02九月2023西北師大物電學院1

主機與外界之間的通信是通過外圍設(shè)備(簡稱外設(shè))來進行的。輸入與輸出設(shè)備是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。程序、原始數(shù)據(jù)和各種現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)、信息都要通過輸入設(shè)備輸入至主機，而計算的結(jié)果或各種控制信號要輸出給各種輸出設(shè)備，以便顯示、打印和實現(xiàn)各種控制功能。第4章輸入輸出技術(shù)02九月2023西北師大物電學院2第4章輸入輸出技術(shù)幾個概念：輸入/輸出：計算機通過外圍設(shè)備同外部世界通信或交換數(shù)據(jù)稱為“輸入/輸出”。外設(shè)接口電路（外設(shè)接口）：在微型計算機系統(tǒng)中，常用的外圍設(shè)備有：鍵盤、鼠標、硬磁盤機，軟驅(qū)、光盤機、打印機、顯示器、MODE、D/A轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、掃描儀、及一些專用設(shè)備。02九月2023西北師大物電學院3第4章輸入輸出技術(shù)把外圍設(shè)備同計算機連接起來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的控制電路稱為“外圍接口電路”，簡稱“外設(shè)接口”。如圖所示：從圖可看出，接口分兩類：存儲器接口和I/O接口；其位置：介于系統(tǒng)總線與外部設(shè)備之間。02九月2023西北師大物電學院4第4章輸入輸出技術(shù)I/O接口與I/O設(shè)備：不同I/O設(shè)備對應(yīng)I/O接口不同。I/O接口受CPU控制，I/O設(shè)備受I/O接口控制。為增加通用性，I/O接口的接口電路一般均具有可編程功能。微機的應(yīng)用離不開與外部設(shè)備接口的設(shè)計、選用和連接。微機接口技術(shù)是編程人員的一項基本技能。02九月2023西北師大物電學院5第4章輸入輸出技術(shù)輸入與輸出的操作過程類似于存儲器的存取操作。原則上CPU可以采用訪問存儲器的方式與外設(shè)交換數(shù)據(jù)，但是在實際操作中，外圍設(shè)備要考慮的問題比訪問存儲器復雜得多。存儲器通常是在與CPU同步的控制方式下工作的，并且內(nèi)存采用半導體器件，其相應(yīng)的控制比較簡單，與CPU的匹配和定時較易實現(xiàn)。而外設(shè)種類繁多，控制復雜。CPU與外設(shè)相連時，不能直接用總線相連，而是要通過相應(yīng)的電路來連接。這是因為CPU與外設(shè)之間存在很大的差異，不能匹配。02九月2023西北師大物電學院6第4章輸入輸出技術(shù)一、計算機與外設(shè)之間的信息交換應(yīng)解決的問題外圍設(shè)備的品種繁多，有機械式的，電子式的、磁電式的、及光電式的等等；外圍設(shè)備需處理的信息也有多種多樣，有數(shù)字信號、模擬信號、開關(guān)信號、電壓信號、電流信號等等；從工作速度上看，有的速度慢，有的速度快，不同的外設(shè)處理信息的速度相差懸殊；02九月2023西北師大物電學院7第4章輸入輸出技術(shù)另外，微型計算機與不同的外圍設(shè)備之間所傳送的信息的格式和電平高低等也是多種多樣的。這就形成了外設(shè)接口電路的多樣性和復雜性。根據(jù)外設(shè)的多樣性和復雜性，計算機與外設(shè)之間的信息交換應(yīng)解決的問題如下：02九月2023西北師大物電學院8第4章輸入輸出技術(shù)

速度不匹配

信號電平不匹配

信號格式不匹配

信號時序不匹配02九月2023西北師大物電學院9因此輸入與輸出設(shè)備不能直接與CPU的系統(tǒng)總線相連，必須在CPU與外設(shè)之間設(shè)置專門的接口電路來解決這些問題。

第4章輸入輸出技術(shù)02九月2023西北師大物電學院10第4章輸入輸出技術(shù)二、I/O接口應(yīng)具有的功能（解決的方案）1．設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖器以解決兩者速度差異所帶來的不協(xié)調(diào)問題由于微處理機與輸入/輸出設(shè)備處理數(shù)據(jù)的速度不同，定時的標準也不同，二者又需進行信息交換，所以在接口上尚需設(shè)置對所傳送的數(shù)據(jù)提供緩沖、隔離以及寄存的功能。02九月2023西北師大物電學院11第4章輸入輸出技術(shù)具體說來，就是在輸出接口中設(shè)置寄存器或鎖存器，用以暫時存放CPU欲輸出的數(shù)據(jù)，然后再由輸出設(shè)備根據(jù)自身的情況，將暫時存放的欲輸出的數(shù)據(jù)進行適時輸出處理。02九月2023西北師大物電學院12第4章輸入輸出技術(shù)輸入：輸入設(shè)備數(shù)據(jù)線三態(tài)緩沖器DBCPU

