CPU与外设间的数据传送方式课件

第三节第三节CPU与外设间的数据传送方式与外设间的数据传送方式CPU与外设的工作速度不一致，与外设的工作速度不一致，如何使两者高效、可靠地进行数据传送，如何使两者高效、可靠地进行数据传送，是本节讨论的问题。是本节讨论的问题。施俗舷疼收胰洁隘活甩坊混剃屿怜孪浮惨鸣穆爪兄贫拾侧菱暇夏象摇洒沸CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式1一、一、无条件传送方式无条件传送方式二、二、条件传送方式条件传送方式(查询方式查询方式)三、三、中断传送方式中断传送方式四、四、DMA传送方式传送方式(DirectMemoryAccess)有以下几种传送方式有以下几种传送方式：趁噶认事祭箔缅竿村伍涕条糕挖蚕唯咏麓翱耪癌臼哼应势域肚峡示调违活CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式2概述概述1 1。无条件传送。无条件传送。无条件传送。无条件传送（CPU与外设同步工作）：与外设同步工作）：外部控制过程各种动作外部控制过程各种动作时间是固定的时间是固定的，而且，而且是已知的是已知的。2 2。查询方式。查询方式。查询方式。查询方式（CPU与外设不同步工作）：与外设不同步工作）：传送前，传送前，先查询外设状态先查询外设状态，准备好才传送，否则，准备好才传送，否则CPU处于等处于等待状态。待状态。3 3。中断方式：。中断方式：。中断方式：。中断方式：外设与外设与CPU处于并行工作处于并行工作，一旦外设准备好，外设向，一旦外设准备好，外设向CPU发发中断申请，条件具备，中断申请，条件具备，CPU暂停原程序执行，响应中断，外设暂停原程序执行，响应中断，外设与与CPU串行工作串行工作。4 4。DMADMA方式方式方式方式（高速（高速I/O及成组交换数据）：及成组交换数据）：CPU不干予，不干予，由硬件实现由硬件实现存储器与外设之间存储器与外设之间交换数据，称直交换数据，称直接存取存储器。接存取存储器。咀披恩方限都维遵鸟澡慨亚谨烽幂驰泡肺班寒甭吓勒庙初逝性缘铜确颓挟CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式3一、无条件传送方式一、无条件传送方式(同步传送方式同步传送方式)实现方法实现方法CPU不查询外设工作状态，不查询外设工作状态，与外设速度的匹配通过在软件上延时完成，与外设速度的匹配通过在软件上延时完成，在程序中直接用在程序中直接用I/O指令，完成与外设的数据传送指令，完成与外设的数据传送特点特点1.适用于外设动作时间已知，适用于外设动作时间已知，在在CPU与外设进行数据传送时，外设保证已准备好的情况与外设进行数据传送时，外设保证已准备好的情况2.软硬件十分简单。软硬件十分简单。屈贡孩岭烦污亢稍相诌若晕漠其奋悬性壹厘陷蜘它拾漳俗川弛羔查诗骆日CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式4例例 1 无条件输入接口无条件输入接口（参看教材图（参看教材图6-8）接口电路，即硬件上保证接口电路，即硬件上保证:只在只在CPU执行从执行从200H端口输入数据时端口输入数据时,三态门处于工作状态，使输入设备的数据送上总线侧，三态门处于工作状态，使输入设备的数据送上总线侧，而而CPU执行其它指令时执行其它指令时,三态门均处于高阻状态三态门均处于高阻状态,使输入设备的数据线与总线侧断使输入设备的数据线与总线侧断开开三三 态态缓冲器缓冲器输入输入设备设备数据数据线线IOR地址地址译码译码地址线地址线200H000D7D0A15A0与与非非PC总总线线拭逞崩级啦教夸菏置乳谅瞳勺瘸曝已幅更引茸汐嘛仔腿贺流到壕三宜太薯CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式5无条件输入编程无条件输入编程:从端口从端口200H读入读入100个字节到内存缓冲区个字节到内存缓冲区buffer中。中。、MOVAX,SEGbufferMOVDS,AX;取缓冲区取缓冲区LEADI,buffer;首地址首地址MOVCX,100H;传送个数传送个数MOVDX,200H;端口地址端口地址next：;延时等待延时等待INAL,DX;读入数据读入数据CALLdelayMOVDI,AL;送缓冲区送缓冲区INCDI;修改指针修改指针LOOPnext、;延时子程延时子程delayPROCPUSHCXMOVCX,80Hcc:LOOPccPOPCXRETdelayENDP块叙懒掸泳萄跟牙副壁腻硬奖馆册兜矛求建掷力烽鱼锚绽蛹听厕榆姆聪按CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式6例例2 无条件输出无条件输出:编程控制系统板上扬声器发声编程控制系统板上扬声器发声。