第六章外部设备的接口.ppt
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6、IDL培训外部接口篇(PPT)
接口篇 -ODBC
信息技术的发展,终于到了这样一个阶段:Everything is Over Database !,看来,不 支持数据库是不行了. IDL提供了支持ODBC的接口,DataMiner,和完整的Intersolv ODBC驱动,支持几乎所 有的主流数据库系统.通过DataMiner既可以使用标准SQL也可以使用DataMiner的API工 具集对数据库操作而不必知道SQL. IDL DataMiner的基本功能 的基本功能 Connect to a database management system (DBMS) Query data from a DBMS Get information about the available database tables in a DBMS Access a table in a DBMS Create a table in a DBMS Delete a table in a DBMS Perform standard SQL operations in the DBMS Get information about the columns in a selected table Add/Change/Delete records in a table 基于ODBC的应用程序架构 的应用程序架构 基于 Database Application. call ODBC API to access a data source Driver Manager. Drivers. Data Source. 测试在你的IDL环境下 环境下ODBC是否可用:status=DB_EXISTS() 是否可用: 测试在你的 环境下 是否可用
第6章 基本输入输出接口(jkbs)--0173页PPT
第6章：6.1 I/O接口概述
为什么需要I/O接口（电路）？
微机的外部设备多种多样 多种外设 信息类型、传送方式、以及工作速度等方 面与CPU差别很大，它们不能与CPU直接 相连，必须经过中间电路再与系统相连， 这部分电路被称为I/O接口电路
第6章：6.1 I/O接口概述（续1）
什么是I/O接口（电路）？
I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传 送和控制任务的逻辑电路，是CPU与外界进行信息 交换的中转站。
PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路 板（适配器）都是接口电路
CPU
接口 电路
I/O 设备
第6章：6.1.1 I/O接口的主要功能
⑴ 对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节 实际的电路常见： 输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节
第6章：2. 接口电路的外部特性
主要体现在引脚上，分成两侧信号 面向CPU一侧的信号：
用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号
面向外设一侧的信号：
用于与外设连接 提供的信号五花八门 功能定义、时序及有效电平等差异较大
第6章：6.1.3 I/O端口的编址
接口电路占用的I/O端口有两类编排形式 I/O端口单独编址
输入指令（IN：将外设数据传送给CPU内的AL/AX）
IN AL,i8 ;字节输入
为什么需要I/O接口（电路）？
微机的外部设备多种多样 多种外设 信息类型、传送方式、以及工作速度等方 面与CPU差别很大，它们不能与CPU直接 相连，必须经过中间电路再与系统相连， 这部分电路被称为I/O接口电路
第6章：6.1 I/O接口概述（续1）
什么是I/O接口（电路）？
I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传 送和控制任务的逻辑电路，是CPU与外界进行信息 交换的中转站。
PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路 板（适配器）都是接口电路
CPU
接口 电路
I/O 设备
第6章：6.1.1 I/O接口的主要功能
⑴ 对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节 实际的电路常见： 输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节
第6章：2. 接口电路的外部特性
主要体现在引脚上，分成两侧信号 面向CPU一侧的信号：
用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号
面向外设一侧的信号：
用于与外设连接 提供的信号五花八门 功能定义、时序及有效电平等差异较大
第6章：6.1.3 I/O端口的编址
接口电路占用的I/O端口有两类编排形式 I/O端口单独编址
输入指令（IN：将外设数据传送给CPU内的AL/AX）
IN AL,i8 ;字节输入
外部信号与设备的接口ppt
接口的应用场景
通信设备
如交换机、路由器、调制解调器等 ，用于数据通信和互联网接入。
电脑周边
如键盘、鼠标、打印机、U盘等， 用于输入输出和数据存储。
工业控制
如传感器、执行器、PLC等，用于 数据采集、控制和监测。
消费电子
如手机、平板、相机等，用于数据 传输和多媒体应用。
05
接口的选用策略
根据实际需要选择接口类型
串行通信接口标准
RS-485是一种半双工通信接口标准，常用于长 距离和多点通信。
