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1、第5章 微型計算機(jī)輸入輸出接口,5.1 輸入輸出接口 5.2 輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞?5.3 開關(guān)量輸入輸出接口,5.1 輸入輸出接口,5.1.1 外部設(shè)備及其信號 5.1.2 I/O接口的功能 5.1.3 I/O端口的編址方法 5.1.4 簡單I/O接口的組成,5.1.1 外部設(shè)備及其信號 外部設(shè)備（Peripheral Device） 按照與CPU數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较騽澐? （1）輸入設(shè)備 鍵盤、鼠標(biāo)、光筆 輸入圖形信息的掃描儀、數(shù)碼相機(jī) 檢測現(xiàn)場信息的數(shù)字化測試儀表 模擬量采集和模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換裝置等,（2）輸出設(shè)備 顯示器、打印機(jī) 繪圖儀 現(xiàn)場控制的數(shù)字量模擬量轉(zhuǎn)換裝置和執(zhí)行元件 （3）

2、復(fù)合輸入輸出設(shè)備 外存儲設(shè)備是典型的復(fù)合輸入輸出設(shè)備: 磁帶機(jī)（Tape Driver） 軟磁盤驅(qū)動器（Floppy Driver） 硬磁盤驅(qū)動器（Hard Disk Driver） 光盤驅(qū)動器（Compact Disk Driver） 許多光盤只能讀出信息，稱為CDROM （Compact DiskRead Only Memory），只讀光盤只能用作輸入設(shè)備。,2. 外部設(shè)備的信號 （1）數(shù)據(jù)信號 按照信號的物理形態(tài)，可分為以下幾種； 數(shù)字量： 以二進(jìn)制形式表述的數(shù)據(jù)、圖形或文字信息。 模擬量： 現(xiàn)場的物理量通過傳感器件，轉(zhuǎn)換為大小與之對應(yīng)的電壓或電流信號。這些量呈連續(xù)變化的形態(tài)，稱為模擬量

3、（Analog）。 開關(guān)量： 開關(guān)量是只有二種狀態(tài)（0，1）的量，如開關(guān)的接通（ON）與斷開（OFF），電機(jī)的啟停等 脈沖量： 計數(shù)脈沖、定時脈沖和控制脈沖 對于輸入設(shè)備，數(shù)據(jù)信號從外設(shè)送往CPU對于輸出設(shè)備，數(shù)據(jù)信號從CPU發(fā)往外部設(shè)備。,（2）狀態(tài)信號 狀態(tài)信號表明外部設(shè)備當(dāng)前的工作狀態(tài)，用來協(xié)調(diào)CPU與外部設(shè)備之間的操作。 典型的狀態(tài)信號：READY, BUSY 有的設(shè)備有指示出錯狀態(tài)的信號，如打印機(jī)的紙盡（Paper Out），故障（Fault）。 不同的外設(shè)可以有不同的狀態(tài)信號。 狀態(tài)信號總是從外部設(shè)備發(fā)往CPU。,（3）控制信號 控制信號是CPU向外設(shè)發(fā)出的命令，它指定設(shè)備的工作方

4、式，啟動或停止設(shè)備 控制信號的格式因設(shè)備而異 控制信號從CPU發(fā)往外部設(shè)備 數(shù)據(jù)信號、狀態(tài)信號、控制信號都是以“數(shù)據(jù)”的形式，通過數(shù)據(jù)總線在CPU和外部設(shè)備之間進(jìn)行傳輸?shù)摹?5.1.2 I/O接口的功能 接口：計算機(jī)一個部件與另一個部件之間的連接界面。 功能： 1. 設(shè)備選擇功能 CPU通過地址代碼來標(biāo)識和選擇不同的外部設(shè)備 接口對系統(tǒng)總線上傳輸?shù)耐庠O(shè)地址進(jìn)行譯碼，在檢測到本設(shè)備地址代碼時，產(chǎn)生相應(yīng)的“選中”信號 2. 信息傳輸功能 設(shè)備被“選中”時: 從CPU/數(shù)據(jù)總線接收數(shù)據(jù)或控制信息 外部設(shè)備的數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息發(fā)往數(shù)據(jù)總線/CPU,3. 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能 外設(shè)使用的數(shù)據(jù)格式與CPU數(shù)據(jù)格式

