《接口与并行通信》word版

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1、第一讲:第七章接口与并行通信回顾：微机系统结构及控制信号的名称和作用。本讲重点：I/O接口概述，CPU与I/O接口，I/O接口与系统的连接。讲授内容：7.1CPU与外设之间的数据传输一．CPU与I/O接口接口电路按功能可分为两类：①是使微处理器正常工作所需要的辅助电路：时钟信号或中断请求等；②是输入/输出接口电路：CPU与外部设备信息的传送（接收、发送）。最常用的外部设备：如键盘、显示装置、打印机、磁盘机等都是通过输入/输出接口和总线相连的，完成检测和控制的仪表装置也属于外部设备之列，也是通过接口电路和主机相连。1．为什么要用接口电

2、路：需要分析一下外部设备的输入/输出操作和存储器读/写操作的不同之处:存储器都是用来保存信息的，功能单一，传送方式单一（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)，存取速度基本上和CPU的工作速度匹配.。外部设备的功能多种多样的（输入设备，输出设备，输入设备/输出设备），信息多样（数字式的，模拟式的），信息传输的方式（并行的，串行的），外设的工作速度通常比CPU的速度低得多，而且各种外设的工作速度互不相同，这也要求通过接口电路对输入/输出过程起一个缓冲和联络的作用。注：接口电路完成相应的信号转换、

3、速度匹配、数据缓冲等功能2．接口的功能（8种）：⑴寻址能力：对送来的片选信号进行识别。⑵输入/输出功能：根据读/写信号决定当前进行的是输入操作还是输出操作。⑶数据转换功能：并行数据向串行数据的转换或串行数据向并行数据的转换。⑷联络功能：就绪信号，忙信号等。⑸中断管理：17发出中斯请求信号、接收中断响应信号、发送中断类型码的功能。并具有优先级管理功能。⑹复位：接收复位信号，从而使接口本身以及所连的外设进行重新启动。⑺可编程：用软件来决定其工作方式，用软件来设置有关的控制信号。⑻错误检测：一类是传输错误。另—类是覆盖错误。注：一些接口还

4、可根据具体情况设置其它的检测信息。二．I/O接口与系统的连接1．CPU与I/O设备之间的信号（三类）(1)数据信息包括三种形式：数字量、模拟量、开关量(2)状态信息是外设通过接口往CPU传送的如：“准备好”(READY)信号、“忙”（BUSY）信号(3)控制信息是CPU通过接口传送给外设的　　　　　　　如：外设的启动信号、停止信号就是常见的控制信息2．接口部件的I/O端口：⑴数据端口、⑵控制端口、⑶状态端口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。用于对来自C

5、PU和内存的数据或者送往CPU和内存的数据起缓冲作用的，这些端口叫数据端口。用来存放外部设备或者接口部件本身的状态，称为状态端口。用来存放CPU发出的命令，以便控制接口和设备的动作，这类端口叫控制端口。如下图注：⑴输入还是输出，所用到的地址总是对端口而言的，不是对接口部件而言的。⑵为了节省地址空间，将数据输入端口和数据输出端口对应同一个端口地址。同样，状态端口和控制端口也常用同一个端口地址。⑶CPU对外设的输入/输出操作就归结为对接口芯片各端口的读/写操作。173．接口与系统的连接.接口电路位于CPU与外设之间，从结构上看，可以把一

6、个接口分为两个部分，⑴用来和I/O设备相连；⑵用来和系统总线相连，这部分接口电路结构类似，连在同一总线上。下图是一个典型的I/O接口和外部电路的连接图：联络信号：读/写信号，以便决定数据传输方向。地址译码器，片选信号：地址译码器除了接收地址信号外，还用来区分I/0地址空间和内存地址空间的信号(M/)用于译码过程。注：⑴一个接口通常有若干个寄存器可读/写，⑵一般用1-2位低位地址结合读/写信号来实现对接口内部寄存器的寻址。4．输入输出的寻址方式CPU对外设的寻址方式通常有两种：(1)存储器对应输入输出方式每一个外设端口占有存储器的一个

7、地址。优点：CPU对外设的操作可使用全部的存储器操作指令，寻址方式多，使用方便灵活，且可寻址的外设数量多。缺点17：由于外设占用了存储单元的地址，使内存的容量减小，同时，程序的可读性下降。(2)端口寻址的输入输出方式CPU有专门的输入输出指令（IN，OUT），通过这些指令中的地址来区分不同的外设。优点：容易掌握，编出的程序可读性好。缺点：可寻址的范围较小，还必须有相应的控制线（M/）来区分是寻址内存还是外设。7.2可编程并行接口芯片8255A一．并行通信与接口并行通信就是把一个字符的各位同时用几根线进行传输。传输速度快，信息率高。电

8、缆要多，随着传输距离的增加，电缆的开销会成为突出的问题，所以，并行通信用在传输速率要求较高，而传输距离较短的场合。Intel8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用