輸出：CPUDB鎖存器輸出設(shè)備數(shù)據(jù)線02九月2023西北師大物電學院13第4章輸入輸出技術(shù)2．設(shè)置信號電平轉(zhuǎn)換電路以解決兩者之間信號電平的不一致問題。由于微處理機的總線信號與輸入/輸出設(shè)備的控制信號之間存在著差異，無法進行相匹配的操作，需要在兩種信號之間進行轉(zhuǎn)換。像CPU的信號與輸入/輸出設(shè)備信號之間的邏輯關(guān)系、時序關(guān)系以及電平之間的關(guān)系均需轉(zhuǎn)換。02九月2023西北師大物電學院14第4章輸入輸出技術(shù)否則高速的CPU系統(tǒng)與低速的輸入/輸出設(shè)備之間是無法溝通的。例如：在串行通信中，常采用MC1488，MC1489等芯片實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。3．設(shè)置信息轉(zhuǎn)換邏輯以滿足對各自信號格式的要求。例如：A/D轉(zhuǎn)換，D/A轉(zhuǎn)換，串/并轉(zhuǎn)換，并/串轉(zhuǎn)換等。02九月2023西北師大物電學院15第4章輸入輸出技術(shù)4．設(shè)置時序控制電路以同步CPU和外設(shè)的工作。接口電路接收CPU送來的命令或控制字，實施對外設(shè)的控制和管理；外設(shè)的工作狀態(tài)和應(yīng)答信號也通過接口及時返回給CPU（設(shè)備就緒，忙，緩沖器滿，空），保證CPU與外設(shè)工作實現(xiàn)同步。常用的狀態(tài)信號有正忙和準備就緒。02九月2023西北師大物電學院16第4章輸入輸出技術(shù)5．提供地址譯碼電路。在微處理機系統(tǒng)通常都配備有多個或多種外圍設(shè)備，這樣就會有多個輸入/輸出接口，像為鍵盤、鼠標、打印機、顯示器、磁盤等諸輸入/輸出設(shè)備均配備有各自接口，且為它們分配了各自的地址碼。通過接口中的地址譯碼電路對外圍設(shè)備輸入/輸出地址尋址。02九月2023西北師大物電學院17第4章輸入輸出技術(shù)6．校驗和檢查：在微處理機系統(tǒng)中，通常為輸入/輸出接口配備有校驗功能，并且可以將出錯信息報告給微處理機。像外圍設(shè)備機構(gòu)中的機械和電路故障，就要向微處理機報告故障的類型和位置。若數(shù)據(jù)在傳送中的錯誤就用奇偶校驗碼進行校驗。如若USB在傳送過程中出現(xiàn)錯誤則要用到容錯功能，發(fā)送設(shè)備會重復發(fā)送數(shù)據(jù)直至正確為止。02九月2023西北師大物電學院18第4章輸入輸出技術(shù)7．最好可編程應(yīng)用——：對一些通用的，功能齊全的接口電路，應(yīng)該具有可編程的功能，所謂可編程就是用軟件來選擇接口電路的某些功能，以適應(yīng)具體工作的需求。這也是現(xiàn)代接口電路的發(fā)展方向。02九月2023西北師大物電學院19第4章輸入輸出技術(shù)綜上所述，接口的主要功能是執(zhí)行命令、提供狀態(tài)、管理中斷、協(xié)調(diào)交換和變換信息格式。這些功能并不是所有接口必須具備的功能。根據(jù)系統(tǒng)的不同配置和用途，其接口的功能和工作方式有所不同，應(yīng)視具體系統(tǒng)的要求而定。02九月2023西北師大物電學院20第4章輸入輸出技術(shù)三、接口與端口一個典型接口電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示，從圖4—1可見：圖4—1基本外設(shè)接口02九月2023西北師大物電學院21第4章輸入輸出技術(shù)輸入/輸出接口好像是CPU與外圍設(shè)備之間進行信息傳送的一個“連接部件”。輸入/輸出接口通過CPU的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與CPU相連接，數(shù)據(jù)信息通過數(shù)據(jù)端口、控制信息通過控制端口和狀態(tài)端口與外圍設(shè)備連接，外圍設(shè)備與CPU交換的信息就是數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息。02九月2023西北師大物電學院22第4章輸入輸出技術(shù)“外設(shè)接口”是“CPU”與“外設(shè)”之間傳遞信息的控制電路。外設(shè)接口一邊通過CPU的三總線（或微機總線）同CPU連接，一邊通過三種信息—數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息同外設(shè)連接。CPU通過外設(shè)接口同外設(shè)之間交換的信息就是這三種信息。02九月2023西北師大物電學院23第4章輸入輸出技術(shù)數(shù)據(jù)信息可以有數(shù)字量、模擬量和開關(guān)量三種類型。數(shù)字量是以二進制碼形式提供的信息。通常是8位、16位和32位數(shù)據(jù)。開關(guān)量是用2個狀態(tài)表示的信息。只用一位二進制碼表示。模擬量是指由傳感器等提供的由物理量轉(zhuǎn)換成的相應(yīng)的連續(xù)變化的電信號。模擬量必須先經(jīng)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，再輸入CPU進行處理。02九月2023西北師大物電學院24第4章輸入輸出技術(shù)數(shù)據(jù)端口的作用是，在外圍設(shè)備與CPU之間進行信息交換時，用來存放欲交換數(shù)據(jù)的一種緩沖寄存器，當程序執(zhí)行到需要CPU加工處理來自外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)端口中存放的就是外圍設(shè)備發(fā)給CPU的數(shù)據(jù)。而當程序執(zhí)行到需要CPU將加工處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給外圍設(shè)備時，數(shù)據(jù)端口中存放的就是欲通過外圍設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)。02九月2023西北師大物電學院25第4章輸入輸出技術(shù)狀態(tài)信息指的是外圍設(shè)備當前的工作狀態(tài)，像正忙（BUSY）信號，準備就緒（READY）信號等?？刂菩畔⑹侵赣糜诳刂仆鈬O(shè)備接口工作方式和外圍設(shè)備啟動或停止信息，通常是由CPU發(fā)出各種控制信息。02九月2023西北師大物電學院26第4章輸入輸出技術(shù)數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息通常都以數(shù)據(jù)形式通過CPU的數(shù)據(jù)總線（或微機總線）同CPU進行傳送的，這些信息分別存放在外設(shè)接口的不同類型的寄存器中。CPU同外設(shè)之間的信息傳送實質(zhì)上是對這些寄存器進行“讀”或“寫”操作。02九月2023西北師大物電學院27第4章輸入輸出技術(shù)“接口”中這些可以由CPU進行讀或?qū)懙募拇嫫鞅环Q為“端口”（Port）。這些端口可分為“數(shù)據(jù)口”、“狀態(tài)口”與“控制口”。分別存放數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息。CPU通過訪問這些端口來了解外設(shè)的狀態(tài)，控制外設(shè)的工作，以及同外設(shè)之間進行數(shù)據(jù)傳輸。02九月2023西北師大物電學院28第4章輸入輸出技術(shù)四、基本的I/O操作技術(shù)基本的I/O操作技術(shù)有三種，它們分別是：（1）利用程序設(shè)計技術(shù)進行I/O操作：它是在程序的直接、連續(xù)地控制之下所進行的I/O操作。02九月2023西北師大物電學院29第4章輸入輸出技術(shù)（2）利用中斷驅(qū)動實施I/O操作：在程序發(fā)出了I/O命令之后，繼續(xù)進行I/O操作，只有當遇到I/O硬件中斷，才被告之I/O操作已經(jīng)結(jié)束。（3）直接存儲器存取DMA技術(shù)：這一技術(shù)是用一個指定的I/O處理器來替代I/O操作控制，在I/O設(shè)備和存儲器之間可以進行直接的大批量的數(shù)據(jù)傳送操作。02九月2023西北師大物電學院30第4章輸入輸出技術(shù)五、I/O端口的編址方式I/O端口的編址方式有兩種：獨立編址與存儲器映象編址（統(tǒng)一編址）。1．獨立編址（專用的I/O端口編址）獨立編址方式的硬件結(jié)構(gòu)及地址空間分配如圖4-1-1所示02九月2023西北師大物電學院31第4章輸入輸出技術(shù)這種編址方式的特點是存儲器和I/O端口在兩個獨立的地址空間中，I/O端口的讀、寫操作由硬件信號和來實現(xiàn)，訪問I/O端口用專用的IN指令和OUT指令。02九月2023西北師大物電學院32第4章輸入輸出技術(shù)對內(nèi)存的操作：對端口操作MOV[MEM]，ALOUTDISP MOVDL，[BX]INAL，DISP02九月2023西北師大物電學院33第4章輸入輸出技術(shù)獨立編址方式的優(yōu)點：I/O端口的地址碼較短（一般比同一系統(tǒng)中存儲單元的地址碼短）；譯碼電路比較簡單，存儲器同I/O端口的操作指令不同，程序比較清晰；存儲器和I/O端口的控制結(jié)構(gòu)相互獨立，可以分別設(shè)計。02九月2023西北師大物電學院34第4章輸入輸出技術(shù)獨立編址方式的缺點需要有專用的I/O指令，而這些I/O指令的功能一般不如存儲器訪問指令豐富，程序設(shè)計靈活性較差。02九月2023西北師大物電學院35第4章輸入輸出技術(shù)2．存儲器映象編址（統(tǒng)一編址）存儲器映象編址（統(tǒng)一編址）方式的硬件結(jié)構(gòu)及地址空間分配如圖4-1-2所示，圖4—1—202九月2023西北師大物電學院36第4章輸入輸出技術(shù)這種編址方式的特點是存儲器和I/O端口共用統(tǒng)一的地址空間；一旦地址空間分配給I/O端口后，存儲器就不能再占有這一部分的地址空間，例如整個空間為1M，地址范圍為00000H～FFFFFH，如果I/O端口占有00000H～0FFFFH這64K個地址，那么存儲器的地址空間只有從10000H～FFFFFH的960K個地址。02九月2023西北師大物電學院37第4章輸入輸出技術(shù)在這種編址方式下，I/O端口的讀寫操作同樣由硬件信號和來實現(xiàn)，訪問I/O端口同樣用MOV指令。同時，所有訪問存儲器的指令（包括存儲器的算術(shù)、邏輯運算指令）都可用于I/O端口。02九月2023西北師大物電學院38第4章輸入輸出技術(shù)存儲器映象編址的優(yōu)點：任何對存儲器數(shù)據(jù)的指令都可用于I/O端口的數(shù)據(jù)操作，不需專用I/O指令，從而使系統(tǒng)編程比較靈活；存儲器映象編址的缺點：I/O占用了一部分內(nèi)存空間，且指令的機器碼也長，執(zhí)行時間較長。02九月2023西北師大物電學院39第4章輸入輸出技術(shù)六、I/O地址的譯碼目的：確定端口的地址參加譯碼的信號：①IOR，IOW，A15～A0②OUT指令將使總線的IOW信號有效③IN指令將使總線的IOR信號有效