连接方式
RS-485接口采用平衡驱动器和差分接收器，能 够抵抗共模干扰。
传输速率
RS-485接口支持的波特率最高可达10Mbps。
CAN接口
现场总线标准
CAN是控制器局域网（ Controller Area Network） 的简称，是一种国际标准的现
防尘防水
保持接口的防尘防水性能，避免接口受潮、进水 ，影响信号传输质量。
清洁保养
定期清洁接口，去除灰尘和污垢，保证接口的正 常工作。
接口的故障排查
检查线缆
检查线缆是否完好无损，如线缆有破损或断路，需要更换线缆。
检查接口
检查接口是否接触良好，如接口松动或脱落，需要重新插拔接口 。
检查驱动程序
检查电脑是否安装正确的驱动程序，如驱动程序缺失或版本不匹 配，需要下载和安装正确的驱动程序。
微机原理与接口技术_第6章 IO接口
另外最好要具有可编程功能
二、I/O接口的一般结构
计算机与外设间交换数据、状态和控制命令的过程称 为通信。完成通信时传送的信号主要包括：数据、状态、 控制信号。
状态信号：反映外设当前所处的工作状态。输入设备数据准备好， READY＝1 输出设备正忙于处理，BUSY＝1。 控制信号：控制外设的工作。 CPU启动或停止外设工作，CPU确定 外设的工作方式。
程序控制方式
程序控制方式是指CPU与外设之间的数据传送由程序 控制完成。 程序控制方式又分为无条件传送和条件传送两种 1.无条件传送方式（同步传送） 特点：输入时假设外设已准备好，输出时假设外设 空闲。 要求：输入接口加缓冲器，输出接口加锁存器。 应用：对简单外设的操作。
1. 无条件传送方式（同步传送） 输入接口的设计要求:
二、I/O接口的一般结构 （续）
外设侧引脚信号：
数据信号：接口缓冲REG与外设间的数据交换； 状态信号：外设工作状态送给接口的状态REG；
控制信号：接口的内部控制逻辑控制外设工 作的控制信号和同步信号。
二、I/O接口的一般结构 （续）
内部控制逻辑：
根据控制REG、状态REG、总线控制信号及 外设状态信号控制I/O接口的工作。
I/O端口地址空间：64K(A0-A15)个8位端口空间。 I/O端口控制信号：由地址线信号和IOW#/IOR# 信号线组成。
外围设备接口有哪些
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外围设备接口
由于外部设备各自的特点，主机与外设间 交换的信息载体形式（模拟、数字、电压、电 流）、数据传送的速率和方式（串行、并行） 等都会有所不同，因此必须在它们之间建立多 种数据转换和缓冲的界面，这就是各种规格的 输入输出接口（Input/Output Interface Port），简称I/O接口。
外围设备接口
微机采用的通信接口标准有计算机专用的也 有电器设备领域通用的，有某一类外设专用的也 有不同外部设备通用的。专用接口如硬盘接口IDE、 键盘鼠标接口PS/2和显示器接口（VGA口）等。 通用I/O通信接口按其数据传送的形式不同可以分 为串行接口和并行接口两大类。
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方向 O I O I I
I O I
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• 组装资料\总线插槽图\电源1.jpg
Biblioteka Baidu
外围设备接口
1. 串行端口RS232C：
串行是指发送一个字节字符的八位二进制 位时是按顺序一位一位的发送了，而接收也是 一位一位地接收，而不是八位同时传送。
外围设备接口
由于外部设备各自的特点，主机与外设间 交换的信息载体形式（模拟、数字、电压、电 流）、数据传送的速率和方式（串行、并行） 等都会有所不同，因此必须在它们之间建立多 种数据转换和缓冲的界面，这就是各种规格的 输入输出接口（Input/Output Interface Port），简称I/O接口。
外围设备接口
微机采用的通信接口标准有计算机专用的也 有电器设备领域通用的，有某一类外设专用的也 有不同外部设备通用的。专用接口如硬盘接口IDE、 键盘鼠标接口PS/2和显示器接口（VGA口）等。 通用I/O通信接口按其数据传送的形式不同可以分 为串行接口和并行接口两大类。
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方向 O I O I I
I O I
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外围设备接口
1. 串行端口RS232C：
串行是指发送一个字节字符的八位二进制 位时是按顺序一位一位的发送了，而接收也是 一位一位地接收，而不是八位同时传送。
第六章输入输出接口基础(CPU与外设之间的数据传输)
第6章：IN指令实例（从20H端口输入一个字）
；方法3：直接寻址，字节量输入
in al,21h mov ah,al in al,20h
；方法4：间接寻址，字节量输入
பைடு நூலகம்
mov dx,21h
in al,dx mov ah,al dec dx in al,dx
；方法1：直接寻址，字量输入
in ax,20h
§6.1 接口的基本概念
微机的外部设备多种多样
工作原理不同 机械、电子、机电、电磁……
传送信息类型多样 数字量、模拟量、开关量
传送速度差别极大 传送方式不尽相同 串行、并行 编码方式不同 二进制、BCD码、ASCII码……
§6.1 接口的基本概念
它们不能与CPU直接相连 必须经过中间电路再与系统相连 这部分电路被称为I/O接口电路
锁存器：功能是把来自设备的输入信息锁存起来，并一直 稳定地保持它，直到微处理器取走信息。如图所示：
EN o
DQ 1 CP
o
DQ
8
.……….