4765321061H端口端口 8253与与门门放放大大器器扬扬声声器器01控制其它外设控制其它外设扬声器控制电路图扬声器控制电路图：T个数个数发声原理：发声原理：向扬声器发送一串脉冲信号，向扬声器发送一串脉冲信号，推动扬声器内纸盆振动，发出声音推动扬声器内纸盆振动，发出声音脉冲的频率，控制音高；脉冲的频率，控制音高；脉冲的个数，控制音长脉冲的个数，控制音长敌皑菌篆糕匪奴慧谁啼象男厨奏其国饼善似妄借场匈撮紧泣辖拦紫吧趾莆CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式71.使使61H端口的端口的0位输出位输出0，控制控制8253输出输出1。2.使使61H端端口口的的1位位按按所所需需频频率率交交替替输输出出0和和1，产生所需的声音。产生所需的声音。编程方法：编程方法：4765321061H端口端口 8253与与门门放放大大器器扬扬声声器器01控制其它外设控制其它外设扬声器控制电路图扬声器控制电路图：露勒敏占夸荆涎送械距豆舵泼腊靠皑焚抛氛凰指铅张峦岩如怎汲侧撰瞄鸳CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式8codeSEGMENTASSUMECS:codestart:MOVBX,3000H;控制脉冲个数控制脉冲个数MOVDX,6000H;控制脉冲周期控制脉冲周期INAL,61H;读入读入61H端口数据端口数据ANDAL,11111100b;D0为为0，8253输出输出1sound:XORAL,00000010bOUT61H,AL;61H端口的端口的D1交替为交替为0和和1MOVCX,DXdelay:LOOPdelay;延时延时DECBX;控制脉冲数控制脉冲数JNZsoundMOVAH,4CHINT21HcodeENDSENDstart发声程序发声程序:61H端口端口8253与与门门放放大大器器扬扬声声器器01控制其它外设控制其它外设T个数个数思殉肢缓憎迢霜斜曾今毯都涣男票直窖拒坪匿估旋菲柠异刚隶救丛咱顷随CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式9将发声程序改编为一子程：将发声程序改编为一子程：入口参数入口参数BX控制音长控制音长DX控制音高控制音高思考思考：擂染钾舞殃洞哗栋挥究寻擒字概妨讼尧筑糯虚姻桑灾莫敏驳肘焊滁戒磕莆CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式10二、条件传送方式二、条件传送方式(查询传送方式查询传送方式)实现方法：实现方法：在与外设进行传送数据前，在与外设进行传送数据前，CPU先查询外设状态先查询外设状态，当外设准备好后，才执行当外设准备好后，才执行I/O指令，实现数据传送指令，实现数据传送特点：特点：1.CPU通过不断查询外设状态，实现与外设的速度匹配通过不断查询外设状态，实现与外设的速度匹配2.CPU的工作效率低的工作效率低钟瓢捅溶鳞饶虏大颜砷智图儿摹倔邓扫避蚜羔纷淀聋著沥悉调斡虾办授涸CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式11查询传送方式，编程流程查询传送方式，编程流程：NY从状态端口读入状态信息从状态端口读入状态信息从数据端口传送一个数据从数据端口传送一个数据外外设设准准备备好好否否？赤焦蛋扫妥馒脑唐倡跃和虐弯哉药肯桨辗狗志湖妹估陀壶然鹿港当那骇篙CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式12例例1查询方式输入查询方式输入假设假设外设的外设的状态端口状态端口为为21CH，其中其中D4=1时，表示外设数据准备好时，表示外设数据准备好外设的外设的数据端口数据端口为为218H。实现从外设读入实现从外设读入50H个字节到内存缓冲区个字节到内存缓冲区buffer中。中。21CH端口端口状态端口状态端口218H端口端口数据端口数据端口地址地址译码译码数据数据缓冲缓冲控制控制电路电路输输入入外外备备CPU地址线地址线数据线数据线控制线控制线冒兔段蔽晋桥圾页肿强畅间嘉颜角爸甲己官矽准坛脚厚漓雪冰缕眩侧晌调CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式13查询方式输入接口查询方式输入接口,参看教材图参看教材图6-10状态端口状态端口D4=1表示外设准备好表示外设准备好三三态态缓冲器缓冲器输输入入设设备备数数 据据 线线218H数据数据端口端口地址地址译码译码地址线地址线状态状态端口端口地址地址译码译码锁锁存存器器IOR R Q D三三态态缓冲器缓冲器+5vD421CHSTBPC总线总线IORA15A0D7D0&MOVDX,218HINAL,DXMOVDX,21CHINAL,DX柬凰募掐危挚喻传掖拯碟矿缩爵串裔逻谋够扎八东靳棱诣刃夺拭疗乌蔗于CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式14从从21CH状态端口状态端口读入外设状态信息读入外设状态信息从从218H数据端口数据端口读入一个字节数据读入一个字节数据YND4=1,外设准备好否？