第六章 IO接口和总线ppt课件.ppt

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1、第六章I/O接口和总线教学内容：①I/O接口的功能及简单的输入输出接口芯片②I/O端口及其寻址方式③CPU与外设间的数据传输方式④总线的概念⑤常见标准总线教学要求：了解I/O接口及总线的概念及功用。掌握4种CPU与外设间传输数据方式的原理及特点。了解常见标准总线结构。教学重点：CPU与外设间传输数据方式教学难点：DMA方式第六章I/O接口和总线6-1I/O接口6-2总线6-1I/O接口一、I/O接口的功能接口电路是专门解决CPU与外设之间的不匹配、不协调工作而设置的，它处在总线与外设之间，一般具备以下基本功能：（1）设置数据缓冲器以解决速度差

2、异，并配以适当的联络信号。（2）设置电平转换。例如可采用MC1488、MC1489、MAX232和MAX233等芯片来实现电平转换。单片机8031TXD1488EIARS232C‘1’=-12V‘0’=+12VPCCOMPUTERRXD+12V-12VRXD+5V1489TXD串口TTL电平串口发送器接收器（5）CPU要与多个外设打交道，一个外设通常包含若干个端口。这就需要外设地址译码电路，使CPU在同一时刻只能选中某一个I/O端口.（3）设置信息转换逻辑以满足对各自格式的要求。如A/D、D/A、串/并、并/串转换。（4）设置时序控制电路来同

3、步CPU和外设的工作。以握手联络（Handshaking)来保证主机和外部I/O实现同步。二、I/O端口及寻址方式1.I/O端口CPU与外设通信时，传送的信息包括数据信息、状态信息和控制信息，这些信息分别进入不同的寄存器，这些寄存器和它们的控制逻辑统称为I/O端口。I/O端口的基本结构数据线控制线状态线DBCBAB数据输入寄存器(or三态门)数据输出寄存器(锁存器)状态寄存器(or三态门)命令寄存器译码电路控制逻辑外部输出输入设备外部输出输入设备（2）命令端口（CommandPort)命令端口（CommandPort)也称控制端口（Contr

4、olPort),用来存放CPU向端口发出命令和控制字，以控制外设的动作。常见的命令信息有启动、停止、允许中断等，常见的控制字有方式选择控制字、操作命令字等。(1)数据端口（DataPort)在CPU与外设之间传送数据时数据端口主要起数据缓冲作用。I/O端口的基本结构数据线控制线状态线DBCBAB数据输入寄存器(or三态门)数据输出寄存器(锁存器)状态寄存器(or三态门)命令寄存器译码电路控制逻辑外部输出输入设备外部输出输入设备（3）状态端口（StatusPort）状态端口用来指示外设的当前状态，每种状态用一位表示，它们可由CPU读取，以检查外

5、设的状态，决定程序的流向。最常用的状态位有：①准备就绪位(READY)。如果是输入端口，该位为‘1’，表明端口的数据寄存器已准备好数据，等待CPU来读取。如果是输出端口，该位为‘1’，表明端口的输出数据寄存器已空，可以接受CPU的下一个数据了。②忙位（Busy）。该位为‘1’，表明外设正在进行输出数据操作，暂时不允许CPU送新的数据过来。该位为‘0’，表示外设已处于空闲状态，允许CPU送下一个数据到输出端口。③错误位（Error)。数据在传送过程中产生了某种错误，可将此位置‘1’。CPU查处错误状态后便进行相应处理，例如重新传送或停止操作。2

6、.I/O端口的寻址方式（1）统一编址方式又称“存储器映射方式”。在这种编址方式下，I/O端口地址置于1MB的存储器空间中，在整个存储空间中划出一部分空间给外设端口，端口和存储单元统一编址。优点：无需专门的I/O指令，对端口操作的指令类型多，从而简化了指令系统的设计。缺点：端口占用存储器的地址空间，使存储器容量更加紧张，同时端口指令的长度增加，执行时间较长，端口地址译码器较复杂。（2）I/O单独编址方式这种方式的端口单独编址构成一个I/O空间，不占用存储器地址空间，而是用专门的IN指令和OUT指令来访问I/O端口。优点：端口所需的地址线较少，地

7、址译码器较简单，采用专用的I/O指令，端口操作指令执行时间少，指令长度短。缺点：输入输出指令类别少，一般只能进行传送操作。80x86/8088CPU采用I/O端口独立编址方式三、CPU与外设间的数据传送方式主机与外设之间数据传送的控制方式有以下四种：*无条件传送*查询式传送*中断方式传送*直接存储器存取DMA(DirectMemoryAccess)1.无条件传送方式适用于总是处于准备好状态的外设以下外设可采用无条件传送方式：开关发光器件(如发光二极管、7段数码管、灯泡等)继电器步进电机优点：软件及接口硬件简单缺点：只适用于简单外设，适应范围较

8、窄83FCH～83FFH译码器接口电路如图所示，74LS244是三态输出的8缓冲器例1.输入接口：将8个开关的状态输入CPU接口电路如图所示，74LS273是八D触