第5章 微型计算机和外设数据传输ppt课件.ppt

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1、教学建议，本章重点为:为什么要用接口；CPU和输入/输出设备之间的信号；接口的功能以及在系统中的连接；中断传输的原理；DMA方式的原理；输入/输出过程中接口部件和地址总线错位连接的原理。第5章微型计算机和外设的数据传输5.1为什么要用接口1、接口的基本概念所谓接口是指CPU、存储器、外设之间通过总线进行连接的电路部分，是CPU与外界进行信息交换的中转站。不同的外设有不同的输入/输出接口电路。例如，键盘输入有键盘接口电路，CRT显示器有显示器输出接口电路，打印机也有打印输出接口电路等等.微型计算机各

2、种接口框图：5.1为什么要用接口I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路I/O接口的硬件分成两类：1.系统板上的I/O芯片如定时/计数器、中断控制器、DMA控制器、并行接口等。2.I/O扩展槽上的接口控制卡如软驱卡、硬驱卡、图形卡、声卡、打印卡、串行通信卡等。CPU接口电路I/O设备5.1为什么要用接口2、接口按功能分为两类使CPU正常工作所需要的辅助电路输入/输出接口3、外部设备为什么一定要通过接口和主机相连?外部设备功能多种多样，工作原理不同外部设备的信息不同，有

3、数字量、模拟量、开关量串并行方式不同外设速度比CPU低得多5.1为什么要用接口4、接口技术的发展及分类微型计算机接口技术的发展，基本上是与微处理器的发展同步进行的。按照接口技术与接口随着微处理器的发展，可将接口电路分为四类:固定式接口电路可编程接口电路智能接口与通用外围接口功能接口板1）、固定式接口电路早期的微处理器多采用PMOS工艺，集成度低，系统结构与指令系统均比较简单，受半导体工艺的限制，接口芯片的集成度也不高，大都采用TTL与MSI工艺，计算机接口由小规模或中规模集成电路组合而成，要改变其

4、功能与工作方式必须改变硬件连线才能实现，将这种简单接口电路称之为固定式接口电路2)、可编程接口电路16位微处理器（例如8086CPU）的出现，使微型计算机的发展进入了第二代，第二代微处理器采用了NMOS工艺，集成度明显提高，Intel公司推出的与此相适应的接口芯片有中断控制器8259A，并行I/O接口芯片8255A，定时/计数器8253／8254，DMA控制器8237A以及串行通信接口芯片8250等，这些芯片都是采用NMOS工艺的大规模集成（LSI）芯片，而且都是可编程的接口芯片，用户可以通过对接

5、口芯片的在线编程，方便灵活地改变接口的工作方式3)、智能接口与通用外围接口Intel公司于1985年首次推出第三代微处理器80386，1989年又推出X86系列的第四代微处理器80486，这时代的芯片大都是采用了NMOS或CMOS工艺的超大规模集成（VLSI）芯片。与此相应，也开发出了大批集成度更高的接口器件。这一时期接口芯片的显著特点是应用了单片机作通用接口，使接口电路智能化智能化接口集单片机技术与接口技术于一体，可直接与外围设备相连，它是一种结构与功能接近于CPU的专用控制器，有独立的指令系统

6、，通过编写完整的I/O管理程序和预处理程序，来实现对许多外设频繁的I/O进行管理，从而减轻了CPU管理I/O设备的负担，大大提高了微机系统的运行速度4)、功能接口板由于微型计算机使用了各种统一的总线标准，例如：ISA、PCI、SCSI、USB等各种总线，因而从电气特性、机械特性及通信协议等方面都已标准化，开发商已为各种总线开发出了不同功能的专用接口板，可供用户选购，例如：PCI总线的ADC和DAC功能板，PCI的网卡，基于PCI的RS-232串行通行卡等5.2CPU和输入/输出设备之间的信号数据信

7、息数字量模拟量开关量状态信息控制信息CPUI/O设置数据状态控制都是通过数据总线传送三种信息对应不同的寄存器5.3接口部件的I/O端口I/O端口是I/O接口中可通过编程实现寻址并进行读写的寄存器。CPU与外设之间交换信息具体是通过I/O端口来进行的。一个外设与CPU交换信息往往需要几个端口：数据端口控制端口状态端口编址方式有两种有时可以合用5.3接口部件的I/O端口5.3接口部件的I/O端口ABDBCBCPUI/O接口I/O设备端口数据控制状态CPU与外设通过I/O接口通信示意图I/O端口地址分配

8、PC微机是根据上述I/O接口的硬件分类，把I/O空间分成两部分。PC微机I/O地址线可有16根，对应的I/O端口编址可达64K字节，其端口地址译码是采用部分译码法，即只使用了低10位地址线一个A0~A9，故其I/0端口地址范围是0000H~003FFH,总共只有1024个端口。表1系统板上接口芯片的端口地址I/O芯片名称端口地址DMA控制器1000~01FHDMA控制器20C0~0DFHDMA页面寄存器080~09FH中断控制器1020~03FH中断控制器20A0~0BFH定时器0