微机原理与接口技术_输入输出接口技术教程.pptx

第六章 输入输出接口; 微机接口概述及接口技术;? 掌握微型计算机接口技术的基本概念 ; 6.1 微机接口概述及接口技术;; CPU与外设两者的信号线不兼容，在信号线功能定义、逻辑定义和时序关系上都不一致 两者的工作速度不兼容，CPU速度高，外设速度低 若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，就会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的效率 若外部设备直接由CPU控制，也会使外设的硬件结构依赖于CPU，对外设本身的发展不利。;为了使CPU能适应各种各样的外设，就需要在CPU与外设之间增加一个接口电路，由它完成相应的信号转换、速度匹配、数据缓冲等功能，以实现CPU与外设的连接，完成相应的输入输出操作。 一个接口的基本作用是在系统总线和I/O设备之间架起一座桥梁，以实现CPU与I/O设备之间的信息传输。;一、I/O接口的功能 ;I/O接口内部一般由数据、??态、控制三类寄存器组成。;任何接口电路均包括如下基本功能： ;;二、 CPU 与I/O之间的接口信号;(2) 模拟量 ;2. 状态信息 (STATUS);; 三. I/O接口的基本结构 ;（1）数据端口：数据端口分为数据输入端口和数据输出端口。在输入时，保存外设发往CPU或内存的数据；在输出时，保存CPU或内存发往外设的数据。 （2）状态端口：状态端口用来保存外部设备和接口电路本身的工作状态。CPU通过读取状态端口，就可以了解当前外设和接口电路的状态。 （3）控制端口：控制端口用来存放CPU发来的控制指令，初始化接口电路，确定接口电路的工作方式和功能。;一个简单的外设接口图;1）地址译码电路 CPU在执行输入/输出指令时，首先要向地址总线发送端口地址（地址信号）。其中高位地址经过译码电路，用来选择不同的接口电路，而低位地址用来选择接口电路内部的不同端口。 2）数据缓冲器与锁存器 接口电路内部具有数据缓冲器和数据锁存器，一方面起到CPU和外部设备之间速度不匹配的协调作用；另一方面，使得数据传输端在不传输数据时呈高阻状态。 ;;一、存储器映像的I/O统一编址方式 ;;二、I/O端口单独编址方式 ;;;;1. I/O指令较少，导致程序设计的灵活性较差； ;16 DB 16;I/O与存储器(RAM)的地址重复，用不同的读写信号和指令区分。 存储器读写：MEMW，MEMR I/O读写：IOR，IOW (PC/XT) ;28引脚，存储器、I/O控制信号，输出。;指令不同, 高低电平不同, 操作的对象也不同;三、I/O端口地址分配 PC机的I/O地址线可有16根，对应的I/O编址可达64K字节，但由于IBM公司当初设计微机主板及规划接口卡时，其端口地址译码是采用非完全译码方式，即只考虑了低10位地址线A0～A9，而没有考虑高6位地址线A10～A15，故其端口地址范围是0000H～03FFH，总共只有1024个端口，且将前512个端口分配给了主板，后512个端口分配给了扩展槽上的常规外设。;I/O芯片名称;允许用户使用的端口地址是300H～31FH。这一段地址是留给用户在开发IBM_PC系列机插板(功能模块)时，使用的端口地址，系统不会占用。除已分配的地址外，其余的地址由厂商保留使用。;I/O端口地址的选用原则 1) 凡是被系统配置所占用的地址一律不能使用； 2) 原则上讲，未被占用的地址，用户可以使用，但对计算机厂家声明保留的地址，不要使用。否则，会发生I/O端口地址重叠和冲突，造成用户开发的产品与系统不能兼容。 3) 一般，用户可使用300～31FH地址。但是,由于每一个用户都可以使用, 所以为了避免与其他用户开发的插板发生地址冲突,最好采用地址开关。;门电路译码 采用各种门电路，如与门、或门和非门等组合电路构成译码电路。;例：若总有9根地址线，接口电路的地址线有2根，因此地址空间最多为4个，假设占用四个地址（如下表）：40H，41H，42H，43H，试设计该接口电路的译码电路。;片选地址;.; 6.4 CPU与外设之间的数据传送方式;一、无条件传送方式 ;无条件传送接口示意图;;当外设作输入设备，输入数据的保持时间相对于CPU的处理时间长，所以可以直接用缓冲器； 外设作为输出设备，由于外设速度比较慢，CPU的数据必须在接口保持一段时间，因此必须采用锁存器。 无条件传输时，输出时，必须确认输出锁存器的原数据无效，才能正确输出；输入时，必须认为输入缓冲器中的数据已准备好，否则读取错误。;;例：图中二极管接口电路，欲使LED自上而下依次发光2s，编写控制程序。;二、查询传送方式 ;查询传送方式工作流程包括两个基本工作环节 ;;1)查询式输入如图，状态线占用一根数据线D0，*STB是选通信号，在输入时随着数据