最新微机原理和接口技术--并行输入输出接口教学讲义PPT.ppt

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1、微机原理和接口技术--并行输入输出接口2、I/O接口传送信息的类型I/O接口传送的信息可分为三类：数据信息，状态信息和控制信息。⑴数据信息：数据信息可分为四种①数字量，二进制数据，最小单位是一个bit(位)，还有字节、字等。②模拟量，现场信号大多是由传感器来的模拟电压或电流，他们必须经过A/D转换，变成数字量才能进入计算机，有些接口有处理模拟量的电路，称为模拟接口。③开关量，开关量只有两种状态，即“开”或“关”，可用一位二进制数表示，如“1”表示“开”，“0”表示“关”。④脉冲量，脉冲量是以脉冲形式表示的一种信号，如计算机中用到的定时脉冲或控制脉冲等。⑵状态信息：状态信息

2、是反映外设当前所处的工作状态，以作为CPU与外设间可靠交换数据的条件。当输入时，它告诉CPU，有关的输入设备是否准备好（Ready=1？）；输出时它告诉CPU，输出设备是否空闲（Busy=0？）。⑶控制信息：它用于控制外设的启动和停止，以及给出命令字，用于设置接口的工作方式。通常接口中三种信息有不同的寄存器传送，如数据输入寄存器、数据输出寄存器、状态寄存器和控制（命令）寄存器，他们使用不同的端口地址来区分不同性质的信息。3、I/O接口的主要功能⑴数据缓冲功能，接口中有数据输入寄存器和输出寄存器，用于解决主机与外设在工作速度上的矛盾。2、I/O端口和存储器单独编址基本想法是

3、I/O端口地址和存储器地址分开，单独编址，在指令系统中分别设立存储器读写指令和I/O端口读写指令。在地址总线上的地址信息究竟是存储器地址还是I/O地址，一般是在CPU上设置专门的控制线，如=1为I/O操作，=0为存储器操作。优点：I/O端口不占用存储器地址空间；单独I/O指令比较短，地址译码方便，指令执行速度快。缺点：需要单独的I/O指令，这些指令一般功能简单，通常只有读写功能；需专门的I/O控制线，增加了CPU本身控制逻辑的复杂性。Intel系列和Zilog系列采用此方法。四、I/O接口的地址分配每台微机都给I/O端口分配相应的端口地址。IBM/PC-XT使用10位地址

4、作为I/O端口地址，即可用端口有1024个，以后的PC机（8086）用16位地址作为I/O端口地址，即可用端口有65536个。可用测试工具QAPLUS等软件检测系统配置及其端口地址使用情况；也可查阅每台机器的硬件手册。五、I/O端口地址的译码及片选信号的产生I/O端口地址的生成一般是由地址信号A9-A0的高位产生译码的片选信号CS，低位产生片内的寄存器地址。在I/O操作时，CPU执行IN或OUT指令，首先是端口地址有效，然后是IOR或IOW有效。1、利用门电路进行译码如图5.2所示，端口地址为348H-34FH，由于A0-A2三位地址没有参加译码，所以一个片选信号占用8个

5、地址单元。实际上这低三位地址加到芯片上，产生片内寄存器的地址。A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01101001×××2、用集成译码器进行译码如图5.3所示，使用74LS138集成译码器译出8个端口地址。由于所有A0-A9地址线都参加译码，所以称为全译码，这时每条线对应一个端口地址。A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=11,0101,1×××1101011×××=358-F3、开关式可选择译码电路如果用户希望译码器能适应不同的地址分配场合，则可采用开关式地址可选择译码电路，如图5.4所示。电路用DIP开关选择地址，并使用了一片74LS688八位数据比较器。当输入

6、端P0-P7的地址与设置端Q0-Q7的状态一致时，输出P=Q为低，其输出控制地址译码芯片74LS138的译码。图中，上面一片74LS138产生读端口地址，下面一片74LS138产生写端口地址，这样使8个口地址作16个口地址用。此电路必须A9=1，AEN=0时才能有效译码。（AEN=0是CPU控制总线，AEN=1时DMA控制总线)。4、使用可编程芯片进行地址译码目前大多数地址译码采用可编程芯片，如GAL或PAL器件。把译码电路的逻辑关系按说明文件格式写入一文件，然后用编程器把逻辑关系写入GAL器件中。第二节I/O数据传送控制方式CPU与外设之间数据传送的方式通常有3种，即程

7、序控制方式，中断控制方式和直接存储器方式（DMA）。一、程序控制方式程序传送是指CPU与外设间交换数据在程序控制（即IN或OUT指令控制）下进行。1、无条件传送这种方式适合于外设总是处于准备好的情况，因此程序不必检查外设的状态。如图5.5所示，端口地址译码器产生选通信号，RD信号为读，WR信号为写，开放三态缓冲器（读）或写入锁存器，进行数据读或写。图5.5无条件传送方式例1：一个采用无条件传送的数据采集系统图5.6无条件输入的数据采集系统这是一个16位精度的数据采集系统。被采集的8个模拟量，由继电器绕组P0、P1、…、P7分别