02九月2023西北師大物電學院40第4章輸入輸出技術(shù)當接口只有一個端口時，16位地址線一般應(yīng)全部參與譯碼，譯碼輸出直接選擇該端口；當接口具有多個端口時，則16位地址線的高位參與譯碼（決定接口的基地址），而低位則用于確定要訪問哪一個端口。02九月2023西北師大物電學院41第4章輸入輸出技術(shù)七、簡單的輸入/輸出接口芯片1.芯片功能簡介 在外設(shè)接口電路中，經(jīng)常需要對傳輸過程中的信息進行放大、隔離以及鎖存，能實現(xiàn)上述功能的接口芯片最簡單的就是緩沖器、數(shù)據(jù)收發(fā)器和鎖存器。02九月2023西北師大物電學院42第4章輸入輸出技術(shù)①．鎖存器74LS373鎖存器具有暫存數(shù)據(jù)的能力，能在數(shù)據(jù)傳輸過程中將數(shù)據(jù)鎖住，在此后的任何時刻，在輸出控制信號的作用下將數(shù)據(jù)傳送出去。74LS373是一種常用的8D鎖存器，它可以直接掛到總線上，并具有三態(tài)總線驅(qū)動能力。其邏輯電路及引腳圖如圖4—1—3所示。02九月2023西北師大物電學院43第4章輸入輸出技術(shù)74LS373的鎖存器功能從表4-1可見。H為高電平，L為低電平，Q0為原狀態(tài)，Z為高阻抗，×為任意值。

74LS373鎖存器主要用于鎖存地址信息、數(shù)據(jù)信息以及DMA頁面地址信息等。常用的鎖存器還有74LS273，573，Intel8282和8283等02九月2023西北師大物電學院44第4章輸入輸出技術(shù)在應(yīng)用中，可根據(jù)實際需要設(shè)置74LS373的控制信號。例如，希望先輸入數(shù)據(jù)，在以后適當?shù)臅r刻再輸出，可對G和OE分別進行控制；如果只需要使用它的記憶功能，不需要三態(tài)緩沖，可直接把OE端接地，僅控制G。02九月2023西北師大物電學院45第4章輸入輸出技術(shù)②．緩沖器74LS244和74LS245

連接在總線上的緩沖器都具有三態(tài)輸出能力，當CPU或I/O接口電路需要輸入/輸出數(shù)據(jù)時，在它的使能控制端EN(或G)作用一個低電平脈沖，使其內(nèi)部的各緩沖單元接通，即處在輸出0或1的透明狀態(tài)，數(shù)據(jù)就會被送入總線。當使能脈沖撤除后，緩沖器處于高阻態(tài)。這時，各緩沖單元就像一個斷開的開關(guān)，相當于將它所連接的電路從總線上脫開。74LS244和74LS245就是最常用的數(shù)據(jù)緩沖器。緩沖器除具有緩沖作用外，還能提高總線的驅(qū)動能力。02九月2023西北師大物電學院46第4章輸入輸出技術(shù)

74LS244是一種8路數(shù)據(jù)緩沖器，其邏輯電路引腳圖如圖4—1—4所示。當把該緩沖器用于8位數(shù)據(jù)總線時，可將 1G和2G端連在一起，由一個片選信號來控制。74LS244常用來構(gòu)成外設(shè)輸入數(shù)據(jù)端口，這時它的輸入端A與外設(shè)數(shù)據(jù)線相連，而輸出端Y并接在CPU的數(shù)據(jù)總線上。74LS244是一種單向數(shù)據(jù)緩沖器，數(shù)據(jù)只能從A端傳送到Y(jié)端，若要進行雙向數(shù)據(jù)傳送，可選用雙向數(shù)據(jù)總線緩沖器74LS245。02九月2023西北師大物電學院47第4章輸入輸出技術(shù)③數(shù)據(jù)收發(fā)器74LS245

74LS245邏輯電路及引腳圖如圖4—1—5所示。02九月2023西北師大物電學院48第4章輸入輸出技術(shù)芯片的功能見表4-2通常用于數(shù)據(jù)的雙向傳送、緩沖和驅(qū)動。常用的數(shù)據(jù)收發(fā)器還有74LS243、Intel8286、Intel8287等02九月2023西北師大物電學院49第4章輸入輸出技術(shù)§2輸入/輸出傳送控制方式在微型計算機中，有四種基本的輸入/輸出方法，它們是：無條件傳送方式、查詢傳送方式、中斷方式、DMA（直接存儲器存取）方式。02九月2023西北師大物電學院50第4章輸入輸出技術(shù)前兩種方式為程序控制輸入/輸出，這四種方法很好地解決了CPU與各類外設(shè)之間進行數(shù)據(jù)傳送時的同步問題和速度問題。它們都是利用CPU執(zhí)行程序，實現(xiàn)微機與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送。02九月2023西北師大物電學院51第4章輸入輸出技術(shù)一、無條件傳送方式無條件傳送方式也稱為同步傳送方式，主要用于對簡單外設(shè)進行操作，也可用于外設(shè)的定時是固定的或已知的場合。也就是說，對于這類外設(shè)，在任何時刻均已準備好數(shù)據(jù)或處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，或者在某些固定時刻，它們處在數(shù)據(jù)就緒或準備接收狀態(tài)，02九月2023西北師大物電學院52第4章輸入輸出技術(shù)因此程序可以不必檢查外設(shè)的狀態(tài)，而在需要進行輸入或輸出操作時，直接執(zhí)行輸入/輸出指令。當I/O指令執(zhí)行后，數(shù)據(jù)傳送便立即進行。這是一種最簡單的傳送方式，所需要的硬件和軟件都較少。02九月2023西北師大物電學院53第4章輸入輸出技術(shù)輸入：當CPU任何時刻用IN指令從數(shù)據(jù)輸入端口讀取輸入設(shè)備數(shù)據(jù)時，輸入設(shè)備總有一組有效數(shù)據(jù)讓CPU讀走（即輸入設(shè)備常處于數(shù)據(jù)準備好狀態(tài)，如開關(guān)設(shè)備）。這樣的設(shè)備與CPU傳送數(shù)據(jù)通常采用無條件輸入方法。輸入設(shè)備與系統(tǒng)總線之間的接口電路中只包含一個數(shù)據(jù)輸入端口。（如圖4—1—6）02九月2023西北師大物電學院54第4章輸入輸出技術(shù)輸出：當CPU任何時刻用OUT指令通過數(shù)據(jù)輸出端口向輸出設(shè)備輸出數(shù)據(jù)時，輸出設(shè)備總處于接收數(shù)據(jù)準備好狀態(tài)（如LED設(shè)備）。這樣的設(shè)備與CPU傳送數(shù)據(jù)通常采用無條件輸出方法。輸出設(shè)備與系統(tǒng)總線之間的接口電路中只包含一個數(shù)據(jù)輸出端口。（如圖4—1—7）02九月2023西北師大物電學院55第4章輸入輸出技術(shù)常利用無條件傳送的簡單外設(shè)有許多種，如發(fā)光二極管、數(shù)碼管、開關(guān)、繼電器、步進電機等。02九月2023西北師大物電學院56第4章輸入輸出技術(shù)

