2 1 输入输出接口与过程通道一VIP

1、国家级精品课程 计算机控制技术,主讲教师：潘松峰 教授,青岛大学,第3讲 第2章 输入输出接口与过程通道（一）,第2章 输入输出接口与过程通道（一）,2.0 总线扩展方式,2.1.1 I/O端口与编址方式,2.1.2 I/O端口地址译码技术,2.1.3 基于ISA总线的端口扩展,计算机控制系统硬件系统设计模式 专用系统设计：将计算机控制系统的各个组成部分制作成一个独立专用装置。 特点是：一旦系统开发完成，就不能轻易改变。如消费类电子产品，也是典型的嵌入式系统。 通用系统设计：基于模块化设计思想，以某种总线为中心，设计开发各种功能模块，依据系统需要，由模块组配系统。如总线式工业控制机。 特点是：

2、标准化、通用性、扩展性、灵活性。 本章以PC机为基础，以ISA总线扩展技术为例讲解接口技术相关问题。,2.0 总线扩展方式,2.0 总线扩展方式,接口是计算机与外部设备（部件与部件之间）交换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口。 接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术。 过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道，包括: AI、AO、DI、DO。,1.I/O端口及I/O操作 接口电路内部设置若干寄存器，用以暂存CPU和外设之间传输的数据、状态和控制信息，分别称为数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器。这些能够被CPU直接访问的寄存器统称为端口（Port），分别叫做

3、数据端口、状态端口和控制端口。 （1）数据端口 用以存放外设送往CPU的数据以及CPU输出到外设去的数据。 （2）状态端口 用来指示外设的当前状态。 （3）命令端口 用来存放CPU向接口发出的各种命令和控制字，以便控制接口或设备的动作 。,2.1.1 I/O端口与编址方式,2. I/O端口编址方式 （1）统一编址 把端口看作特殊的内存单元，和存储器统一编址，称为存储器映射方式 。Motorola的MC6800、及68HC05等处理器采用这种方式访问I/O设备。 （2）独立编址 把I/O端口和存储单位分开，独立编址，称为I/O映射方式。Intel的80 x86系列机采用单独编址方式访问外设。,2

4、.1.1 I/O端口与编址方式,把CPU送出的地址转变为芯片选择和端口区分依据的就是地址译码电路。每当CPU执行输入输出指令时，就进入I/O端口读写周期，此时首先是端口地址有效，然后是I/O读写控制信号或有效，把对端口地址译码产生的译码信号同或结合起来一同控制对I/O端口的读或写操作。常用三种译码方式： （1）线选法 （2）全译码法 （3）部分译码,1. I/O端口地址译码电路信号,译码电路不仅与地址信号有关，而且与控制信号有关。使用A0A9 、IOW、IOR、AEN 等信号组合。,2.1.2 I/O端口地址译码技术,2.I/O端口地址译码方法及电路形式 （1）固定地址译码,2.1.2 I/O端口地址译码技术,（2）开关选择译码,2.1.2 I/O端口地址译码技术,除了上述两种地址译码方法外，可编程逻辑器件(PLD)也被广泛地应用于译码电路，如: 通用阵列逻辑（GAL)； 可编程阵列逻辑（PAL）器件； 可擦除可编程门阵列EPLD； 现场可编程门阵列FPLD； 复杂可编程门阵列CPLD等。,2.1.2 I/O端口地址译码技术,1.板选译码与板内译码 板选译码采用开关式全译码电路，常选用74HCT688。 板内译码电路采用74HCT138/74HCT139。 2.总线驱动及逻辑控制 数据总线缓冲器采用74HCT245