最新第五章输入输出接口-微机原理与接口技术教学讲义ppt.ppt

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1、第五章输入输出接口-微机原理与接口技术5.1微机接口及接口技术5.1.1.为什么要设置接口电路5.1.2接口电路中的信息5.1.3接口的基本功能5.1.4接口的基本结构返回5.1.1.为什么要设置接口电路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。2．状态信息CPU在

2、传送数据信息之前，经常需要先了解外设当前的状态。如输入设备的数据是否准备好、输出设备是否忙等。用于表征外设工作状态的信息就叫做状态信息，它总是由外设通过接口输入给CPU的。状态信息的长度不定，可以是1个二进制位或多个，含义也随外设的具体情况不同而不同。3．控制信息用来发布控制命令、控制外设工作的信息，例如A/D转换器的启停信号。控制信息总是CPU通过接口发出的。返回5.1.3接口的基本功能1．数据缓冲功能2．端口选择功能3.信号转换功能4．接收和执行CPU命令的功能5.中断管理功能6．可编程功能7.返回外设状态的功能8.数据宽度与数据格式

3、转换的功能1.数据缓冲功能接口电路中一般都设置有数据寄存器或锁存器数据口，以解决高速的主机与低速的外设之间的速度匹配问题，避免因主机与外设的速度不匹配而丢失数据。2．端口选择功能微机系统中常有多个外设，而CPU在任一时刻只能与一个端口交换信息，因此需要通过接口的地址译码电路对端口进行寻址。3.信号转换功能外设所提供的数据、状态和控制信号可能与微机的总线信号不兼容，所以接口电路应进行相应的信号转换。4．接收和执行CPU命令的功能CPU对外设的控制命令一般以代码形式输出到接口电路的控制端口，接口电路对命令代码进行识别、分析，分解成若干控制信号

4、，传送到I/O设备，并产生相应的具体操作。5.中断管理功能当外设需要及时得到CPU的服务，特别是出现故障需要CPU立即处理时，就要求接口中设置中断控制器，以便于CPU处理有关中断事务（如中断请求、中断优先级排队、提供中断向量等）。6．可编程功能由于I/O接口电路大多由可编程接口芯片组成，因此就有可能在不改变硬件电路的情况下，只要修改接口驱动程序就可以改变接口的工作方式，提高了接口的灵活性和可扩充性，使接口向智能化方向发展。7.返回外设状态的功能接口电路在执行命令之前、执行命令过程中和执行命令之后，外部设备及接口电路都会有一些情况发生，包括

5、正常工作状态和故障状态。“忙”、“闲”、“准备就绪”、“未准备就绪”、“满”、“空”、“溢出错”、“格式错”等接口中一般都设置状态寄存器，称“状态口”。状态信号以状态代码形式存放在接口电路的状态寄存器中。CPU从状态口读取状态信息，供CPU作出判断与处理。8.数据宽度与数据格式转换的功能CPU所处理的是并行数据，而有的外设只能处理串行数据，接口应具有数据“并串”、“串并”的转换能力。CPU与有些外设交换数据时，要求按照一定的数据格式传送，所以在CPU与通信设备之间进行数据格式转换。返回5.1.4接口的基本结构1．端口2．地址译码电路3．数

6、据缓冲器与锁存器1．端口I/O接口通常设置有若干个寄存器，用来暂存CPU和外设之间传输的数据、状态和控制信息。一般有三类寄存器，分别是数据寄存器、状态寄存器、控制寄存器。接口内的寄存器通常被称为端口。根据寄存器内暂存信息的类型，分别称为数据端口、控制端口和状态端口。每个端口有一个独立的地址，CPU可以用端口地址代码来区别各个不同的端口，并对它们分别进行读/写操作。2．地址译码电路它由译码器或能实现译码功能的其它芯片构成。它的作用是进行设备选择，是接口中不可缺少的部分。这部分电路不包含在集成接口芯片中，要由用户自行设计。3．数据缓冲器与锁存

7、器在微机系统的数据总线上，连接着许多能够向CPU发送数据的设备，如内存储器、外设的数据输入端口等。为了不使系统数据总线的信号传输发生“信息冲突”，要求所有的这些连接到系统数据总线的设备具有三态输出的功能。也就是说，在CPU选中该设备时，它能向系统数据总线发送数据信号，而在其它时刻，它的输出端必须呈高阻状态。为此，所有接口的输入端口必须通过三态缓冲器与系统数据总线相连。返回5.2I/O端口及其编址方式5.2.1I/0端口5.2.2I/O端口的编址方式5.2.3I/O端口地址分配返回5.2.1I/0端口端口（port）是接口电路中能被CPU直

8、接访问的寄存器的地址。计算机给接口电路中的每个寄存器分配一个端口，因此,CPU在访问这些寄存器时，只需指明它们的端口，不需指出是什么寄存器。CPU对数据端口进行一次读或写操作，也就是与该接口连