微型计算机接口技术

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1、第7章微型计算机接口技术7.1微型计算机接口技术概述7.2输入与输出7.3并行数据接口7.4串行数据接口7.5DMA接口7.6可编程定时计数器本章学习目的本章主要介绍了微型计算机接口技术的主要技术，通过接口技术的学习重点掌握接口的概念和功能，掌握常用的各种接口芯片的接口芯片的工作原理。本章要点：接口技术的相关概念以及输入输出的基本方式并行输入输出接口芯片8255A可编程串行接口8251A中断的概念以及可编程DMA控制器8237可编程定时计数器82537.1微型计算机接口技术概述7.1.1接口的定义所谓

2、接口（Interface）是指微处理器CPU与外部设备、存储器或者两种外部设备之间通过系统总线进行连接的逻辑电路，它是CPU与外界进行信息交换的中转站。7.1.2接口的功能CPU与外设之间的接口主要实现如下功能。（1）数据的寄存和缓冲功能（2）对外设的控制和监测功能（3）设备选择功能（4）信号转换功能（5）中断管理或DMA管理功能（6）可编程功能7.1.3CPU与外设之间传送的信息CPUDBABCB数据状态信息控制信息外设I/O接口数据口状态口控制口图7-1外设接口简单框图一个简单的、基本的外没接口框

3、图如图7-1所示。外设接口通过三总线(即DB、AB、CB)同CPU连接，通过三种信息：数据信息、控制信息和状态信息同外设联系，CPU通过外设接口同外设交换的信息即为这三种。7.1.3CPU与外设之间传送的信息（1）数据信息(Data)微机中的数据信息大致包括三种基本类型。①数字量②模拟量③开关量（2）状态信息(Status)（3）控制信息(Control)7.1.4端口地址的编址方式CPU对外设的访问实质上是对外设接口电路中相应端口进行访问。I/O端口地址的编址方式有两种：独立编址存储器映射编址独立编

4、址独立编址特点：存储器和I/O端口在两个独立的地址空间中，I/O端口不占用存储器空间，I/O端口的读、写操作由硬件信号和来实现，访问外设端口用专用的IN指令和OUT指令。优点：I/O端口的地址码较短(一般比同系统中存储单元的地址码短)。地址译码器较简单；端口操作指令执行时间短，指令长度短；端口操作指令形式上与存储器操作指令不同，使程序编写和阅读较清晰。缺点：需要有专用的I/O指令，而这些指令的功能一般没有存储器访问指令丰富，所以程序设计的灵活性较差。存储器映射编址（统一编址）存储器映射编址（统一编址）

5、特点：存储器和I/O端口共用统一的地址空间；一个地址空间分配给I/O端口以后，存储器就不能再占有这一部分的地址空间。优点：任何对存储器数据进行操作的指令都可用于I/O端口的数据操作，不需要专用的I/O指令，从而使系统编程比较灵活，I/O端口的地址空间是内存空间的一部分，这样I/O端口的地址空间可大可小，从而使外设的数目几乎可以不受限制，这对大型控制系统和数据通信系统是很有意义的。缺点：I/O端口占用了内存空间的一部分，当然内存空间必然减少，影响了系统的内存容量；同时访问I/O端口同访问内存一样，由于访

6、问内存时的地址长，指令的机器码也长，执行时间显然增加。并使端口地址译码电路变得复杂。返回本章首页7.2输入与输出7.2.1概述在计算机的操作中最基本和最频繁的操作是数据传送，在微机系统中，数据主要在CPU、内存和I/O接口之间传送，在传送过程中,关键问题是数据传送的控制方式。按照I/O控制组织的演变顺序以及外设与主机并行工作的程度，计算机系统中数据传送的控制方式可分为程序控制传送方式、DMA方式。7.2.1概述程序控制的数据传送分为无条件传送、查询传送和中断传送直接存储器访问DMA是在存储器与I/O设

7、备之间直接传输数据，传送过程中并不需要CPU干预，而是由一个DMA控制器(DMAC)加以控制的。7.2.2CPU与外设数据传送的方式(1)无条件传送方式例7.1例7.1用74LS244(74LS244为2组4线三态驱动器)作输入接口，74LS374(74LS374为8D锁存器)作输出接口，设计一个接口电路，将8个乒乓开关的状态用发光二极管表示出来。74LS244、74LS374的地址均为60H。试画出电路图，编写程序段。INAL，60HOUT60H，AL其接口电路示意如图7.5所示。7.2.2CPU与

8、外设数据传送的方式（2）查询传送方式由于CPU和I/O设备的工作往往是异步的，达就很难保证当CPU输入时，外设已经准备好数据；输出时，外设的数据锁存器是空的。因此，在CPU传送数据前，应去查—下外设的状态，若设备准备好，就进行数据传送，否则，CPU就等待。（2）查询传送方式①查询式输入状态信息选通信号+5V三态缓冲器（8）数据端口地址译码数据&状态端口地址译码缓冲器（1）锁存器RDQ输入装置&READY去数据总线DB图7-6查询式输入接口电路（2）查询传