例1．外設(shè)是開關(guān)。如圖4—2所示路（P148），利用S的狀態(tài)來控制CPU執(zhí)行不同的程序：當S閉合時，執(zhí)行PROG1；S打開時執(zhí)行PROG2。圖4—2S02九月2023西北師大物電學院57第4章輸入輸出技術(shù)解：當CPU讀接口地址FFF7H，或門輸出為低電平，該電平使輸入接口—三態(tài)門導通，則開關(guān)S的就由數(shù)據(jù)線D0讀到CPU，判斷讀入數(shù)據(jù)D0=0時，S閉合；D0=1時，S打開。02九月2023西北師大物電學院58第4章輸入輸出技術(shù)程序段如下：MOVDX，0FFF7HINAL，DXTESTAL，01；測試AL中的最低位是否為1，TEST操作同AND。JZPROG1；不為1，執(zhí)行PROG1JMPPROG2；否則執(zhí)行PROG202九月2023西北師大物電學院59第4章輸入輸出技術(shù)例2．外設(shè)是發(fā)光二極管。如圖4—3所示電路P149，編程使兩個發(fā)光二極管亮滅各1s進行閃爍。圖4—302九月2023西北師大物電學院60第4章輸入輸出技術(shù)解：由圖知，鎖存器接口使用74LS273，（273是利用CP端的上升沿來鎖存數(shù)據(jù)，鎖存器在打入脈沖CP上升沿將輸入端D的數(shù)據(jù)鎖存在它的輸出Q端），根據(jù)圖中譯碼器（或門）的輸出可以斷定，該鎖存器輸出接口地址為0000H。02九月2023西北師大物電學院61第4章輸入輸出技術(shù)由圖知，只用鎖存器的Q0和Q7輸出來控制發(fā)光二極管的亮滅，狀態(tài)碼：81H。程序段為：02九月2023西北師大物電學院62第4章輸入輸出技術(shù)MOVDX，0000HGOON：MOVAL，81HOUTDX，AL；點亮發(fā)光二極管CALLTIS；延時1sMOVAL，00HOUTDX，AL；熄滅發(fā)光二極管CALLTISJMPGOON02九月2023西北師大物電學院63第4章輸入輸出技術(shù)注：無條件傳送對于那些慢速的或總是準備好的外設(shè)是適用的。但是許多外設(shè)并不總是準備好的。這時可采用程序查詢方式。02九月2023西北師大物電學院64第4章輸入輸出技術(shù)二、查詢方式對有些設(shè)備，CPU能否與其之間傳送數(shù)據(jù)，與設(shè)備的狀態(tài)有關(guān)。如A/D轉(zhuǎn)換器與CPU之間的數(shù)據(jù)傳送，CPU要讀取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量信號，必須查詢A/D轉(zhuǎn)換器是否轉(zhuǎn)換結(jié)束，只有轉(zhuǎn)換結(jié)束后，才能讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。02九月2023西北師大物電學院65第4章輸入輸出技術(shù)又如CPU向打印機輸出數(shù)據(jù)前，必須查詢打印機是否處于接收準備好狀態(tài)。這樣一些設(shè)備與CPU之間數(shù)據(jù)傳送時，常采用查詢法。其接口方法如圖4-4所示。CPU需不斷查詢外設(shè)的狀態(tài)，一旦外設(shè)滿足數(shù)據(jù)傳送的條件，就執(zhí)行IN或OUT指令，讀入或輸出數(shù)據(jù)。02九月2023西北師大物電學院66第4章輸入輸出技術(shù)Y02九月2023西北師大物電學院67第4章輸入輸出技術(shù)1．查詢輸入的編程①數(shù)據(jù)準備好，選通信號輸出正跳變將數(shù)據(jù)→鎖存器，D觸發(fā)器置1，作為Ready信號，D7=1。②查詢狀態(tài)信號，執(zhí)行INAL，狀態(tài)口，Ready(bit7)→AL。③若Ready=1，執(zhí)行INAL，數(shù)據(jù)口，輸入數(shù)據(jù)→AL；D觸發(fā)器復位，Ready=0。02九月2023西北師大物電學院68第4章輸入輸出技術(shù)④POLL：INAL，STATUS_PORTTESTAL，80HJEPOLLINAL，DATA_PORT例02九月2023西北師大物電學院69第4章輸入輸出技術(shù)Y02九月2023西北師大物電學院70第4章輸入輸出技術(shù)2．查詢輸出的編程①上一數(shù)據(jù)處理結(jié)束，啟動信號＝0(恢復)→緩沖器輸出Busy=0；②查詢狀態(tài)信號，執(zhí)行指令I(lǐng)NAL，狀態(tài)口；Busy(bit7)→AL。③若Busy=0，執(zhí)行指令OUT數(shù)據(jù)口，AL，輸出數(shù)據(jù)AL→DB→鎖存器→輸出裝置；

D觸發(fā)器置1，啟動輸出裝置Busy=1，禁止輸出。02九月2023西北師大物電學院71第4章輸入輸出技術(shù)④

POLL：INAL，STATUS_PORTTESTAL，80HJNEPOLLMOVAL，STORE；從數(shù)據(jù)區(qū)取數(shù)

OUTDATA_PORT，AL例02九月2023西北師大物電學院72第4章輸入輸出技術(shù)例1：存儲器【例1】將一片98C64A接到系統(tǒng)總線上，使其地址范圍在3E000H～3FFFFH之間。并編程序?qū)⑿酒乃写鎯卧獙懭?6H。02九月2023西北師大物電學院73第4章輸入輸出技術(shù)用查詢端狀態(tài)的方式START：MOVAX，3E00HMOVDS，AX；段地址送（DS）MOVSI，0000H；第一個單元的偏移地址送（SI）MOVCX，2000H；芯片的存儲單元個數(shù)送（CX）MOVBL，66H；要寫入的數(shù)據(jù)送（BL）AGAIN：MOVDX，02E0H；狀態(tài)接口地址送（DX）WAIT：INAL，DX；從接口讀入端的狀態(tài)TESTAL，01H；可以寫入嗎？JZWAIT；若為低電平（表示忙）則等待MOV[SI]，BL；否則，寫入一個字節(jié)INCSI；下一個存儲單元地址LOOPAGAIN；若未寫完則再寫下一個字節(jié)HLT02九月2023西北師大物電學院74第4章輸入輸出技術(shù)3．查詢法輸入輸出方法的優(yōu)缺點：優(yōu)點：接口電路簡單，硬件成本低。缺點：①為了測試和等待外部設(shè)備做好傳送數(shù)據(jù)的準備，常常要花費大量的時間，在這段時間內(nèi)，程序不能完成其它任務(wù)，所以系統(tǒng)的時間利用率大大降低。02九月2023西北師大物電學院75第4章輸入輸出技術(shù)②CPU在一段時間里只能和一個外部設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)，其它設(shè)備只能等待。③不能發(fā)現(xiàn)和處理預先無法估計的錯誤和異常現(xiàn)象。

所以這種輸入輸出方式只適用于CPU數(shù)據(jù)處理任務(wù)不繁忙，而且外部設(shè)備數(shù)較少的情況。

02九月2023西北師大物電學院76第4章輸入輸出技術(shù)§3中斷方式一、中斷的基本概念在CPU執(zhí)行程序過程中，由于某種事件發(fā)生，強迫CPU暫時停止正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)向?qū)Πl(fā)生的事件進行處理，事件處理結(jié)束后又能回到原中止的程序，接著中止前的狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行原來的程序，這一過程稱為中斷。02九月2023西北師大物電學院77第4章輸入輸出技術(shù)二、中斷傳送方式無條件傳送和查詢傳送的缺點是CPU和外設(shè)只能串行工作，各外設(shè)之間也只能串行工作。利用中斷來實現(xiàn)CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送，這就是中斷傳送方式。02九月2023西北師大物電學院78第4章輸入輸出技術(shù)通常是在程序中安排好在某一時刻啟動某一臺外設(shè)，然后CPU繼續(xù)執(zhí)行其主程序，外設(shè)完成數(shù)據(jù)傳送的準備后，向CPU發(fā)出“中斷請求”信號，在CPU可以響應(yīng)中斷的條件下，現(xiàn)行主程序被“中斷”，轉(zhuǎn)去執(zhí)行“中斷服務(wù)程序”，02九月2023西北師大物電學院79第4章輸入輸出技術(shù)在“中斷服務(wù)程序”中完成一次CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送（執(zhí)行IN/OUT指令），傳送完成后仍返回被中斷的主程序，從斷點處繼續(xù)執(zhí)行。在一定程度上實現(xiàn)了主機和外設(shè)的并行工作。中斷傳送流程02九月2023西北師大物電學院80第4章輸入輸出技術(shù)三、中斷的處理過程1．微機系統(tǒng)的中斷處理過程的流程圖如圖4—4—22．如何識別中斷源中斷源：能夠向CPU發(fā)出中斷請求的中斷來源稱為“中斷源”。CPU要對中斷請求進行處理，必須要找到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序（處理中斷的程序）的入口地址，這就是中斷源的識別。02九月2023西北師大物電學院81第4章輸入輸出技術(shù)識別中斷源有兩種方法：查詢中斷（主要采用軟件查詢）：軟件查詢是用程序查詢接在中斷線上的每一個外設(shè)，查詢程序依次讀出每一個外設(shè)的中斷狀態(tài)位，通過測試中斷狀態(tài)位來判斷對應(yīng)的外設(shè)是否發(fā)生過中斷請求。02九月2023西北師大物電學院82第4章輸入輸出技術(shù)