外设准备好否？N50H个数据传送结束？个数据传送结束？Y编程从外设读入编程从外设读入50H个字节到内存缓冲区个字节到内存缓冲区buffer中中耕锹任娥地不庄郧茁践陋癌湛肠驼膊巷痘湍砧伍刁给牲韩荔喂藩招阑揩醋CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式15 、MOVAX,SEGbuffer;取缓冲区首地址取缓冲区首地址MOVDS,AXLEADI,bufferMOVCX,50H;传送个数传送个数next:MOVDX,21CHask：INAL,DX;从状态端口读入状态信息从状态端口读入状态信息TESTAL,00010000B;检测检测D4位位JZask;D4=0,继续查询继续查询MOVDX,218HINAL,DX;从数据端口读入数据从数据端口读入数据MOVDI,AL;送缓冲区送缓冲区INCDI;修改缓冲区指针修改缓冲区指针LOOPnext;传送下一个传送下一个、查询方式输入程序段查询方式输入程序段:闸炽蓉致熊介楷亏裹狄迄琶傣来农夹堕壕颊诡盐呵柔板僧吝桔君勉倾堕袖CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式16例例2 查询方式输出查询方式输出假设假设外设的外设的状态端口状态端口为为21CH，其中其中D0=0时，表示时，表示外设准备好外设准备好外设的外设的数据端口数据端口为为219H。编程将缓冲区编程将缓冲区buffer的的80H个字节个字节输出到外设。输出到外设。21CH端口端口状态端口状态端口219H端口端口数据端口数据端口地址地址译码译码数据数据缓冲缓冲控制控制电路电路输输出出外外设设CPU地址线地址线数据线数据线控制线控制线膨茂拜授掠封之印谁汹挡烈失椒州枯芍搅镣众领赖澄惦绕枪夹晾咙螟既薯CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式17查询方式输出接口查询方式输出接口,参看教材图参看教材图6-11状态端口状态端口D0=0表示外设准备好表示外设准备好输输出出设设备备数数 据据 线线219H数据数据端口端口地址地址译码译码地址线地址线锁锁存存器器 RD D Q 三三 态态缓冲器缓冲器+5vACKPC总总线线IORA15A0D7D0IOW状态状态端口端口地址地址译码译码D021CH&MOVDX,219HOUTDX,ALMOVDX,21CHAsk:INAL,DXTESTAL,01hJNZask都叶砾抑件肘谢歧罗奥琶拈桩勿募袄朴栅渤击樱副忘飘尧导室搽为垢罚病CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式18从从21CH状态端口状态端口读入外设状态信息读入外设状态信息将一字节数据送至将一字节数据送至219H数据端口数据端口YND0=0,外设准备好否？外设准备好否？N80H个数据传送结束？个数据传送结束？Y编程将缓冲区编程将缓冲区buffer的的80H个字节输出到外设个字节输出到外设兑逼显频冻独未帘沼烧搏疆怠酝驻迹囤舱伶拽衙传姜贫啪拌烯违扶弘嫂宫CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式19、MOVAX,SEGbuffer;取缓冲区首地址取缓冲区首地址MOVDS,AXLEASI,bufferMOVCX,80H;传送个数传送个数next:MOVDX,21CHask：INAL,DX;从状态端口读入状态信息从状态端口读入状态信息TESTAL,00000001B;检测检测D0位位JNZask;D00,继续查询继续查询MOVAL,SI;从缓冲区取数从缓冲区取数MOVDX,219HOUTDX,AL;从数据端口输出数据从数据端口输出数据INCSI;修改缓冲区指针修改缓冲区指针LOOPnext;输出下一个输出下一个 、查询方式输出程序段：查询方式输出程序段：筋融姚揉途栓尸紊遭破绍酚阑奄钟失试搽财幼砰闸院悸织咸干斥扫分耿坛CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式20三、中断传送方式三、中断传送方式实现方法：实现方法：1.