微机原理与应用教学资料第六章io

1、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,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，MC1488 3、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

2、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60H CPU在同一时刻只能选中某一个I/O端口。CP

3、U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、 Error 3、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

4、,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/IO 4、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 1、程序控制方式 （1）无条件传送：对简单

5、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

6、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,电气学院学习部资料库,11,1.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-S1 READ-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CPU,N,电气学院学习部

7、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 CPU HLDA HOLD,存储器