如圖4—5為一個管理4個外設(shè)的查詢測試程序的流程圖。從圖4—5中知，如果4次測試都未發(fā)現(xiàn)有中斷請求，則表示中斷線的信號是由于出錯引起，程序轉(zhuǎn)向出錯出口。02九月2023西北師大物電學院83第4章輸入輸出技術(shù)中斷向量：又稱矢量中斷，在具有向量中斷的微機系統(tǒng)中，每個外設(shè)都預先指定一個中斷向量，當CPU識別出某個外設(shè)請求中斷并預以響應(yīng)時，控制邏輯就將該外設(shè)的中斷向量送入CPU，自動提供相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)。用向量中斷來確定中斷源主要用硬件實現(xiàn)，在8086/8088微機中由8259A控制。02九月2023西北師大物電學院84第4章輸入輸出技術(shù)3．中斷優(yōu)先級在實際的系統(tǒng)中，常常遇到多個中斷源同時請求中斷的情況，這時CPU必須確定首先為那一個中斷源服務(wù)，以及服務(wù)的次序。解決的方法是用中斷優(yōu)先排隊的處理方法。這就是根據(jù)中斷源要求的輕重緩急，排好中斷處理的優(yōu)先次序，即優(yōu)先級，又稱優(yōu)先權(quán)。先響應(yīng)優(yōu)先級最高的中斷請求。另外，當CPU整在處理中斷時，也要能響應(yīng)優(yōu)先級更高的中斷請求，而屏蔽掉同級或較低級的中斷請求。02九月2023西北師大物電學院85第4章輸入輸出技術(shù)通常，解決中斷的優(yōu)先級的方法有以下幾種：①軟件查詢確定中斷優(yōu)先級把8個外設(shè)的中斷請求觸發(fā)器組合起來，作為一個端口，賦予設(shè)備號，如圖4—6所示。把各個外設(shè)的中斷請求信號相“或”后，作為INT信號，這樣任何一個外設(shè)有中斷請求都可向CPU送出INT信號。02九月2023西北師大物電學院86第4章輸入輸出技術(shù)當CPU響應(yīng)中斷后，把中斷寄存器的狀態(tài)作為一個外設(shè)信息讀入CPU，逐位檢測其狀態(tài)，若檢測出某位有中斷請求，隨即轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口。在查詢發(fā)生中詢問的次序即為優(yōu)先級的次序，不需要有判斷優(yōu)先級的硬件排隊電路。其缺點是在中斷源較多的情況下，由詢問到轉(zhuǎn)至相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口時間較長。02九月2023西北師大物電學院87第4章輸入輸出技術(shù)②硬件查詢確定優(yōu)先級

圖4—7為實現(xiàn)硬件查詢的優(yōu)先級中斷鏈電路（Daisy—chaining）。來自CPU的“中斷響應(yīng)”信號從A設(shè)備開始串行地往下傳送，當A設(shè)備有“中斷請求”時，則“中斷響應(yīng)”信號在A2處被封鎖，不在下傳，使后面的設(shè)備得不到CPU的“中斷響應(yīng)”信號。同時A設(shè)備的“數(shù)據(jù)允許”線EN變?yōu)橛行?，從而允許A設(shè)備使用數(shù)據(jù)總線，將其中斷標志放上數(shù)據(jù)總線進入CPU。當A設(shè)備無“中斷請求”時，“中斷響應(yīng)”信號可以通過A2門傳給下一設(shè)備B。02九月2023西北師大物電學院88第4章輸入輸出技術(shù)③中斷優(yōu)先級編碼電路用硬件編碼器和比較器組成的中斷優(yōu)先級排隊電路如圖4—8所示。設(shè)有8個中斷源，當任何一個有中斷請求時，通過“或”門，即可產(chǎn)生一個中斷請求信號，但它能否送到CPU的中斷請求線，還必須受比較器的控制。02九月2023西北師大物電學院89第4章輸入輸出技術(shù)4．中斷的嵌套當CPU執(zhí)行優(yōu)先級較低的中斷服務(wù)程序時，允許響應(yīng)比它優(yōu)先級高的中斷源請求的中斷，而掛起正在處理的中斷，這就是中斷嵌套或稱多重中斷。此時CPU將暫時中斷正在進行著的級別較低的中斷服務(wù)程序，待優(yōu)先級高的中斷服務(wù)結(jié)束后，再返回到剛才被中斷的較低優(yōu)先的那一級中斷，繼續(xù)為它進行中斷服務(wù)。02九月2023西北師大物電學院90第4章輸入輸出技術(shù)

四、8086/8088的中斷系統(tǒng)1．8088/8086的中斷分類8088/8086具有一個強有力的中斷系統(tǒng)，它可以處理256種向量中斷。每個中斷對應(yīng)一個類型碼，這256種中斷對應(yīng)的中斷類型碼為0～255。如果按照產(chǎn)生中斷的方法來分，所有的256種中斷可以分為兩大類：外部中斷和內(nèi)部中斷。8088/8086中斷源的分類如圖4-9所示02九月2023西北師大物電學院91第4章輸入輸出技術(shù)8086/8088中斷源分類如圖4—9所示。02九月2023西北師大物電學院92圖4-9中，硬件中斷是通過外部的硬件產(chǎn)生的，又稱為外部中斷。外部中斷又分為可屏蔽中斷和非屏蔽中斷。可屏蔽中斷通過CPU的INT端進入CPU?？善帘沃袛嘀挥挟斨袛嘣试S標志IF=1時，才能被CPU響應(yīng)。在一個系統(tǒng)中，如果通過與中斷控制器8259A配合，可屏蔽中斷可以有一個或多個。而非屏蔽中斷則是通過NMI端引入CPU的，它不受中斷允許標志IF的屏蔽，一個系統(tǒng)中一般只允許有一個非屏蔽中斷。第4章輸入輸出技術(shù)02九月2023西北師大物電學院93內(nèi)部中斷又分為微處理器內(nèi)部中斷(如除數(shù)為0中斷、單步中斷等)和由中斷指令引起的軟件中斷。軟件中斷是CPU根據(jù)軟件中的某條指令或者軟件對標志寄存器中某個標志進行設(shè)置而產(chǎn)生的。由于軟件中斷的產(chǎn)生過程完全和硬件電路無關(guān)，因此一般又稱為內(nèi)部中斷。第4章輸入輸出技術(shù)02九月2023西北師大物電學院94第4章輸入輸出技術(shù)

⑴外部中斷（硬件中斷）8086/8088有兩條中斷信號線—INTR和NMI，可供外設(shè)向CPU發(fā)中斷請求指令。①可屏蔽中斷INTR可屏蔽中斷請求線INTR通常由8259A驅(qū)動，該控制器又同需要中斷的設(shè)備相連，每片8259A可以接受8個外部設(shè)備的中斷請求。02九月2023西北師大物電學院95第4章輸入輸出技術(shù)