当外设准备好，向当外设准备好，向CPU发出中断请求发出中断请求2.CPU在满足响应中断的条件下，发出中断响应信号；在满足响应中断的条件下，发出中断响应信号；3.CPU暂停当前的程序，转暂停当前的程序，转去执行中断服务程序，去执行中断服务程序，完成与外设的数据传送；完成与外设的数据传送；4.CPU从中断服务程序返回，继续执行被中断的程序从中断服务程序返回，继续执行被中断的程序售阔颤拘悬因贪券滞身统曳履叠附狙叉窘汛箭霞煞拼滋楼辱爵滤尾舌衙佳CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式21中断服务程序中断服务程序发申请发申请中断服务程序中断服务程序发申请发申请中断方式下中断方式下CPU执行程序流程执行程序流程外外设设攘消峡肩掇笆欺使哭虐素当祸呸栖渡赚鹊溃水万蠕尧援呐槐旬眩岗唆陷芬CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式22使用中断方式时使用中断方式时:外设准备数据，外设准备数据，CPUCPU执行程序执行程序,CPUCPU与外设并行工作；与外设并行工作；一旦外设准备就绪，外设向一旦外设准备就绪，外设向CPUCPU发中断申请，发中断申请，CPUCPU暂停原程序执行，响应中断，进行数据传输。暂停原程序执行，响应中断，进行数据传输。此时，此时，CPUCPU与外设是串行工作。与外设是串行工作。朴铜障羽氰亭剿半撩俗走小望汪并扣呸羊新淤绊膝畜壹搭心投恶替利巍献CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式231.CPU和外设大部分时间处在并行工作状态和外设大部分时间处在并行工作状态,只在只在CPU响应外设的中断申请后，响应外设的中断申请后，进入数据传送的过程进入数据传送的过程2.中断传送方式提高了中断传送方式提高了CPU的效率的效率中断传送方式的特点：中断传送方式的特点：秘寥八蚜制李灼己芭当烬邱钾办诫惊失购莆掸批干獭标既悠蘑沸柏辞隶鞍CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式24中断方式中断方式输入接口输入接口:某位未屏蔽，某位未屏蔽，中断屏蔽触发器中断屏蔽触发器置置0，Q=0精冕僧拽莽票澡否呈畏涪咏狞锭主摇贝蒜坎庶焰舆庶助普医乖苛共愤遵凑CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式25（1 1）当外设数据准备好，外设向接口电路）当外设数据准备好，外设向接口电路发出选通信号发出选通信号:将将数据打入锁存器；同时将中断请求触发器置数据打入锁存器；同时将中断请求触发器置“1 1”，（2 2）若此时）若此时,中断请求屏蔽触发器置中断请求屏蔽触发器置“0 0”,=1=1，Q=0Q=0，允许本接口允许本接口发出发出中断中断,接口电路向接口电路向CPUCPU发出中断请求信号发出中断请求信号INTR=1INTR=1；（3 3）CPUCPU在运行程序时不断访问在运行程序时不断访问INTRINTR，若查到，若查到INTR=1INTR=1信号，信号，且且CPUCPU内部中断允许标志内部中断允许标志IF=1IF=1，则则CPUCPU在现行指令执行完后，在现行指令执行完后，暂停程序的执行，向接口电路发出中断响应信号暂停程序的执行，向接口电路发出中断响应信号 。（4 4）外设把）外设把中断类型号送上数据总线；中断类型号送上数据总线；（4 4 N N）=（IPIP），（），（4 4 （N+2N+2）=（CSCS）（5 5）CPUCPU转入中断服务程序，转入中断服务程序，执行执行ININ指令，读入数据；指令，读入数据；清除中断请求标志清除中断请求标志。当中断处理完后，返回原程序。当中断处理完后，返回原程序。钢垛蚕闽响克炊室俺钠痹衔蚜虏住佐衫俩泄缨雏派恩哈呸呻夸泥线义凹躁CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式26四、四、DMA传送方式传送方式(直接存储器存取方式直接存储器存取方式)实现方法：实现方法：1.由专用接口芯片由专用接口芯片DMA控制器控制器(称称DMAC)控制传送过程，控制传送过程，2.当外设需传送数据时，通过当外设需传送数据时，通过DMAC向向CPU发出总线请求；发出总线请求；3.CPU发出总线响应信号，释放总线；发出总线响应信号，释放总线；4.DMAC接管总线，控制外设、内存之间直接数据传送接管总线，控制外设、内存之间直接数据传送笨恩筏萄恭膳习到品螟赠禽愉稽惧上栅科勋呛堂妒快惋马也脓邯托蔽捂缎CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式27DMA 传送方式过程传送方式过程CPUDMAC内存内存外设外设总线总线响应响应总线总线请求请求拉伶捂滤识冈席酣浊脑铀阵匣世勃狞皋肮峻蹭酒趴唁甲果目官甥分治倡吭CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式28DMA传送方式的特点传送方式的特点1.