IO接口的功能
pc机中io接口用于连接
pc机中io接口用于连接在计算机系统中，输入/输出（Input/Output，简称I/O）是指计算机与外部设备之间进行数据交换的过程。
而在PC机中，I/O接口就是用于连接计算机主机与外部设备之间的硬件接口。
本文将以PC机中的I/O接口为主题，介绍其作用和常见的接口类型。
一、什么是PC机中的I/O接口在PC机中，I/O接口是计算机主机与外围设备之间进行通信的枢纽。
通过I/O接口，计算机可以将数据发送给外部设备，或者从外部设备接收数据。
它实质上是通过电信号的方式将计算机内部的电信号与外部设备连接起来。
二、PC机中常见的I/O接口类型及其作用1. 串口（Serial Port）串口是一种用于串行通信的接口，它通过一根信号线将数据逐位地传输给外部设备。
串口接口通常用于连接打印机、调制解调器、条码扫描器等设备。
2. 并口（Parallel Port）并口是一种用于并行通信的接口，它能同时传输多个位的数据。
并口接口通常用于连接打印机、扫描仪等需要高速数据传输的设备。
3. USB接口（Universal Serial Bus）USB接口是目前应用最广泛的接口类型之一。
它可以连接多种外部设备，包括鼠标、键盘、摄像头、移动存储设备等。
USB接口的优势在于方便插拔和高速数据传输。
4. 网络接口（Network Interface Controller，NIC）网络接口是用于连接计算机与局域网或互联网的接口。
通过网络接口，计算机可以实现与其他计算机的通信和数据传输，实现Internet上的各种功能。
5. 显卡接口（Graphics Card Interface）显卡接口是用于连接计算机主机与显示器的接口。
通过显卡接口，计算机可以将图形信号发送给显示器，并实现图像的显示。
6. 声卡接口（Sound Card Interface）声卡接口是用于连接计算机主机与音频设备的接口。
通过声卡接口，计算机可以实现音频信号的输入和输出，实现音频的播放和录制功能。
计算机组成原理——IO接口以及IO设备数据传送控制方式
计算机组成原理——IO接⼝以及IO设备数据传送控制⽅式接⼝可以看作是两个部件之间交接的部分。
硬件与硬件之间有接⼝，硬件与软件之间有接⼝，软件与软件之间也有接⼝。
这⾥我们所说的I/O接⼝，⼀边连接着主机，⼀边连接着外设。
I/O接⼝的功能I/O接⼝的基本结构CPU和外设之间通常传递的信息：数据、状态、控制。
组成:寄存器组、控制逻辑电路、主机与接⼝和接⼝与I/O设备之间的信号联接线、数据地址线、控制状态信号线。
其实中间红框内的部分就是对应到电路板上的插⼝，⼜分为内部接⼝和外部接⼝两种。
内部接⼝：与系统总线相连，实质上是与内存、CPU相连。
数据的传输⽅式也只能是并⾏传输。
外部接⼝：通过接⼝电缆与外设相连，外部接⼝的数据传输可能是串⾏⽅式，因此I/O接⼝需具有串并转换功能。
接⼝与端⼝接⼝就是I/O接⼝，端⼝实质接⼝电路中可以被CPU访问的寄存器。
I/O端⼝及其编址为了便于CPU对I/O设备进⾏寻址和选择，必须给众多的I/O设备进⾏编址，也就是说给每⼀台设备规定⼀些地址码，称之为设备号或端⼝地址。
统⼀编址：与存储器共⽤地址，⽤访存指令访问I/O设备。
独⽴编址：单独使⽤⼀套地址，有专门的I/O指令。
接⼝类型I/O设备数据传送控制⽅式1.程序直接控制传送⽅式⼜叫查询⽅式。
是完全通过程序来控制主机和外围设备之间的信息传送。
通常的办法是在⽤户的程序中安排⼀段由输⼊输出指令和其他指令所组成的程序段直接控制外围设备的⼯作。
也就是说CPU要不断地查询外围设备的⼯作状态，⼀旦外围设备“准备好”或“不忙”，即可进⾏数据的传送。
该⽅法是主机与外设之间进⾏数据交换的最简单、最基本的控制⽅法。
⽆条件传送：只有在外设总处于准备好状态程序查询⽅式优点：较好协调主机与外设之间的时间差异，所⽤硬件少。
缺点：主机与外设只能串⾏⼯作，主机⼀个时间段只能与⼀个外设进⾏通讯，CPU效率低。
