输入输出及中断系统课件.ppt
輸入/輸出及中斷系統I/O設備必須通過I/O介面與電腦連接。I/O介面的功能:1.速度匹配: 鎖存數據、傳送聯絡信號。2.數據格式轉換: 並-串轉換、A/D、D/A轉換。3.電平轉換: 電平幅值或正/負邏輯轉換。4.隔離: 多個設備信號通過介面三態門隔離干擾信號。微型機I/O接口I/O接口I/O設備I/O設備5.緩衝驅動:驅動多個邏輯部件或大功率執行部件。6-1I/O介面信號及尋址方式每個I/O介面分配有對應的I/O地址。6-1-1 CPU與I/O之間介面信號1.數據資訊微型機與外設交換的數據,經介面數據緩衝器傳送。2.狀態資訊反映外設工作狀態的信號。3.控制資訊設定I/O電路工作方式的信號。數據匯流排傳遞三種信號,用不同I/O地址區別:輸入/輸出數據緩衝器共用一個I/O地址:數據端口。狀態/控制寄存器共用一個I/O地址:控制/狀態端口。DBABRDWRINT微型機DIODAIOSRDIOCWRINTI/O介面DReadySTBI/O設備6-1-2 I/O尋址方式一.記憶體地址方式I/O介面共用記憶體的地址空間,每個I/O端口視為一個存儲單元。二.專用I/O地址方式有專用I/O控制信號和I/O指令。I/O介面獨立編址,不佔用記憶體的地址空間。MCS-51、96為記憶體地址方式。MCS-51單片機有片內I/O介面和擴展I/O介面。片內I/O介面寄存器在SFR中,使用片內數據記憶體空間,擴展I/O介面使用片外數據記憶體地址空間: 輸出指令: 輸入指令:片內尋址:MOV P1,A MOV A,P1片外尋址:MOVX@DPTR,A MOVXA,@DPTR MOVX@R0,A MOVXA,@R06-2 I/O控制方式一.無條件傳送方式已知I/O設備準備就緒,可直接進行數據傳送。二.查詢式傳送先查詢I/O設備當前狀態,若準備就緒,則交換數據,否則迴圈查詢狀態。1.硬體查詢電路設置狀態鎖存和數據鎖存電路。查詢狀態輸入/輸出數據準備就緒?YNINPUT:MOVDPTR,#SATUS;狀態口地址WAIT:MOVXA,@DPTR JBACC.6,WAIT MOVDPTR,#DATA;數據口地址 MOVXA,@DPTRDBAB微型機AB數據端口狀態端口外部設備I/O介面D62.軟體查詢程式先輸入狀態,決定是否進行數據傳送。三.中斷傳送
大多數時間電腦與外設並行工作,電腦不必因等待而浪費資源。當外設準備就緒,向CPU發出中斷請求信號。CPU暫停當前程式,執行I/O操作。當I/O操作結束,CPU仍繼續被中斷的工作。四.直接記憶體存取方式傳送(DMA—DirectMemoryAccess)用於電腦與高速外設進行大批量數據交換,由DMA控制器接管匯流排控制權,RAM與外設之間直接數據傳輸,不需CPU的介入。中斷系統是電腦的重要指標之一。 6-3-1中斷概念某人看書 執行主程序 日常事務電話鈴響 中斷信號INT=0 中斷請求暫停看書 暫停執行主程序中斷回應書中作記號當前PC入棧 保護中斷點電話談話 執行I/O程式 中斷服務繼續看書 返回主程序 中斷返回日常事務程式中斷服務程式6-3 中斷技術一.兩種中斷1.可遮罩中斷可程式控制“開中斷/關中斷”。軟體設置允許/禁止CPU回應中斷。2.非遮罩中斷不可程式控制“關中斷”。有中斷請求信號,CPU必須回應。二.中斷優先權1.當同時有多個中斷請求信號,先回應優先順序別高的中斷請求。2.高優先順序中斷請求信號可中斷低優先順序中斷服務。三.中斷源能發出中斷請求信號的各種事件。如I/O設備、定時時鐘、系統故障、軟體設定等。INTNMI微型機日常事務程式中斷服務程式1中斷服務程式26-3-2中斷處理過程一.中斷回應條件1.有中斷請求信號2.系統處於開中斷狀態二.中斷回應過程1.關中斷:遮罩其他中斷請求信號。2.保護中斷點:將中斷點地址壓入堆疊保存,即當前PC值入棧。3.尋找中斷源:中斷服務程式入口?PC,轉入中斷服務。4.保護現場:將中斷服務程式使用的所有寄存器內容入棧。5.中斷處理:執行中斷源所要求的程式段。6.恢復現場:恢復被使用寄存器的原有內容