CP 锁存信号 D 数据输入 Q数据输出 功能： CP有效，Q＝D CP无效，Q保持不变
三态缓冲器是微处理器并行总线接口中必须要使用的一种 接口部件。如图所示：
EN
o
输入
其中EN开门： 输入为1时
输出为1
输入为0时
USB接口介绍 PPT
USB3.0 5Gbps(500MB/s)
超高速(Super-Speed) 5V/900mA
2008年11月 / 2013年12月
USB
10Gbps(1280MB/s)[2] 超高速+(Super-
3.1Gen 2
speed+)
20V/5A
2013年12月
发展
USB 3.0是一种USB规范，该规范由英特尔等公司发起。 USB 3.0 也 被认为是SuperSpeedUSB——为那些与PC或音频/高频设备相连接 的各种设备提供了一个标准接口。只是个硬件设备，计算机内只有安 装USB3.0相关的硬件设备后才可以使用USB3.0相关的功能！从键盘 到高吞吐量磁盘驱动器，各种器件都能够采用这种低成本接口进行平 稳运行的即插即用连接，用户基本不用花太多心思在上面。新的USB 3.0在保持与USB 2.0的兼容性的同时，还提供了下面的几项增强功能： ● 极大提高了带宽——高达5Gbps全双工（USB2.0则为480Mbps半 双工）。 ● 实现了更好的电源管理。 ● 能够使主机为器件提供更多的功率，从而实现USB——充电电池、 LED照明和迷你风扇等应用。 ● 能够使主机更快地识别器件。 ● 新的协议使得数据处理的效率更高。
USB接口介绍
目录
➢ USB定义 ➢ USB发展 ➢ USB分类 ➢ USB设计
接口回路 USB Power设计
第六章 IO接口和总线
I/O接口 数据端口 AB 状态端口 CB
数据信息 状态信息
端 口 与 接 口 图 示
DB
CPU
外设
控制信息
控制端口
2、I/O端口的编址方式
端口地址
不同外设具有的端口数各不相同，计算机中为每
个端口都赋予一个惟一编号，也称为端口号。
端口的两种编址方式
(1)存储器映像寻址（也称：统一编址） (2)I/O单独编址方式（也称：独立编址）
(1)存储器映像寻址 把外设端口与内存统一进行编址，每个端口看成一 个内存单元，占用一个地址，访问外设端口可以看成 访问存储单元。
优点：
指令统一，灵活，任何访问存储器的指令都可访问I/O
MOV
AL，[PORT]
;输入
MOV [PORT]，AL
;输出
内存和外设地址分布统一，便于管理
地址空间(共1MB) 00000
B1
245
Vcc /G B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8
A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8
图6-2 74LS245逻辑功能和引脚图
G DIR
缓冲器作用实例
+5V
电路1
CPU
D0
比较：
K
电路1中CPU数据线始
终被K状态占用；
数据信息 状态信息
端 口 与 接 口 图 示
DB
CPU
外设
控制信息
控制端口
2、I/O端口的编址方式
端口地址
不同外设具有的端口数各不相同，计算机中为每
个端口都赋予一个惟一编号，也称为端口号。
端口的两种编址方式
(1)存储器映像寻址（也称：统一编址） (2)I/O单独编址方式（也称：独立编址）
(1)存储器映像寻址 把外设端口与内存统一进行编址，每个端口看成一 个内存单元，占用一个地址，访问外设端口可以看成 访问存储单元。
优点：
指令统一，灵活，任何访问存储器的指令都可访问I/O
MOV
AL，[PORT]
;输入
MOV [PORT]，AL
;输出
内存和外设地址分布统一，便于管理
地址空间(共1MB) 00000
B1
245
Vcc /G B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8
A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8
图6-2 74LS245逻辑功能和引脚图
G DIR
缓冲器作用实例
+5V
电路1
CPU
D0
比较：
K
电路1中CPU数据线始
终被K状态占用；
第六章 输入与输出PPT演示课件
百度文库
数据，状态和控制是不同性质的信息，必须分别传送 但CPU只有 IN 和 OUT 指令 所以外设的状态信息也必须作为数据输入 CPU发出的控制信息也必须作为数据输出 外设与主机的连接端口也包含：数据端口，状态端口和控制端口 每个端口一个地址，CPU是对端口寻址，而不是笼统对外设寻址 接口是有若干个端口组成
放大
A/D
CPU
D/A
执行 机构
接口信号
数据
CPU
I/O
状态
控制
数据 数字量 模拟量 开关量
状态信息 表征目前I/O所处状态
控制信息 CPU发出控制I/O工作的信息
2019年11月4日5时16分
5
端口地址
数据
CPU 数据
端口
状态
M/IO
端口
RD
控制
端口 WR
数据
I/O 状态 装置
控制
CS