5、不同時，接口要進(jìn)行二種數(shù)據(jù)格式之間的相互轉(zhuǎn)換。 聯(lián)絡(luò)功能 從系統(tǒng)總線或外設(shè)接收一個數(shù)據(jù)后，發(fā)出“數(shù)據(jù)到”聯(lián)絡(luò)信號，通知外設(shè)或CPU取走數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)傳輸完成，向?qū)Ψ桨l(fā)出信號，準(zhǔn)備進(jìn)行下次傳輸 5. 中斷管理功能 向CPU申請中斷； 向CPU發(fā)中斷類型號； 中斷優(yōu)先權(quán)的管理； 在以8086為CPU的系統(tǒng)中，這些功能大部份可以由專門的中斷控制器實(shí)現(xiàn)。,復(fù)位功能 接口在接收系統(tǒng)的復(fù)位信號后，將接口電路及其所連接的外部設(shè)備置成初始狀態(tài)。 7. 可編程功能 有些接口具有可編程特性，可以用指令來設(shè)定接口的工作方式、工作參數(shù)和信號的極性。,錯誤檢測功能 （1） 物理信道上的傳輸錯誤 信號在線路上傳輸時，如果遇到

6、干擾信號，可能發(fā)生傳輸錯誤。 檢測傳輸錯誤的常見方法是奇偶檢驗(yàn)。 （2） 數(shù)據(jù)傳輸中的覆蓋錯誤 輸入設(shè)備完成一次輸入操作后，把所獲得的數(shù)據(jù)暫存在接口內(nèi) 如果在該設(shè)備完成下一次輸入操作之后，CPU還沒有從接口取走數(shù)據(jù)，那么，在新的數(shù)據(jù)送入接口后，上一次的數(shù)據(jù)被覆蓋，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失 輸出操作中也可能產(chǎn)生類似的錯誤 覆蓋錯誤導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，易發(fā)生在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?5.1.3 I/O端口的編址方法 有兩種不同的I/O端口編址方式： 1. I/O端口與內(nèi)存統(tǒng)一編址 把內(nèi)存的一部分地址分配給I/O端口，一個8位端口占用一個內(nèi)存單元地址，也稱為存儲器映射編址方式 優(yōu)點(diǎn)： 訪問內(nèi)存單元和I/O端口使用

7、相同的指令，使用方便 降低CPU電路的復(fù)雜性 缺點(diǎn)： 減少了內(nèi)存可用范圍 難以區(qū)分訪問內(nèi)存和I/O的指令，降低了程序的可讀性和可維護(hù)性,I/O端口與內(nèi)存獨(dú)立編址 內(nèi)存儲器和I/O端口各自有自己獨(dú)立的地址空間 訪問I/O端口需要專門的I/O指令 8086/8088 CPU采用這種方式 訪問內(nèi)存儲器 使用20根地址線A0A19 使M/IO#=1 內(nèi)存地址范圍為000000FFFFFH共1MB 訪問I/O端口 使用低16根地址線A0A15 使M/IO#= 0 I/O端口地址范圍為00000FFFFH共64K,3 IBM PC 微型計算機(jī)I/O端口地址分配 在PC系列微機(jī)中，僅使用A0A9共10條地址

8、線定義I/O端口（設(shè)A11A15= 0），尋址范圍為03FFH 前256個端口地址供主板上尋址I/O接口芯片使用，后768個供擴(kuò)展槽接口卡使用 用戶設(shè)計I/O接口電路的時候，應(yīng)使用系統(tǒng)未占用的端口地址區(qū)域 為避免所選擇的地址與其他擴(kuò)展卡沖突，最好將其設(shè)計成地址可選的型式 IBM-PC微機(jī)系統(tǒng)板各I/O接口器件端口地址見表5-1。,5.1.4 簡單I/O接口的組成 端口 端口：接口內(nèi)的寄存器，用來暫存CPU和外設(shè)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、狀態(tài)和命令。 端口地址：每一個端口有一個獨(dú)立的地址。 外部設(shè)備地址：設(shè)備接口內(nèi)各端口的地址，一臺外部設(shè)備可以擁有幾個通常是相鄰的端口地址。 端口種類：數(shù)據(jù)端口、命令端口（

