微机与外设的数据传输.ppt

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1、第五章输入输出及其接口本章学习要求：了解输入输出接口的基本结构，掌握计算机与外设之间进行数据传送的3种基本输入输出方法及对输入输出接口的要求。15.1为什么要用接口电路一、CPU与外设间的连接接口概念计算机通过外围设备同外部世界通信或交换数据称为“输入／输出”。把外围设备同微型计算机连接起来实现数据传送的控制电路称为“外设接口电路”，简称“外设接口”。(介于主机和外设之间的一种缓冲电路称为I/O接口电路)。2CPU与外设的连接不能向CPU同存储器的连接那样，直接挂在总线上，而必须通过输入/输出接口电路来连接，才能实现对外设

2、的有效控制和管理。数据总线（DB）控制部线（CB）地址总线（AB）中央处理器CPU内存储器I/O接口I/O接口I/O设备I/O设备3二、为什么要用接口电路MEMI/O设备不同点品种有限品种繁多功能单一功能多样传送方式单一传送规律不同与CPU速度匹配与CPU速度不匹配易于控制难于控制结论可与CPU直接连接需经过I/O电路与CPU连接原因：存储器与外设的不同I/O接口电路作用：起隔离、锁存、记忆、变换作用4接口电路种类很多：总线控制器（8288芯片）时钟发生器（8284A芯片）总线裁决器（8289芯片）通用接口电路（如8251

3、、8255、8253、8237、8259、74LS244/245、74LS273、74LS374/373等）专用接口（如电平转换接口、A/D和D/A转换器等）接口芯片有两类:一是可编程芯片，二是简单芯片。种类：55.2CPU和外设之间的接口信息接口电路的基本结构同它传送信息种类有关。接口与外设之间的信号可分为三类：数据信息状态信息控制信息65.2CPU和输入/输出设备之间的信号75.2CPU和输入/输出设备之间的信号85.2CPU和输入/输出设备之间的信号95.3接口部件的I/O端口每个接口部件都包含一组寄存器,CP

4、U和外设进行数据传输时各类信息在接口中进入不同的寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口，每个端口有一个端口地址，8086可寻址外设的端口地址为64K。有了端口地址，CPU对外设的输入/输出操作归结为对接口芯片各端口的读/写操作。105.3接口部件的I/O端口应该指出：不管是输入还是输出，所用到的地址总是对端口而言的，而不是对接口部件而言的。11选择接口时应注意：输入端口必须采用具有三态门控制的芯片：输入数据时，因简单外设输入数据的保持时间相对于CPU的接收速度来说较长，故输入数据时通常不用加锁存器来锁存，而直接使用三态缓冲器

5、与CPU数据总线相连，起隔离作用，可避免总线竞争。如74LS244等。输出端口必须使用锁存器：输出数据时，一般都需要锁存器将要输出的数据保持一段时间，其长短和外设的动作相适应。锁存时，在锁存器允许端CE（为无效电平）时，数据总线上的新数据不能进入锁存器。只有当确知外设已经取走CPU上次送入的数据，方能在CE=0电平时将新数据再送入锁存器保留。如：74LS373/74LS374(带三态门)，74LS273等。为什么单独的三态门只能做输入接口，而不能做输出接口；单独的锁存器的作用正好与其相反？12图a13接口的地址为：FF08

6、HFF09图b14图cCP15CPU与外设之间的数据传送方式，概括起来有如下三种：程序传送方式程序中断方式DMA方式+5.4CPU和外设之间的数据传送方式165.4.1程序传送方式程序传送方式是指CPU与外设间的数据交换在程序控制（即IN或OUT指令控制）下进行。又分为：无条件传送方式条件传送方式。17无条件传送（又称同步传送）是一种不需要查询外设的状态而可直接进行传送信息的一种传送方式。这种传送方式只对固定的外设（如开关、继电器、七段显示器、机械式传感器等简单外设）在固定时间用IN或OUT指令来进行信息的输入或输出，其

7、实质是用程序来定时同步传送数据。对少量数据传送来说，是最省时间的一种传送方法，适用于各类巡回检测和过程控制。一、无条件传送方式1819二、条件传送方式条件传送也称为查询方式传送。用条件传送方式时，CPU通过执行程序不断读取并测试外设的状态，如果外设处于准备好状态（对输入设备）或空闲状态（输出设备）则CPU执行输入（IN指令）或输出（OUT指令）指令与外设交换信息。可见，对于条件传送，一个数据的传送过程由3个环节组成：即CPU从接口中读取状态字。CPU检测状态字的对应位是否满足“就绪”条件，如不满足转如表明外设已处于

8、“就绪”状态，则传送数据。201.查询方式输入211.查询方式输入222.查询方式输出232.查询方式输出243.查询方式应用举例8个输入模拟量，经过多路开关—它由端口4输出的3位二进制码(D2、D1、D0）控制（000—相应于UA0输入、…、111—相应于UA7输入），每次送出一个模拟量至A/D转换器