第六章微型计算机和外设的数据传输

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1、第六章微型计算机和外设的数据传输§６.1接口技术的基本概念§６.2I/O端口编址方式§６.3I/O端口地址分配§６.4I/O端口地址译码§６.5I/O程序传送方式1§６.1接口技术的基本概念一、接口的概念和功能二、接口电路的典型结构三、外部设备特点四、I/O接口和I/O端口2一、接口的概念和功能1、接口和接口技术2、为什么要用接口电路？31、接口和接口技术接口指CPU、存储器、外设之间通过总线进行连接的电路部分，是CPU与外界进行信息交换的中转站。接口技术是研究CPU如何与外部世界进行最佳耦合与匹配，实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术，是软件、硬件结合的体

2、现，是微机应用的关键。4数据总线DB控制总线CB地址总线AB存储器I/O接口输入设备I/O接口输出设备CPU微型计算机的结构示意图5外设是用来实现人机交互的一些机电设备。外设处理信息的类型、速度、通信方式与CPU不匹配,不能直接挂在总线上，必须通过接口和系统相连2、为什么要用接口电路？6二、接口电路的典型结构从编程角度看，接口内部主要包括一个或多个CPU可以进行读/写操作的寄存器，又称为I/O端口。各I/O端口由端口地址区分。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ABDBCBCPU7按存放信息的不同，I/O端口可分为三种类型数据

3、端口：用于存放CPU与外设间传送的数据信息状态端口：用于暂存外设的状态信息控制端口：用于存放CPU对外设或接口的控制信息，控制外设或接口的工作方式。10010101(状态端口)01101010(数据端口)11000110(控制端口)地址译码数据缓冲控制电路外设ABDBCBCPU8CPU对外设输入/输出的控制，是通过对接口电路中各I/O端口的读/写操作完成。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ABDBCBCPU9三、外部设备特点由以上特点，对I/O部分设计必须考虑两个问题：A外设如何与CPU连接----必须通过I/O接口.BCPU如

4、何寻址相应的I/O设备----通过寻址与设备对应的I/O端口.（1）品种繁多。（2）工作速度一般比CPU慢，且速度的分布也相当宽。（3）信号类型与电平种类多样化。（4）信息结构形式复杂。10四、I/O接口和I/O端口1.I/O接口（1）I/O接口是一电子电路(以IC芯片或接口板形式出现),其内有若干专用寄存器和相应的控制逻辑电路构成.它是CPU和I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁.（2）I/O接口的基本功能为:•进行端口地址译码设备选择•向CPU提供I/O设备的状态信息和进行命令译码•进行定时和相应时序控制。•对传送数据提供缓冲，以消除计算机与外设在“定时”或

5、数据处理速度上的差异。•提供计算机与外设间有关信息格式的相容性变换。提供有关电气的适配•还可以中断方式实现CPU与外设之间信息的交换11（3）CPU与I/O之间的接口信号数字：如二进制表示的字母.BCD码.ASC2码或字符。开关量：一些两个状态的量。状态信号：表示I/O装置状态的量。控制信号：如CPU发出的R/W信号和从外设发来的中断信号等。CPUI/O设置数据状态控制12对CPU来说，外设状态信息须作为数据输入，而其控制命令作为数据输出，为使它们与数据相互区别------这三者必须从各自端口出入。132.I/O端口是I/O接口中可通过编程实现寻址并进行读写的

6、寄存器。CPU与外设之间交换信息具体是通过I/O端口来进行的。即端口寄存器注意:1.一个外设与CPU交换信息往往需要几个端口：数据端口控制端口状态端口有时可以合用142.在微机系统中，每个端口分配有唯一的地址码，称之为端口地址。3.CPU对外设的访问实际上是通过对I/O端口的访问来实现的-----因为端口与设备是一一对应的关系4.I/O通道也就是可以传送和暂存数据的实际通路,所以I/O端口有时也称作I/O通道。15ABDBCBCPUI/O接口I/O设备端口数据控制状态CPU与外设通过I/O接口通信示意图：16§5.2I/O端口编址方式一、存储器映象I/O寻址二

7、、独立I/O的寻址方式三、80X86的I/O指令17一、存储器映象I/O寻址1.基本结构从存储器空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I/O接口中的端口当作存储器单元一样进行访问，不设置专门的I/O指令。182.特点（1）主存单元与I/O端口一起编址。（2）据地址区分访问是I/O端口还是主存。（3）系统中可以不设I/O指令。3.优缺点（1）指令兼容性，存储器指令也可用于I/O数据。（2）I/O接口有较大的编址空间。（3）I/O部分的控制逻辑比较简单。但是，其指令功能不强，且处理机芯片有额外的对I/O进行操作的控制引脚。19二、独立I/O的寻址方式1.特点（1）

8、主存单元与I/O端口分开寻址（2）设置