微机IO接口技术基础

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1、第六章I/O接口技术基础陆尧胜谢军主讲暨南大学信息科学技术学院电子工程系微机系统与接口1第6章I/O接口技术基础接口技术概述可编程并行接口可编程定时器/计数器串行通讯接口A/D、D/A接口2智能系统结构框图输入放大通道PC输入、输出控制及信号处理D/A转换部分A/D采样部分输入电极输出电极输出刺激器输入控制输出控制3生物反馈治疗系统4输入/输出接口（I/O接口）什么是I/O接口？把外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。实现外设与主机之间的信息交换。I/O接口要解决的问题速度匹配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

2、/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)5CPU与I／O设备之间的接口信息1．数据（Data）（1）数字量由键盘、CD－ROM光盘等输入的信息和向打印机、CRT显示器输出的信息，以及软、硬盘写入－场出的信息是以二进制形式表示的数或以ASCⅡDCGGEFIRPBTWF。（2）模拟量当计算机用于控制时，大量的现场信息经过传感器把非电量的自然信息转换成模拟量的电信息，再由A／D变换器转换后输入计算机；计算机的控制输出也必须先经过D／A转换才能去控制执行机构。（3）开关量这是一些两个状态的量，如电机的运转与停止

3、、开关的合与断、阀门的打开和关闭等等。这些量只要用一位二进制数即可表示，故字长为8位的机器一次输入或输出可控制8个这样的开关量。6CPU与I／O设备之间的接口信息2．状态信息（Status）在输入时，有输入装置的信息是否准备好（Ready）；在输出时，输出装置是否有空（Empty），若输出装置正在输出信息，则以忙（Buby）指示等。3．控制信息（Control）控制输入／输出装置或接口的启动、停止等。状态信息和控制信息与数据是不同性质的信息，必须要分别传送。但在大部分微型机中只有通用的IN和OUT指令，因此，外设的状态也必须作为一种数据输入

4、；而CPU的控制命令，也必须作为一种数据输出。为了使它们相互之间区分开，它们必须有自己的不同端口地址。所以，一个外设或接口电路往往有几个端口地址，CPU寻址的是端口，而不是笼统的外设。71）片内总线2）片总线（又称为元件级总线或局部总线）：它是一台单板计算机或一块CPU插件板使用的板上总线，用于芯片一级的连接。它是微型机系统的重要总线，在将接口芯片与CPU连接时就要与这种总线打交道。它一般是CPU芯片引脚的延伸，与CPU的关系密切。3）内总线（又称为微机总线或板级总线，一般称为系统总线）：它用于微机系统各插件板之间的连接，是微机系统最重要的

5、一种总线。一般谈到微型机总线，指的就是这一种总线。4）外总线（又称为通信总线）：它用于系统之间的连接，如微机系统之间、微型计算机系统与仪器或其他设备之间的连接。比较常用的外总线有：IEEE－488总线、RS－232C总线。8从接口的角度:（1）地址总线（2）数据总线（3）控制总线（4）电源和地线（5）备用线：留作功能扩充和用户的特殊要求使用。系统总线一般都做成多个插槽的形式，各插槽相同的引脚都连到一起，总线就连到这些引脚上。总线接口引脚的定义、传输速率的设定、驱动能力的限制、信号电平的规定、时序的安排以及信息格式的约定等等，都有统一的标准。

6、外总线则使用标准的接口插头，其结构和通信规定也是标准的。9I/O接口扩展1.1、I/O接口的功能总线技术接口的作用分析与设计接口电路的基本方法1.2、I/O信息的传送方式1.3、常用的I/O接口扩展芯片10I/O接口的定义与作用所谓接口（Interface）就是微处理器或微机与外界的连接部件（电路），它是CPU与外界进行信息交换的中转站。接口电路的作用，就是将计算机以外的信息转换成与计算机匹配的信息，使计算机能有效地传送和处理它11I/O接口的功能1）数据缓冲功能:实现和不同外设的速度匹配;输出数据锁存;输入数据三态缓冲。为了解决CPU高速

7、与外设低速的矛盾，接口中一般都设置数据寄存器或锁存器，避免因速度不一致而丢失数据信息或状态信息。2）信号转换功能和数据格式变换的功能:包括CPU的信号与外设信号的逻辑关系、时序配合以及电平匹配上的转换；数据“并串”和“串并”变换和数据宽度变换等。3）设备选择功能:接口具有设备和端口选择能力，以便CPU能根据需要启动其中部分设备或全部设备工作。而CPU在同一时间里只能选择一个端口进行数据传送。12I/O接口的功能4）接收和执行CPU命令的功能:接口电路应具有接收和执行CPU命令的功能，以便CPU向I／O设备发出的控制命令得以转达并实施。5）中

8、断管理功能:既做到微机系统对外界的实时响应，又使CPU与外设并行工作,提高了CPU的效率。6）可编程功能:在不改动硬件的情况下，只修改相应的驱动程序就可以改变接口的工作方式。13