可由軟件命令來控制8259的工作，8259的主要任務(wù)是接收從與其相連的設(shè)備的中斷請求，并判斷那個提出請求的設(shè)備的優(yōu)先級最高，如果被選中的設(shè)備的優(yōu)先級比現(xiàn)在正接受服務(wù)的設(shè)備的優(yōu)先級高，就啟動8086/8088的INTR線。02九月2023西北師大物電學院96第4章輸入輸出技術(shù)

IF=0時，CPU不響應(yīng)INTR的中斷請求;IF=1時，CPU響應(yīng)INTR的中斷請求。 用STI指令（開中斷標志）使IF=1，稱為開中斷；用CLI（清中斷標志）指令使IF=0，稱為關(guān)中斷。系統(tǒng)復位后，或CPU響應(yīng)了任何一種中斷后，都會使IF=0。應(yīng)使用STI指令使IF=1，確保中斷開放。02九月2023西北師大物電學院97第4章輸入輸出技術(shù)CPU對INTR中斷請求的響應(yīng)過程是執(zhí)行兩個INTA（中斷響應(yīng)）總線周期。P160T4-10。02九月2023西北師大物電學院98⑴滿足可屏蔽中斷的響應(yīng)條件：無內(nèi)部中斷和不可屏蔽外部中斷（NMI）且中斷允許。⑵某外部設(shè)備通過中斷控制器8259A向CPU發(fā)出中斷請求有效信號INT=1，并獲取相應(yīng)的中斷類型號。⑶在滿足一定條件后CPU向8259A發(fā)出兩個中斷響應(yīng)信號INTA=0的負脈沖。⑷8259A在第一個負脈沖用于響應(yīng)提出中斷請求的外設(shè)，第二個負脈沖期間將中斷類型碼通過總線送給CPU。⑸后面的過程與內(nèi)部中斷的響應(yīng)過程基本相同。02九月2023西北師大物電學院99第4章輸入輸出技術(shù)②不可屏蔽中斷NMI不可屏蔽中斷請求信號NMI用來通知CPU發(fā)生了“災難性”的事件，如電源掉電、存儲器讀寫出錯、總線奇偶位出錯等。NMI線上中斷請求是不可屏蔽的（即無法禁止），而且立即被CPU鎖存，因此NMI是邊沿觸發(fā)的，不需要電平觸發(fā)，NMI的優(yōu)先級也比INTR高，在CPU響應(yīng)NMI時，不必由中斷源提供中斷類型碼，因此NMI響應(yīng)也不需要總線周期INTA。02九月2023西北師大物電學院100第4章輸入輸出技術(shù)2．內(nèi)部中斷P144內(nèi)部中斷是通過軟件調(diào)用的不可屏蔽中斷，包括溢出中斷、除法出錯中斷、單步（陷阱）中斷、斷點中斷、INTn指令中斷。02九月2023西北師大物電學院101第4章輸入輸出技術(shù)①溢出中斷（INTO）如果上一條指令使：OF=1，則INTO指令引起類型碼為4的內(nèi)部中斷；OF=0，此指令不起作用，程序順序執(zhí)行。movax,2000haddax,7000h

；2000H＋7000H＝9000H，溢出：OF＝1into ；因為OF＝1，所以產(chǎn)生溢出中斷02九月2023西北師大物電學院102第4章輸入輸出技術(shù)②除法出錯中斷在執(zhí)行除法指令后，如果商大于規(guī)定的操作數(shù)（即目標寄存器所能表達的范圍）或除數(shù)為零。則CPU立即產(chǎn)生一個0型中斷。例如：

movbl,0idivbl ；除數(shù)BL＝0，產(chǎn)生除法錯中斷movax,200hmovbl,1divbl ；商＝200H，不能用AL表達 ；產(chǎn)生除法錯中斷02九月2023西北師大物電學院103第4章輸入輸出技術(shù)③INTn指令中斷8086/8088的指令系統(tǒng)中有一條INT指令，當執(zhí)行完這一條指令就立即產(chǎn)生中斷，編在該指令中的中斷類型碼n告訴CPU調(diào)用哪個服務(wù)程序來處理這個中斷。例如：DEBUG.EXE調(diào)試程序的運行命令G設(shè)置的斷點，就是利用INT3指令實現(xiàn)的02九月2023西北師大物電學院104第4章輸入輸出技術(shù)④斷點中斷斷點中斷即單字節(jié)INT3指令中斷（中斷類型碼為3），3型中斷是專供斷點調(diào)用的，斷點一般可以處于程序中的任何位置，在斷點處，停止組成執(zhí)行的程序，以使執(zhí)行某種類型的特殊處理。主要調(diào)試程序。例如：DEBUG.EXE調(diào)試程序的運行命令G設(shè)置的斷點，就是利用INT3指令實現(xiàn)的02九月2023西北師大物電學院105第4章輸入輸出技術(shù)⑤單步（陷阱）中斷當陷阱標志TF置“1”時，8086/8088處于單步工作方式。在單步工作方式時，每執(zhí)行完一條指令，CPU就自動產(chǎn)生一個1型中斷，作為中斷處理過程的一部分，CPU將自動地把標志壓入堆棧。然后清除TF和IF。例如：DEBUG.EXE調(diào)試程序的單步命令T就利用單步中斷實現(xiàn)對程序的單步調(diào)試02九月2023西北師大物電學院106第4章輸入輸出技術(shù)8086/8088沒有直接對TF標志置“1”或置“0”的指令，可以通過修改存放在堆棧中標志的內(nèi)容而改變TF之值。方法：可用PUSHF和POPF直接壓入和彈出標志，標志與0100H相“或”就能將TF置“1”，標志與FEFFH相“與”就能將TF清“0”。02九月2023西北師大物電學院107第4章輸入輸出技術(shù)8086/8088的中斷優(yōu)先級如下：（高→低）除法出錯，INTn，INTO，→NMI→INTR→單步02九月2023西北師大物電學院108第4章輸入輸出技術(shù)五、8086/8088的中斷響應(yīng)過程（P160，圖4-11）8086/8088對一個中斷過程的基本響應(yīng)過程如圖。當進入中斷過程時，CPU把標志寄存器、CS和IP壓入堆棧，并清除TF和IF。在中斷過程中，可以用STF指令重新開放外部中斷，使INTR線上的中斷請求能中斷這個中斷過程。NMI線上的中斷請求則始終能夠中斷該過程。02九月2023西北師大物電學院109第4章輸入輸出技術(shù)必須注意的是，一個中斷處理過程中不能再發(fā)生需要該過程正為之服務(wù)的中斷。例如，試圖在除法出錯（0型）中斷處理過程中有出現(xiàn)除以零的情況，可能會陷入無窮無盡的再入該過程的循環(huán)。02九月2023西北師大物電學院110第4章輸入輸出技術(shù)

同其他過程一樣，中斷過程也應(yīng)該把它要使用的任何寄存器的內(nèi)容在修改前保存起來，并在處理結(jié)束前恢復其內(nèi)容。中斷過程最好對程序中“關(guān)鍵部分”（這部分被中斷會造成出錯）以外的所有部分都開放外部中斷。若在一個過程中禁止外部中斷的時間過長，就可能丟失INTR線上的中斷請求。02九月2023西北師大物電學院111第4章輸入輸出技術(shù)

所有的中斷過程都應(yīng)該以IRET指令結(jié)尾，IRET指令總是認為堆棧仍處于進入該過程時的狀態(tài)。該指令將棧頂?shù)娜齻€字分別彈出到IP、CS和標志寄存器中，這樣就回到了中斷過程開始前將要執(zhí)行的那條指令上。02九月2023西北師大物電學院112第4章輸入輸出技術(shù)中斷過程所做的實際處理視應(yīng)用場合而定，如果中斷過程正在為一個外設(shè)服務(wù)，則它應(yīng)該向該外設(shè)輸出一個命令，命令它撤消中斷請求。然后它可讀出該外設(shè)的狀態(tài)信息，確定中斷的原因，并采取相應(yīng)的措施。02九月2023西北師大物電學院113第4章輸入輸出技術(shù)