9、控制端口）和狀態(tài)端口。 如果外部設(shè)備的信息（數(shù)據(jù)/狀態(tài)）已經(jīng)鎖存，端口也可以由三態(tài)緩沖電路組成。,地址譯碼電路 地址譯碼是接口的基本功能之一。 一個接口上的幾個端口地址通常是連續(xù)排列的，可以把16位地址碼分解為二個部分： 高位地址碼用作對接口的選擇； 低位地址碼用來選擇接口內(nèi)不同的端口。 例如：某接口占有地址330H333H: 高8位地址為11001100B時，本接口被選中； 低2位地址為00，01，10，11時，選擇接口內(nèi)的不同端口。,圖5-1 端口的地址譯碼電路和跳線器,為了避免地址沖突，許多接口電路允許用“跳線器（JUMPER）”改變端口地址。上頁圖3-1（b） 將異或門的輸出代替圖3-

10、1（a）中的A8，A9引腳： 二個跳線引腳均接地時，上面譯碼電路仍然產(chǎn)生330H333H的端口譯碼信號； 當(dāng)二個跳線引腳均接“1”時，上面譯碼電路會產(chǎn)生030H033H的端口譯碼信號 同理還可以產(chǎn)生130H133H，230H233H的譯碼信號。 8086工作于最大模式時，上面的M/IO#、WR#、RD#信號由8288總線控制器發(fā)出的IORC#、IOWC#代替。,由于讀、寫操作不會同時進(jìn)行，一個輸入端口和另一個輸出端口可以使用同一個地址編碼。 例如，可安排數(shù)據(jù)輸入端口、數(shù)據(jù)輸出端口使用同一個地址330H，命令端口和狀態(tài)端口共同使用地址331H。 需要注意的是，數(shù)據(jù)輸入端口和數(shù)據(jù)輸出端口雖然使用相

11、同的地址，但卻是二個各自獨(dú)立的不同的端口。,數(shù)據(jù)鎖存器與緩沖器 數(shù)據(jù)(狀態(tài))輸入端口： 必須通過三態(tài)緩沖器與系統(tǒng)總線相連，保證數(shù)據(jù)總線能夠正常地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 輸入設(shè)備在完成一次輸入操作后，在輸出數(shù)據(jù)的同時，產(chǎn)生數(shù)據(jù)選通信號，把數(shù)據(jù)打入八位鎖存器74LS273 鎖存器的輸出信號通過三態(tài)八位緩沖器74LS244連接到系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線。 數(shù)據(jù)端口讀信號由地址譯碼電路產(chǎn)生。 高電平（無效）：緩沖器輸出端呈高阻態(tài)。 低電平（有效，端口被選中 ）：已鎖存的數(shù)據(jù)通過74LS244送往系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線，被CPU所接收。,圖5-3 輸入設(shè)備接口的數(shù)據(jù)鎖存和緩沖電路,數(shù)據(jù)（命令）輸出端口： CPU送往外設(shè)的數(shù)據(jù)或命令，

12、應(yīng)由接口進(jìn)行鎖存，以便使外設(shè)有充分的時間接收和處理。 八位輸出鎖存電路例（圖5-4）。,圖5-4 輸出鎖存電路,簡單的輸入輸出接口（圖5-5） 把地址譯碼、數(shù)據(jù)鎖存與緩沖、狀態(tài)寄存器、命令寄存器各個電路組合起來，構(gòu)成簡單輸入輸出接口 接口連接的信號： 與系統(tǒng)總線連接： 地址總線A0A15 數(shù)據(jù)總線D0D7 控制總線M/IO#、RD# 、WR# （最小模式時）或IOWC#、IORC#（最大模式時）相連接 與外部設(shè)備相連：數(shù)據(jù)、狀態(tài)、命令。,圖5-5 簡單接口的組成,5.2 輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞?5.2.1 程序方式 5.2.2 中斷方式 5.2.3 直接存儲器存取(DMA)方式,5.2.1