D7
IOR ·40H
输入接口
STA：IN AL，40H AND AL，80H JNZ OPE MOV AL，80H OUT 30H，AL JMP STA
OPE：MOV AL，00H OUT 30H，AL JMP STA
HLT
2019年11月4日5时16分
9
查询传送方式
CPU与外设的速度在多数情况下是不匹配的。 CPU必须在外设准备好的情况下才能与其传送数据。 接口电路中一般都有一个反映外设准备就绪的标志。 只有当其表征外设具备工作条件时，CPU才能控制数据的
数据，状态和控制是不同性质的信息，必须分别传送 但CPU只有 IN 和 OUT 指令 所以外设的状态信息也必须作为数据输入 CPU发出的控制信息也必须作为数据输出 外设与主机的连接端口也包含：数据端口，状态端口和控制端口 每个端口一个地址，CPU是对端口寻址，而不是笼统对外设寻址 接口是有若干个端口组成
放大
A/D
CPU
D/A
执行 机构
接口信号
数据
CPU
I/O
状态
控制
数据 数字量 模拟量 开关量
状态信息 表征目前I/O所处状态
控制信息 CPU发出控制I/O工作的信息
2019年11月4日5时16分
5
端口地址
数据
CPU 数据
端口
状态
M/IO
端口
RD
控制
端口 WR
数据
I/O 状态 装置
控制
CS
D7
IOR ·40H
输入接口
STA：IN AL，40H AND AL，80H JNZ OPE MOV AL，80H OUT 30H，AL JMP STA
OPE：MOV AL，00H OUT 30H，AL JMP STA
HLT
2019年11月4日5时16分
9
查询传送方式
CPU与外设的速度在多数情况下是不匹配的。 CPU必须在外设准备好的情况下才能与其传送数据。 接口电路中一般都有一个反映外设准备就绪的标志。 只有当其表征外设具备工作条件时，CPU才能控制数据的
第六章_基本输入输出接口技术
20
6.3 CPU与外设之间的数据传送方式
[例] 设状态端口地址为086H，数据端口地址为084H，外 设忙碌D7=1，请用查询方式写出CPU从存储器缓冲区 Buffer送出1KB的数据给外设的程序段。 LEA SI , Buffer ；取Buffer的有效地址送SI MOV CX , 1000 ；循环次数 W1: MOV DX, 086H ；状态端口地址送DX W2: IN AL , DX ；从状态端口读入状态信息 AND AL，80H ； BUSY=0? JNZ W2 ； BUSY=1，返回继续查询 MOV AL,[SI] ； BUSY=0，取数据 MOV DX, 084H ；数据端口地址送DX OUT DX,AL ；数据输出到数据端口 INC SI ；SI指向下一个字节数据 LOOP W1 ；CX-1送CX≠0，循环 HLT ；CX=0，传送结束
4/16线译码器74LS154
11
§6-2 I/O端口的编址与访问
[思考题]
12
§6-2 I/O端口的编址与访问
[答案]
300H 301H 302H 303H 304H 305H 306H 307H
13
§6-2 I/O端口的编址与访问
三、8086I/O端口的访问 [复习] I/O端口的地址空间：8086用于寻址外设端口的地址线为 16条，端口最多为64K个，端口地址为0000H ~ FFFFH。 IBM-PC/XT机在制造中只使用A9～A0 10位地址来表 示I/O空间，因此其I/O端口的地址为000H ~ 3FFH， 共1 KB。 I/O端口的寻址方式： 直接寻址：指令中直接给出端口的地址，端口寻址范 围为00H~FFH共256个。 间接寻址：使用DX寄存器间接给出I/O端口地址，可 寻址的范围是0000H~FFFFH共64K个端口。 I/O指令： 输入指令：IN 输出指令：OUT
微机原理与接口-第6章 IO接口和总线
第六章 I/O接口和总线
6.1 I/O接口（P195）
要构成一个计算机系统，除了CPU和存 储器之外，还需要有各种接口电路，负责 完成各种外设与CPU之间的数据交换。
能不能将各种外设像存储器一样直接
挂接到CPU总线上呢？ 不能！
接口（界面、过程）挂接CPU与IO设备，接口有两 个侧面，一个面向CPU，一个面向IO设备
I/O接口
微机原理与接口
373内部结构示意图
锁存器74LS373
微机原理与接口
有八个锁存器单元，每个包括一个有记忆功能的D触 发器和一个三态门。
两个控制输入端G和OE，OE则是控制能否输出所锁存 的数据,G是控制锁存和直通，
374与373的区别：374的G端要用上升沿来触发
273则是不含三态门的锁存器，相当于一个寄存器，只能 锁存数据，不能三态缓冲。
的数据信息。状态信息是输入信息；控制信息是
输出信息。在CPU与接口的信息交换过程中，根 据其地址不同来进行区分。
所以，端口必须编址才能进行读写操作！
三、I/O端口的寻址方式
微机I/原O接理口与接口
由于大规模集成电路的飞速发展，目前微机系统 所采用的接口电路芯片都是可编程的，也就是说CPU 通过向接口芯片输出不同的控制字，就可以改变接口 的工作方式，这样就可以使同一接口芯片尽量适应尽 可能多的工作环境。
