微机原理 第五章 io接口

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1、5.1I/O接口的基本概念5.2I/O端口的编址方式5.3I/O同步控制方式5.4I/O接口中的数据缓存技术第五章I/O接口5-5.1.1I/O设备与I/O接口5.1.2接口的基本功能5.1.3接口的基本结构5.1I/O接口的基本概念5-I/O设备是微机系统必不可少的组成部分。但外部I/O设备并不能直接与微机相连，这是因为：(1)两者的信息类型可能不一样：●计算机只能接收、处理二进制形式的数字量信息；●外设的信息通常有4种类型：数字量信息模拟量信息（电压、电流等）开关量信息（一位二进制数）脉冲量信息1.I

2、/O设备5.1.1I/O设备与I/O接口5-5.1.1I/O设备与I/O接口(2)即使都是数字量信息，两者的信息格式、信号时序、传输速度还可能不一样。因此，外设必须通过I/O接口与计算机相连，以实现信息的变换、缓冲和协调。5-5.1.1I/O设备与I/O接口I/O接口就是微机与外部I/O设备之间的公用边界，是把微机与外界各种检测、控制对象联系起来的纽带和桥梁，是任何微机应用系统中必不可少的重要组成部分。接口技术是把由处理器等组成的基本系统与外部设备连接起来，从而实现计算机与外设通信的一门技术。它是组成任何

3、实用微机系统的关键技术，需要用软件硬件综合来完成某一特定任务。3.接口技术2.I/O接口的定义5-总之，就是完成三大总线的转换和连接任务。①作为微型机与外设传递数据的缓冲站；②正确寻址与微机交换数据的外设；③提供微型机与外设间交换数据所需的控制逻辑和状态信号。不同外设的接口，其功能及与外设的连接、通信方式各不相同。但任何接口电路的基本功能是相同的，有三：5.1.2接口的基本功能5-同样，不同外设接口的内部结构可能千差万别，但其基本结构也是相似的。与接口的基本功能相对应，接口电路必须包含以下三种基本逻辑部件

4、：I/O数据缓冲寄存器寄存器地址译码器读/写控制逻辑对于一些比较复杂的接口,为了增强功能和适应不同I/O同步控制方式的需要，往往还要引入一些别的逻辑电路。5.1.3接口的基本结构5-1.接口电路的典型结构读写控制逻辑系统数据总线系统地址总线MPU中断请求控制寄存器状态寄存器输入数据缓存器联络控制逻辑I/O数据线外设准备好选通联络线系统读/写控制线等输出数据缓存器地址总线缓冲与译码数据总线缓冲器中断响应5.1.3接口的基本结构用于地址总线缓冲和正确选择接口电路内部各端口寄存器的地址。存放处理器发来的控

5、制命令和其它信息，以确定接口电路的工作方式和功能。保存外设现行各种状态信息，它的内容可以被处理器读出。用于产生内部读写控制信号，控制接口中各寄存器的数据传送方向。输入缓存器和状态寄存器的输出接在数据总线上,因此它必须有三态输出功能。用于在高速工作的MPU与慢速工作的外设之间起协调、缓冲作用，实现数据传送的同步。5-通常把接口中可被CPU读/写的寄存器称为I/O端口。端口寄存器的全部或部分端口线被连接到外设上。如图所示:MPUABDBCB接口数据状态控制I/O设备I/O端口1I/O端口2I/O端口3所谓的I

6、/O操作,是指I/O端口操作，而不是指I/O设备操作，即CPU访问的是与外设相连的I/O端口，而不是笼统的I/O设备。2.I/O操作5.1.3接口的基本结构5-5.2.1存储器映象方式5.2.2隔离I/O方式5.2.380X86系列处理器的I/O编址方式5.2I/O端口的编址方式5-5.2.1存储器映象方式这种方式是将I/O端口与存储器单元同等看待，一起编址，所以也叫统一编址方式。读/写AB存储空间存储器I/O端口控制控制逻辑MPUDBRDWR5-5.2.1存储器映象方式(2)I/O端口数目(即外设数目)

7、只受总存储容量的限制,大大增加了系统的吞吐率。1.优点：(1)I/O操作与存储器操作完全相同，无需使用专用I/O指令，而存储器操作指令及其寻址方式非常丰富，从而使I/O功能增强，编程方便、灵活。(3)使微机系统的读写控制逻辑简单。读/写AB存储空间存储器I/O端口控制控制逻辑MPUDBRDWR5-5.2.1存储器映象方式(2)为识别一个端口，必须对全部地址线译码，增加了地址译码电路的复杂性，并使外设寻址时间增长。(1)占用了存储器的一部分地址空间，使可用的内存空间减少。2.缺点：(3)访问存储器与I/O操

8、作区别不明显。读/写AB存储空间存储器I/O端口控制控制逻辑MPUDBRDWR5-1.特点：将I/O端口和存储器分开编址，即两者的地址空间是互相“隔离”的。•有两个地址空间，MPU使用不同的读写控制信号访问存储器和I/O端口。•MPU访问I/O端口必须采用专用I/O指令。端口控制逻辑存储器(1MB)MPUMEMRMEMWIORIOWR/W控制20ＡＢＤＢ20８８８(256个)I/O８5.2.2隔离I/O方式5-(1)存储器全部