/808 8086/80880286/80386的可屏蔽中斷； ■ 8259A的基本功能： ■ 一片 8259A可以管理 8級中斷，可擴(kuò)展至 64級 ■ 每一級中斷都可單獨(dú)被屏蔽或允許 ■ 在中斷響應(yīng)周期，可提供相應(yīng)的中斷向量號 ■ 8259A設(shè)計(jì)有多種工作方式，可通過編程選擇 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ■ 8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳 （ p179180) D7~D0 INTA INT 中斷請求寄存器 中斷屏蔽寄存器 數(shù)據(jù) 總線 緩沖器 IR0 IR7 讀 /寫 控制 邏輯 級聯(lián) 緩沖器 比較器 RD WR A0 CS CAS0 CSA1 CAS2 SP/EN 優(yōu)先權(quán)判別電路 中斷服務(wù)寄存器 控制邏輯 青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 微機(jī)原理與接口技術(shù) ▲ 三個(gè)內(nèi)部寄存器 ?中斷請求