微机原理与接口
6.1 I/O接口（P195）
要构成一个计算机系统，除了CPU和存 储器之外，还需要有各种接口电路，负责 完成各种外设与CPU之间的数据交换。
能不能将各种外设像存储器一样直接
挂接到CPU总线上呢？ 不能！
接口（界面、过程）挂接CPU与IO设备，接口有两 个侧面，一个面向CPU，一个面向IO设备
I/O接口
微机原理与接口
373内部结构示意图
锁存器74LS373
微机原理与接口
有八个锁存器单元，每个包括一个有记忆功能的D触 发器和一个三态门。
两个控制输入端G和OE，OE则是控制能否输出所锁存 的数据,G是控制锁存和直通，
374与373的区别：374的G端要用上升沿来触发
273则是不含三态门的锁存器，相当于一个寄存器，只能 锁存数据，不能三态缓冲。
的数据信息。状态信息是输入信息；控制信息是
输出信息。在CPU与接口的信息交换过程中，根 据其地址不同来进行区分。
所以，端口必须编址才能进行读写操作！
三、I/O端口的寻址方式
微机I/原O接理口与接口
由于大规模集成电路的飞速发展，目前微机系统 所采用的接口电路芯片都是可编程的，也就是说CPU 通过向接口芯片输出不同的控制字，就可以改变接口 的工作方式，这样就可以使同一接口芯片尽量适应尽 可能多的工作环境。
微机原理与接口
接口技术
（一）接口（第六章）
1、接口、接口技术、接口功能P149
接口:是指计算机之间、CPU和存储器、CPU和外部设备之间通过总线进行连接的逻辑部件(电路),它是CPU与外界进行信息交换的中转站。
接口技术:采用软件、硬件相结合的方法，实现CPU与外设之间协调与匹配，实现两者之间高效、可靠的进行信息传递的一门技术。
接口功能:（1）选择外设：在微机系统中一般有多个外设，但同一时间，CPU只能与一台外设交换信息。所以CPU与接口交流，与同存储器一样，都要寻址，正确选择一个外设。
（2）状态信号应答：CPU可以通过接口检测、获得外设的工作状态，也可通过接口发一些控制信息，设置或改变外设的工作状态，以协调数据传送之前的准备工作。
（3）数据格式转换：外设所用数据格式和微机系统内的不兼容，如正负逻辑的转换，串行与并行数据转换（4）协调速度：即有数据锁存、缓冲功能。外设工作速度慢，为了不影响CPU的工作效率，让CPU总是等待外设，在接口中数据缓冲器，CPU可把数据放到其中，就可以继续其他工作。
（5）中断管理：提供中断信号，使CPU和外设可采用中断方式进行数据传送，提高传送效率。
I/O接口的结构（内部包含哪些寄存器）。P149
I/O接口是一电子电路(以IC芯片或接口板形式出现),其内有若干专用寄存器和相应的控制逻辑电路构成。它是CPU和I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁。
传递的信息有：数据、状态及控制信息
2、CPU与I/O接口传送信息的方式及特点，使用何种指令（重点掌握查询方式）P152、156
查询方式：查询方式是指CPU传送数据之前，主动去查询外部设备是否“准备好(READY)”。若没有准备好，则继续查询其状态，直至外部设备准备好了，即CPU确认外部设备已具备传送条件之后,才进行数据传送。根据数据的传送方向, 分为查询式输入和查询式输出两种接口电路。
第06章-IO系统设计ppt课件(全)
（1）DMA预处理 在进行DMA数据传送之前，需要CPU执行一段程序，做
一些必要的准备工作。
（2）数据交换操作 DMA控制器获取总线后，DMA控制器根据在DMA预处
理阶段CPU送来的DMA操作命令字所规定的传送方式进行输 入 或 输 出 操 作 ， 直 到 将 所 有 数 据 传 输 完 毕 （ WC 为 溢 出 状 态），DMA控制器交还总线，发出中断请求。
⑦D触发器以“准备就绪”状态通知CPU，表示“数据 缓冲满”。
⑧CPU执行输入指令，将数据缓冲寄存器中的数据送 至CPU的通用寄存器，再存入主存相关单元。
中断技术：当接口出现需要程序干预的事件，通过中断通 知CPU，CPU再读取状态寄存器，确定事件的种类，以便 执行不同的代码处理，效率高而且及时。
准备好？ 否 是
传送一个数据
修改主存地址
修改计数值 未完
传送完？ 完
结束I/O传送
6.2.2 程序查询方式的接口电路
数据线 ⑥ 准备就绪⑤
启动命令① &
地址线
DBR
D
B
Q
Q
SEL 设备选择电路
输入 ③ 数据
② 启动设备
④ 设备工作
结束
图6.６ 程序查询方式接口电路（输入）的基本组成
以输入设备为例，该接口的工作过程如下：
硬件中断（硬中断）：是一个异步信号，表明需要注意、 或需要改变执行一个同步事件。
一些必要的准备工作。
（2）数据交换操作 DMA控制器获取总线后，DMA控制器根据在DMA预处
理阶段CPU送来的DMA操作命令字所规定的传送方式进行输 入 或 输 出 操 作 ， 直 到 将 所 有 数 据 传 输 完 毕 （ WC 为 溢 出 状 态），DMA控制器交还总线，发出中断请求。
