微机接口技术概述.ppt

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1、第1章微机接口技术概述1.1微机接口的基本概念1.2微机接口的基本结构1.3处理器与外设之间的数据传送方式1.4输入/输出接口的编址方式1.5PC系列机I/O接口地址配置及地址译码1.1微机接口的基本概念1.1.1微型计算机系统结构通用的微型计算机硬件系统是由中央处理器、存储器、I/O（输入/输出）设备及其接口电路组成。处理器由运算器、控制器和寄存器三部分组成。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与其他部件之间进行联系。（如图所示）。微机系统结构示意图总线按其传输的信号分为：1．数据总线DB（D

2、ataBus）数据总线用于CPU与其他部件之间传送信息，具有三态控制功能，且是双向的。2．地址总线AB（AddressBus）地址总线用于传送CPU要访问的存储单元或I/O接口的地址信号。3．控制总线CB（ControlBus）控制总线是连接CPU的控制部件和内存、I/O设备等，用来控制内存和I/O设备的全部工作。1.1.2微机接口的概念外部设备种类繁多，其工作原理、工作速度、采用的信号形式、数据传送形式不同。由于种种的多样性，外设不能直接连在系统总线上;不用接口，I/O直接接CPU，随着外设增加

3、，会大大降低CPU的效率。I/O直接接CPU，会使外设硬件结构过于依赖CPU，对外设本身发展不利。1.为什么要引入接口定义：接口是CPU与“外部世界”的连接电路，负责“中转”各种信息。位置：介于系统总线与外部设备之间。2.接口的概念1.1.3接口的功能概括说接口将外设送来的信息，变换成计算机能接受的信息，并根据CPU的要求对外设进行管理和控制。1、数据缓冲及转换功能；通过寄存器或锁存器实现。存放数据的寄存器或锁存器称之为数据口2、设备选择和寻址功能；CPU接口1接口2接口3外设1外设2外设3寻址功

4、能就是接口芯片及芯片内部I/O端口能够被CPU选中。CPU通过接口的地址译码功能对外设进行寻址。3、联络功能；提供状态信息，具备握手信号存放执行状态信息的寄存器称之为状态口4、接收、解释并执行CPU命令；存放CPU命令代码的寄存器称之为命令口5、中断管理功能；6、可编程功能；增加接口的灵活性和智能性。7、错误检测功能；1.1.4接口技术的现状及发展趋势早期：小规模集成电路构成的简单逻辑电路目前：大规模集成电路，有自己的微处理器和内部总线，采用大规模、超大规模集成电路，向组合化方向发展，成为接口电路

5、芯片组。1、专业化：2、复杂化：3、智能化：芯片本身有微处理器，可编程的4、组合化：多种接口功能组合在一个接口芯片组中1.1.5常用外围接口芯片并行I/O接口芯片：8155A8255A串行I/O接口芯片：82508251A定时器/计数器芯片：82538254DMA控制器：8237A中断控制器：8259A键盘/LED专用控制器：8279CRT控制器：68458275A/DD/A转换器ADC0809DAC0832等总线驱动地址译码控制逻辑数据寄存器控制寄存器状态寄存器数据总线外部输入输出设备控制总线状

6、态总线1.2微机接口基本结构1.2.1接口硬件结构核心部分每个接口部件包含一组寄存器，CPU与外设进行数据传输时，各种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。1．数据寄存器（数据端口）在CPU与外设的数据传输中起缓冲作用。根据外设是输入设备或输出设备，该端口是只读、只写或可读写的。2．状态寄存器（状态端口）存放外设或接口部件本身的状态，CPU通过对状态端口的访问可检测外设或端口的状态。该端口一般是只读的。3．控制寄存器（控制端口）存放CPU发出的控制信息，以控制接口和外设按要求

7、动作。该端口一般是只写的。CPU与外设的输入/输出操作实际上就是CPU对接口的I/O端口的读/写操作。1.2.2接口软件结构初始化程序段：设置接口工作方式及初始条件。传送方式处理程序段：CPU针对不同的I/O设备有不同的处理方式。如设置中断向量等。主控程序段：完成接口任务的程序。程序终止与退出程序段：对接口电路硬件保护及操作系统中数据恢复。辅助程序段：提供人-机对话手段。1.3CPU与外设之间数据传送方式1.3.1程序控制方式1、无条件传送特点：CPU不查询外设的状态直接进行信息传输，IN时假设外

8、设已准备好，OUT时假设外设空闲；要求：接口IN时加缓冲器，OUT时加锁存器；应用：与低速I/O接口之间的数据交换，数据保持时间相对于CPU的处理速度长的多。一般外设的操作时间是已知的，以保证每次传送时，外设处于就绪状态，无条件传送容易出现数据“冲突”。2、条件传送（程序查询方式）特点：CPU通过程序不断查询外设的状态，只有当外设准备好时，才进行信息传输；要求：在接口电路中，除具有数据缓冲器和数据锁存器外，还需要有表示状态的硬件电路；应用：适用在CPU不太忙且传送速度要求不高时。程