微机原理与接口技术,第六章2

1 2 3 概述1 无条件传送 CPU与外设同步工作外部控制过程各种动作时间是固定的而且是已知的 2 查询方式 CPU与外设不同步工作传送前先查询外设状态准备好才传送否则CPU处于等待状态 3 中断方式外设与CPU处于并行工作一旦外设准备好外设向CPU发中断申请条件具备 CPU暂停原程序执行响应中断外设与CPU串行工作 4 DMA方式高速I O及成组交换数据 CPU不干予由硬件实现存储器与外设之间交换数据称直接存取存储器 4 5 6 7 例2无条件输出编程控制系统板上扬声器发声发声原理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脉冲的频率控制音高脉冲的个数控制音长 8 9 10 11 12 查询传送方式编程流程 13 14 查询方式输入接口 15 16 17 18 19 20 21 22 23 使用中断方式时外设准备数据 CPU执行程序 CPU与外设并行工作一旦外设准备就绪外设向CPU发中断申请 CPU暂停原程序执行响应中断进行数据传输此时 CPU与外设是串行工作 24 25 中断方式输入接口某位未屏蔽中断屏蔽触发器置 0 Q 0 26 1 当外设数据准备好外设向接口电路发出选通信号将数据打入锁存器同时将中断请求触发器置 1 2 若此时中断请求屏蔽触发器置 0 1 Q 0 允许本接口发出中断接口电路向CPU发出中断请求信号INTR 1 3 CPU在运行程序时不断访问INTR 若查到INTR 1信号且CPU内部中断允许标志IF 1 则CPU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INTA 4 外设把中断类型号送上数据总线 4 N IP 4 N 2 CS 5 CPU转入中断服务程序执行IN指令读入数据清除中断请求标志当中断处理完后返回原程序 27 28 29 DMA传送方式的特点1 外设和内存之间直接进行数据传送不通过CPU 传送效率高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 2 电路结构复杂硬件开销较大 30 接收接口往DMA控制器发出DMA请求信号后 DMA控制器能向CPU发出总线请求信号HOLD 高电平当CPU向DMA发出响应信号HLDA 高电平以后 DMA能接管对总线的控制进入DMA方式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能向存储器或外设发命令能决定传送字节数并判断DMA传送是否结束 DMA过程结束能向CPU发出DMA结束信号 HOLD变低将总线控制权还给CPU CPU恢复正常工作 DMA控制器功能 31 DMA控制器工作原理 32 当外设输入数据准备好外设向DMA发出一个选通信号将数据送数据端口向DMA发出请求 DMA控制器向CPU发出总线请求信号 HOLD 高电平 CPU在现行总线周期结束后响应向DMA发出响应信号 HLDA 高电平 CPU放弃对总线控制 DMA控制器接管三态总线接口将数据送上数据总线并撤消DMA请求内存收到数据以后给DMA一个回答于是DMA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下次接口准备好数据再进行一次新的传输当计数值计为0 DMA传输过程便告结束 DMA控制器撤消总线请求 HOLD变低在下一个时钟周期上升沿使总线响应HLDA变低 DMA释放总线 CPU取得总线控制权 DMA控制器工作原理续 33 DMA控制器工作原理续 34 用DMA方式进行输出过程与输入过程类似只是在DMA控制器发出回答信号后接着发出的是I O写信号和存储器读信号数据传送方向与输入相反而已 DMA控制器工作原理续 35 36 一接口技术的现状 1 用简单的逻辑电路2 用可编程集成接口芯片3 用多功能的芯片组4 37 38 简单的逻辑电路 39 简单的逻辑电路 40 简单的逻辑电路 41 42 2 用可编程集成接口芯片将完成某一功能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特点 1 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 3 应用时应掌握芯片的工作原理外部特性编程方法 43 接口芯片举例并行接口芯片8255A 8155A Z80 PIO串行接口芯片8251A 8250 Z80 SIO定时计数器8253 8254 Z80 CTC中断控制器8259ADMA控制器8237A Z80 DMA键盘控制器8279CRT控制器8275 6845硬盘控制器6843D A转换器DAC0832A D转换器ADC0809 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 1 了解外设工作原理明确接口功能选择接口芯片 54 55 56 57 58 二注意事项