特別提醒讀者注意的是：8086/8088中斷響應(yīng)的整個過程：從CPU硬件查詢中斷源到CPU轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序這一復雜的過程，全部都是由CPU硬件自動完成的。讀者必須記住這個過程，在今后利用中斷解決具體的工程問題時，設(shè)計人員的工作就在于利用硬件和軟件配合CPU的這個過程，最終使中斷順利地實現(xiàn)。02九月2023西北師大物電學院114第4章輸入輸出技術(shù)六、8086/8088中斷服務(wù)程序入口地址表1．中斷向量表（中斷服務(wù)程序的入口地址）8086/8088在內(nèi)存區(qū)的00000H～003FFH(1KB)建立一個中斷向量表。用于存放與256個中斷類型碼(00H～0FFH)相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址。每個中斷服務(wù)程序入口地址使用4個字節(jié)，低16bit為段內(nèi)偏移量送IP，高16bit為段碼送CS。02九月2023西北師大物電學院115第4章輸入輸出技術(shù)各中斷服務(wù)程序入口地址的段地址和段內(nèi)偏移量按中斷類型號順序存放在表中。因此由中斷類型號n*4可得到相應(yīng)中斷服務(wù)程序入口地址的地址，取4n和4n+1單元中的內(nèi)容（中斷入口段內(nèi)偏移量）裝入指令指針I(yè)P，取4n+2和4n+3單元中的內(nèi)容（中斷入口段地址）裝入代碼段寄存器CS，即可轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。（入口地址表如圖）向量號為N的中斷向量的物理地址＝N×402九月2023西北師大物電學院116第4章輸入輸出技術(shù)2．中斷入口地址的設(shè)置IBMPC對256個中斷類型已進行了地址分配，其中40H以后的中斷類型號可供用戶使用。供用戶使用的中斷類型號，可由用戶定義為軟中斷，由INTn指令引用；可通過INTR端或通過中斷控制器8259A引入可屏蔽的硬件中斷。使用時用戶要自己將中斷服務(wù)程序入口地址置入相應(yīng)的中斷向量表內(nèi)。02九月2023西北師大物電學院117第4章輸入輸出技術(shù)方法1：通過指令來設(shè)置MOVAX，0；中斷入口表MOVES，AX；段地址送ESMOVDI，n*4；偏移量送DIMOVAX，OFFSETINTRADCLDSTOSW；傳送子程序偏移地址MOVAX，CSSTOSW；傳送子程序段地址STI或02九月2023西北師大物電學院118第4章輸入輸出技術(shù)MOVAX，0；中斷入口表MOVES，AX；段地址送ESMOVBX，n*4；偏移量送DIMOVAX，OFFSETINTRADMOVES：[BX]，AXMOVAX，SEGINTRADMOVES：[BX+2]，AXSTI02九月2023西北師大物電學院119第4章輸入輸出技術(shù)方法2：通過調(diào)用DOS功能來設(shè)置設(shè)置中斷入口：把由AL指定中斷類型號的中斷入口DS：DX中放置在中斷入口表中。預置：AL=中斷類型號

DS：DX=中斷服務(wù)程序入口地址

AH=25H執(zhí)行：INT21H02九月2023西北師大物電學院120第4章輸入輸出技術(shù)取中斷入口：把由AL指定中斷類型號的中斷入口，從中斷入口表中取到ES：BX中。預置：AL=中斷類型號

AH=35H執(zhí)行：INT21H返回：ES：BX=中斷服務(wù)程序入口地址02九月2023西北師大物電學院121第4章輸入輸出技術(shù)MOVAL，n；取中斷入口MOVAH，35HINT21HPUSHES；存原中斷入口PUSHBXPUSHDSMOVAX，SEGINTRADMOVDS，AX02九月2023西北師大物電學院122第4章輸入輸出技術(shù)MOVDX，OFFSETINTRADMOVAL，n；中斷類型號MOVAL，25；設(shè)置中斷入口INT21HPOPDSPOPDX；恢復原中斷入口POPDSMOVAL，nMOVAL，25INT21HRET02九月2023西北師大物電學院123第4章輸入輸出技術(shù)七、可編程程序控制器9259A

8259A是一種可編程中斷控制器，又稱“優(yōu)先級中斷控制器”，具有強大的中斷管理功能。在IBMPC系列微機中，都使用了8259A，但從80386開始，8259A都集成在外圍控制芯片中。02九月2023西北師大物電學院124第4章輸入輸出技術(shù)

1．8259的主要功能①每一片8259可接收8路外部中斷請求，通過級聯(lián)可以擴展至64級；②每一級可由程序單獨屏蔽或允許；使該級中斷請求暫時被掛起，直到取消屏蔽為止。02九月2023西北師大物電學院125第4章輸入輸出技術(shù)③能向CPU提供可編程的標識碼(對8086/8088來說就是中斷類型碼)；這個功能使原來沒有能力提供中斷類型碼的8255A、9253、8251A等可編程接口芯片，借助8259A同樣可以采用中斷I/O方式進行管理。02九月2023西北師大物電學院126第4章輸入輸出技術(shù)④在CPU響應(yīng)周期，可提供相應(yīng)的中斷類型碼。中斷類型碼由8259編程設(shè)定；⑤具有多種中斷優(yōu)先權(quán)管理方式：完全嵌套方式、自動循環(huán)方式、特殊循環(huán)方式、特殊屏蔽方式和查詢方式五種，這些管理方式均可通過程序動態(tài)地進行變化。02九月2023西北師大物電學院127第4章輸入輸出技術(shù)2．8259A引腳及功能(如圖P164）DB7～DB0：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線;IR7～IR0：外設(shè)向8259A發(fā)出的中斷請求信號，與外設(shè)的中斷請求信號相連，通常IR0優(yōu)先權(quán)最高，IR7優(yōu)先權(quán)最低，按序排列。輸入。02九月2023西北師大物電學院128第4章輸入輸出技術(shù)A0：地址線，輸入，用于選擇內(nèi)部端口。CS#：片選信號，輸入、低電平有效。RD#：讀信號，輸入、低電平有效。WR#：寫信號，輸入、低電平有效。INITA#：中斷響應(yīng)信號，輸入、低電平有效。INT：中斷請求信號，輸出、高電平有效。CAS2～CAS0：雙向的級聯(lián)線。SP/EN：主從設(shè)備設(shè)定/緩沖器讀寫控制，雙向雙功能02九月2023西北師大物電學院129第4章輸入輸出技術(shù)

3．8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。P149。由圖可見，8259A由八個基本部分組成。

4．8259A的工作過程8259A的工作流程如下：

02九月2023西北師大物電學院130第4章輸入輸出技術(shù)（1）中斷源產(chǎn)生中斷請求，使8259A的IRR相應(yīng)位置1；（2）經(jīng)IMR屏蔽電路處理后（IRRAND）,送PR；（3）PR檢測出最高的中斷請求位，并經(jīng)過嵌套處理，決定是否發(fā)出INT信號；（4）若可發(fā)INT信號，則控制邏輯將INT信號送CPU的INTR引腳；02九月2023西北師大物電學院131第4章輸入輸出技術(shù)（5）若CPU開中斷，則在執(zhí)行完當前指令后，CPU進入中斷響應(yīng)周期，發(fā)出兩個中斷響應(yīng)信號；（6）8259A在收到第一個中斷響應(yīng)信號后，控制邏輯使相應(yīng)的ISR位置1，相應(yīng)的IRR位清0；（7）8259A在收到第二個中斷響應(yīng)信號后，控制邏輯將中斷類型號送數(shù)據(jù)總線。若8259A工作在AEOI(自動中斷結(jié)束)模式，則使相應(yīng)的ISR位清0。02九月2023西北師大物電學院132第4章輸入輸出技術(shù)（8）CPU讀取該中斷類型號后，查中斷向量表，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。注意，這里的中斷結(jié)束，是指將8259A的ISR對應(yīng)位復位，而不是結(jié)束用戶的中斷服務(wù)程序，中斷服務(wù)程序要執(zhí)行IRET指令后才能結(jié)束。動畫02九月2023西北師大物電學院133第4章輸入輸出技術(shù)5．8259A的工作方式

