6.1-IO接口.ppt

1、微电脑原理和介面技术第5章I/O介面和并行介面筹码8255A，牙齿章节的主要内容：6.1 I/O介面6.2 8255A工作原理6.3 8255A应用示例、6.1 I/O介面、6.1.1 I/O接口功能6.1.2 I/O端口和寻址方法6.1.1内存芯片的访问速度与CPU的时钟频率(CPU)相同，数量级、内存本身具有数据缓冲功能，CPU和存储可以轻松交换数据，但是与外围设备交换数据的过程要复杂得多。计算机和外围设备之间的信息更换问题；1)速度不匹配CPU速度比外围设备快得多，并且每个外围设备的速度差异很大。2)信号电平不匹配的CPU都使用TTL电平，外围设备大多是复杂的机器设备，不能由TTL电平驱

2、动，并且有自己的电源系统和信号电平。3)信号格式不匹配的CPU通常传输8位、16位或32位并行数据，外围设备使用多种信息格式。模拟、数字或交换机杨怡。有电流量，电压量。有的采用串行方式，有的采用并行方式。4)定时不匹配外围设备具有与CPU定时不匹配的自定时和控制逻辑。因此，I/o设备不能直接连接到CPU的系统总线，必须在CPU和外围设备之间安装专用介面电路(Interface)来解决此问题。2 .介面功能，1)设置数据缓冲以解决速度不匹配问题，提前准备要传输的数据，并在需要时完成传输。经常使用锁和缓冲区，并通过适当的联系信号实现牙齿功能。2)级别转换电路设置解决计算机和外围设备之间的级别不匹配

3、问题(如串行通信)时，可以使用MAX232和MAX233等芯片执行级别转换。第9章介绍。3)设置信息转换逻辑，以满足每个格式要求，通过A/D将发送外围设备的模拟量转换为数字量，然后发送到计算机进行处理。通过计算机发送的数字信号D/A驱动模拟信号、部分外围设备操作。2 .介面功能，4)同步定时控制电路设置接收CPU和外围设备的工作介面电路接收CPU发送的命令或控制信号、定时信号、外围设备的控制和管理实施，外围设备的操作状态和响应信号也通过接口及时返回CPU，从而确保主机和外部I/o 5)提供地址解码电路由于每个外围设备需要与CPU交换多个茄子信息，因此介面电路内经常有I/O地址提供介面电路地址解

4、码电路6) I/O控制、读/写控制和中断控制等逻辑。如你所见，I/O介面电路是在外围设备和电脑之间传输信息的交接部，两者之间的合作作用是，每个外围设备可以通过介面电路连接到主机。随着VLSI技术的发展，出现了很多可以轻松配置介面电路的通用可编程介面芯片。牙齿章节首先介绍接口的基本知识，然后介绍可编程并行介面筹码8255A。下一章将重点介绍几种常用茄子其他可编程I/O介面芯片的工作原理、编程方法以及这些芯片如何连接到CPU和外围设备。6.1 I/O介面，6.1.1 I/O介面功能6.1.2 I/O通信端口和寻址方法6.1.3 CPU和外围设备之间的资料传输方法6.1.4 PC的I/O地址分配，6

5、.1介面电路中的牙齿信息分别以不同的寄存器进入。通常牙齿寄存器和它们的控制逻辑统称为I/o通信端口(Port)，CPU可以直接读取和写入通信端口的信息。一般介面电路，1 .I/O通信端口，1)设置数据通信端口数据通信端口(Data Port)或数据通信端口，外围设备发送到CPU的数据存储，或CPU输出到外围设备的数据(通常为12字节)。数据端口主要用作数据缓冲。2)状态通信端口状态通信端口表示外围设备的当前状态。每个外围设备都有几个茄子状态位可供CPU读取。这使您可以测试或验证外围设备的状态，以确定节目过程。1 .I/O通信端口，状态端口上常用的状态位：如果是就绪位输入端口，则1表示端口上的数

