2016新编第5章 微型计算机和外设的数据传输

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1、教案用纸第五章第五章微型计算机和外设的数据传输一使用接口电路的原因⒈什么是I/O接口（电路）？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。PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是接口电路。CPU接口电路I/O设备⒉接口电路的分类一类是使微处理器正常工作所需要的辅助电路，通过这些辅助电路，使处理器得到所需要的时钟信号或接收外部的多个中断请求等；另一类是输入/输出接口电路，使用这些接口电路，微处理器可以接收外部设备送来的信息或将信息发送给外部设备。⒊使用接口电路的原因①原因微机的外部设备多种多样，工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度方面彼此

2、差别很大，它们不能与CPU直接相连，必须经过中间电路再与系统相连，这部分中间电路被称为I/O接口电路。②为什么存储器不使用接口电路所有存储器都是用来保存信息的，功能单一；传送方式也单一，一次必定是传送1个字节或者1个字；品种很有限，只有只读类型和可读/可写类型。存储器的存取速度基本上可以和CPU的工作速度匹配。这些决定了存储器可以通过总线和CPU相连，即通常说的直接将存储器挂在系统总线上。③接口电路的功能接口通常起信息变换和缓冲功能。变换的含义包括模拟量到数字量的变换、串行数据往并行数据的变换以及电平变换等，总之，目的是将输入设备送来的信息转换成CPU能接收的格式，并将其放在缓冲器中让CPU来

3、接收。对于输出设备来说，接口要将CPU送来的并行数据放到缓冲器中，并将它变成外部设备所需要的信息形式，这种形式可能是串行数据，也可能是模拟量等。⒋接口技术的目的接口技术就是专门研究CPU和外设之间的数据传送方式、接口电路的工作原理和使用方法。⒌什么是微机接口技术？处理微机系统与外设间联系的技术，注意其软硬结合的特点，根据应用系统的需要，使用和构造相应的接口电路，编制配套的接口程序，支持和连接有关的设备。⒍I/O接口的主要功能①对输入输出数据进行缓冲和锁存输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节②对信号的形式和数据的格式进行变换第7页吉林化工学院教案用纸第五章③对I/O端口进行寻址④与CPU和I/

4、O设备进行联络二CPU和输入/输出设备之间的信号⒈数据信息CPU和外部设备交换的基本信息就是数据，数据通常为8位或16位。数据信息大致分为如下三种类型(按物理信号形式)：①数字量②模拟量③开关量⒉状态信息状态信息反映了当前外设所处的工作状态，是外设通过接口往CPU传送的。⒊控制信息控制信息是CPU通过接口传送给外设的，CPU通过发送控制信息控制外设的工作。从含义上说，数据信息、状态信息和控制信息各不相同，应该分别传送。但在微型计算机系统中，CPU通过接口和外设交换信息时，只有输入指令（IN)和输出指令（OUT），所以，状态信息、控制信息也被广义地看成是一种数据信息。即状态信息作为一种输入数据，

5、而控制信息作为一种输出数据。具体地说，CPU送往外设的数据或者外设送往CPU的数据放在接口的数据缓冲器中，从外设送往CPU的状态信息放在接口的状态寄存器中，而CPU送往外设的控制信息要送到接口的控制寄存器中。控制总线CB地址总线ABI/O接口电路数据控制状态数据总线DBCPU外设控制寄存器状态寄存器数据寄存器三接口部件的I/O端口⒈I/O接口的组成CPU和外设进行数据传输时，各类信息在接口中进入不同的寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口，每个端口有一个端口地址。数据寄存器（数据端口）：输入数据寄存器：保存外设给CPU的数据；输出数据寄存器：保存CPU给外设的数据。状态寄存器（状态端口）：保存外

6、设或接口电路的状态。控制寄存器（控制端口或命令端口）：保存CPU给外设或接口电路的命令。第7页吉林化工学院教案用纸第五章⒉I/O寻址接口电路占用的I/O端口有两类寻址方式：I/O端口单独编址I/O地址空间独立于存储地址空间，如8086/8088。I/O端口与存储器统一编址它们共享一个地址空间，如M6800。⒊I/O端口输入输出过程CPU要往数据端口或控制端口输出信息，必须先把地址送到地址总线上，将确定的控制信息送到控制总线上，再把数据信息送到数据总线上。与此相对应，为了从数据端口或状态端口输入信息，CPU先把地址信息和控制信息分别送到地地址总线和控制总线上，然后等待接口把指定端口的内容送到数据

7、总线，由此CPU可以获得所需要的信息。注意：应该指出，不管是输入还是输出，所用到的地址总是对端口而言的，而不是对接口部件而言的。如果一个接口有两个端口，那么，在设计接口部件时，就已经考虑了它能接收两个端口地址。一个双向工作的接口芯片通常有4个端口，即数据输入端口、数据输出端口、状态端口和控制端口。因为数据输入端口和状态端口是只“只读”的，数据输出端口和控制端口是“只写”的。所以，系统为了节省地址空