13、 程序方式 在程序控制下進(jìn)行信息傳送 分為無條件傳送和條件傳送二種 1 無條件傳送方式 對于簡單的外部設(shè)備的IO操作可以隨時進(jìn)行； 例如，開關(guān)、發(fā)光二極管 這些簡單設(shè)備的輸入信號一般不需要鎖存，可以通過三態(tài)緩沖器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線直接相連。 簡單輸出設(shè)備的信號一般需要由鎖存器鎖存,圖5-6 無條件輸入輸出傳送接口,條件傳送方式 條件傳送也稱為查詢式傳送、異步傳送； 接口電路除了有傳送數(shù)據(jù)的端口以外，還應(yīng)有儲存和傳送狀態(tài)的端口。 對于輸入過程： 外設(shè)將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好， “準(zhǔn)備好（READY）”標(biāo)志位置1; CPU將數(shù)據(jù)取走，READY=0 對于輸出過程: 外設(shè)接收到數(shù)據(jù)，將“忙（BUSY）”標(biāo)志位置1

14、數(shù)據(jù)輸出完成，將 “BUSY”清零。,一個數(shù)據(jù)的“條件傳送”過程： CPU從接口中讀取狀態(tài)字； CPU檢測狀態(tài)字的對應(yīng)位是否滿足“就緒”條件，如果不滿足，則回到前一步重新讀取狀態(tài)字； 如狀態(tài)字表明外設(shè)已處于“就緒”狀態(tài)，則傳送數(shù)據(jù)。,圖5-9 查詢式輸入流程,查詢方式輸入接口電路（圖5-7） 接口內(nèi)有兩個端口： 數(shù)據(jù)端口（8位，輸入） 狀態(tài)端口（1位，輸入，連接在D7上，=1表示有數(shù)據(jù)） 選通信號有二個作用： 將外設(shè)的數(shù)據(jù)送到接口的鎖存器中； 使接口中的D觸發(fā)器置“l(fā)”（READY=1） 數(shù)據(jù)信息和狀態(tài)信息從不同端口經(jīng)過數(shù)據(jù)總線送到CPU。,圖5-7 查詢式輸入接口電路,匯編語言程序： AGA

15、IN: IN AL, STAT_PORT; 讀狀態(tài)端口，D7=1表示“數(shù)據(jù)就緒” TEST AL，80H; 測試“數(shù)據(jù)就緒”位 JZ AGAIN; 未就緒，繼續(xù)讀狀態(tài)端口 IN AL, DATA_PORT; 已就緒，從數(shù)據(jù)端口讀取數(shù)據(jù) C語言程序： do stat = inportb( stat_port ); while (stat /* 數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好則讀取數(shù)據(jù) */,查詢方式輸出接口電路(圖5-8） 接口內(nèi)有兩個端口： 數(shù)據(jù)端口（8位，輸出） 狀態(tài)端口（1位，輸入，連接在D7上，=1表示正在輸出，“BUSY”） CPU讀取接口中的狀態(tài)： 外設(shè)忙（ BUSY =1），CPU等待 外設(shè)空閑（

16、BUSY =0），向外設(shè)輸出數(shù)據(jù),圖5-8 查詢式輸出接口電路,“數(shù)據(jù)端口寫”信號作用： 把數(shù)據(jù)打入“鎖存器”； 將“狀態(tài)觸發(fā)器”置1 D觸發(fā)器的作用： 為外設(shè)提供一個聯(lián)絡(luò)信號STB，告訴外設(shè)現(xiàn)在接口中已有數(shù)據(jù)可供提??； 用作該設(shè)備的狀態(tài)標(biāo)志（ “忙”，BUSY）。,匯編語言程序： ONE: IN AL, STATUS_PORT ; 讀狀態(tài)端口 TESTAL, 80H ; 測試“忙”位 JNZ ONE ; 忙，再讀狀態(tài)端口 MOV AL, DATA ; 不忙，取來數(shù)據(jù) OUT DATA_PORT, AL ; 送入數(shù)據(jù)端口 C語言程序： do stat = inportb( status_por