程序查询⽅式接⼝结构：⼀次只能查询⼀个字的原因？在这种传送⽅式下，外部数据是要存到CPU寄存器中的，故需要⼀个字。
第15讲IO接口电路基本概念
端口B和C: 都包含一个8位数据输入缓 冲器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 输出数据能锁存，输入数据不锁存。
端口C:可分成两个4位端口，分别定义 为输入或输出端口，还可定义为控制、状 态端口，配合端口A和端口B工作。
NEXTIN：IN TEST JZ
IN
AL，STATUS-PORT；从状态口输入状态信息
AL，01H
；测试标志位是否为1
NEXTIN
；未就绪，继续查询
AL，DATA-PORT ；从数据端口输入数据
查询输出
查询式输出的端口信息
NEXTOUT：
IN AL, STATUS_PORT TEST AL, 80H JNZ NEXTOUT MOV AL, BUF
DMA与程序控制数据传送路径的比较
外设
CPU
总
存储器
线
程序控制的数据输入/输出
DMA
DMA与程序控制数据传送路径比较
I/O概述
微机系统的信息交换有并行通信 和串行通信两种方式。
并行通信是以微机的字长为传输单位； 适合于外部设备与微机之间进行近距离、 大量和快速的信息交换。
实现并行通信的接口称之为并 行接口。
方式设置标志
1=有效
图 8255A工作方式控制字格式
(2) 端口C的置位/复位控制字
控制字的格式如图所示。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
不使用 设置为000
位的置位/复位 1=置位，0=复位
位 选择 D3 D2 D1 通道C位
0 0 0 PC0 0 0 1 PC1 0 1 0 PC2 0 1 1 PC3 1 0 0 PC4 1 0 1 PC5 1 1 0 PC6 1 1 1 PC7
微机原理与接口技术_第6章 IO接口
三、I/O端口编址 （续） 2.I/O独立编址(续)
缺点： 专用I/O指令增加指令系统复杂性，且I/O指 令类型少，程序设计灵活性较差； 要求处理器提供MEMR#/MEMW#和IOR#/IOW#两 组控制信号，增加了控制逻辑的复杂性。
三、I/O端口编址 （续）
PC系列微机I/O端口访问 1.I/O端口地址空间
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:
寻 址 确定输入端口地址 AB、M/ IO、ALE、DT/R 等待数据输入 等待数据输入 输入缓冲器 读入数据 输入缓冲器 DB CPU
一、 I/O 接口的功能 （续）
3. I/O接口应具有的功能（解决的方案）
1） 设置数据缓冲器以解决两者速度差异所带来的 不协调问题； 输出时： CPU DB 锁存器 输出设备数据线
以上三类信息分别通过各自的寄存器和相应的控制逻辑 来完成信息的传送。通常将这类寄存器和相应的控制逻辑称 为I/O端口。CPU与一个外设之间通常有三个端口。数据端口 (输入/输出)；状态端口；控制端口。
二、I/O接口的一般结构 （续） I/O接口组成：接口由接口硬件和接口软件组成。 1.接口硬件
接口
这类接口面对总线，因此要使用三态输出器件； 对于输入信号有记忆功能的一般使用三态门； 对于输入信号无记忆功能的一般还要增加锁存功能；
1. 无条件传送方式（同步传送）
主要内容41基本概念411IO接口的功能412基本组成
1第四部分输入/输出系统的选择、应用2主要内容：输入/输出接口电路的基本概念 输入/输出端口的编址方式和特点CPU 与外设之间传输数据的几种控制方式的优缺点、适用场合。
各类芯片的特点、功能34.1 基本概念4.1.1 I/O 接口的功能4.1.2 基本组成454.1.1 I/O 接口的功能什么是I/O接口？把外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。
实现外设与主机之间的信息交换。
