输入输出与接口技术要点ppt课件.ppt
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1、现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ 输入输出与接口技术输入输出与接口技术 1现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ 定义:接口定义:接口定义:接口定义:接口是是是是CPUCPU与与与与“外部世界外部世界外部世界外部世界”的的的的连接电路连接电路连接电路连接电路,负责,负责,负责,负责“中转中转中转中转”各种各种各种各种信息信息信息信息。分类:分类:分类:分类:存储器接口和存储器接口和存储器接口和存储器接口和I/OI/O接口。接口。接口。接口。位置:位置:位置:位置:介于系统总线与外部设备之间。介于系统总线与外部设备之间
2、。介于系统总线与外部设备之间。介于系统总线与外部设备之间。1.1.接口的概念接口的概念5.1.1 I/O接口基本概念接口基本概念5.1 接口概述接口概述2现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ 3版版)http:/ 3版版)http:/ 数据缓冲功能:数据缓冲功能:数据缓冲功能:数据缓冲功能:通过寄存器或锁存器实现。通过寄存器或锁存器实现。接口中存放数据的寄存器或锁存器称之为接口中存放数据的寄存器或锁存器称之为数据口数据口数据口数据口。接受和执行接受和执行接受和执行接受和执行CPUCPU命令功能:命令功能:命令功能:命令功能:接口中存放接口中存放CPU命令代
3、码的寄存器称之为命令代码的寄存器称之为命令口命令口命令口命令口,控制和监视设备执行功能:控制和监视设备执行功能:控制和监视设备执行功能:控制和监视设备执行功能:接口中存放执行状态信息的寄存器称之为接口中存放执行状态信息的寄存器称之为状态口状态口状态口状态口。设备选择功能:设备选择功能:设备选择功能:设备选择功能:CPU通过地址译码选择不同外设。通过地址译码选择不同外设。即即CPU通过地址译码选择不同通过地址译码选择不同I/O接口和接口和I/O接口中接口中连接的不同的设备。连接的不同的设备。信号转换功能:信号转换功能:信号转换功能:信号转换功能:协调总线信号与协调总线信号与I/O设备信号。设备信
4、号。转换包括信号的逻辑关系、时序配合和电平转换。转换包括信号的逻辑关系、时序配合和电平转换。可编程功能:可编程功能:可编程功能:可编程功能:增加接口的灵活性和智能性。增加接口的灵活性和智能性。5.1.2 I/O接口功能接口功能5现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ 接口由接口硬件和接口软件组成。接口由接口硬件和接口软件组成。1.1.接口硬件接口硬件核心部分核心部分核心部分核心部分5.1.3、I/O接口组成接口组成6现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ 3版版)http:/ 3版版)http:/ 3版版)http:/ 3
5、版版)http:/ I/O端口端口1.I/O1.I/O端口端口端口端口 I/OI/O端口端口端口端口是供是供CPU直接存取访问的接口中的寄存器或直接存取访问的接口中的寄存器或电路。电路。接口中的命令口、状态口和数据口均为接口中的命令口、状态口和数据口均为I/O端口。端口。2.I/O2.I/O端口地址端口地址端口地址端口地址 是对接口中的不同寄存器或电路的编号,该编号加是对接口中的不同寄存器或电路的编号,该编号加上该接口的基地址称为该端口的上该接口的基地址称为该端口的I/OI/O端口地址端口地址端口地址端口地址。CPU通过向命令端口发命令来对接口,最终对设备通过向命令端口发命令来对接口,最终对设
6、备进行控制。进行控制。访问设备实际上是访问相关的端口访问设备实际上是访问相关的端口访问设备实际上是访问相关的端口访问设备实际上是访问相关的端口。3.3.命令、接口与命令、接口与命令、接口与命令、接口与I/OI/O端口关系端口关系端口关系端口关系 一个接口中有多个一个接口中有多个I/O端口;端口;一个一个I/O端口可接受多种命令,对应多个寄存器。端口可接受多种命令,对应多个寄存器。5.2 I/O编址与访问编址与访问11现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ 应用:应用:应用:应用:Motorola系列和系列和Apple 系列均采用此方式系列均采用此方式5.2.
