第03章.基本输入输出接口2.ppt

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1、1第3章输入/输出与接口技术3.1.1I/O接口基本概念3.1接口概述I/O接口（input/outputinterface）技术是实现计算机与外部设备之间信息交换的一门技术，在微机系统设计和应用过程中占有极其重要的地位。I/O接口电路介于主机与外部设备之间，是微处理器与外部设备信息交换的桥梁。外部设备通过I/O接口电路把信息传送给微处理器进行处理，而微处理器将处理结果通过I/O接口电路传送到外部设备。2定义：接口是CPU与“外部世界”的连接电路，负责“中转”各种信息。1.接口的概念分类：存储器接口和I/O接口。位置：介于系统总线与外部设备之间。32.为什么要引入接口微机和I/

2、O设备的信息类型和格式可能不一样。微机和I/O设备信号传输处理的速度可能不匹配。微机和I/O设备信号的电平不一样。不用接口，I/O直接接CPU，随着外设增加，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。4I/O接口种类繁多，并且适用的场合也不同，有用于数据通信的，有用于数据格式转换的，有用于电平转换的，也有用于系统定时/计数和DMA传送的，等等。各种功能归纳如下：3.1.2、I/O接口功能存放数据的寄存器或锁存器称之为数据口。（1）对传送数据提供缓冲、隔离和寄存由于I/O设备与CPU的定时标准不同，数据处理速度也不同，所以需要

3、对传送数据提供缓冲、隔离和寄存（或锁存）。在输出接口中，一般都设计有寄存器或锁存器。在输入接口中，一般设计有寄存器和缓冲隔离环节（如三态门），用来存放输入的数据，并起到隔离作用，只有被CPU选中的设备才能将数据送到系统总线上，供CPU读取。5存放CPU命令代码的寄存器称之为命令口，存放执行状态信息的寄存器称之为状态口。（2）与CPU和I/O设备进行联络I/O接口处于CPU和I/O设备之间，在传送数据时，I/O接口一方面与CPU进行联络，另一方面与外设进行联络。联络信号有：状态信号（如设备准备就绪）、请求信号（如中断请求）和控制信号（如中断响应）等。6（3）对信号的形式和数据的格

4、式进行转换当计算机与I/O设备所用的信号形式、数据格式不同时，I/O接口能进行相互之间的转换。如数字量与模拟量的转换、串行数据与并行数据的格式转换，以及TTL与CMOS之间的电平转换等。（4）对I/O端口进行寻址在实际应用中，I/O接口包含有若干个寄存器或功能电路，称为I/O端口。每一个I/O端口都有一个编号，称为端口地址，简称口地址。与访问存储单元类似，CPU与I/O端口交换信息时，总是先给出端口地址，被选中的端口才可以与CPU进行信息交换。（5）可编程功能：增加接口的灵活性和智能性。7接口由接口硬件和接口软件组成。1.接口硬件3.1.3、I/O接口组成图3.28数据寄存器：

5、是可读可写的寄存器，用来存放CPU与I/O设备交换的数据信息。控制寄存器：只能写不能读，用来存放CPU向外部设备发送的控制命令和工作方式命令字等。状态寄存器：能读不能写，用来存放外部设备当前的工作状态信息，供CPU查询。数据缓冲器：是CPU与I/O备数据信息交换的通道，它与CPU的数据总线DB连接。读/写控制逻辑单元：与CPU的地址总线AB、控制总线CB连接，接收CPU发送到I/O接口的读/写控制信号和端口选择信号，选择接口内部的寄存器进行读/写操作。目前，I/O接口可分为中小规模集成电路芯片、可编程接口芯片和多功能接口芯片三大类。前两种在微型计算机出现时就已经被采用，后一种出

6、现得较晚，从80386微机开始批量应用，现在的高档微机广泛采用多功能接口芯片9CPU侧引脚信号：外设侧引脚信号：数据信号：接口缓冲寄存器与外设间的数据交换；状态信号：外设工作状态送给接口的状态寄存器；控制信号：接口的内部控制逻辑控制外设工作的控制信号和同步信号。地址信号：选择I/O接口中的不同寄存器(端口)；数据信号：命令或数据写入到相应寄存器，或者从相关寄存器读出数据或状态；控制信号：控制命令的执行、时序、信号同步和片选；状态信号：接口的部分工作状态信号。内部控制逻辑：根据控制寄存器、状态寄存器、总线控制信号及外设状态信号控制I/O接口的工作。10常见接口插槽PS2鼠标PS2

7、键盘千兆网10/100M网卡USB并行口MIDI/游戏接口显示器接口13941394a音箱/线入接口/麦克风串行口112.接口软件（设备驱动程序）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。123.2.1程序控制方式1.无条件传送方式2.条件传送方式（查询方式）3.2数据传输控制方式3.中