[工学]08级第七章输入输出系统.ppt

第七章 输入输出系统 接口及接口技术的基本概念（复习） 接口技术的基本要素 CPU与接口交换数据的方式 （老教材第六章、新教材第七章1～4节） §7-1 I/O接口技术概述 一、什么是接口 “CPU与外部世界的连接电路，是CPU与外界进行信息交换的中转站。” “协调CPU与外设之间各种关系的专门电路。” 二、接口电路的分类 可从不同角度来分—— ★ 系统接口：与微型计算机基本外设连接的接口电路。 应用接口：根据用户特定需要开发的接口电路。 ★ 通用接口： 专用接口： ★ 并行接口：被传输的信息若干位同时输入、输出。 串行接口：被传输的信息逐位输入、输出。 ★ 数字信号接口： 数字与非数字信号互换接口： ★ 非可编程接口： 可编程接口： 三、I/O接口技术基本概念 1、 接口电路是由若干个实现具体功能的端口组成的。 2、端口(port)的概念 : 接口电路中用于传送某一特定信息的硬件通路。 3、、CPU对端口的识别： * CPU按端口地址区别各个不同的端口。 * 端口地址：每个端口唯一对应的编号。 三、I/O接口技术基本概念 （续） 4、不同类型的CPU对端口地址的编址方式不同，总的有两种： a I/O端口独立编址—— I/O端口地址完全独立与系统存储器地址。I/O端口地址的形式与存储器地址完全不同；对I/O端口的访问有专门的指令。 b I/O端口与存储器单元统一编址——端口地址占用了内存地址空间的一部分。端口地址与内存单元地址的形式完全相同；没有专门的I/O指令。 5、信息流 从一般意义上讲CPU与外设之间交换信息存在着三种不同性质的信息流—— 数据信息：CPU系统与外设之间相互传递的数据。 控制信息：CPU系统发给外设的控制信号。 状态信息：外设的工作状态信号可供CPU系统检测。 6、CPU对端口的操作 读操作——输入: 汇编语言实现： IN Al /AX , 端口地址 C语言实现：int inport(int portid); （输入函数）unsigned char inportb(int portid); 写操作——输出： 汇编语言实现：OUT 端口地址， Al /AX C语言实现：void outport(int portid,int value); （输出函数） void outportb(int portid, unsigned char value); §7-2 接口技术的基本内涵 当cpu系统执行：OUT 端口地址，累加器 或者 outportb(int portid, unsigned char value); 发光二极管就会有所动作。 二、对I/O接口的地址译码 ㈠、地址译码电路的作用：从硬件上保证端口地址编码与译码输出信号的唯一对应。 译码输出信号一般用作产生端口的工作使能（片选）信号。 片选信号是保证接口电路正常工作的仅次于电源、接地的最重要的信号。 验证地址译码电路作用的实验—— I/O端口地址译码例1：使用逻辑门实现对端口的译码。 ㈡、 I/O接口的地址译码方法 2）对高位地址编码实行系统译码有两种译码方式： 部分译码（线译码、混合译码）——只用高位地址线中的一部分参加系统译码。会产生I/O端口地址重叠。 全译码——全部高位地址线都参加系统地址译码。口地址与I/O端口是唯一对应的。 I/O端口地址译码例2： （老教材P157 图6_2） 对I/O端口地址译码例1（教材P157 图6_2）的地址编码分析： I/O接口的地址译码例3：使用3—8译码器对端口地址实现系统地址译码。低位地址线A4~A0没有参与其中。（参见老教材P158图6-4） 地址编码分析： （设A15~A10为全0 ） 三、最基本输入输出接口电路的工作过程 一个最基本的输入或输出接口电路的电路构成是怎样的？与CPU系统总线怎样连接？它是怎样工作的？ 一个最基本的输入接口电路的工作过程 一个最基本的输出接口电路的工作过程 由图可见： a.为使数据稳定准确传送，输入接口一般要使用缓冲器。 当 EN=1 out=in 当 EN=0 out相对于in呈高阻状态 b、在硬件上实现对接口电路的寻址：地址译码器对地址编码n 译码，得到唯一有效输出信号Yn。这个信号或单