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1 第 六 章 I/O 接 口 和 总 线 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 2 6-1 I/O接 口1 I/O接 口 的 功 能1、 解 决 速 度 不 匹 配 ： 解 决 方 法 ： 设 置 缓 冲 器 、 锁 存 器2、 解 决 信 号 电 平 不 匹 配 ： CPU： TTL电 平 ； 外 设 ： 电 源 系 统 解 决 方 法 ： 设 置 电 平 转 换 电 路 ， MC14883、 解 决 信 号 格 式 不 匹 配 ： CPU： 16位 的 并 行 数 据 外 设 ： 电 压 、 电 流 、 数 字 量 、 模 拟 量 、 开 关 量 ； 串行 、 并 行 解 决 方 法 ： A/D、 D/A转 换 ； 串 变 并 、 并 变 串 电 路 ， 电 压 变 电 流 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 3 4、 解 决 时 序 不 匹 配 解 决 方 法 ： 设 置 时 序 控 制 电 路 ， 为 CPU提 供 外 设 的 状 态信 息 ， CPU通 过 接 口 向 外 设 发 出 控 制 命 令 ， 实 现 CPU与外 设 之 间 的 握 手 联 络 ， 保 证 同 步5、 提 供 地 址 译 码 电 路 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 4 二 . 简 单 的 输 入 输 出 接 口 芯 片总 线 与 外 设 的 接 口 应 遵 循 以 下 原 则 ： 输 入 三 态 ， 输 出 锁 存单 向 ： 缓 冲 器 74LS244 锁 存 器 74LS373双 向 ： 缓 冲 器 74LS245 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 5 三 . I/O端 口 及 其 寻 址 方 式1. I/O端 口端 口 和 接 口 的 区 别 ：I/O接 口 （ 电 路 ） ： 外 设 和 计 算 机 之 间 传 送 信 息 的 交 接 部件 （ 界 面 ） ， 每 一 个 外 设 都 要 通 过 接 口 电 路 才 能 与 主机 相 连I/O端 口 ： 一 个 I/O接 口 电 路 中 通 常 包 含 多 个 端 口 ， 一 个 端口 对 应 一 个 地 址 例 ： IN AL ， 60H ； 60H端 口 的 内 容 AL 端 口 地 址 为 60HCPU在 同 一 时 刻 只 能 选 中 某 一 个 I/O端 口 。 CPU访 问 外 设 ，实 质 上 是 对 I/O接 口 电 路 中 相 应 的 端 口 进 行 访 问 ， I/O接口 电 路 中 必 须 包 含 译 码 电 路 以 形 成 I/O端 口 地 址 。 （ 与存 储 器 比 较 ） 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 6 一 个 双 向 工 作 的 接 口 芯 片 通 常 有 四 个 端 口数 据 输 入 寄 存 器数 据 输 出 寄 存 器控 制 寄 存 器状 态 寄 存 器 外部输出入设备数 据控 制状 态DB CB AB 数据端口 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 7 1、 数 据 端 口 作 用 ： 缓 冲 、 暂 存 数 据 信 息 、 8位2、 状 态 端 口 作 用 ： 指 示 外 设 的 当 前 状 态 ， 每 个 状 态 用 1位 表 示 常 用 的 状 态 位 有 ： Ready、 Busy、 Error3、 控 制 端 口 作 用 ： 用 来 存 放 CPU向 接 口 发 出 的 各 种 命 令 字 和 控 制字 ， 以 便 控 制 接 口 或 设 备 的 动 作 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 8 2. I/O端 口 寻 址 方 法 存 储 器 映 象 寻 址 方 式 （ 用 MOV指 令 ）特 点 ：1、 将 每 一 个 I/O端 口 看 作 一 个 存 储 单 元 ， I/O地 址 即 为 整个 存 储 单 元 的 一 个 部 分 ， 统 一 编 址2、 无 专 门 I/O操 作 指 令3、 译 码 电 路 复 杂 、 指 令 长 度 长 I/O单 独 编 址 方 式 （ 用 IN、 OUT指 令 ）特 点 ：1、 将 I/O地 址 单 独 编 址 、 构 成 一 个 I/O空 间 ， 不 占 用 存 储空 间2、 有 专 门 的 IN、 OUT指 令 ， 程 序 清 晰 ， 可 读 性 好3、 CPU要 提 供 