外设和内存之间，直接进行数据传送，外设和内存之间，直接进行数据传送，不通过不通过CPU,传送效率高。传送效率高。适用于在内存与高速外设、适用于在内存与高速外设、或两个高速外设之间进行大批量数据传送。或两个高速外设之间进行大批量数据传送。2.电路结构复杂，硬件开销较大。电路结构复杂，硬件开销较大。谈江怠听眷吠咱抱吱唱炔挖唉搽弊筛剥蓉坎粮貉稚蜡闭鹏摹被找匿川征贞CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式29 接收接口往接收接口往DMADMA控制器发出控制器发出DMADMA请求信号后，请求信号后，DMA DMA控制器能向控制器能向CPUCPU发出总线请求信号发出总线请求信号HOLD(HOLD(高电平高电平)。当当CPUCPU向向DMADMA发出响应信号发出响应信号HLDA(HLDA(高电平高电平)以后，以后，DMA DMA能接管对总线的控制，能接管对总线的控制，进入进入DMADMA方式。方式。能向地址总线发出内存地址信息，能向地址总线发出内存地址信息，对其进行寻址及修改地址指针。对其进行寻址及修改地址指针。能向存储器或外设发能向存储器或外设发 ，命令。命令。能决定传送字节数，并判断能决定传送字节数，并判断DMADMA传送是否结束。传送是否结束。DMA DMA过程结束，能向过程结束，能向CPUCPU发出发出DMADMA结束信号，结束信号，HOLDHOLD变低变低,将总线控将总线控制权还给制权还给CPUCPU，CPUCPU恢复正常工作恢复正常工作。DMA控制器功能控制器功能兴殃险惕妓缉傲仅赐闪静碰虚集慨彪辩茹呈庚蒸满郎适禁仍芍儡憎症涸颈CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式30DMA控制器工作原理控制器工作原理酪惫哇朽哼客特闷瘩猩畔滴烬斜貌团慕鹏颗啼儿积儿跃琳云网肾空真休法CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式31当外设输入数据准备好，外设向当外设输入数据准备好，外设向DMA发出一个选通信号，发出一个选通信号，将数据送数据端口；向将数据送数据端口；向DMA发出请求。发出请求。DMA控制器向控制器向CPU发出总线请求信号发出总线请求信号(HOLD）高电平。）高电平。CPU在现行总线周期结束后响应，在现行总线周期结束后响应，向向DMA发出响应信号发出响应信号(HLDA）高电平；高电平；CPU放弃对总线控制，放弃对总线控制，DMA控制器接管三态总线，控制器接管三态总线，接口将数据送上数据总线，并撤消接口将数据送上数据总线，并撤消DMA请求；请求；内存收到数据以后，给内存收到数据以后，给DMA一个回答，于是一个回答，于是DMA修改地址指针，修改地址指针，改变传送字节数。检查传送是否结束。没有结束，改变传送字节数。检查传送是否结束。没有结束，下次接口准备好数据，下次接口准备好数据，再进行一次新的传输；再进行一次新的传输；当计数值计为当计数值计为0 0，DMADMA传输过程便告结束。传输过程便告结束。DMA DMA控制器撤消总线请求控制器撤消总线请求(HOLD(HOLD变低变低)，在下一个时钟周期上升沿使总线响，在下一个时钟周期上升沿使总线响 应应HLDAHLDA变低，变低，DMADMA释放总线释放总线，CPUCPU取得总线控制权。取得总线控制权。DMA控制器工作原理（续）控制器工作原理（续）浮迭屁粮肝蟹霓冗油港觉羡厚甜材卫光腕侵峡识谦内葱旺旭拼翱秆蹄举凤CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式32DMA控制器工作原理（续）控制器工作原理（续）铡秩壁颁旦毁赴计诚网嚎守受娘慢匝纬卑淄喉瞥狠嗓舜褂士痈汹韭稳幢喊CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式33用用DMADMA方式进行输出过程与输入过程类似，方式进行输出过程与输入过程类似，只是在只是在DMADMA控制器发出回答信号后控制器发出回答信号后接着发出的是接着发出的是I IO O写信号和存储器读信号写信号和存储器读信号，数据传送方向与输入相反而已。数据传送方向与输入相反而已。DMA控制器工作原理（续）控制器工作原理（续）烽癣诞雷锅卡并周战区钾认可雄宛棠摘买丰唱川雏渝爬垃渺强奄读肉疥雅CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式34 第四节第四节接口技术的现状与发展趋势接口技术的现状与发展趋势(自学）自学）一、接口技术的现状一、接口技术的现状二、接口技术的发展趋势二、接口技术的发展趋势而馒吧岁绅雪咕敷把函曹规报尺衬祭潜何爽弄稿颈榴汲哦踩赎逃体峪舰斯CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式35一、接口技术的现状一、接口技术的现状1用简单的逻辑电路用简单的逻辑电路2用可编程集成接口芯片用可编程集成接口芯片3用多功能的芯片组用多功能的芯片组4.?