计算机与外部设备通信时存在的问题速度不匹配信号电平不匹配 信号格式不匹配时序不匹配I/O 接口的功能设置缓冲信号电平转换 格式转换 时序控制地址译码I/O 接口作用：提供数据缓冲，完成信息格式的相容性变换，管理数据的传送，地址译码，设备选择64.1.2 基本组成接口电路的基本结构数据线控制线状态线DBCBAB数据输入寄存器（or 三态门）数据输出寄存器（锁存器）状态寄存器（or 三态门）命令寄存器译码电路控制逻辑接外设接主机74.1.2 基本组成1.数据输入/输出寄存器——暂存输入/输出的数据输入：数据总线连接所有外设，只有此设备此刻需要时才打开，平时关闭——三态门输出：输出数据的脉冲很短，外设来不及读（没准备好），放在锁存器中，让外设准备好，瞬间输出。
——锁存器2.命令寄存器——存放控制命令，用来设定接口功能、工作参数和工作方式。
3.状态寄存器——保存外设当前状态，以供CPU 读取。
84.2 CPU 与I/O 的数据信号4.2.1 数据信息 4.2.2 状态信息4.2.3 控制信息C P UABDB IO/M WR RD接口数据状态控制外部设备94.2.1 数据信息1.数字量:二进制形式的数据键盘→主机，主机→打印机，主机→CRT2.模拟量：电压或电流A/D 模拟→数字: 0~5 V →00~FFD/A 数字→模拟：00~FF →0~5 V3.开关量：“开”、“闭”0 →关（电机）1 →开（电机）4.脉冲量：计数脉冲、定时脉冲或控制脉冲104.2.2 状态信息1.Ready 准备，输入数据Ready=1 输入数据，准备就绪Ready=0 输入数据，没准备就绪2.Busy 输出设备，忙Busy=1 忙，没空接收数据Busy=0 不忙，有空接收数据114.2.3 控制信息OUT 、IN微机外设外设微机OUT IN 输出输入124.3 I/O 端口的寻址方法寻址方法的选择：一般根据所使用的芯片确定。
单片机IO口介绍
单片机IO口介绍单片机（microcontroller）是一种集成电路芯片，具有运算、存储和控制功能。
它是嵌入式系统中最常用的处理器之一、在单片机中，IO （Input/Output）口是用来进行输入输出操作的接口。
IO口通常包括数字IO口和模拟IO口两种类型。
下面将详细介绍单片机IO口的功能和应用。
1.数字IO口：数字IO口是单片机与外部设备进行数字信号交换的接口。
数字IO口可以进行输入和输出操作，具有以下特点：-输入功能：可以通过读取外部设备的状态或信号，并将其转换为数字信号输入到单片机中进行处理。
例如，传感器的信号输入和按键的输入等。
-输出功能：可以通过将数字信号输出到外部设备，控制其工作状态。
例如，LED的控制、驱动电机或继电器等。
数字IO口通常以引脚（pin）的形式存在于单片机芯片上。
一个引脚包括输入端和输出端，可以根据需要进行配置。
数字IO口操作简单、速度快、精度高，常用于控制和通信等方面。
2.模拟IO口：模拟IO口是单片机与外部设备进行模拟信号交换的接口。
模拟IO口可以进行模拟输入和输出操作，常用于采集和控制模拟信号。
-模拟输入功能：可以从外部信号源中获取模拟信号，并将其转换为数字信号输入到单片机中进行处理。
例如，温度传感器、声音传感器等。
-模拟输出功能：可以将数字信号转换为模拟电压、电流等形式，输出到外部设备中。
例如，通过PWM（脉冲宽度调制）信号控制电机的转速。
模拟IO口通常通过ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）实现。
ADC将模拟信号转换为数字信号，DAC将数字信号转换为模拟信号。
模拟IO口的使用相对复杂，需要进行模数转换和数模转换，但在一些需要对模拟信号进行处理和控制的应用中起到关键作用。
3.应用场景：IO口在单片机系统中广泛应用于各种应用场景。
以下是一些常见的应用场景：-传感器接口：通过IO口连接传感器，读取传感器的输出信号，进行数据采集和处理。
例如温度、湿度、光照等传感器的接口。
IO接口的功能
I/O接口的功能
