07级第六章输入输出及接口

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端口n 端口 端口1 端口 端口2 端口
A
接 口 电 路
低位地址编码(Ai～A0) 低位地址编码 高位地址编码(An～Ai+1) 高位地址编码
Ai…A0 CSB CSn
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端口n 端口
B
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低位地址编码(Ai~~A0)——接到 接到I/O接口芯片本身， 接口芯片本身， 低位地址编码 接到 接口芯片本身 经过片内译码器选中芯片内I/O端口。 端口。 经过片内译码器选中芯片内 端口 高位地址编码(An~~Ai+1)——连接系统译码器， 连接系统译码器， 高位地址编码 连接系统译码器 经过译码产生片选信号，选中不同的I/O接口芯片。 接口芯片。 经过译码产生片选信号，选中不同的 接口芯片 2）对高位地址编码实行系统译码有两种译码方式： 对高位地址编码实行系统译码有两种译码方式： 部分译码（线译码、混合译码）——只用高位地址线 部分译码（线译码、混合译码） 只用高位地址线 中的一部分参加系统译码。会产生I/O端口地址重叠。 中的一部分参加系统译码。会产生I/O端口地址重叠。 I/O端口地址重叠 全译码——全部高位地址线都参加系统地址译码。口 全部高位地址线都参加系统地址译码。 全译码 全部高位地址线都参加系统地址译码 地址与I/O端口是唯一对应的。 地址与I/O端口是唯一对应的。 I/O端口是唯一对应的
DB
数据端口 控制端口 状态端口
CPU 系统
AB CB 译码
EN 工作使能 信号
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I/O端口地址译码例1 使用逻辑门实现对端口的译码。 I/O端口地址译码例1：使用逻辑门实现对端口的译码。 端口地址译码例
地址编码分析： 地址编码分析： A9A8‘ A7A6A5A4‘ A3A2A1A0 1 0 ，1 1 0 0 ，0 1 1 1
、接口电路的可编程性： 4、通常微机系统要同时面对多 5、接口电路的可编程性：无须改 动硬件， 个外部设备——①要准确识别 动硬件，用软件编程的方法确 个外部设备 ① 修改接口电路的工作方式。 每个外设。 并行工作， 定、修改接口电路的工作方式。 每个外设。②并行工作，以实 3 现高效运转。 现高效运转。
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I/O接口的地址译码 三、对I/O接口的地址译码 ㈠、地址译码电路的作用：从硬件上保证端口地址 地址译码电路的作用： 编码与译码输出信号的唯一对应。 编码与译码输出信号的唯一对应。 译码输出信号一般用作端口的工作使能信号（片 译码输出信号一般用作端口的工作使能信号（ 选）。 片选信号是保证接口电路正常工作的仅次于电源、 片选信号是保证接口电路正常工作的仅次于电源、 是保证接口电路正常工作的仅次于电源 接口电路 接地的最重要的信号。 接地的最重要的信号。
依不同工作原理 的电路编制程序。 的电路编制程序。
电路
电路何时做何动 信号如何变化。 作，信号如何变化。
程序 时序
程序的逻辑关系要 与时序相吻合。 与时序相吻合。
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§6-2 接口技术的基本内涵
一、接口电路的基本硬件成分 若干个实现具体功能的端口组成的 1、接口电路是由若干个实现具体功能的端口组成的。 、接口电路是由若干个实现具体功能的端口组成的。 2、端口(port)的概念 : 、端口 的概念 接口电路中用于传送某一特定信息的硬件通路。 接口电路中用于传送某一特定信息的硬件通路。 3、信息流： 、信息流： 从一般意义上讲CPU与外设之间交换信息存在着三种 与外设之间交换信息存在着三种 从一般意义上讲 不同性质的信息流—— 不同性质的信息流 数据信息： 系统与外设之间相互传递的数据。 数据信息：CPU系统与外设之间相互传递的数据。 系统与外设之间相互传递的数据 控制信息： 系统发给外设的控制信号。 控制信息：CPU系统发给外设的控制信号。 系统发给外设的控制信号
& 1 & 2
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读写控制信号加入译码电路输入端， 将I/O读写控制信号加入译码电路输入端，确定 读写控制信号加入译码电路输入端 了所选端口的输入输出性质。 了所选端口的输入输出性质。
&1输出有效时选中的端口 输出有效时选中的端口 是一个输入端口
mov dx,2c7h in al, dx
& 1 & 2 &2输出有效时选中的 输出有效时选中的 端口是一个输出端口
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I/O端口地址译码例1 教材P157 6_2） I/O端口地址译码例1： （教材P157 图6_2） 端口地址译码例
地址线A2 直接连到接口芯片， 地址线 ～ A0直接连到接口芯片， A9～ A6连接系统地 直接连到接口芯片 连接系统地 址译码，其他地址线未参加译码。 址译码，其他地址线未参加译码。 部分高位地址线 确定接口 芯片由内有 8个端口。 个端口。 个端口
DB AB CB

接口 电路
外部 设备
二、为什么要有接口电路