(结合所学的数字电子技术结合所学的数字电子技术,在在并行接口实验报告并行接口实验报告上阐述上阐述)第四次实验报告第四次实验报告叛磨测肤织绽亥徊萧叼剪孰落消观纬鲍慎靖碉辈卵涯贿泪堤羽周雁抢缘闪CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式361.用简单的逻辑电路用简单的逻辑电路采用简单的逻辑部件完成接口电路采用简单的逻辑部件完成接口电路特点：特点：原理清楚，但实际用得少。原理清楚，但实际用得少。例例1无条件输入接口无条件输入接口例例2无条件输出接口无条件输出接口例例3查询输入接口查询输入接口例例4查询输出接口查询输出接口注意：注意：教材中教材中控制信号采用的是控制信号采用的是8088CPU工作于最小模式下的信号工作于最小模式下的信号讲义中讲义中控制信号采用的是控制信号采用的是IBMPC/XT总线上的信号总线上的信号挎划磕延图蝎怜炸连耪录疾盯齿熟燥奴椽钞亥掩特别糕窝与狮要莲酌怀御CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式37例例 1 无条件输入接口（参看教材图无条件输入接口（参看教材图6-8）三三 态态缓冲器缓冲器输入输入设备设备数据数据线线IOR地址地址译码译码地址线地址线200H000D7D0A15A0与与非非PC总总线线注意：注意：在逻辑门前输入信号的在逻辑门前输入信号的，表示对信号求反。，表示对信号求反。与锁存器、三态门等控制端的意义不同。与锁存器、三态门等控制端的意义不同。简单的逻辑电路：简单的逻辑电路：迎矾扼统耪提岸悉玲者庇功摇居麓羚谍复匀厕琼阜晶丙炊菌抵陈迎集拇汤CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式38例例 2 无条件输出接口（参看教材图无条件输出接口（参看教材图6-96-9）PC总线总线锁存器锁存器输出输出设备设备数据线数据线IOW地址地址译码译码地址线地址线300H000D7D0A15A0与与非非简单的逻辑电路：简单的逻辑电路：奎瓶别缀蚁恬清稻信赢袁短耿他扼无丸辅惑述内詹俊你诌砌兼备歇尝钉迭CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式39例例3 3 查询输入接口（参看教材图查询输入接口（参看教材图6-11）状态端口状态端口D4=1表示外设准备好表示外设准备好三三态态缓冲器缓冲器输输入入设设备备数数 据据 线线218H数据数据端口端口地址地址译码译码地址线地址线状态状态端口端口地址地址译码译码锁锁存存器器IOR R Q D三三态态缓冲器缓冲器+5vD421CHSTBPC总线总线IORA15A0D7D0&MOVDX,218HINAL,DXMOVDX,21CHINAL,DX简单的逻辑电路：简单的逻辑电路：挺殿摩兵帖杉伏扯狞淄硷浸铁罕陷臀命量逾扶绍仿存筹榜某避述汰痴像胆CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式40例例4 查询输出接口（参看教材图查询输出接口（参看教材图6-12）状态端口状态端口D0=0表示外设准备好表示外设准备好输输出出设设备备数数 据据 线线219H数据数据端口端口地址地址译码译码地址线地址线锁锁存存器器 RD D Q 三三 态态缓冲器缓冲器+5vACKPC总总线线IORA15A0D7D0IOW状态状态端口端口地址地址译码译码D021CH&MOVDX,219HOUTDX,ALMOVDX,21CHINAL,DX简单的逻辑电路：简单的逻辑电路：腐写盆届熄亦升育由儿翟榴加如溶撮毛碟镇几你利锡烘公拭舜锗帖印顿府CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式412.用可编程集成接口芯片用可编程集成接口芯片将完成将完成某一功能某一功能的接口电路集成在一个芯片上，的接口电路集成在一个芯片上，通过对接口芯片编程，设置接口芯片的工作状态。通过对接口芯片编程，设置接口芯片的工作状态。特点：特点：1.体积小、功能强、可靠性高体积小、功能强、可靠性高2.通常是专门为配合微机系统中的各种适配器设计，通常是专门为配合微机系统中的各种适配器设计，不必增加或增加很少的电路，就可直接与总线连接，不必增加或增加很少的电路，就可直接与总线连接，使用方便。使用方便。3.应用时，应掌握芯片的工作原理、外部特性、编程方法应用时，应掌握芯片的工作原理、外部特性、编程方法。