输入输出接口及中断技术

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1、第6章输入输出接口及中断技术第六章输入输出接口及中断技术6.1输入输出接口概述6.2PC系列微机I/O端口和I/O端口地址译码6.3CPU与外设之间数据传送的控制方式6.4可编程并行接口8255A6.5计数/定时器8253/82546.6中断技术6.7可编程中断控制器8259A6.8DMA技术及可编程DMA控制器82376.1输入输出接口概述什么是输入/输出设备？能够完成输入/输出操作的设备就叫输入/输出设备，简称外设或I/O设备。例如，键盘、鼠标器、磁盘和扫描仪等是大家熟悉的输入设备，而磁盘、CRT显示器、打印机、X-Y绘图仪等则是最常见的输出设备

2、。什么是输入/输出接口？要实现外部设备与主机之间的连接(connection)和信息交换，必须经过一个数据转换和传输的设备。这种设备，我们叫做I/O接口(interface)。6.1.1I/O接口电路的功能和必要性一、I/O接口要解决的问题速度匹配(Buffer)：键盘0.5s,打印机几十ms,软盘500KB/S,硬盘100MB/S信号电平和驱动能力(电平转换器、驱动器)信号形式匹配(A/D、D/A)信息格式(字节流、块、数据包、帧)时序匹配(定时关系)总线隔离(三态门)二、接口电路的外部特性主要体现在引脚上，分成两侧信号：面向CPU一侧的信号：用于

3、与CPU连接主要是数据、地址和控制信号面向外设一侧的信号：用于与外设连接提供的信号五花八门，各不相同功能定义、时序及有效电平等差异较大是CPU与I/O设备之间的桥梁，CPU与外设交换信息的中转站接口CPU外设I/O端口1I/O端口2I/O端口3地址译码数据缓冲控制电路外设ABDBCBCPUI/O接口电路的基本结构返回上一张功能：1、数据缓冲与锁存2、信息的输入与输出3、信息格式转换4、联络和中断管理动能5、进行译码6、电平转换7、具备时序功能控制8、具有可编程功能9、检错二、接口电路的功能6.1.2I/O的信息组成及接口模型一、CPU与外设交换的信息

4、1、数据信息：（Data）主机与I/O设备之间交换的信息可分为数据信息、状态信息和控制信息三类。8、16、32、64数据信息又分为数字量、模拟量和开关量三种形式。1)数字量2)模拟量3)开关量2、状态信息（Status）3、控制信息（Control）1．数据信息1)数字量数字量是计算机可以直接发送、接收和处理的数据。例如，由键盘、显示器、打印机及磁盘等I/O外设与CPU交换的信息，它们是以二进制形式表示的数或以ASCII码表示的数符。2)模拟量当计算机应用于控制系统中时，输入的信息一般为来自现场的连续变化的物理量，如温度、压力、流量、位移、湿度等，这

5、些物理量通过传感器并经放大处理得到模拟电压或电流，这些模拟量必须先经过模拟量向数字量的转换(A/D转换)后才能输入计算机。反过来，计算机输出的控制信号都是数字量，也必须先经过数字量向模拟量的转换(D/A转换)，把数字量转换成模拟量才能去控制现场3)开关量开关量可表示两个状态，如开关的断开和闭合，机器的运转与停止，阀门的打开与关闭等。这些开关量通常要经过相应的电平转换才能与计算机连接。开关量只要用一位二进制数即可表示。2.状态信息状态信息作为CPU与外设之间交换数据时的联络信息，反映了当前外设所处的工作状态，是外设通过接口送往CPU的。CPU通过对外设

6、状态信号的读取，可得知输入设备的数据是否准备好、输出设备是否空闲等情况。对于输入设备，一般用准备好(READY)信号的高低来表明待输入的数据是否准备就绪；对于输出设备，则用忙(BUSY)信号的高低表示输出设备是否处于空闲状态，如为空闲状态，则可接收CPU输出的信息，否则CPU要暂停送数。因此，状态信息能够保障CPU与外设正确地进行数据交换。3．控制信息控制信息是CPU通过接口传送给外设的，CPU通过发送控制信息设置外设(包括接口)的工作模式、控制外设的工作。如外设的启动信号和停止信号就是常见的控制信息。实际上，控制信息往往随着外设的具体工作原理不同而

7、含义不同。CPU通过接口和外设交换信息时，只能用输入指令(IN)和输出指令(OUT)传送数据，所以状态信息、控制信息也是被作为数据信息来传送的，即把状态信息作为一种输入数据，而把控制信息作为一种输出数据，这样，状态信息和控制信息也通过数据总线来传送。但在接口中，这三种信息是在不同的寄存器中分别存放的。即通过端口来访问以上的信息小结返回二、端口（PORT）I/O端口：是指I/O接口中存放数据信息、状态信息和控制信息，CPU可以读/写的一组寄存器或特定电路，被称为I/O端口。一般接口通常有数据端口、控制端口、状态端口数据端口：（I、O）输入数据端口（I）

8、：保存外设给CPU的数据输出数据端口（O）：保存CPU给外设的数据状态端口：（I）存放I/O设备或接口本身的