1、接受、执行CPU系统的命令 、接受、执行 系统的命令— 系统的命令 —CPU系统与外设之间信号的 系统与外设之间信号的 CPU系统与外设之间各种信 1、CPU系统与外设之间各种信 应答联络。 应答联络。 号线在功能定义、逻辑关系、 号线在功能定义、逻辑关系、 2、对外部设备的寻址选择。 时序关系等方面的不兼容。 、对外部设备的寻址选择。 时序关系等方面的不兼容。 2、CPU系统与外设之间工作速 CPU系统与外设之间工作速 度的不一致。 度的不一致。 3、CPU系统与外设之间信息格 CPU系统与外设之间信息格 式的不一致。 式的不一致。 3、输入输出数据的缓冲、传递。 、输入输出数据的缓冲、传递。 4、对传输信息的转换、调整—— 、对传输信息的转换、调整 信息格式；信息的时序； 信息格式；信息的时序；信息 的电气特性匹配。 的电气特性匹配。 微机CPU系统与外部设备之间 微机CPU系统与外部设备之间 CPU 的几个基本矛盾： 的几个基本矛盾： 接口电路应具备的基本功能
信息
端 口
汇编语言实现： 端口地址， 汇编语言实现：OUT 端口地址， Al /AX 语言实现： C语言实现：void outport(int portid,int value);
（输出函数） void outportb(int portid, unsigned char value); 输出函数）
低位地址线
为全0时基地址是 当A15～ A10、 A5～ A3为全 时基地址是 ～ 、 ～ 为全 时基地址是200H。 。
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对I/O端口地址译码例1（教材P157 图6_2） I/O端口地址译码例1 教材P157 6_2） I/O端口地址译码例 的地址编码分析： 的地址编码分析：
A9～A6为编 ～ 为编 码 1000 A15A14~~ A11A10A9A8 0 0 ~~ 0 0 1 0 （设：A15～A10为0） ～ 为 ） A5A4A3 自由 端口地址 0200H ┇ 0207H 端口地址 0230H ┇ 0237H
数据信息 控制信息
AB
控制端口
EN控
系统 CB
译码
状态端口
EN状
外 部 设 备
状态信息
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EN 工作使能（门控）信号 工作使能（门控）
二、对接口电路的基本软件驱动 1、CPU对端口的识别： 、 对端口的识别： 对端口的识别 * CPU按端口地址区别各个不同的端口。 CPU按端口地址区别各个不同的端口。 按端口地址区别各个不同的端口 端口地址：每个端口唯一对应的编号。 * 端口地址：每个端口唯一对应的编号。 不同类型的CPU对端口地址的编址方式不同， CPU对端口地址的编址方式不同 * 不同类型的CPU对端口地址的编址方式不同，总的有 两种： 两种： I/O端口独立编址 端口独立编址—— I/O端口地址完全独立与系 I/O端口地址完全独立与系 a I/O端口独立编址 统存储器地址。I/O端口地址的形式与存储器地址完全 统存储器地址。I/O端口地址的形式与存储器地址完全 不同；对I/O端口的访问有专门的指令。 不同； I/O端口的访问有专门的指令。 端口的访问有专门的指令 I/O端口与存储器单元统一编址 端口与存储器单元统一编址——端口地址占用 b I/O端口与存储器单元统一编址 端口地址占用 了内存地址空间的一部分。端口地址与内存单元地址 了内存地址空间的一部分。 的形式完全相同；没有专门的I/O指令。 I/O指令 的形式完全相同；没有专门的I/O指令。 9
7 状态信息：外设的工作状态信号可供 系统检测。 状态信息：外设的工作状态信号可供CPU系统检测。 系统检测
数据信息
CPU 系统
数据端口 控制端口 状态端口
控制信息 状态信息
外 部 设 备
4、从一般意义上接口电路的基本硬件成分： 、从一般意义上接口电路的基本硬件成分：
接口电路
CPU
DB
数据端口
EN数
输入/输出及 输出及接口 第六章 输入 输出及接口
接口及接口技术的基本概念 接口技术的基本要素 CPU与接口交换数据的方式 与接口交换数据的方式
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§6-1 微型计算机接口与接口技术
一、什么是接口
与外部世界的连接电路， “CPU与外部世界的连接电路，是CPU与外界进 与外部世界的连接电路 与外界进 行信息交换的中转站。 行信息交换的中转站。” 与外设之间各种关系的专门电路。 “协调CPU与外设之间各种关系的专门电路。” 协调 与外设之间各种关系的专门电路 接口电路示意图: 接口电路示意图 CPU系统 CPU系统
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在接口技术中电路、程序、时序三者相辅相成，互相依存。 * 在接口技术中电路、程序、时序三者相辅相成，互相依存。 电路： 系统与外部设备之间的接口电路。 电路：CPU系统与外部设备之间的接口电路。 系统与外部设备之间的接口电路 程序： 系统对接口电路并通过接口对外设的驱动控制程序。 程序：CPU系统对接口电路并通过接口对外设的驱动控制程序。 系统对接口电路并通过接口对外设的驱动控制程序 时序： 系统访问接口时各个信号之间的基本时间关系； 时序：CPU系统访问接口时各个信号之间的基本时间关系； 系统访问接口时各个信号之间的基本时间关系 接口电路工作时各信号之间的基本时间关系； 接口电路工作时各信号之间的基本时间关系； 外部设备工作过程中的基本时间关系。 外部设备工作过程中的基本时间关系。