区 分 存 储 器 和 I/O端 口 的 信 号 ， 如 M/IO4、 译 码 电 路 较 简 单 、 指 令 执 行 速 度 快 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 9 四 .CPU与 外 设 之 间 数 据 传 送 方 式程 序 控 制 （ 1） 无 条 件 传 送 ： 对 简 单 外 设 或 外 设 的 定 时 是 固 定 或已 知 的 场 合例 1： 检 测 按 键 开 关 状 态 图 6-4,见 后 页 上 拉 电 阻 三 态 门例 2： 控 制 LED灯 亮 ， 图 6-5 74LS273锁 存 器 ， 限 流 电 阻 OUT PORT2,AL； 执 行 时 ， WR=0， M/IO=0， 地 址 信号 使 CS=0 CLK输 出 一 上 升 沿 ， 数 据 锁 存 并 输 出 。 （ 2） 条 件 传 送 ： 在 程 序 中 通 过 选 通 信 号 接 收 接 口 的 状态 信 号 ， 确 定 数 据 是 否 处 于 准 备 好 传 送 。 确 认 之 后 ， 再传 送 。 （ 握 手 ） 缺 点 ： CPU利 用 率 低例 3 图 6-6 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 10上 拉 电 阻 的 作 用 ： 保 证 开 关 断 开 时 ， 有 一 高 电 平 输 入 。1G 、 2G 的 作 用 ： 为 低 电 平 时 ， 三 态 门 打 开 ， 输 入 三 态检 测 开 关 状 态 ： IN AL, PORT1； 执 行 时 ， RD=0， M/IO=0， 地 址 信号 使 CS=0 1G 、 2G =0， 三 态 门 打 开 ， 开 关 状 态 读 入 CPU 1Y1 1A11Y2 1A2 74LS2442Y4 2A4 1G 2GD0D1D7M/IOCSRD 上 拉 电 阻+5V 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 111.选 通 锁 存 状 态 ， 锁 存 数 据2.CPU执 行 读 指 令 ， IN AL, PORT-S1; CS1有 效 ， Q端 高 电 平 送至 D0到 CPU 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 12 3.若 D0=1， 执 行 读 数 据 指 令 ， IN AL, PORT-IN, 数 据 缓 冲 器 打 开 ，读 入 数 据 ， 同 时 D触 发 器 清 零 ，状 态 位 清 零 . MOV AL,PORT-S1READ-S1: TEST AL, 01H JZ AL, READ-S1 IN AL, PORT-IN 初 始 化读 入 状 态数 据 准 备 好 ？输 入 数 据 到 CPUN 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 13 2、 中 断 方 式 ；通 过 中 断 请 求 决 定 是 否 进 行 数 据 传 送 ， 数 据 的 I/O是在 中 断 处 理 子 程 序 控 制 下 完 成 。 实 时 性 较 好 优 点 ： CPU利 用 率 比 较 高 ， 由 于 可 进 行 中 断 优 先 级的 设 定 ， 适 用 于 外 设 比 较 多 的 场 合 。 缺 点 ： 传 送 数 据 仍 须 经 CPU， 且 每 传 送 数 据 一 个 数据 就 得 中 断 一 次 ， 中 断 时 ， 需 要 保 护 现 场 和 恢 复 现 场 ；所 以 数 据 传 送 的 效 率 还 比 较 低 。 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 14 3、 DMA方 式 ： 直 接 存 储 器 存 储 特 点 ： 数 据 在 外 部 设 备 与 内 存 间 直 接 传 递而 不 经 CPU， 不 需 进 行 保 护 和 恢 复 现 场 和断 点 ， 大 大 提 高 数 据 传 送 速 度 。 但 须 一 专用 的 DMAC芯 片 。 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 15 地 址 锁存 器DMA控 制 器 操 作 框 图 AD15 AD0 ALE CPUHLDA HOLD 存 储 器H RQ DMA 控 制 器H LDA 外 设数 据 总 线控 制 总 线 地 址 总 线数 据 总 线控 制 总 线 DREQDACK DMA传 输 时 数 据 方 向地 址 控 制电 气 学 院 学 习 部 资 料 库 16谢 谢 大 家 ！ 作 业 ： 6-7 电 气 学 院 学 习 部 资 料 库
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