微机接口与接口技术.ppt

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1、第7章输入输出接口7.1微机接口概述7.2I/O端口及其编址方式7.3端口地址译码7.4CPU与外设之间的数据传送方式7.1微机接口及接口技术7.1.1.设置接口电路的目的7.1.2接口电路中的信息7.1.3接口的基本功能7.1.4接口的基本结构返回7.1.1.设置接口电路的目的CPU与外设两者的信号线不兼容，在信号线功能定义、逻辑定义和时序关系上都不一致两者的工作速度不兼容，CPU速度高，外设速度低若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，就会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的效率若外部设备直接由C

2、PU控制，也会使外设的硬件结构依赖于CPU，对外设本身的发展不利。数字化存储示波器、数字化万用表终端、调制解调器A/D转换器开关量输入D/A转换器开关量输出键盘、鼠标、数字化仪、光笔、图形输入仪麦克风、扫描仪打印机显示器磁盘磁带软盘光盘智能仪器接口通信接口过程控制接口输入接口输出接口外存接口CPU内存DBABCB图7-1微机系统各类接口框图返回7.1.2接口电路中的信息数据信息状态信息控制信息习惯上把分别传送这三种信息的端口称为数据口、状态口、控制口1．数据信息（1）数字量：通常以8位或16位的二进制数以及ASCII码的形式传输

3、，主要指由键盘、磁盘、光盘等输入的信息或主机送给打印机、显示器、绘图仪等的信息。（2）模拟量：模拟的电压、电流或者非电量。对模拟量输入而言，需先经过传感器转换成电信号，再经A/D转换器变成数字量；如果需要输出模拟控制量的话，就要进行上述过程的逆转换。（3）开关量：用“0”和“1”来表示两种状态，如开关的通/断、电机的转/停、阀门的开/关等。2．状态信息CPU在传送数据信息之前，经常需要先了解外设当前的状态。如输入设备的数据是否准备好、输出设备是否忙等。用于表征外设工作状态的信息就叫做状态信息，它总是由外设通过接口输入给CPU的。

4、状态信息的长度不定，可以是1个二进制位或多个，含义也随外设的具体情况不同而不同。3．控制信息用来发布控制命令、控制外设工作的信息，例如A/D转换器的启停信号。控制信息总是CPU通过接口发出的。返回7.1.3接口的基本功能1．数据缓冲功能2．端口选择功能3.信号转换功能4．接收和执行CPU命令的功能5.中断管理功能6．可编程功能7.返回外设状态的功能8.数据宽度与数据格式转换的功能1.数据缓冲功能接口电路中一般都设置有数据寄存器或锁存器数据口，以解决高速的主机与低速的外设之间的速度匹配问题，避免因主机与外设的速度不匹配而丢失数据。

5、2．端口选择功能微机系统中常有多个外设，而CPU在任一时刻只能与一个端口交换信息，因此需要通过接口的地址译码电路对端口进行寻址。3.信号转换功能外设所提供的数据、状态和控制信号可能与微机的总线信号不兼容，所以接口电路应进行相应的信号转换。4．接收和执行CPU命令的功能CPU对外设的控制命令一般以代码形式输出到接口电路的控制端口，接口电路对命令代码进行识别、分析，分解成若干控制信号，传送到I/O设备，并产生相应的具体操作。5.中断管理功能当外设需要及时得到CPU的服务，特别是出现故障需要CPU立即处理时，就要求接口中设置中断控制器

6、，以便于CPU处理有关中断事务（如中断请求、中断优先级排队、提供中断向量等）。6．可编程功能由于I/O接口电路大多由可编程接口芯片组成，因此就有可能在不改变硬件电路的情况下，只要修改接口驱动程序就可以改变接口的工作方式，提高了接口的灵活性和可扩充性，使接口向智能化方向发展。7.返回外设状态的功能接口电路在执行命令之前、执行命令过程中和执行命令之后，外部设备及接口电路都会有一些情况发生，包括正常工作状态和故障状态。“忙”、“闲”、“准备就绪”、“未准备就绪”、“满”、“空”、“溢出错”、“格式错”等接口中一般都设置状态寄存器，称“

7、状态口”。状态信号以状态代码形式存放在接口电路的状态寄存器中。CPU从状态口读取状态信息，供CPU作出判断与处理。8.数据宽度与数据格式转换的功能CPU所处理的是并行数据，而有的外设只能处理串行数据，接口应具有数据“并串”、“串并”的转换能力。CPU与有些外设交换数据时，要求按照一定的数据格式传送，所以在CPU与通信设备之间进行数据格式转换。返回7.1.4接口的基本结构1．端口2．地址译码电路3．数据缓冲器与锁存器1．端口I/O接口通常设置有若干个寄存器，用来暂存CPU和外设之间传输的数据、状态和控制信息。一般有三类寄存器，分别

8、是数据寄存器、状态寄存器、控制寄存器。接口内的寄存器通常被称为端口。根据寄存器内暂存信息的类型，分别称为数据端口、控制端口和状态端口。每个端口有一个独立的地址，CPU可以用端口地址代码来区别各个不同的端口，并对它们分别进行读/写操作。2．地址译码电路它由译码器或