输入输出与接口技术.ppt

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1、微机原理、汇编与接口技术朱定华2008.86.16.26.3接口的基本概念I/O指令和I/O地址译码数字通道接口第六章输入输出和接口技术6.4模拟通道接口输入输出(I/O)是指微型计算机与外界的信息交换，即通信(communication)。微型计算机与外界的通信，是通过输入输出设备进行的，通常一种I/O设备与微型机连接，就需要一个连接电路，我们称之为I/O接口。接口是用于控制微机系统与外设或外设与系统设备之间的数据交换和通信的硬件电路。接口设计涉及到两个基本问题，一是中央处理器如何寻址外部设备，实现多个设备的识别；二是中央处理

2、器如何与外设连接，进行数据、状态和控制信号的交换。1.接口的一般定义接口是一组电路，是中央处理器与存储器、输入输出设备等外设之间协调动作的控制电路。接口电路并不局限在中央处理器与存储器或外设之间，也可在存储器与外设之间，如直接存储器存取DMA接口就是控制存储器与外设之间数据传送的电路。6.1接口的基本概念6.1.1接口的功能6.1接口的基本概念2.接口电路的功能接口电路的作用就是将来自外部设备的数据信号传送给处理器，处理器对数据进行适当加工，再通过接口传回外部设备。所以，接口的基本功能就是对数据传送实现控制，具体包括以下5种功

3、能：地址译码、数据缓冲、信息转换、提供命令译码和状态信息以及定时和控制。6.1接口的基本概念3.接口电路的基本结构控制命令逻辑电路一般由命令字寄存器和控制执行逻辑组成，这一部分是接口电路的“中央处理器”，用来完成全部接口操作的控制。状态设置和存储电路主要由一组数据寄存器构成，中央处理器和外设就是根据状态寄存器的内容进行协调动作的。数据存储和缓冲电路也是一组寄存器，用于暂存中央处理器和外设之间传送的数据，以完成速度匹配工作。6.1接口的基本概念1.数据传送方式在微机系统内，如，大系统部件之间的数据传送都采用并行数据传送方式。并行

4、数据的每一位都对应独立的传输线路，所以数据传送速度快，但线路多，一般只用于较短距离的数据传送。（1）并行数据传送6.1.2接口控制原理串行数据传送是将构成字符的每个二进制数据位，按一定的顺序逐位进行传送的方式。串行数据传送主要用于远程终端或经过公共电话网的计算机之间的通信。远距离数据传送采用串行方式比较经济，但串行数据传送比并行数据传送控制复杂。（2）串行数据传送6.1.2接口控制原理异步串行通信协议规定字符数据的传送格式：异步串行通信中，接收设备和发送设备必须保持相同的传送波特率，并与每个字符数据的起始位同步。起始位、数据位、

5、奇偶位和停止位约定，在同一次传送过程中必须保持一致。6.1.2接口控制原理2.传送控制方式6.1.2接口控制原理传送控制方式有查询、中断和DMA3种。（1）查询方式查询方式是中央处理器在数据传送之前通过接口的状态设置存储电路询问外设，待外设允许传送数据后才传送数据的操作方式。2.传送控制方式（1）查询方式6.1.2接口控制原理在查询方式下，CPU需要完成以下操作：(1)CPU向接口发出传送命令，输入数据或输出数据；(2)中央处理器查询外设是否允许传送？在查询方式下，中央处理器需要花费较多的时间去不断地“询问”外设，外设的接口电路

6、处于被动状态。传送控制方式有查询、中断和DMA3种。（2）中断方式6.1.2接口控制原理中断方式是在外设要与中央处理器传送数据时，外设向中央处理器发出请求，中央处理器响应后再传送数据的操作方式。在中断方式下，中央处理器不必查询外设，提高了系统的工作效率，但中央处理器管理中断的接口比管理查询复杂。（3）直接存储器存取（DMA）方式6.1.2接口控制原理DMA方式是数据不经过中央处理器在存储器和外设之间直接传送的操作方式。DMA方式是这3种方式中效率最高的一种传送方式，DMA方式控制接口也最复杂，需要专用的DMA控制器。DMA方式适

7、合数据量较大的传送，如存储器与磁盘之间的数据传送。接口控制信号可分为两类：总线控制信号和输入输出控制信号。接口控制信号图输入输出控制信号比较复杂，不同控制方式的接口信号不同。一般包括数据线、输入输出应答信号等。中断接口和DMA接口的控制信号更复杂一些，通常由接口芯片提供专用控制信号来完成数据传送控制。总线控制信号包括数据线、地址线、、、等。6.1.3接口控制信号微处理器进行I/O操作时，对I/O接口的寻址方式与存储器寻址方式相似。即必须完成两种选择：一是选择出所选中的I/O接口芯片(称为片选)；二是选择出该芯片中的某一寄存器(称

8、为字选)。通常有两种I/O接口结构：一种是标准的I/O结构，另一种是存储器映象I/O结构(memorymappedI/O)。与之对应的有两种I/O寻址方式。6.2I/O指令和I/O地址译码标准的I/O寻址方式有以下3个特点：(1)I/O设备的地址空间和存储器地址