第6章 常用IO接口电路

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1、【本章内容】本章将主要讨论I/O接口和系统中数据传送机制，内容包括：I/O接口的概念、功能、分类和组成；CPU与外设之间的数据传送方式：无条件传送方式、查询传送方式、中断传送方式、直接存储器存取（DMA）方式、I/O处理机方式；I/O端口的编址方式；简单I/O接口电路；以及常用数/模（D/A）和模/数（A/D）转换电路。【本章重点难点】重点掌握I/O接口和系统中数据传送机制与方式、简单I/O接口芯片的应用以及常用数/模（D/A）和模/数（A/D）转换电路。第6章常用IO接口电路6.1.1接口的功能输入/输出功能数据缓冲/锁存功能应答功能数据转换

2、功能设备选择和寻址功能可编程功能中断管理功能复位功能错误检测功能电平信号转换功能6.1.2接口的分类6.1.3接口的组成（1）数据输入/输出寄存器（2）状态寄存器（3）控制寄存器6.1.4微机与I/O设备的信息交换方式1．无条件传送方式（1）无条件输入2．查询传送方式3．中断传送方式4．直接存储器存取（DMA）方式直接存储器存取（DMA，DirectMemoryAccess）方式，即外设在专用的接口电路DMA控制器的控制下直接和存储器进行数据传送的方式。采用DMA方式所传送的数据，无须CPU干涉，而是在存储器和高速外设之间直接进行交换。DMA方

3、式的主要优点是：速度快。由于DMA方式传送数据，数据源或目的地址的修改，传送结束信号和控制信号的发送等都由DMA控制器硬件完成，节省了大量CPU的时间，大大提高了传送速度。DMA方式主要适用于需要大批量、高速度数据传送的场合。DMA方式的主要缺点是：硬件电路比较复杂。6.2常用I/O接口电路6.2.1接口的寻址1.端口2.I/O端口的寻址方式（1）统一编址方式①简化了指令系统的设计，在为处理器指令集中不必包含I/O操作指令。②访问I/O设备的指令类型多、功能强，能用访问存储器的指令对I/O设备进行方便、灵活的操作。③I/O地址空间可大可小，能根

4、据实际系统上的外设数目来调整。其缺点是：①外设占用了内存单元，使内存容量减少。②存储器操作指令通常要比I/O指令的字节多，故加长了I/O操作的时间。（2）独立编址方式①可读性好，输入/输出指令和访问存储器的指令有明显的区别，使程序清晰。②I/O指令长度短，执行速度快。③不占用存储器空间，因而不会减少存储器容量。其缺点是：①I/O指令较少，访问端口的手段远不如访问存储器的手段丰富，导致程序设计的灵活性较差。②需要存储器和I/O两套控制逻辑，增加了控制逻辑的复杂性。统一编址方式和独立编址方式各有利弊，一般要根据所用的CPU类型来确定I/O寻址方式。

5、对于8086CPU系统，习惯上采用独立编址方式。3.I/O端口地址的译码I/O端口的地址译码方式是多种多样的，综合起来主要可分为两种：一是用门电路进行译码。用门电路进行译码是采用各种门电路，如与门、非门、或门等电路的组合来实现。门电路译码法比较简单，译码输出的端口地址单一，适合与要求扩展地址比较少的情况。二是用专门的译码器进行译码。6.2.2常用并行I/O接口电路1.并行I/O接口的基本概念2.常用简单接口芯片(1)缓冲器接口芯片①单向缓冲器74LS244②双向缓冲器74LS245（2）锁存器接口芯片①锁存器74LS273②锁存器74LS374

6、图6-1574LS374作为输入/输出接口6.2.3常用数/模和模/数转换电路1.数/模（D/A）转换器（1）D/A转换原理(2)D/A转换器的性能参数①分辨率②转换精度影响精度的原因有失调误差、增益误差、线性误差和微分线性误差等。③建立时间④温度系数（3）DAC0832简介及应用①DAC0832的内部结构与引脚功能②DAC0832的工作方式一是单缓冲方式。单缓冲方式是控制输入寄存器和DAC寄存器同时接收数据，或者只用输入寄存器，而把DAC寄存器接成直通方式。此方式适用于只有一路模拟量或几路模拟量非同步输出的情形。二是双缓冲方式。双缓冲方式是

7、先使输入寄存器接收数据，再控制输入寄存器的输出数据到DAC寄存器，即分两次锁存输入数据。此方式适用于多个D/A转换同步输出的情形。三是直通方式。直通方式是数据不经两级锁存器锁存，即、、和均接地，ILE接高电平。此方式适用于连续反馈控制线路，不过在使用时，必须通过另加I/O接口与CPU连接，以匹配CPU与D/A的转换。③单极性和双极性电压输出2.模/数（A/D）转换器（1）A/D转换过程（2）A/D转换器的工作原理A/D转换器的种类很多，但从原理上通常分为以下四种：计数器式A/D转换器，双积分式A/D转换器，逐次逼近式A/D转换器，并行A/D转换

8、器。（3）A/D转换器的性能参数①分辨率（位数）：分辨率是指A/D转换器可转换成数字量的最小模拟电压值，它标志着A/D转换器对输入电压微小变化的响应能