6、据寄存器数据已就绪，正在等待CPU读取。数据被删除时，牙齿位置清零。对于输出端口，位1表示端口的输出数据寄存器牙齿为空，可以侦听CPU上的以下数据：新数据到达后，牙齿分钟清理0。1 .I/O通信端口，忙位(Busy)指示输出设备是否可以接受数据。牙齿位为1时，外围设备正在进行I/O传输操作，CPU无法传输新数据。牙齿数据传输完成后，牙齿位0表示外围设备已空闲，CPU可以将以下数据发送到输出端口：如果在错误位(Error)资料传输过程中发生错误，可以将错误状态设置为1，以便CPU可以正确处理。您可以在系统中设置多个错误状态位，以指示不同属性(如奇偶错误、溢出错误等)的错误。1 .I/O通信端口，

7、3)命令通信端口命令通信端口也称为控制通信端口，它存储CPU在界面上执行的各种命令和控制词，并控制介面或设备的行为。一般命令信息位包括启动位、停止位、允许中断位等。通常，CPU与外围设备交换的数据以字节为单位，因此外围设备的数据端口包含8位。状态端口和命令端口只能包含1位或少数信息，因此徐璐其他外围设备的状态端口可以共享一个端口，命令端口也可以共享。d触发器和三状态缓冲区通常用于配置两个端口。2 .I/O通信端口寻址方法，1)存储映像寻址方法(Memory Mapped I/O)将系统中的每个I/O端口视为一个存储单元，可以使用与存储单元统一寻址、所有访问说明访问I/O端口，而无需设置专用I/

8、O端口。CPU脚本包含I/O操作命令多种类型的强大访问命令，使I/O设备操作方便灵活。缺点是I/o端口占用了大量存储单元的地址空间。Motorola的MC6800、MC68000和MC 6805等CPU使用此寻址方法。1 .统一寻址也称为存储映射寻址方法，它将每个端口视为一个存储单元(如图所示)，I/o端口在与存储设备相同的地址空间中寻址。2。I/O通信端口寻址方法，2 .I/O通信端口寻址方法，2) I/O单个寻址方法单独寻址系统的I/O通信端口地址，通过专用IN/OUT命令访问，而不占用存储空间。优点：明确区分输入/输出命令和访问存储的命令，使程序清晰易读。I/O命令长度短，执行速度快。I

9、/O端口不占用内存空间，I/O地址解码电路更简单。缺点：命令系统必须有专用的IN和OUT命令，访问命令不强大。CPU必须提供硬件针信号，以区分访问内存和访问I/O。8086/8088系统均使用I/O寻址。6.1.1 I/O介面，6 . 1 . 1 I/O介面功能6.1.2 I/O通信端口和寻址方法6.1.3 CPU和外围设备之间的资料传输方法6.1.4 PC的I/O地址分配，6.1.2。中断(软件)外围设备发送中断请求，CPU响应后完成数据传输。3.DMA方法(硬件)DMA控制器通过CPU的地址、数据和控制总线临时接管启用批量数据传输。，1 .节目控制方法，1)无条件传输方法也称为同步传输模式

10、，是不询问外部设备准备情况的最简单的节目控制传输方法。当程序需要I/O时，为I/O操作指定端口。(所需硬件较少，软件设计操作相对简单，I/O操作完全取决于节目部署，对外围设备没有要求。)通常是在外围设备始终就绪的情况下执行的资料传输方法，适用于不经常传输数据的情况，例如交换机、数字显示器等简单外围设备的操作。主要用于操作简单的外围设备，所需的硬件和软件较少。对于这些外围设备，程序不需要检查外围设备的状态，因为输入时数据总是准备就绪，输出时数据已经处于接收状态。如果需要输入或输出操作，则可以直接执行输入和输出命令，并可以在发出I/O命令后立即执行资料传输操作。1)无条件传输方式，最简单的输入通信

11、端口：键开关的状态输入通信端口。交换机通过一个8位三状态缓冲区将数据总线，通过IN命令将交换机状态读取到缓冲区中。1-切断，0-封闭。交换机状态可以随时读取。图6.1，1)无条件传输方式，最简单的输出通信端口：LED灯和关闭控制。1个8位锁定内存，8个LED显示器，通过OUT命令向LED发送命令，1-开，0-关。您可以随时更改指示灯状态。图6.2，1。节目控制方法，2)条件传输也称为节目查询传输方法。CPU和外围设备之间数据交换的响应方式。CPU和外围设备之间的数据交换通常难以满足无条件传输的条件。开始传输之前，请确保外围设备已准备好传输数据。也就是说，您可以使用提交查询的方法。此时，CPU将