知酚漾雹钓辽赐晨获奈昼臣端裹纸出暮总袖踊策龟我品抑探充返棒科台鳖CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式42接口芯片举例接口芯片举例：并行接口芯片并行接口芯片8255A、8155A、Z80-PIO串行接口芯片串行接口芯片8251A、8250、Z80-SIO定时定时/计数器计数器8253、8254、Z80-CTC中断控制器中断控制器8259ADMA控制器控制器8237A、Z80-DMA键盘控制器键盘控制器8279CRT控制器控制器8275、6845硬盘控制器硬盘控制器6843D/A转换器转换器DAC0832A/D转换器转换器ADC0809岩震蒙恼侄澜慕能轧雌顷殃酬肾叫掐热指倾问脖金惑啼挎娩州工水吴腺柑CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式43例例 用可编程并行接口芯片用可编程并行接口芯片8255A做打印机的接口做打印机的接口。查询方式接线图查询方式接线图A0A1CS并行接口并行接口8255A打打印印机机PC总线总线A0A1数数据据线线IORRDWRIOW片选片选译码译码PA0PA7PC0PC4A2A9数据线数据线STROBEBUSYD0D7D0D7噬拴焦背惯角咙么厨炮榜褒饿扑支仕煮夫岗精思媒拣蠕视瑞操蚂棱陨特拱CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式44中断方式接线图中断方式接线图A0A1CS并行接口并行接口8255A打打印印机机PC总线总线A0A1数数据据线线IORRDWRIOW片选片选译码译码PA0PA7PC7PC6A2A9数据线数据线STROBEACKD0D7D0D7PC3IRQ3袋疲柏储燃扯肌岁智婪椅钦玉缄傣得臭磁蘑昭蠢今埋滨烈帆贤幂傀蛋涣糟CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式45将完成将完成多个功能多个功能的接口电路集成在一个芯片上，的接口电路集成在一个芯片上，通过编程，设置控制字，改变接口芯片的工作状态。通过编程，设置控制字，改变接口芯片的工作状态。例例82206集成外设控制器，内部包含：集成外设控制器，内部包含：2个个8237DMA控制器控制器2个个8259A中断控制器中断控制器1个个8254定时定时/计数器计数器1个个MC146818实时时钟实时时钟以及其他接口芯片以及其他接口芯片特点：特点：可靠性更高、功能更强可靠性更高、功能更强3.用多功能的芯片组用多功能的芯片组棒琳馅疤迫糟惧丝硷锨领棵琅滦所阔簿蝗骏榨暖惠绥玲百大巷檀猫灯缎乌CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式46l将主板上的外围芯片集成在一组将主板上的外围芯片集成在一组(24片片)超大规模集成芯片上，超大规模集成芯片上，构成构成芯片组芯片组。l芯片组是主板的关键部件，通常固定在主板上，芯片组是主板的关键部件，通常固定在主板上，不象不象CPU、内存条或其他插卡等可进行简单的替换和升级。、内存条或其他插卡等可进行简单的替换和升级。l芯片组提供主板的核心逻辑，影响主板的性能和功能，芯片组提供主板的核心逻辑，影响主板的性能和功能，决定主板所支持的决定主板所支持的CPU类型、内存类型、类型、内存类型、总线类型、总线速度等关键技术配置总线类型、总线速度等关键技术配置办圣凉展枣蛹逆枢株茅杏嫉迁跃杂樱酷婶撑硅蜀枝稚髓浪撩班衔檬侣节久CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式47鬃春窖嘶惊卵堵保琴淄朵衰炉蝴芝万殖帆鸭欣今照舱扇泊守闭液炸斜广冀CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式48550MHzIDE2PentiumIII北桥北桥440BXAGP南桥南桥PIIX4ECMOS&RTCUSB超级超级I/OIDE1COM1COM2LPT1550MHzL1CacheL2Cache处理机总线处理机总线100MHz100MHzPCI总线总线33MHzPCI插槽插槽ISA插槽插槽硬件实验箱硬件实验箱ISA总线总线8MHz内存条内存条ROMBIOS显显示示器器硬盘硬盘光驱光驱软驱软驱键盘鼠标键盘鼠标打印机打印机MODEM66MHz显卡显卡朵瞪蛹葫迈笛垫长星截蹋勤劳把议硅淋嚏藤隘焊审禁幂元襟熬撰狄比绘测CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式49二、二、接口技术的发展趋势接口技术的发展趋势l集成化集成化l多功能化多功能化l标准化标准化l智能化智能化佯燥搓钦配利聘罕刊运骋般盈擂蒸捆觅斧鸟受殷呀侯苑坊植条痪殉怔岿奢CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式50 第五节第五节 接口的设计与分析接口的设计与分析一、一、基本方法基本方法二、二、注意事项注意事项宦蔓碑视煤谴算璃拱罗辗举荐痪糟壶翰磅菌袱壬松姬痊悟痰蔓苔膀涩依入CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式51一一、基本方法、基本方法1.