由于计算机的外围设备品种繁多，几乎都采用了机电传动设备，因此，CPU在与I/O设备进行数据交换时存在以下问题：速度不匹配:I/O设备的工作速度要比CPU慢许多，而且由于种类的不同，他们之间的速度差异也很大，例如硬盘的传输速度就要比打印机快出很多。
时序不匹配:各个I/O设备都有自己的定时控制电路，以自己的速度传输数据，无法与CPU的时序取得统一。
信息格式不匹配:不同的I/O设备存储和处理信息的格式不同，例如可以分为串行和并行两种；也可以分为二进制格式、ACSII编码和BCD编码等。
信息类型不匹配:不同I／O设备采用的信号类型不同，有些是数字信号，而有些是模拟信号，因此所采用的处理方式也不同。
基于以上原因，CPU与外设之间的数据交换必须通过接口来完成，通常接口有以下一些功能：
1）设置数据的寄存、缓冲逻辑，以适应CPU与外设之间的速度差异，接口通常由一些寄存器或RAM芯片组成，如果芯片足够大还可以实现批量数据的传输；
2）能够进行信息格式的转换，例如串行和并行的转换；
3）能够协调CPU和外设两者在信息的类型和电平的差异，如电平转换驱动器、数／模或模／数转换器等；
4）协调时序差异；
5）地址译码和设备选择功能；
6）设置中断和DMA控制逻辑，以保证在中断和DMA允许的情况下产生中断和DMA请求信号，并在接受到中断和DMA应答之后完成中断处理和DMA传输。
IO口工作原理
IO口工作原理
IO口是Input/Output口的简称，它是计算机与外部设备进行通信的接口。
IO口的工作原理是通过发送和接收电信号来实现数据的输入和输出。
对于输入操作，当外部设备需要将数据输入到计算机时，它会发送一个电信号到计算机的IO口。
计算机通过IO口接收到电信号后，会将其转换成数字信号，然后传递给相应的输入设备驱动程序进行处理和解析。
最终，输入设备驱动程序会将数据传递给操作系统，供应用程序进行处理和使用。
对于输出操作，当计算机需要将数据输出到外部设备时，它会将数字信号传递给相应的输出设备驱动程序。
输出设备驱动程序会将数字信号转换成相应的电信号，并通过IO口发送到外部设备上。
外部设备接收到电信号后，会进行相应的处理，从而实现数据的输出。
IO口的工作原理实质上是通过控制和传递电信号来实现数据输入和输出。
计算机通过IO口与外部设备进行通信，从而实现数据的交互和传输。
这样，用户就可以通过外部设备与计算机进行交互，实现各种功能和操作。
第六章 IO接口和总线
1、缓冲器 74LS244
单路基本组成：
真值表 A
B
G#
0
A
1
B
1
0 G
1
0
高阻
0
状态
1A1 1A2
/1G 1A1 2Y4 1A2 2Y3 1A3 2Y2 1A4 2Y1 GND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 2Y1 2Y2 2Y3 2Y4
244
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
需要输入设备送入信息，输出设备送出结果，这些输 入输出设备被称为外设。
通信：计算机（CPU）与外设间的数据、状态和控制
命令的交换过程统称为通信。
2、CPU与外设直接通信存在的问题 速度不匹配（CPU快，外设慢） 信号电平不匹配 （CPU使用TTL电平，外设多为机电设备） 信号格式不匹配 （CPU总线上为并行数字量，而外设有串行模拟量等） 时序不匹配 解决方案： 用I/O接口：把外设连接到CPU总线上的一组逻辑电 路的总称。用于协调外设与主机之间的信息交换。
2、译码的常用方法
线选法
利用一根地址线，产生指定的端口地址的选择信号。
A7
PORT1
当A7=1,选中PORT1，地址可为80H 当A6=1,选中PORT2，地址可为40H 当A5=1,选中PORT3，地址可为20H
A6
PORT2
对于PORT1，地址为81H，82H，83H
等仍可选中。
A5
PORT3
无条件输出电路例子 例：假设该端口号为
0# D0
80H，要想让0、2、4、
6号灯亮，如何编写
D1
1D 2D
IO接口的作用[宝典]