⑦D触发器以“准备就绪”状态通知CPU，表示“数据 缓冲满”。
⑧CPU执行输入指令，将数据缓冲寄存器中的数据送 至CPU的通用寄存器，再存入主存相关单元。
中断技术：当接口出现需要程序干预的事件，通过中断通 知CPU，CPU再读取状态寄存器，确定事件的种类，以便 执行不同的代码处理，效率高而且及时。
准备好？ 否 是
传送一个数据
修改主存地址
修改计数值 未完
传送完？ 完
结束I/O传送
6.2.2 程序查询方式的接口电路
数据线 ⑥ 准备就绪⑤
启动命令① &
地址线
DBR
D
B
Q
Q
SEL 设备选择电路
输入 ③ 数据
② 启动设备
④ 设备工作
结束
图6.６ 程序查询方式接口电路（输入）的基本组成
以输入设备为例，该接口的工作过程如下：
硬件中断（硬中断）：是一个异步信号，表明需要注意、 或需要改变执行一个同步事件。
微机原理与接口技术第6章_IO接口和总线
查询式输入代码片段
6.1、 I/O接口
查询式输出
6.1、 I/O接口
查询式输出时，状态寄存器的状态指示输出设备是否空 闲。
外设
数据线
状态线
6.1、 I/O接口
查询式输出工作过程
当输出设备将数据输出后，会发出一个ACK信号，使D触 发器翻转为0。
CPU查询到这个状态信息后，便知道外设空闲，可以执行 输出指令，将新的输出数据发送到数据总线上，同时 把数据口地址发送到地址总线上。
线转换为有效
状态
6.1、 I/O接口
外设
1、CPU读状态端口，查BUSY线 2、CPU写数据，(1)、数据进入数据锁存器；(2)、BUSY 有效 3、输出设备工作完毕，busy无效
6.1、 I/O接口
查询式输出代码片段
条件传送特点
6.1、 I/O接口
优点：电路简单 缺点：降低CPU效率，实时性不强
也成为界面，它使两者之间能很好地协调工作，每一个
外设都要通过接口电路才能和主机相连。
CPU
接口
外设
可编程输入输出接口芯6.片1、 I/O接口 随着大规模集成电路技术的发展，出现了许多通用的可 编程接口芯片，可用它们来方便地构成接口电路。 后面几章将介绍常见的可编程I/O接口芯片的原理、编 程方法及与CPU的连接方法。
双向8路数据缓冲器， 控制信号为片选信号 输入端G，方向控制 信号DIR。
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硬 设备时，最高有效传输速率约为9.6Mb/s。
件 USB1.1还支持1.5Mb/s的低速传输。
技 USB2.0的最高传输速率为480Mb/s。
术 4. 可靠性
基 础
USB采用平衡传输方式，抗干扰性好。
USB带硬件纠错能力，可完成对软件透明的检错和重 发。
第 22 页
6.4 USB 接口
5. 使用方便
算 发送时先将并行的字节转换成串行的位并逐位发送，接
机 收时再将逐位收到的数据位拼装成字节。
硬
其特点是接口线数少、传送距离长、速度慢、电路 复杂(必须有“串→并”和“并→串”变换和位同步控制
件 电路)。串行信号由起始位、数据位、停止位构成。传送
技 单位为字节。串行信号波形：
术
11010110
基
础
起始位
鼠标器
打印机
总线插槽
显示卡 声卡
网卡
显示器
音 箱
局域网
6.1 接口的基本知识
在程序中执行输入/输出(In/Out)
计 指令，产生读/写和地址信号，
算
Baidu Nhomakorabea
地址指向特定的接口电路
机
输入/输出指令产生的总线
硬
信号送到各个I/O接口电路
件
技 不同的接口电路识别特定的地
术 基
址组合(地址译码)，被选通的接 口打开数据传送通道
计 6.4.1 USB接口的发展
算
由Compaq、Intel、Microsoft、NEC等公司共同研制， 1996年公布USB1.0，1998年公布USB1.1，2000年公
机 布USB2.0。Microsoft从Windows 98 SE开始全面支
硬 持USB。目前带USB接口的设备越来越多。
件
技
读(In)：接口中的数据→CPU
础
写(Out):CPU数据→I/O接口
CPU 总线
I/O接口 I/O设备
第4 页
6.1 接口的基本功能
接口一般具有地址译码、数据传送、数据缓
计 冲、信号变换、中断等功能。
算
地址译码：一个计算机系统有多种和多台外部
机 硬 件
设备，因此就有多个I/O接口，为了能够对各个设 备进行选择，必须给它们分配不同的地址码。
硬
33600、38400、57600、115200BPS( Bit Per Second)。
件 ② 可设定5~8个数据位。
技 ③ 可设定1、1.5、2个停止位。
术 ④ 可设定字节校验为奇校验、偶校验或无校验等。
基 通信双方必须约定好使用的通信速率和其他参数。
础
第 12 页
2. 接口信号说明(→:DTE到DCE，←:DCE到DTE)
5~8个数据位
停止位
第8 页
6.2 串行接口
并行
集成声卡
计
接口
游戏杆/MIDI
算 鼠标 机 (PS/2)
硬 键盘
件