17、t ); while ( stat /*設(shè)備空閑:輸出數(shù)據(jù) */,查詢式輸入輸出的程序設(shè)計例 某字符輸入設(shè)備以查詢方式工作： 數(shù)據(jù)輸入端口： 0054H， 狀態(tài)端口： 0056H。 狀態(tài)寄存器：D0=1，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，可以輸入； 狀態(tài)寄存器：D1=1，輸入設(shè)備發(fā)生故障 要求： 從該設(shè)備上輸入80個字符，配上水平和垂直校驗(yàn)碼（偶校驗(yàn)），向串行口輸出。 如果設(shè)備出錯，顯示錯誤信息后停止。,匯編語言程序： .data Buffer DB 81 dup( ? ) Message DB Device Fault !，0DH，0AH，$ .code Start：MOV AX，data ；對DS初始化 MOV

18、 DS，AX LEA SI， Buffer ；設(shè)置SI為緩沖區(qū)指針 MOV CX, 80；設(shè)置CX為計數(shù)器 MOVDL, 0 ；DL置垂直校驗(yàn)碼初值,Next：IN AL, 56H ；讀入狀態(tài) TEST AL，02H ；測狀態(tài)寄存器D1 JNZ ERROR ；設(shè)備故障，轉(zhuǎn)ERROR TEST AL， 01H ；測狀態(tài)寄存器D0 JZ Next；未準(zhǔn)備好，則等待，再測 IN AL，54H ；準(zhǔn)備好, 輸入字符 AND AL, 7FH ；清最高位，進(jìn)行校驗(yàn) JPE Store ；已經(jīng)是偶數(shù)個1，則轉(zhuǎn)Store ORAL，80H ；奇數(shù)個1，將最高位置為1 Store: XOR DL，AL ；產(chǎn)生垂

19、直校驗(yàn)碼 MOV SI, AL ；將字符送緩沖區(qū) INC SI ；修改地址指針 LOOP Next ；80個字符未輸入完成，繼續(xù),MOVSI, DL ; 輸入完成, 保存垂直校驗(yàn)碼 Tranfer:LEA SI，Buffer；準(zhǔn)備發(fā)送,SI中置字符串首址 MOV CX，81 ；發(fā)送字符數(shù) One：MOV AH，04H ；設(shè)置串口輸出功能號 MOV DL, SI ；取出一個字符 INT 21H；從串口輸出 INC SI；修改指針 LOOP One ；輸出下一個字符 JMP Done Error:MOV AH, 09H；設(shè)備故障，輸出出錯信息 LEA DX, Message INT 21H Don

20、e: MOV AH, 4CH INT 21H；返回DOS END Start,說明： 程序由二段循環(huán)程序組成： 第一段程序從設(shè)備輸入80個字符，同時產(chǎn)生它的水平/垂直校驗(yàn)碼存入緩沖區(qū)； 第二段程序?qū)⒕彌_區(qū)內(nèi)容通過串口輸出。 測試狀態(tài)位要注意先后次序：由于設(shè)備故障將導(dǎo)致該設(shè)備不能正常輸入，使完成標(biāo)志（D0）恒為零。所以，在設(shè)備發(fā)生故障時先判是否完成可能導(dǎo)致程序死循環(huán)。 產(chǎn)生水平校驗(yàn)碼：從設(shè)備讀入數(shù)據(jù)，清除最高位，根據(jù)剩余七位的奇偶特性決定最高位置1或不變（保持為0）。 產(chǎn)生垂直校驗(yàn)碼：將80個字節(jié)半加（異或）得到。,多個設(shè)備循環(huán)查詢方法舉例： 三個設(shè)備，它們狀態(tài)端口地址分別為STATl、STAT