![IO接口的作用[宝典]](https://img.taocdn.com/s3/m/92c0093aec630b1c59eef8c75fbfc77da2699713.png)
IO接口的作用I/O接口的作用主机与外界交换信息称为输入／输出（I/O）。
主机与外界的信息交换是通过输入/输出设备进行的。
一般的输入/输出设备都是机械的或机电相结合的产物，比如常规的外设有键盘、显示器、打印机、扫描仪、磁盘机、鼠标器等，它们相对于高速的中央处理器来说，速度要慢得多。
此外，不同外设的信号形式、数据格式也各不相同。
因此，外部设备不能与CPU直接相连，需要通过相应的电路来完成它们之间的速度匹配、信号转换，并完成某些控制功能。
通常把介于主机和外设之间的一种缓冲电路称为I/O接口电路，简称I/O接口(Interface)，如图7.1所示。
对于主机，I/O接口提供了外部设备的工作状态及数据；对于外部设备，I/O接口记忆了主机送给外设的一切命令和数据，从而使主机与外设之间协调一致地工作。
对于微型计算机来说，设计微处理器CPU时，并不设计它与外设之间的接口部分，而是将输入/输出设备的接口电路设计成相对独立的部件，通过它们将各种类型的外设与CPU连接起来构成完整的微型计算机硬件系统。
所以，一台微型计算机的输入／输出系统应该包括I/O接口、I/O设备及相关的控制软件。
一个微机系统的综合处理能力、系统的可靠性、兼容性、性能价格比、甚至在某个场合能否使用都和I/O系统有着密切的关系。
输入/输出系统是计算机系统的重要组成部分之一，任何一台高性能计算机，如果没有高质量的输入/输出系统与之配合工作，计算机的高性能便无法发挥出来。
7.1.2 CPU与外设交换的信息主机与I/O设备之间交换的信息可分为数据信息、状态信息和控制信息三类。
一．数据信息数据信息又分为数字量、模拟量和开关量三种形式。
1．数字量数字量是计算机可以直接发送、接收和处理的数据。
例如由键盘、显示器、打印机及磁盘等I/O外设与 CPU交换的信息，它们是以二进制形式表示的数或以ASCII码表示的数符。
2．模拟量当计算机应用于控制系统中时，输入的信息一般为来自现场的连续变化的物理量，如温度、压力、流量、位移、湿度等，这些物理量通过传感器并经放大处理得到模拟电压或电流，这些模拟量必需先经过模拟量向数字量的转换（A／D转换）后才能输入计算机。
第六章IO接口与总线
三种数据传送方式： 程序控制方式：无条件程序控制和程序查询 中断控制方式 直接存储器存取方式，DMA方式
第六章 I/O接口 和 总线
6.1 I/O接口概述ຫໍສະໝຸດ 一、 I/O接口的功能 二、简单的输入输出接口芯片 三、I/O端口及其寻址方式 四、CPU与外设间的数据传送方式
6.2 总线
回顾：
CPU
控 制 器
运算器 寄存器
DB AB
CB
存储器 00000H
~ FFFFFH
I/O接口 0000H
~ FFFFH
I/O外设
接口电路的结构
实现对CPU数据总线速度 和驱动能力的匹配
DB 总线驱动
主 AB 地址译码
机 CB 控制逻辑
数据 缓冲器
状态 寄存器
控制 寄存器
数据信息
外 状态信息 设
控制信息
接CPU一侧 接外设一侧
接口
端口
实现各寄存器端口
实现接口电路中的各寄存器端口的
寻址操作
读/写操作和时序控制
I/O端口
传送这三种信息的接口电路中的寄存器称为数据 端口、状态端口和控制（命令）端口
存储器映像方式 I/O独立编址方式
两种编址方式比较（一）
内 存 空 间
分别是分离 编址？还统
一编址？
I/O 空 间
内
存
I/O
空
空
间
间
（1）存储器映像编址
指I/O端口与存储器共享一个寻址空间，又称为统一编 址。在这种系统中，CPU可以用同样的指令对I/O端口 和存储器单元的进行访问。
单片机io口实验结论
单片机io口实验结论单片机IO口实验结论单片机IO口是单片机与外部设备交互的重要接口，通过IO口可以实现输入输出功能。
在进行单片机IO口实验的过程中，我们得出了以下几点结论。