USB 串行接口1 串行接口2 集成声卡
技
(两个) (COM1)
(COM2) SPK,OUT,IN
术 6.2.2 RS-232-C串行接口机械特性
基 1. 连接器：采用DB25和DB9(D型)连接器，DB25多 础 为早期设备使用，DB9多为现在使用。
硬
10
11
件
12
应答信号(Acknowledge) 忙信号(Busy)
无纸信号(Peper End)
技
13 14
联机信号(Select) 自动走纸(Auto Leed)
术
15 16
基
17
础
18～25
错误信号(Error) 初始化(Initialize Printer) 选择输入(Select Input) 地/返回数据(GND/ D0R~D7R)
3. 增强型并行口(EPP)：高速双向，传输速率500KB ~ 2MB/s。
术 4. 增强性能并行口(ECP)：高速双向，传输速率500KB ~
基 2MB/s。需要DMA支持。
础 目前的PC机一般都支持EPP和ECP。可通过BIOS设置。
第 18 页
6.4 USB(Universal Serial Bus)接口
基 USB： 速度慢、成本低。可应用于各种低速外设。
础
第 25 页
6.6 IDE接口－Integrated Drive Electronics
IDE接口目前主
计 要用于连接硬盘的
算 光盘驱动器。一般
机 通过软电缆连接主
硬 件 技 术
机的IDE接口和硬 盘及光驱。
IDE的正式名称 为ATA (AT附属)， IDE的初始版本来
技 术 基
USB还需要在BIOS中支持。现在所有 的主板都内置有对USB 的支持。
础
第 24 页
6.5 IEEE-1394接口－FireWire(火线)
6.5.1 IEEE-1394简介
计 由IEEE(The Institute of Electrical and Electronic Engineers
计
2. 电缆长度 RS-232C电缆的最大长度和线缆类型、通信速率等有
算 关，一般情况下限制在15米。
机 6.2.3 RS-232-C串行接口电气特性 硬 1. 信号电平：采用双极非平衡方式，负电平(-3 ~ -15V) 件 代表逻辑1，正电平(+3 ~ +15V)代表逻辑0。一般使用
技 ±12V。
机 SLCT IN: 低电平有效，使打印机处于联机状态。
硬 ACK: 低电平有效，表示打印机准备好，可以接收数据。
件 技
BUSY: 高电平有效，表示打印机处于忙状态。 PE: 高电平有效，表示打印机缺纸。 SLCT: 高电平有效，表示打印机为联机状态。
术 ERROR: 低电平有效，表示打印机出错，包括无纸、
计 算
自带+5VDC电源，可输出500mA。 具有热插拔能力。
机 6. 节省资源
硬 节省系统硬件资源，尤其是中断线和DMA通道。
件 7. USB外部设备正迅速普及
技 术
目前大多数外部设备都有USB接口产品，如打 印机、扫描仪、键盘、鼠标、音响、MODEM、
基 游戏杆、外置硬盘/光驱等。
础
第 23 页
基
脱机以及错误状态。
础
第 17 页
6.3 并行接口
6.3.3 并行接口新标准 计 最早的并行口只有输出没有输入功能，只适合接打印机。 算 为了满足输入应用和高速的需求，并行口经过不断的改进：
机 1. 标准并行口：增加4位输入能力，输出速率150KB/s，
硬 输入速率50KB/s。
件 技
2. 双向并行口(8位) ：8位输入，双向传输速率150KB/s。
第9 页
计 算 机 硬 件 技 术 基 础
6.2 串行接口
DB9连接器：
CD:载波检测
1
RxD:接收数据
2
外
TxD:发送数据
3
5
部
DTR:数据终端就绪 4
主
9
设
SG:地线
5
机
备
DSR:数据设备就绪 6
RTS:请求发送
7
DTE
DCE
CTS:清除发送
8
6
1
RI:振铃指示
9
第 10 页
6.2 串行接口
硬 口快的多(约150
件 KB/s)。PC机并
技 术
行接口一般用于 接打印机，也可 用于接外置硬盘、
基 光驱等。
础
接PC机
接打印机
打印机 电缆插座
第 15 页
6.3 并行接口
6.3.1 并行接口引线定义
计
算
PC 机 DB25 并行口引脚
信号线 定义
机
1 2~9
选通(Strobe) 数据(D0~D7)
术
基
础
第 19 页
6.4 USB 接口
6.4.2 USB简介
计 USB是一种全新的，高
算 速、灵活、通用、方便、
机 硬
可靠的接口。 1. 物理接口
件
引脚
信号名
技
1 VCC +5V电源
术
2 -Data 信号负
基
3 +Data 信号正
础
4
GND 地线
第 20 页
6.4 USB 接口
2. 连接方式
计 PC机的USB接口可以连接外设、复合设备和集线器。
算 机 硬
接口的ROM中，有的放在主机板的 ROM中，当需要时才装入内存。在PC
件 机中，这些软件称为基本I/O系统，即
技 BIOS。应用程序可以通过调用BIOS来
术 操作I/O接口，而避免由应用程序直接
基 访问硬件。
础
第7 页