21、2、STAT3，三個狀態(tài)端口均使用第5位作為準(zhǔn)備好標(biāo)志。 TREE： MOV FLAG，0 INPUT： IN AL，STAT l TEST AL，20H JZ DEV2 CALL PROC l,DEV2: IN AL，STAT2 TEST AL，20H JZ DEV3 CALL PROC2 DEV3； IN AL，STAT3 TEST AL，20H JZ NOINPUT CALL PROC3 NOINPUT：CMP FLAG，07H JNE INPUT ,說明： PROCl、PROC2、PROC3是三個設(shè)備輸入數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理的子程序。 FLAG存放三個設(shè)備輸入完成的標(biāo)志，D0, D1, D2

22、分別代表一個設(shè)備的輸入完成情況（=0表示未完成，=1表示完成）。 上例僅適用于三個設(shè)備工作速度都比較慢的情況； 如果其中一個設(shè)備工作速度很快，而其他設(shè)備的輸入輸出處理程序運(yùn)行時間又較長，可能發(fā)生“覆蓋錯誤”。 在這種情況下，應(yīng)優(yōu)先執(zhí)行工作速度較快的外設(shè)的IO過程，然后再執(zhí)行其他設(shè)備的IO過程。,5.2.2 中斷方式 程序查詢方式的特點(diǎn)： 程序查詢方式解決了CPU與外設(shè)工作的協(xié)調(diào)問題，但是卻大大降低了CPU的使用效率； 在程序查詢方式中，CPU處于主動地位，外設(shè)處于消極等待查詢的被動地位； 設(shè)備較多時，查詢方式的數(shù)據(jù)傳送很難使每一個外設(shè)都能工作在最佳狀態(tài)。,程序中斷方式特點(diǎn)： 賦予系統(tǒng)中的外設(shè)某

23、種主動申請、配合CPU工作的“權(quán)利”。 外設(shè)把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時，主動向CPU發(fā)出一個請求信號。 CPU接收到請求信號后，暫停當(dāng)前的工作，進(jìn)行該設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送操作。 賦予外設(shè) “主動權(quán)”之后，CPU可以不必反復(fù)查詢該設(shè)備的狀態(tài)，而是正常地處理系統(tǒng)任務(wù)； CPU與外設(shè)處于某種“并行工作”的狀態(tài)，從而提高CPU的工作效率。,中斷方式舉例： 某外設(shè)在1秒內(nèi)傳送100個字節(jié)。 若用程序查詢的方式傳送，則CPU為傳送100個字節(jié)所化費(fèi)的時間等于1秒。 用中斷控制方式傳送，CPU為執(zhí)行一個字節(jié)的傳送需要進(jìn)入一次中斷服務(wù)程序。 設(shè)CPU執(zhí)行一次中斷服務(wù)程序需要100s； 傳遞100個字節(jié)CPU所使用的時間為100

24、s100=10ms； CPU處理中斷開銷為1，99的時間可執(zhí)行其他任務(wù)； 中斷方式的數(shù)據(jù)傳送仍在程序的控制下執(zhí)行，稱為程序中斷方式； 適應(yīng)于中、慢速的外部設(shè)備數(shù)據(jù)傳送。,3.2.3 直接存儲器存取(DMA)方式 程序中斷方式，程序查詢方式的缺點(diǎn)： 中斷方式： 每傳送一次數(shù)據(jù)，CPU必須執(zhí)行一次中斷服務(wù)程序； 對于高速數(shù)據(jù)傳輸，容易產(chǎn)生“覆蓋錯誤”。 程序查詢方式： 響應(yīng)速度比中斷方式要快一些，完成一次數(shù)據(jù)傳輸仍然需要執(zhí)行七、八條以上的指令。 CPU的工作速度不高時仍有可能跟不上外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?直接存儲器傳送 （Direct Memory AccessDMA） 將外設(shè)的數(shù)據(jù)不經(jīng)過CPU直接

