微机原理第六章 I/O接口

微机原理笔记分享
课程链接：https://www.bilibili.com/video/BV1qv411Y7AAare_source=copy_web

微机原理第六章

@[TOC](微机原理第六章)
- I/O设备
- - 常见的输入设备:
  - 常见的输出设备:
  - 在测控系统中，还会用到模/数转换器、数/模转换器、发光二极管(LED)、按钮、开关等。此外，还有许多专用I/O设备。
- IO接口
- - I/O接口的作用
  - 接口电路的功能
  - IO端口及寻址方式
  - CPU与外设的数据传输方式
- 8255的工作原理
- - 可编程并行接口8255
  - 8255特点
  - 8255主要引脚
  - 8255与系统的连接示意图
  - 接口和工作方式
  - 8255控制字
- 8255应用举例
- - 芯片与系统的连接(端口地址)
  - 芯片的初始化
  - 相应的控制程序
  - 基本I/O
  - 确定8255端口地址
  - 查询程序
  - 键盘接口
  - 7段数码管显示

I/O接口

I/O设备

常见的输入设备:

键盘、鼠标、图形扫描仪、条形码读入器、光笔和触摸屏等。

常见的输出设备:

显示器、打印机、绘图仪和影像输出设备等。

在测控系统中，还会用到模/数转换器、数/模转换器、发光二极管(LED)、按钮、开关等。此外，还有许多专用I/O设备。

IO接口

I/O接口的作用

IO端口及寻址方式

I/O单独编址
- 8086/8088、Z80等
8086的I/O端口编址
- 采用I/O独立编址方式(但地址线与存储器共用)
- 地址线上的地址信用IO/M来区分
- I/O操作只使用20根地址线中的16根:A15～A0
- 可寻址的I/O端口数为64K(65536)个
- I/O地址范围为0～FFFFH
- IBM PC只使用了1024个I/O地址(0～3FFH)
常见I/O接口芯片
- 可编程接口芯片
  - 8255:可编程并行接口芯片
  - 8251:可编程串行接口芯片
  - 8253:可编程定时/计数器
  - 8259:可编程中断控制器
  - 8237:可编程DMA控制器

CPU与外设的数据传输方式

程序控制I/O方式
- 无条件传送方式
  - 需要传送时,执行IN/OUT指令即可
  - 适用于无需应答联络的场合
  - IN/OUT指令
    - 使用累加器AX或AL传送信息
    - IN输入指令格式为:
      - IN AL,端口地址(8位地址,1个端口)
      - IN AX,端口地址(8位地址,2个端口)
      - IN AL,DX (16位地址,1个端口)
      - IN AX,DX (16位地址,2个端口)
    - OUT输出指令格式为:
      - OUT端口地址,AL
      - OUT 端口地址,A
      - OUT DX, AL
      - OUT DX,AX
  - 例
    - 例1．简单输入口:将开关状态→CPU
- 条件传送/查询模式

查询方法

例
- 例4．查询式I/0接口电路

中断方式

查询:CPU主动查询外设状态,等待费时
中断:外设准备好才向CPU请求中断,CPU效率高

DMA方式

DMA传送
- 程序控制传送的不足:
  - 外设→CPU→存储器
  - 外设←CPU←存储器
- 直接存储器存取DMA:
  - 外设→存储器
  - 外设←存储器
  - CPU释放总线，由DMA控制器管理
DMA传送过程
- CPU对DMA控制器进行初始化设置
- 外设、DMAC和CPU三者通过应答信建立
  - 联系:CPU将总线交给DMAC控制
- DMA传送
  - DMA读存储器:存储器→外设
  - DMA写存储器:存储器←外设
- 自动增减地址和计数，判断传送完成否

8255的工作原理

可编程并行接口8255

主要引线功能及结构
3种工作方式及其特点
应用
- 芯片与系统的连接
- 芯片的初始化编程
- 数据输入/输出控制程序设计

8255特点

接口和工作方式

接口
- B组
  - 端口B
  - 端口C的低4位
- A组
  - 端口A
  - 端口C的高4位
方式
- 基本输入/输出方式(方式0)
  - 相当于三个独立的8位简单接口
  - 各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出
  - C端口可以是一个8位的简单接口，也可以分为两个独立的4位端口
  - 常用于连接简单外设，适于无条件或查询方式
    - 通常情饥:
      - A端口和B端口作为8位数据的输入或输出口
      - C口的某些位作为状态输入
    - 注
      - 若使C端口低4位中某一位作为输入口，则低4位中其他位都应作为输入口。同时可设高4位作为输出。
  - 方式0连接示意图
  - 双向传送方式(方式2)
    - 双向输入输出方式
      - 可以既作为输入口，又作为输出口。
    - 只有A端口可工作在方式2下
    - 可使A端口作为双向端口所有
    - 用于中断控制方式
    - 当A口工作于方式2时:
      - B口可工作于方式1
        
        此时C口的所有位都用作选通控制信的输入输出
      - B口也可工作于方式0
        
        此时C口的剩余位也可工作于方式0
8255控制字
- 方式控制字:
  - 用于确定3个端口的工作方式及数据传送方向;
- 位控制字
  - 仅用于C端口
  - 可设置C口某位的初始状态（为高电平或低电平)
  - 当其工作于方式0下且作为输出口时，一般需要对作为输出的位设置初始状态（即初始化)
- 方式控制字
  - 例
    确定8255端口地址
    
    键盘接口
    - 键盘结构
    - 编程要点
    - 确定是否有键按下
      - 发行码:行线输出全0

微机原理第六章 I/O接口

微机原理第六章

I/O设备

常见的输入设备:

常见的输出设备:

在测控系统中，还会用到模/数转换器、数/模转换器、发光二极管(LED)、按钮、开关等。此外，还有许多专用I/O设备。

IO接口

I/O接口的作用

IO端口及寻址方式

CPU与外设的数据传输方式

8255的工作原理

可编程并行接口8255

8255特点

接口和工作方式

8255控制字

确定8255端口地址

键盘接口

相关推荐