7、2 I/O端口编址端口编址12现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ I/O端口地址空间与存储器地址空间相互独立。端口地址空间与存储器地址空间相互独立。应用:应用:应用:应用:Z-80系列和系列和x86系列均采用此方式。系列均采用此方式。优点:优点:优点:优点:MEM地址空间不受地址空间不受I/O端口地址空间影响;端口地址空间影响;I/O端口数量不多,占用地址线少,地址译码简单,端口数量不多,占用地址线少,地址译码简单,速度较快,使得此类指令执行速度快;速度较快,使得此类指令执行速度快;使用专用使用专用I/O命令命令(IN/OUT),与,与MEM访问命令访问
8、命令(LOAD/STORE、MOV)有明显区别有明显区别,便于理解和便于理解和检查。检查。MEMMEMI/OI/O设备设备N-1N-10 0存储类指令存储类指令I/OI/O类指令类指令K-1K-10 013现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ 缺点:缺点:缺点:缺点:3.Intel3.Intel系列微机系列微机系列微机系列微机I/OI/O编址编址编址编址 Intel Intel系列微处理器系列微处理器系列微处理器系列微处理器支持支持I/O独立编址方式和独立编址方式和I/O统一编统一编址(存储器映象编址)方式。址(存储器映象编址)方式。Intel系列微机系统
9、系列微机系统仅支持仅支持I/O独立编址方式。独立编址方式。专用专用I/O指令增加指令系统复杂性,且指令增加指令系统复杂性,且I/O指令类型少,指令类型少,寻址方式也少,程序设计灵活性较差;寻址方式也少,程序设计灵活性较差;要求处理器提供要求处理器提供MEMR#/MEMW#和和IOR#/IOW#两两组控制信号,增加了控制逻辑的复杂性。组控制信号,增加了控制逻辑的复杂性。14现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ I/OI/O端口地址空间:端口地址空间:端口地址空间:端口地址空间:有有64K个独立编址的个独立编址的8位端口空间。位端口空间。两个连续两个连续8位端
10、口可作为位端口可作为16位端口,位端口,4个连续的个连续的8位端口位端口可作为可作为32位端口处理。注意端口地址对齐。位端口处理。注意端口地址对齐。5.2.3 IA-32系列微机系列微机I/O端口访问端口访问000FFH000FFH(256256个端口)地址用于主板个端口)地址用于主板个端口)地址用于主板个端口)地址用于主板1003FFH1003FFH(768768个端口)地址用于扩展板个端口)地址用于扩展板个端口)地址用于扩展板个端口)地址用于扩展板4000FFFFH4000FFFFH地址用于地址用于地址用于地址用于I/OI/O扩展设备(如扩展设备(如扩展设备(如扩展设备(如PCIPCI设备
11、)设备)设备)设备)源于源于IBM PC I/OI/O端口地址信号:端口地址信号:端口地址信号:端口地址信号:借用借用地址线信号地址线信号地址线信号地址线信号和和IOW#/IOR#IOW#/IOR#信号线信号线信号线信号线以及以及表示表示表示表示DMADMA正在工作的正在工作的正在工作的正在工作的AENAEN的反相信号的反相信号的反相信号的反相信号组成。组成。15现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ 地址范围地址范围 DMAC1DMAC2DMA页面寄存器页面寄存器 0000-001FH00C0-00DFH0080-009FH 中断控制器中断控制器1中断控制
12、器中断控制器2 0020-003FH00A0-00BFH 定时器定时器并行接口芯片并行接口芯片(键盘接口键盘接口)RT/CMOS RAM协处理器(现保留)协处理器(现保留)0040-005FH0060-006FH0070-007FH00F0-00FFH 系统板系统板系统板系统板I/OI/O接口芯片口地址接口芯片口地址接口芯片口地址接口芯片口地址(0000H-00FFH)(0000H-00FFH):返回地址译码返回地址译码16现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ 扩展槽扩展槽扩展槽扩展槽I/OI/O接口卡端口地址接口卡端口地址接口卡端口地址接口卡端口地址(0