12、首先发出IN命令，从外围设备的状态端口读取当前状态。如果外围设备未准备或正在使用数据，则必须反复读取状态命令并检测外围设备状态，直到外围设备就绪或未使用为止。包含查询输入介面电路输入数据通信端口和状态端口。状态通信端口(有效)包括一个D触发器和一个三状态语句，输入数据通信端口(有效)包括一个8位锁定内存和一个8位缓冲区。运行IN命令选择状态端口时读取状态信息READY；运行IN命令以在选择数据端口时从缓冲区中读取数据信息。图6.3，操作过程：输入设备准备好数据后，在介面电路中选择通信号，将数据放入锁定内存，并设置D触发器Q端1。运行IN命令以读取状态端口并使其有效。q侧高平通过缓冲区发送到数据

13、行，作为READY信号读取累加器。发出CPU CREADY=1，IN命令以读取数据端口，有效打开数据缓冲区，使用数据总线和累加器锁定数据，并一次完成D触发器0的数据传输。然后开始下一次数据传输，直到所有数据传输完成。图6.3，查询输入数据的节目段：MOV BX，0；初始化地址指针MOV CX，count _ 1；传输字节数READ_S1: IN AL，port _ S1状态位测试al，01h导入数据准备好了吗？Jzread _ S1否，周期检测IN AL，port _ in准备，读取数据MOV BX，al；存储在内存缓冲区incbx中；地址指针loopread _ S1修改不完整，继续；发送完

14、成、查询输出电路和作业进程CPU准备数据输出时，首先执行IN命令打开状态通信端口3状态语句，然后从数据总线D1位中读取BUSY状态。BUSY=1，外围设备正在使用中。BUSY=0，CPU将数据输出到外围设备。外围设备不在使用中时，运行OUT命令选择数据端口。而且有效，门2输出低级选择通讯号码，锁定内存选择，资料传输到外围设备。同时，翻转D触发器，将Q设置为高电平，即将状态端口的BUSY位置设置为1，表示正在使用。输出设备删除数据后发送响应信号，并设置D触发器0(即BUSY=0)，以便CPU可以传输以下数据：，图6.5，2)条件传输，查询输出数据的节目段：MOVCX，count _ 2；传送的字

15、节数READ_S2: IN AL，PORT _ S2；状态位TESTAL，02H忙着拿来吗？JNZREAD _ S2；忙碌，MOVAL的循环检测，等待数据输出；不忙OUTPORT_OUT，al；输出数据LOOP READ _ S2；未传递，循环；已发送，数据输出通信端口地址302H，状态通信端口地址304H，通过查询方法在数据输出端口上连续资料传输8字节，当前段内存起始单元1000H中存储的区域，下一子节目段：MOV BX，1000h；数据指针movcx，0008h初始化周期数值WLP:MOV DX，304H状态通信端口WLP1:IN AL，DX；读取状态单词TEST AL，02h确保BUSY

16、设置了“1”jnz WLP 1。设备使用中，继续查询MOV DX，302h准备指向数据输入通信端口MOV AL，bx。内存中的数据OUT DX，al；资料传输incbx数据指针loop WLP曹征；循环，准备下一字节ret传输；发送、返回、节目查询方式的优点是硬件结构比较简单，节目控制方便。缺点是CPU效率低、实时性差，并且对外部发生的异常事件没有实时响应。节目查询方法比无条件传输方法可靠，但在节目查询方法中，CPU处于活动位置，必须继续阅读状态单词以检测外围设备的状态。实际上，用于数据传输的时间实际上很短。大部分时间都在等待查询，CPU效率很低。特别是当系统具有多个外围设备时，需要逐个查看CPU，外围设备的运行速度各不相同。CPU已经知道必须使用节目查询传输方法连续读取和检测状态信息。如果状态消息指示外围设备未就绪，则必须等待CPU。结果，查询检测操作在CPU上花费的时间较长，CPU实际用于传输数据的时间相对有限。因为大多数外围设备的速度远远低于CPU的运行速度，所以查询传输就像CPU降低了有效的运行速度，并允许低得多的外部设备适应。此外，查询多个外围设备时，这些外围设备的运行速度通常不同。很明显，CPU不能最好地满足单个外围设备的I/o服务要求。可以使用中断传输方法提高CPU利用率并提高系统的实时性