25、送入內(nèi)存儲器； 或者，從內(nèi)存儲器不經(jīng)過CPU直接送往外部設(shè)備； 一次DMA傳送只需要執(zhí)行一個DMA周期（相當(dāng)于一個總線讀寫周期）； 能夠滿足高速外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?需要一個專門的器件來協(xié)調(diào)外設(shè)接口和內(nèi)存儲器的數(shù)據(jù)傳輸，稱為DMA控制器（DMAC）,圖5-10 DMA數(shù)據(jù)傳送示意圖,5.3 開關(guān)量輸入輸出接口,5.3.1 開關(guān)量輸入接口 5.3.2 開關(guān)量輸出接口,5.3.1 開關(guān)量輸入接口 1 基本的開關(guān)量輸入接口 開關(guān)形態(tài)：單刀單擲開關(guān)/單刀雙擲開關(guān)/按鈕 開關(guān)量通過三態(tài)緩沖器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接 常用的三態(tài)緩沖器： 74LS244（輸入輸出同相）/74LS240（輸入輸出反相） 一條輸入指

26、令可以同時讀入8位或16位開關(guān)量。,圖5-11 基本開關(guān)量輸入接口,2 矩陣式開關(guān)量輸入接口 開關(guān)數(shù)量多時，可以排列成矩陣，例如：圖5-12（鍵盤） 數(shù)據(jù)輸出端口連接8根“行線”(Row，R0R7); 數(shù)據(jù)輸入端口連接8根“列線”(Column, C0C7); 電路特點(diǎn)： 沒有鍵按下時，列線端口輸入為全“1”； 行線端口輸出全“1”時，不論有無鍵按下，列線端口輸入仍然為全“1”； 某一行線輸出“0”時，如果該行上有一個鍵按下，則輸入端口輸入代碼為7個“1”，1個“0”，0的位置與被按下鍵的位置相對應(yīng)。,圖5-12 鍵盤(矩陣式開關(guān)量輸入)接口,鍵盤掃描與編碼： 對8根行線逐行掃描，識別按鍵的所

27、在行、列，從而獲得該鍵的代碼; 一個鍵的編碼可以用它的二字節(jié)“行列碼”表示。例如，（R3，C2）的二字節(jié)“行列碼”為F7FBH： F7H=11110111 ：按鍵在R3行上； FBH=11111011 ：按鍵在C2列上； 用“行列碼”查表，可以得到這個鍵的代碼。 鍵的編碼也可以用一字節(jié)“掃描碼”表示。上例中按鍵的一字節(jié)“掃描碼”為32H： 高4位0011：鍵所在的行； 低4位0010：鍵所在的列； 鍵剛按下時，會產(chǎn)生“抖動”。,鍵盤掃描程序： 沒有鍵被按下，返回1； 有鍵按下時返回按鍵的二字節(jié)“行列碼”（行碼為高8位，列碼為低8位）； RPORT, CPORT 定義為行、列端口的地址。 uns

28、igned int kbinput( ) unsigned int row, row0, column, code, k=0; outportb( RPORT, 0); /*各行輸出全0,測試有無鍵按下*/ if (inportb(CPORT) /* 延時20ms，消除抖動 */,if (inportb(CPORT) /* 形成下一個行碼 */ ,if (column = = 0 xff ) return( 0 xffff ); /* 未找到按鍵所在行，返回全“1” */ code = (row0 ,5.3.2 開關(guān)量輸出接口 1 基本的開關(guān)量輸出接口 常見的開關(guān)量輸出： LED發(fā)光二極管 L

29、ED指示燈用于指示室內(nèi)儀表狀態(tài) 小功率LED可以由邏輯電路直接驅(qū)動： 輸出0：LED發(fā)光 輸出1：LED熄滅 執(zhí)行元件驅(qū)動線圈,表5-3 部分邏輯電路輸出端電流,大功率LED驅(qū)動或執(zhí)行元件驅(qū)動線圈的驅(qū)動: 普通邏輯電路輸出，外接功率放大三極管驅(qū)動； 集電極開路驅(qū)動器（OC驅(qū)動器），輸出端通過上拉 電阻接高壓。,2 LED七段數(shù)碼顯示管接口,圖5-15 多位LED數(shù)碼顯示接口,多位LED顯示器驅(qū)動： 設(shè)置位碼，熄滅所有數(shù)碼管； 將一個數(shù)碼管的字形代碼（段碼）送入段碼端口; 設(shè)置位碼，點(diǎn)亮一個數(shù)碼管 適當(dāng)延時后，重復(fù)以上過程 多位不同的數(shù)字同時顯示在不同的數(shù)碼管上。 送段碼之前熄滅所有數(shù)碼管可以消