13、100H-03FFH)(0100H-03FFH):I/O接口名称接口名称 地址范围地址范围 游戏控制卡游戏控制卡 0200-020FH 并行口控制卡并行口控制卡1并行口控制卡并行口控制卡2 0370-037FH0270-027FH 串行口控制卡串行口控制卡1串行口控制卡串行口控制卡2 03F8-03FFH02F8-02FFH 原型插件板原型插件板(用户可用用户可用)0300-031FH 同步通信卡同步通信卡1同步通信卡同步通信卡2 03A0-03AF0380-038FH 单显单显MDA彩显彩显CGA彩显彩显EGA/VGA 03B0-03BFH03D0-03DFH03C0-03CFH 软驱控制卡
14、软驱控制卡硬驱控制卡硬驱控制卡 03F0-03FFH01F0-01FFH PC网卡网卡 0360-036FH 17现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ I/O端口支持直接寻址和间接寻址方式。端口支持直接寻址和间接寻址方式。直接寻址直接寻址直接寻址直接寻址是使用一字节立即数寻址,端口寻址范围为是使用一字节立即数寻址,端口寻址范围为00HFFH共共256个。个。间接寻址间接寻址间接寻址间接寻址是使用是使用DX寄存器间接给出寄存器间接给出I/O端口地址,可寻端口地址,可寻址的范围是址的范围是0000HFFFFH共共64K个端口。个端口。3.I/O3.I/O端口与
15、累加器间端口与累加器间端口与累加器间端口与累加器间I/OI/O指令指令指令指令寄存器寄存器寄存器寄存器I/OI/O指令指令指令指令 格式:格式:格式:格式:IN、OUT。结果:结果:结果:结果:完成完成I/O端口和端口和EAX、AX、AL之间的数据传之间的数据传送,可使用直接寻址和间接寻址方式。送,可使用直接寻址和间接寻址方式。举例:举例:mov dx,3fdhmov al,36h in al,dxout 43h,al18现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ 格式:格式:格式:格式:INSB/W/D、OUTSB/W/D。参数:参数:参数:参数:用用DX指定
16、指定I/O端口地址,输入端口地址,输入/输出时的目的输出时的目的/源源RAM地址用地址用ES:DI(EDI)/DS:SI(ESI)指定。指定。EFLAG寄存器中寄存器中DF位来决定地址加和减。位来决定地址加和减。结果:结果:结果:结果:通过前缀通过前缀REP在在I/O端口和连续的存储器空间端口和连续的存储器空间之间传送数据之间传送数据。5.I/O5.I/O端口访问端口访问端口访问端口访问 CPU通过通过I/O指令对指令对I/O接口进行访问。接口进行访问。汇编语言指令:汇编语言指令:汇编语言指令:汇编语言指令:IN、OUT。C C语言指令:语言指令:语言指令:语言指令:inportb(inpor
17、t)、outportb(outport)。VC+VC+指令:指令:指令:指令:_inp(_inpw)、_outp(_outpw)。19现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术(第第3 3版版)http:/ 例:例:例:例:读取读取CMOS信息。信息。main()short int i,j;unsigned char c_CmosMessage64;for(i=0;i=63;i+)j=i|0 x80 outportb(0 x70,j);c_CmosMessagei=inportb(0 x71);printf(CMOS信息读取完毕。信息读取完毕。n);;功能:读取;功能:读取;功能:读取;功能
18、:读取CMOSCMOS信息信息信息信息;调用:;调用:;调用:;调用:AL=CMOSAL=CMOS地址地址地址地址;返回:;返回:;返回:;返回:AL=CMOSAL=CMOS内容内容内容内容 proc_read_cmos procproc_read_cmos proc cli cli or al,80h ;or al,80h ;屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽NMINMI out 70h,al out 70h,al jmp$+2 jmp$+2 ;延迟延迟延迟延迟 in al,71h ;in al,71h ;读读读读CMOSCMOS数据数据数据数据 stisti ret ret proc_read_cmos e
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