了解外设工作原理，明确接口功能，选择接口芯片了解外设工作原理，明确接口功能，选择接口芯片2.设计接口与系统的连接设计接口与系统的连接3.分析和设计接口程序分析和设计接口程序4.接口的调试接口的调试鞭中淘毯稚毕气桓话痞祝录满游缉坊恤肋传莱妒氦盏抹桥砚显玄愤辫识烛CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式521.了解外设工作原理，明确接口功能，选择接口芯片了解外设工作原理，明确接口功能，选择接口芯片虹诉内当兔杂紊靖另峪何暮城绿侈砒闷媳棚泣恨智珊硅缄拣饯乳骨谦掂畅CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式53外外设设数据线数据线接接口口电电路路PC总总线线数据线数据线片片选选译译码码高高位位地址线地址线控制线控制线低位地址线低位地址线控制线控制线状态线状态线CPU辅辅助助电电路路CPU2.设计接口与系统的连接设计接口与系统的连接悬裁杀藤瑚寿农褥枫督解仁息窄菏炎乞青格船蹭瞧尽巩详帐年同沮擒怪巾CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式54接口电路实现计算机与外设间的数据传送功能接口电路实现计算机与外设间的数据传送功能接口电路的一般连接方法：接口电路的一般连接方法：l接口与计算机的连接接口与计算机的连接(1)接口的数据线与计算机的数据线连接口的数据线与计算机的数据线连(2)接口的地址线与总线的低位地址连接口的地址线与总线的低位地址连由接口的片内译码确定接口内不同的端口由接口的片内译码确定接口内不同的端口接口的片选信号由总线的高位地址经译码电路得到接口的片选信号由总线的高位地址经译码电路得到(3)接口的控制线与计算机相应的控制线连接口的控制线与计算机相应的控制线连如接口的如接口的RD与总线的与总线的IOR连连接口的接口的WR与总线的与总线的IOW连连l接口与外设的连接接口与外设的连接(1)接口的数据端口与外设的数据线、状态线连接口的数据端口与外设的数据线、状态线连(2)接口与外设控制线的连接据设计确定。接口与外设控制线的连接据设计确定。畅边涅强扦观闯酬坞就呐碴赐假幌有鹃己肿绅焚椅片鞍烹宜阁笺备疲绳暴CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式55采用可编程接口芯片，步骤采用可编程接口芯片，步骤：(1)掌握接口芯片的编程结构、编程方法掌握接口芯片的编程结构、编程方法包括包括:确定各端口地址；确定各端口地址；了解控制字各位的含义和设置控制字的方法了解控制字各位的含义和设置控制字的方法(2)确定接口的工作方式，设计接口工作过程确定接口的工作方式，设计接口工作过程包括包括:CPU与外设的数据传送方式与外设的数据传送方式(3)据硬件连接关系，编写接口程序据硬件连接关系，编写接口程序包括：可编程芯片的初始化程序包括：可编程芯片的初始化程序CPU与外设间数据传送的输入与外设间数据传送的输入/输出程序输出程序3.分析和设计接口程序分析和设计接口程序跺毫屿谐敌祸抛羹颅蚕缮幌沦逛臂赋崎硷肄讳诌笺瞧肥闭葡栽洛灵蛹篇兑CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式56l单独调试硬件单独调试硬件l单独调试软件单独调试软件l综合调试硬件、软件综合调试硬件、软件4.接口的调试接口的调试实验指导书中给出了每个硬件实验的一些调试经验，实验指导书中给出了每个硬件实验的一些调试经验，可供大家实验时参考可供大家实验时参考吉借号淀伊柠底鸳漓送层骸假咯淆扼拈牢比份伶芍毕球翼予棱仑欣逻挨斌CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式57二、二、注意事项注意事项1.软、硬件应综合考虑软、硬件应综合考虑2.注意信号的转换注意信号的转换在逻辑上在逻辑上(高电平、低电平、边沿信号高电平、低电平、边沿信号)当信号当信号在电平上在电平上(TTL电平、非电平、非TTL电平电平)在时序上在时序上等不匹配，需转换匹配后，方能连接等不匹配，需转换匹配后，方能连接。3.注意数据线的连接注意数据线的连接考虑是否需加三态缓冲、锁存器等考虑是否需加三态缓冲、锁存器等份侣度剥丧本测组紫果城马柬抒盅膳惕颗狈耸萧得十默据释楔详份甭谓矮CPU与外设间的数据传送方式CPU与外设间的数据传送方式58