中斷控制器8259A可以工作在多種方式下，這些工作方式都可以通過編程方法來進行設(shè)置。因此，其中斷管理方式很靈活，可以滿足用戶的不同要求。概括起來，8259A的工作方式可以分為以下幾種：02九月2023西北師大物電學院134第4章輸入輸出技術(shù)中斷觸發(fā)方式

上升沿觸發(fā)方式

電平觸發(fā)方式中斷屏蔽方式

普通屏蔽方式特殊屏蔽方式優(yōu)先級設(shè)置方式

普通全嵌套方式

特殊全嵌套方式優(yōu)先權(quán)自動循環(huán)方式優(yōu)先權(quán)特殊循環(huán)方式

中斷結(jié)束處理方式

自動結(jié)束方式（AEOI）一般的中斷結(jié)束方式特殊的中斷結(jié)束方式

連接系統(tǒng)總線方式

緩沖方式

非緩沖方式

程序查詢方式

02九月2023西北師大物電學院135第4章輸入輸出技術(shù)6．8259A的編程方法系統(tǒng)復位后，由初始化程序?qū)?259置入初始化命令字ICW。初始化后可通過發(fā)出操作命令字OWC來定義8259A的操作方式，實現(xiàn)對8259A的控制。初始化命令字只發(fā)一次，操作命令字可以重置，以動態(tài)改變8259A的操作與控制方式。02九月2023西北師大物電學院136第4章輸入輸出技術(shù)⑴.8259A的初始化命令字及其編程8259A是可編程的中斷優(yōu)先級控制器，必須根據(jù)8259A的具體應(yīng)用環(huán)境對它進行初始化編程。8259A的初始化編程就是通過程序向8259A寫入若干個初始化字的過程。02九月2023西北師大物電學院137第4章輸入輸出技術(shù)初始化命令字有四個ICW1、ICW2、ICW3、ICW4，首先輸入ICW1，然后輸入ICW2、ICW3、ICW4，由ICW1決定是否輸入ICW3、ICW4。ICW1功能：初始化命令字ICW1寫入后，8259內(nèi)部完成初始化過程：流程02九月2023西北師大物電學院138第4章輸入輸出技術(shù)①清除ISR和IMR寄存器；②指定中斷優(yōu)先級R0→R7；③從方式的地址置成7；④特殊屏蔽方式復位；⑤自動EIO循環(huán)方式復位；⑥邊沿觸發(fā)器復位。02九月2023西北師大物電學院139第4章輸入輸出技術(shù)ICW1格式：P16702九月2023西北師大物電學院140第4章輸入輸出技術(shù)ICW2功能：用來設(shè)定8086/8088CPU可屏蔽中斷的中斷類型碼的高五位的內(nèi)容（由用戶根據(jù)中斷向量在中斷向量表中的位置決定。例如若CPU寫入某8259A的ICW2為40H，則連接到該8259A的IR5端的中斷源的中斷類型號為45H，中斷類型號確定后，中斷源掛接的IR端號以及D7--D3的值也就決定了。如果已知中斷向量地址，除以4即可得中斷向量號。），而低三位的值由8259A按IR0—IR7三位編碼值自動填入。02九月2023西北師大物電學院141第4章輸入輸出技術(shù)ICW2格式：P16702九月2023西北師大物電學院142第4章輸入輸出技術(shù)

ICW3功能：僅用于多片8259級聯(lián)的方式，它的功能是用來表明主片8259A的與從片8259A的INT之間的連接關(guān)系。對于主片8259A，ICW3用于指明IR0—IR7中的那些引入端與8259A的INT相連接，對于從片8259A，ICW3用于表示它的INT輸出是和主片8259A中的那一個相連接。所以8259A的ICW3的格式有二種。02九月2023西北師大物電學院143第4章輸入輸出技術(shù)ICW3格式（P168）：02九月2023西北師大物電學院144第4章輸入輸出技術(shù)ICW4功能：設(shè)定工作方式。

ICW4格式：P168）02九月2023西北師大物電學院145第4章輸入輸出技術(shù)⑶．8259A的操作命令字及其編程在8259A的工作過程中需要改變中斷優(yōu)先級管理方式或中斷響應(yīng)的次序，或者需要讀出8259A內(nèi)部某些寄存器的內(nèi)容，就需要再向8259A寫入有關(guān)的操作命令字。8259A有3個操作命令字OCW1—OCW3，由CPU寫入8259A，寫入順序不限。02九月2023西北師大物電學院146第4章輸入輸出技術(shù)OCW1功能：用來設(shè)置中斷源的屏蔽狀態(tài)，即對8259A內(nèi)的中斷屏蔽寄存器IMR中的各位動態(tài)的置“1”或復“0”操作。OCW1格式（P169，圖4.18）：02九月2023西北師大物電學院147第4章輸入輸出技術(shù)02九月2023西北師大物電學院148第4章輸入輸出技術(shù)操作控制字OCW1應(yīng)用：例1：需要屏蔽IR4的中斷輸入，同時不改變其他中斷輸入的屏蔽狀態(tài)，可以用如下的三條指令實現(xiàn)：INAL,21H；取屏蔽寄存器當前值

ORAL,00010000B ；將D4位置1 OUT21H,AL；寫回改變后的屏蔽字02九月2023西北師大物電學院149第4章輸入輸出技術(shù)例2：需要清除對IR2的中斷屏蔽：

INAL,21H；取屏蔽寄存器當前值

ANDAL,11111011B ；將D2位清0 OUT21H,AL；寫回改變后的屏蔽字02九月2023西北師大物電學院150第4章輸入輸出技術(shù)OCW2功能：是用于設(shè)置中斷結(jié)束的方式和修改為循環(huán)方式的中斷優(yōu)先權(quán)管理方式，利用OCW2中的“R、SL、EOI”三位的狀態(tài)來控制循環(huán)方式和中斷結(jié)束方式或者兩者相結(jié)合的功能。OCW2格式（P169，圖4.19）：02九月2023西北師大物電學院151第4章輸入輸出技術(shù)02九月2023西北師大物電學院152第4章輸入輸出技術(shù)OCW3功能：用來設(shè)置特殊屏蔽方式和查詢方式，并用來控制8259A內(nèi)部狀態(tài)字IRR，ISR的讀出。OCW3格式（P170，T4-20）：02九月2023西北師大物電學院153第4章輸入輸出技術(shù)02九月2023西北師大物電學院154第4章輸入輸出技術(shù)讀命令中沒有選擇IMR的控制位，但這并不是說CPU不能讀出IMR的內(nèi)容，而是可以直接使用輸入指令讀出IMR的內(nèi)容（在讀IMR時，可直接在對應(yīng)A0=1的地址上讀出）。02九月2023西北師大物電學院155第4章輸入輸出技術(shù)OCW3的P位為查詢方式控制位。當CPU向8259A寫入P=1的OCW3后，只要接著執(zhí)行一條輸入指令，則加到8259A引腳上的有效信號就可以使8259A送出一個查詢字節(jié)，該字節(jié)剛好通過這條輸入指令讀到CPU的AL中。查詢字節(jié)的格式如下：02九月2023西北師大物電學院156第4章輸入輸出技術(shù)其中I=1表示有中斷；I=0表示無中斷。W2W1W0的編碼用來表示具有最高優(yōu)先級的中斷是那一個IR。查詢方式常用在中斷源超過64個的情況，一般較少使用。操作控制字OCW3應(yīng)用02九月2023西北師大物電學院157第4章輸入輸出技術(shù)例：BIOS中讀取ISR寄存器的程序段：

MOVAL，00001011B;OCW3命令字（讀ISR）

OUT20H，AL ;寫入OCW3端口

NOP ；延時

IN AL，20H ；將ISR內(nèi)容送入AL MOVAH，AL ；將ISR內(nèi)容轉(zhuǎn)存入AH OR A