第2章 微型计算机接口技术ppt课件.ppt

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1、第二章微机控制系统接口技术2.1微机控制系统接口概述2.2接口数据传送方式2.3接口扩展2.4微机控制系统接口实例接口电路按功能分为两类：使微处理器正常工作所需要的辅助电路，如时钟信号电路、中断请求信号电路等。输入输出接口电路。微机控制系统接口技术是专门解决主机和通道之间数据传送和连接方式的技术，包括硬件问题和软件问题两方面。2.1微机控制系统接口概述1.接口的基本结构一、接口的基本结构和功能接口电路传送的三种典型信号是数据信号、状态信号和控制信号。接口电路设计中应解决的问题是：（1）触发方式（2）时序（3）负载能力要较好地实现接口任务，接口电路应具备

2、以下基本功能：（1）寻址功能（2）输入输出功能（3）数据转换功能（4）连接功能（5）中断管理功能（6）复位功能（7）可编程功能2.接口的功能1.端口二、端口及其编址方法一个I/O接口一般包括若干端口，通常分为数据端口、状态端口和控制端口，每个端口都有一个地址号，所以一个接口电路一般占有多个端口地址。数据端口包括数据输入或输出寄存器；状态端口由状态寄存器组成；控制端口由控制寄存器组成。通常，一个数据端口占用一个端口地址，状态端口和控制端口共用一个端口地址号。2.输入输出接口的编址方式（1）存储器统一编址方式这种编址方式是把所有的I/O端口都当作存储单元来

3、对待，这样CPU访问内存的所有指令以及寻址方式同样适用于I/O端口的操作，不需使用专用的I/O指令，从而简化了指令系统。但这样编址分配给I/O端口的地址占用了存储器空间地址，指令执行时间长，而且在程序中很难区分是访问存储器还是对I/O端口的操作。（2）I/O端口独立编址方式这种编址方式是将存储器空间地址和I/O端口地址空间分开设置，互不影响。CPU对I/O端口的访问与访问存储器的方式不同，通过专用的I/O指令来完成。采用这种编址方式编写的程序清晰、易于区分，专用I/O指令执行时间短。但这种编址方式输入输出数据都必须经过累加器A，然后才能进行算术逻辑运算

4、；另外增加了微处理器本身控制逻辑的复杂性。2.2接口数据传送方式一、直接传送方式又称无条件传送方式。当微型机能够确定某个过程通道已经准备就绪，则微型机在程序的控制下与过程通道之间就可以直接传送数据。这种传送方式一般用于CPU与简单过程通道之间交换数据，且要求过程通道总是处于准备好状态接口数据直接传送原理二、查询传送方式又称条件传送方式。对过程通道，CPU在传送数据前，首先查询一下过程通道的状态，若过程通道准备好，CPU才传送数据，否则CPU就要等待，直到过程通道提供准备好的信息为止。查询传送方式是最常用、最简单的I/O控制方式，他不需专用的硬件，由程序

5、控制；但CPU必须在程序中循环等待I/O设备准备就绪或空闲才能传送数据，这就损失了CPU很多宝贵的时间。数据查询输入流程数据查询输出流程多过程通道的查询传送流程三、中断传送方式CPU并不主动介入过程通道的数据传输工作，而是由过程通道在需要进行数据传输时向CPU发出中断请求，CPU在接收到中断请求后，若条件允许，则中断正在进行的工作而转到过程通道服务的程序，并在服务结束后回到原来被中断的地方继续原来的工作。这种传送方式适合于具有多个外设且要求实时性较强的计算机系统。四、DMA传送方式即直接存储器存取传送方式。通过特殊的硬件电路（DMA控制器）来控制外设与

6、存储器之间直接进行数据传送。DMA控制器和CPU共享数据总线、地址总线和控制总线，当为DMA传送方式时，DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制，数据交换不通过CPU，这样就节省了时间。DMA传送方式适用于需要高速数据传送的场合。DMA控制器典型工作流程2.3接口扩展一、端口地址译码扩展用微型计算机实现对生产过程的控制，一般要配备相当数量的可编程I/O接口电路，这些接口电路的设备号通过地址总线给出，由地址译码器来完成。对于I/O接口特别多的系统，则采用多级译码电路的地址扩展方法。采用多片地址译码芯片的地址译码器扩展采用多级地址译码芯片的地址译码器扩展（

7、1）片内总线位于微处理器内部（2）片总线芯片总线或元件级总线或局部总线（3）内总线系统总线或微机总线（4）外总线通信总线二、微机总线1.总线的分类（1）S-100总线标准（2）STD（通用标准）总线标准（3）IEEE-488并行总线标准（4）RS-232C串行总线标准EIA-RS-232C标准EIA-RS-499/422/423/485标准2.总线标准在设计计算机应用系统硬件电路时，首先要估计总线的负载情况，以确定是否需要对总线的驱动能力进行扩展。三、总线负载能力扩展1.总线的驱动扩展MCS-51单片机总线驱动的扩展地址和控制总线的驱动器为单向驱动器，

8、并具有三态功能。常用的有74LS240、241、244等。2.地址和控制总线的驱动扩展数据总线