单片机--接口概述

第六章微型计算机的输入与输出
6．1 接口电路概述
接口的定义：接口（interface）是微处理器与外界进行信息交换的中转站。

微机接口技术是采用硬件与软件相结合的方法，研究微处理器如何与外部世界进行最佳耦合与匹配，以在微处理器与外界之
间实现高效、可靠的信息交换的一门技术。

外界：微处理器之外的所有设备、电路。

如：存储器、输入输出（I/O）设备、控制设备、
A/D卡、D/A卡等
一、接口电路的功能：
1 数据缓冲功能：解决高速CPU与低速外设之间的矛盾
输出必须要有锁存功能
输入必须要有缓冲功能
2 提供输入、输出过程中的状态信号
3 解决计算机与外设信号得不匹配问题：
信号转换功能：电平的匹配
4 设备选择：多个外设时，每一时刻只能与一台外设交换信息
二、接口与端口
一种外设对应一个接口，
一个接口电路对应有多个端口：数据端口、
状态端口
命令端口
三、外设的编址方式
有两种：
1．外设端口单独编址
有单独的指令，单独的I/O操作线
如：8088
优点：速度快
缺点：占用CPU的资源
2．外设与存储器统一编址
优点：不需要单独的指令和操作线，节省CPU资源；
访问RAM的指令便可以访问I/O口，灵活方便；
缺点：占用了RAM空间。

3．MCS—51单片机接口技术中的一般问题
输入和输出指令
8031：I/O口和数据存储器统一编码，无单独I/O指令输出：MOVX @DPTR，A ；
MOVX @Ri， A ；i =0，1
输入：MOVX A，@DPTR ；
MOVX A, @Ri ；
16位地址放入DPTR中，
使用Ri，要先置P2口，
例1：将地址7FF0H中的数据输入（读I/O口）
MOV DPTR，#7FF0H ；I/O口地址
MOVX A，@DPTR ；读入
或：MOV P2，#7FH ；高位地址
MOV RO，#0F0H ；地位地址
MOVX A，@R0 ；读
例2：将2FH输出到1FFFH端口
MOV DPTR，#1FFFH ；
MOV A，#2FH ；要输出的数据送A
MOVX @DPTR，A ；
或： MOV P2，#1FH ；
MOV R1，#0FFH ；
MOV A，#2FH ；
MOVX @R0，A ；
2 接口时序
与外部RAM接口时序一样：
相关信号：P2，P0，ALE，RD，WR
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 OSC
ALE
PSEN
RD
P2 地址A15- A8
P0 读入指令 A7-A0 浮空数据输入I/O口读时序
I/O口操作2个机器周期完成，
写周期WR 为低，RD 为高
3 外设地址的确定—译码法
与外部RAM一样：线选法和全地址译码法
线选法：P2.7——0111 1111 1111 1111 7FFFH
P2.6——？
全地址译码法：使用译码器74LS138 74LS139 74LS154
2764：0000H——1FFFH
6116：E800H——EFFFH
8255：7FFCH——7FFFH
0832：BFFFH
0809：DFFFH
6.2 输入/输出传送的方式
一、无条件传送
1．外设的速度足够快；如：数模转换
2．两次传送的时间足够长；如：LED
二、查询式传送方式（有条件传送）：存在“准备好”信号
优点：接口电路简单
缺点：效率低
适用场合：速度要求不高，CPU不忙的情况
三、中断传送方式：外设准备好数据后，向CPU发出中断申请，
CPU响应中断后，在中断服务程序中进行数据传送，
传送完毕后，CPU返回主程序。

优点：实时性强
适用：速度不太高，CPU较忙，
尤其适用于实时控制
四、DMA（存储器直接存储）方式
在DMA控制器的控制下，数据传送在外设与存储器之间直接
进行，传送过程不需要CPU的参与。

优点：速度快，节省CPU时间
缺点：需要DMA控制器，电路复杂，硬件开销大
五、设计接口电路的基本方法
1 熟悉CPU的结构与外设的原理
CPU接口方式，电平类型，数据传送方式等
外设工作原理，数据线宽度，电平类型
2 合理地选择元器件
根据实际需要，选择现成的元器件
常用的可编程集成电路：
INTEL8255 INTEL8155/8156 8243
8253/8254 MC146818 DS12887
8259 8237 8279
68456847 T6963
AMCC5933 PCI9052
3 编写相应的软件
软件与硬件相结合
测试软件：检查硬件的好坏
应用软件：具体应用。