第9章 输入输出接口

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1、第9章输入输出接口本章以全新的角度和切入点，全面、系统的介绍了微机系统的输入/输出接口及其技术。首先，从宏观和理论的角度，系统说明了输入/输出接口在微机系统中的角色和地位，接口的基本功能、接口的组成、接口的基本结构和形式、编址方式、CPU和接口的数据传输方式等技术基础。之后，介绍了实际的串行接口，并将目前常用的串行数据的传送方式、串行接口标准等知识给于描述。然后，以实例介绍了常用的并行接口及其所采用的技术。最后将被广泛应用的SCSI接口以及所采用的技术进行了描述，知识新而实用。本章重点是接口的基本功能、接口的基本结构和形式、编址方式、CPU

2、和接口的数据传输方式。9.1接口技术基础9．1．1接口的基本功能1、接口接口可以看成两个系统或部件之间的交接部分，它既可以是两种硬设备之间的连接电路，也可以是两个软件之间的共同逻辑边界。微机接口通常是指微处理器CPU与外围设备的连接电路及其相应的控制软件，是CPU与外部世界进行信息交换的中转站。2、接口的功能接口一般具有如下功能：（1）执行CPU命令的功能（2）返回外围设备状态的功能（3）数据缓冲功能（4）信号转换功能（5）设备选择的功能（6）数据宽度和数据格式转换的功能9．1．2接口的组成接口其电路结构基本上应该包括：控制命令寄存器、状态

3、寄存器以及数据寄存器。输入/输出接口电路外围设备图I/O接口基本结构9．1．3驱动程序和硬件电路一个能够实际运行的接口，应由硬件和软件两部分构成。1、驱动程序一个完整的接口程序大约包括如下一些功能及相应的程序段。（1）初始化程序段（2）传送方式处理程序段（3）主控程序段（4）程序中止与退出程序段（5）辅助程序段2、硬件电路从使用的角度来看，接口的硬件电路部分有：（1）基本逻辑电路（2）端口地址译码电路（3）与外围设备连接电路（4）供选电路接口的基本结构和形式1．固定式结构2．半固定式结构3、可编程结构4、智能型结构9．1．5端口编址方式1．

4、I/O端口和I/O操作（1）I/O端口在大多数接口电路芯片中采用的方法通常有：①只读和只写寄存器共用同一端口地址。②使用标志位加以区分③严格访问顺序加以区分（2）I/O操作通常所说的I/O操作，指的是对I/O端口的操作，而不是对I/O设备的操作，即CPU所访问的是与I/O设备相关的端口，是对使用这一端口地址寄存器进行的读、写操作，而不是对I/O设备本身进行的读、写操作。2．端口编址方式在一个CPU系统中，CPU需要访问的地址空间是两大类：一是存储器，二是端口。（1）统一编址这种编址方式是从存储器地址中，划分出一部分地址空间分配给I/O设备，

5、把I/O接口中的端口，当作存储单元使用，不设置专门的I/O指令，有一部分对存储器使用的指令也可以对端口使用。（2）独立编址这种方式是对接口中的端口地址进行单独编址，而不和存储器地址合在一起，大型机中通常采用这种方式。但也有一些微机，像早期的IBM-PC系列和Z-80系列机也采用这种方式。9．1．6CPU和接口的数据传输方式CPU与外围设备之间的数据传送用不同的方式1．无条件传输CPU进行输入/输出前不需查询外围设备的工作状态，在任何时候都能访问它。这种方式的优点是接口硬件与软件都比较简单。这种方式工作的I/O接口如图9-2所示。图9-2无条

6、件传送的结构图2．查询传输查询传送也叫条件传送,这种方式适用于CPU与外围设备异步工作的情况,因为这种外围设备其工作状态总在变化,如果不了解外围设备当前的工作状态，而直接进行输入或输出操作，就很难保证数据的可靠性。这种方式的接口电路除了数据端口之外，还需要状态端口，其接口如图9-3所示。3、中断传输（1）CPU启动外设工作（2）外设做好数据传输准备以后，便主动向CPU发“中断请求”信号。（3）CPU响应请求，暂停正在执行的程序转入与外设操作有关的中断服务程序。（4）中断程序执行完毕，CPU返回到原来程序断点继续执行。4、DMA传输直接存储器

7、存取（DirectMemoryAccess）方式：（1）在存储器和外设之间建立起直接的数据传送通路，即传送不需经过CPU。（2）由专门的DMA控制器控制总线实现存储器和外设之间的操作。（3）DMAC需要向CPU请求总线。9.2串行接口即逐位进行传送操作9．2．1串行数据的传送方式9．2．2串行接口标准对传送数据格式的规定，被称为通信协议或通信规程波特率：单位时间内，传送二进制数据的位数。1200b/s、2400b/s、9600b/s发送接受时钟：位采样时钟，对于一位数据采样多次。8次、16次、64次。同步传送：以若干字符构成的数据块为单位传

8、输，在一个数据块内，字符与字符之间的间隔不是随机的。数据块之间的间隔时间是随机的。系统1系统2信号地时钟发送数据接受数据（a）同步通信接口数据同步字符#2同步字符#1（b）同步数