微机系统原理及接口技术

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1、第六章输入/输出接口7学时6.1输入/输出接口概述6.2I/O端口的编址方式6.3I/O接口的访问控制6.4I/O接口的数据传输控制方式6.5基本输入输出接口6.1输入/输出接口概述接口解决微处理器与外设之间的差异外设种类多信号类型有机械的、物理的、电信号等信号形式有脉冲、模拟量或数字量数据传输率不同数据格式不同数据传输方式不同，有并行、串行之分CPU与外设都是面向接口而非直接联络接口电路中的信息数据信息、状态信息及控制信息主机外设接口电路DBABCB数据信息控制信息状态信息数据信息数据信息：要交换的数据

2、本身。数字量：通常以8位或16位的二进制数以及ASCII码的形式传输，主要指由键盘、磁带机、磁盘等输入的信息或主机送给打印机、显示器、绘图仪等的信息开关量：用“0”和“1”来表示两种状态，如开关的通/断模拟量：模拟的电压、电流或者非电量。对模拟量输入而言，需先经过传感器转换成电信号，再经A/D转换器变成数字量；如果需要输出模拟控制量的话，就要进行上述过程的逆转换数据传输方向：CPU←→I/O接口←→外设控制信息控制信息：控制外设工作的命令，CPU通过接口发出，如A/D转换器的启/停信号数据传输方向：CPU

3、→I/O接口→处设状态信息状态信息：表征外设工作状态的信息对输入接口,CPU是否准备好接收数据，READY”准备好吗?对输出接口,外设是否准备好接收数据，“BUSY”外设忙吗?数据传输方向：CPU←I/O接口←外设I/O端口传送这三种信息的接口电路中的寄存器称为数据、状态和控制端口不同的寄存器有不同的端口地址，即用地址访问端口由一个或多个寄存器组成接口由若干个端口加上相应的控制逻辑组成接口的基本功能数据缓冲功能设备选择功能信号转换功能接收、解释并执行CPU命令的功能中断管理功能可编程功能接口电路的结构数据

4、缓冲器状态寄存器控制寄存器接外设一侧主机外设总线驱动地址译码控制逻辑接CPU一侧DBABCB数据信息控制信息状态信息端口接口实现对CPU数据总线速度和驱动能力的匹配实现各寄存器端口寻址操作实现接口电路中的各寄存器端口的读/写操作和时序控制接口电路的分类数据传送方式：并行接口串行接口功能选择的灵活性：可编程接口不可编程接口数据传送操作的同步方式：同步接口异步接口通用性：通用接口专用接口6.2I/O端口的编址方式为了区分接口电路的各个寄存器，系统为它们各自分配了一个地址，称为I/O端口地址，以便对它们进行寻址

5、并与存储器地址相区别I/O端口有两种编址方式：存储器映像方式、I/O独立编址方式1、存储器映像编址指I/O端口与存储器共享一个寻址空间，又称为统一编址。在这种系统中，CPU可以用同样的指令对I/O端口和存储器单元的进行访问。优点：对I/O口的访问灵活方便，有利于提高端口数据的处理能力。缺点：I/O端口占用了主存地址，相对减少了主存的可用范围。2、I/O独立编址（一）指主存地址空间和I/O端口地址空间相互独立，分别编址。CPU通过指令来区分是访问I/O口还是存储单元优点：主存和I/O端口的地址可用范围都比较

6、大；缺点：I/O指令的功能一般比较弱，在I/O操作中必须借助CPU的寄存器进行中转2、I/O独立编址（二）80X86系列微处理器采用独立的I/O编址方式CPU使用地址总线中的A0～A15来寻址I/O口，故最大I/O空间是64K个字节端口（或32K个字端口）两种编址方式比较（一）I/O空间内存空间I/O空间内存空间分别是分离编址？还统一编址？两种编址方式比较（二）存储器CPUABDBCB接口外设接口外设CPUABDBCB存储器存储器读写I/O读写6.3I/O接口的访问控制微机系统的每个端口都有惟一的端口地址

7、端口地址：经译码电路译码后产生端口选通信号，控制端口的读/写操作I/O端口的地址分配80X86系列微处理器提供16条地址线访问I/O端口,编址可达64K个字节端口或者32K个字端口。IBM系列采用非完全译码方式，即只考虑了低10位地址线A0-A9，I/O端口地址范围是0000H-03FFH，总共只有1024个字节端口80386微处理器或此后的微处理器构成的微机系统，采用全译码的方法，端口为64K个字节端口或32K个字端口I/O端口地址选用的原则自行设计接口电路或给微机系统添加接口卡时，必须避免端口地址发生

8、冲突申明保留的地址，不要使用用户可使用300H--31FH地址I/O端口的地址译码将来自地址总线上的地址代码翻译成为所需要访问端口的选通信号I/O端口地址译码电路结构译码电路的输入信号地址信号：由地址范围决定控制信号：数据流向（读/写）、数据宽度（8位/16位）、是否采用奇/偶地址和DMA传送方式译码电路的输出信号：接口芯片的片选信号端口的读写控制：输入需要缓冲，输出需要锁存输入缓冲电路当读有效时，才将缓冲器中的三态门打开，使