6.2 串行接口－Serial Port
6.2.1 串行接口标准
计
数据以串行(逐位)的方式传送的接口叫串行接口。
Windows系统对USB的支持
USB遵从Intel 的即插即用（PnP）规范，
计 插入设备后，PC机中的USB控制器检测设
算 备，自动判断并分配所需的资源和驱动程
机 序。Microsoft开发了USB驱动程序，并将它
硬 们包含在Windows98、Windows2000、
件 WindowsXP 中。
第 13 页
3. 接口信号说明举例
计 DCE为MODEM，DTE 为PC机。通信方式为全
算 双工(可不使用RTS和CTS)
机
硬
件
RS232
电话
线路 电话网
技
MODEM
术
PC
基
础
第 14 页
6.3 并行接口－Parallel Port
并行接口中数据
计 以并行方式传送，
算 每次一个字节(8
机 位)，速度比串行
数据传送：CPU执行输入/输出指令与外部设 备交换数据。
技
数据缓冲：用于输入输出过程中的暂存，对方
术 不能及时接收数据时，将数据暂存在接口电路
基 中。
础
第5 页
接口的基本功能
信号变换：完成计算机数字信号与I/O设
计 备信号(如模拟信号、开关信号、计数脉冲等)
算 的相互转换。
机 硬 件 技 术 基 础
数据格式转换：若CPU字长16位，而外部 设备按位串行传送，则I/O接口需进行串-并 数据格式转换。若CPU字长32位，而外部设 备数据格式为8位，这时需进行组装或分解。
中断：一般用于I/O电路中，以提高接口 效率。
第6 页
接口的基本功能
一个完整的I/O接口，还包含相应
计 的软件驱动程序。这些软件有的放在
算 机
最多可以连接5级集线器，最多可连接127台外设和集 线器。
硬
件
技
USB
外设
2端口集线器
术
基
主机
础
7端口 集线器
复合外设 外设
第 21 页
6.4 USB 接口
3. 速度
计 USB1.1的最高位速率为12Mb/s，但当一个USB连接
算 机
多个设备时，各个设备共享12Mb/s的传输带宽。
另外，在传输的信息中还携带有状态、控制和差错校 验信息，实际的信息传输速率要低一些，只连接一台
有效 信号 极性 方向 －→ ＋→ －← ＋← ＋← ＋← －→ －← －→ －→ 0/－ －/←
第 16 页
6.3 并行接口
STB: 低电平有效，用于主机对打印机的数据选通。
计 AUTO LF: 低电平有效，打印完后自动走纸换行。
算
INIT: 低电平有效，使打印机的控制器初始化信号，并 同时清除打印缓冲区。
基 自16位ISA总线(又
础 叫AT总线)。
算 电气和电子工程师协会)于1995年发布。使用六芯电缆
机
－差分数据对、差分时钟对及电源和地线，可通过电 源线提供1.5A电流。
硬 传输速率为100、200和400Mb/s，最多支持63个外部
件 设备。
技 6.5.2 IEEE-1394与USB比较
术 1394： 速度快、成本高。主要用于数字视频传输。
术
+5V
TTL电平 0V
基
础
RS-232 +12V 电平
-12V
11010110
第 11 页
串行接口
6.2.4 RS-232C接口信号
计 1. 信号标准
算 ① 可设定的通信速率：150、300、600、1200、2400、
机
3600、4800、7200、9600、14400、19200、28800、
请点击鼠标观看
第六章 外部设备的接口
• 接口的概念 • 串行接口 • 并行接口 • USB接口
• IEEE-1394接口 • IDE接口 • SCSI接口 • 红外接口IrDA
6.1 接口的基本知识
计 6.1.1 PC机接口概述
算 接口：用于完成计算机主机系统与外部设备之间的信息
机 硬
交换。一般接口由接口电路、连接器(连接电缆) 和接口软件(程序)组成。
DTR (Data Terminal Ready →): 数据终端就绪，表示
技
DTE准备就绪。
术
DSR (Data Set Ready ←): 数据设备就绪，表示DEC准 备就绪。
基 RI (Ring Indicator ←): 振铃检测指示，MODEM使用。
础 CD(Carrier Detect ←): 载波检测指示，MODEM使用。
计 算
TxD (Transmitted Data →): 数据发送。 RxD (Receive Data ←): 数据接收。 RTS (Request To Send →): 请求发送，表示要求发送数
机 据到DCE。
硬 件
CTS (Clear To Send ←): 清除发送(允许发送)，表示 DCE可以接收数据，对RTS的应答。
件
技
主机
术
系统 (CPU
总
接口
线
电路
连接电缆
外部 设备
基
系统)
础
第2 页
PC机的模块构成
总线
存储器
CPU
微型 机主 机板
微型 机主 机箱
+12/-12 +5/-5
电源
220VAC
硬盘接口 软驱接口
通信接口 专用 接口
硬盘 光盘驱动器
软盘驱动器
串行接口 并行接口 USB
扬声器
键盘
调制解 调器 扫描仪