30、除“段碼”和“位碼”不同步產(chǎn)生的閃爍。,多位LED數(shù)碼顯示程序： 需要輸出的數(shù)字分別是1,2,3,4,5,6,7,8 段碼和位碼的端口地址分別是segport 和 bitport,；數(shù)據(jù)段和堆棧段 data Segtabdb 40h, 4fh, 24h, 30h, 19h db 12h, 02h, 78h, 00h, 10h buffer db 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 segcodedb? bitcodedb? stack100h,code leddisp proc far pushds； 保護(hù)各寄存器內(nèi)容 pushax pushbx pushcx pushsi mova

31、x, data；裝載ds movds, ax leabx, segtab；bx 置為七段碼表首址 movbitcode, 80h ; 位碼初始值為80H(從左邊開始) movsi, 0；si用作輸出緩沖區(qū)指針，初值0 movcx, 8；cx 用作循環(huán)計數(shù)器，初值8,one: moval, 0 out bitport, al； 送位碼0，熄滅各LED moval, buffersi ；取出一個待輸出數(shù)字 xlat； 轉(zhuǎn)換成七段碼 outsegport, al； 向段碼端口輸出 moval, bitcode outbitport, al； 輸出位碼，點(diǎn)亮一個LED rorbitcode, 1； 修

32、改位碼，得到下一個位碼 incsi； 修改輸出緩沖區(qū)指針 calldelay； 延時 loopone； 循環(huán)，點(diǎn)亮下一個LED,popsi popcx；恢復(fù)各寄存器 popbx popax popds ret； 返回主程序 leddispendp end,習(xí)題5,1. 接口電路與外部設(shè)備之間傳送的信號有哪幾種？傳輸方向怎樣？ 2. 接口電路有哪些功能？哪些功能是必需的？ 3. I/O端口的編址有哪幾種方法？各有什么利弊？80X86系列CPU采用哪種方法？ 4. 按照傳輸信號的種類，I/O端口有幾種？它們信號的傳輸方向怎樣？ 5. I/O端口譯碼電路的作用是什么？在最小模式和最大模式下分別有哪些

33、輸入信號？ 6. 外部設(shè)備數(shù)據(jù)傳送有哪幾種控制方式？從外部設(shè)備的角度，比較不同方式對外部設(shè)備的響應(yīng)速度。,7. 敘述一次查詢式輸出過程中，接口內(nèi)各電路、信號的狀態(tài)變化過程。 8. 比較程序中斷方式和查詢方式的區(qū)別，根據(jù)比較，指出中斷工作方式的優(yōu)缺點(diǎn)。 9. 比較DMA方式和程序中斷方式的區(qū)別，根據(jù)比較，指出DMA工作方式的優(yōu)缺點(diǎn)。 10. 某輸入設(shè)備數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口、控制端口地址分別為70H, 71H, 72H。狀態(tài)端口D5=1表示輸入完成，控制端口D7=1表示啟動設(shè)備輸入（輸入完成后由設(shè)備清除該位）。從該設(shè)備輸入100個字節(jié)數(shù)據(jù)，存入以BUFFER為首地址的緩沖區(qū)。如果啟動該設(shè)備1秒后仍未完成一次輸入，則視為超時錯，顯示出錯信息后返回。分別用8086匯編語言和C語言編寫完成上述功能的I/O程序。,11. 某輸出設(shè)備數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口地址分別為220H, 221H。狀態(tài)端口D0=1表示輸出完成。將數(shù)據(jù)段中以STRING為首地址的20個字符（用七位ASCII代碼存儲）添加水平和垂直校驗(yàn)發(fā)送到該外部設(shè)備。用8086匯編語言編寫完成上述功能的I/O程序。 12. 試畫出矩陣式鍵盤查詢的程序流程圖。 13. 試畫出公用端口多位LED輸出的程序流程圖。,