1. 单片机IO口具有输入和输出功能。
通过设置相应的寄存器，可以将IO口配置为输入或输出模式。
输入模式时，可以读取外部信号的状态；输出模式时，可以向外部设备发送信号。
2. 单片机IO口具有高低电平控制能力。
通过设置相应的寄存器，可以将IO口输出高电平或低电平信号。
高电平一般表示逻辑1，低电平表示逻辑0。
通过控制IO口的高低电平，可以与其他设备进行通信。
3. 单片机IO口具有上拉和下拉功能。
当IO口配置为输入模式时，可以通过上拉或下拉电阻来确保输入信号的稳定性。
上拉电阻使得输入信号在未连接时保持高电平，下拉电阻使得输入信号在未连接时保持低电平。
4. 单片机IO口具有中断功能。
通过配置相应的寄存器和中断向量表，可以使IO口在特定条件下触发中断。
当IO口输入信号满足中断触发条件时，可以立即响应中断并执行相应的中断服务程序。
5. 单片机IO口的电流限制。
在使用IO口时，需要注意IO口的电流限制。
如果连接的外部设备需要较大的电流驱动能力，可以通过外部电流放大器或继电器等方式来实现。
6. 单片机IO口的电压范围。
在使用IO口时，需要了解IO口的电压范围。
不同的单片机IO口电压范围可能有所不同，需要根据具体的需求选择合适的单片机型号和IO口。
7. 单片机IO口的电平转换。
当单片机与其他设备进行通信时，可能存在电平不匹配的情况。
可以通过电平转换电路来实现不同电平之间的转换，以确保通信的稳定性。
8. 单片机IO口的使用限制。
在使用IO口时，需要遵守单片机的使用规范和限制。
例如，不同的IO口可能有不同的功能限制、电流限制和电压范围限制，需要根据具体的芯片手册进行配置。
总结：单片机IO口是单片机与外部设备交互的重要接口，通过IO 口可以实现输入输出功能。
IO接口的作用功能定义标准版文档
中断矢量 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 002BH
中断优先级 最高优先级
最低优先级
IP
(0B8H)
—
—
PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0
PX0/PX1：INT0/1优先级控制位： =0 时属低优先级； =1 时属高优先级。
PT0/PT1/PT2：T0/1/2中断优先级控制位： =0 时属低优先级； =1 时属高优先级。
1、线选寻址：用一条或几条地址线对外寻址
P2.7
MCS-51单片机 P2.5 P0口
P2.6
D7-0 /CE Q7-0
/CE AD7-0 A10 A9 A8 RAM （2K）
Q7-0 /CE D7-0
P2.5 做 RAM 片选线
（0000H—07FFH）
P2.2,P2.1,P2.0与P0口共同寻址 2K字节存储单元
二、CPU识别中断申请的依据C：PU识别中断申请的依据：
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
地2 数址据线的在输地入址/总输线出中传的送序方名式决C定P具体U地址在每个机器周期的S5P2期间，会自动查
询各个中断申请标志位，若查到某标志位被置
位,将启动中断机制。
TCON：Timer控制寄存器，是管理定时器工作的 SFR（其中低4位管外部中断）
数据协议/格式不同 所需功率/电平不匹配 所需测控点数量不匹配
二、接口与端口
本课程中讲到的接口可以是→器件→电路板卡 →设备/装置→ ……
口地址 → 可寻址的寄存器/端口 地址由选用的地址线条数与地址线名决定
地址线条数n决定：寻址范围 = 2n MCS-51寻址范围 = 216 = 65536 = 64K字节 地址线在地址总线中的序名决定具体地址 一个端口可能有多个口地址； 一个口地址只能唯一地指向某个端口。
单片机IO口介绍
单片机IO口介绍单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器、存储器和各种I/O接口的芯片。
其中，I/O口是单片机与外部设备进行数据交换的通道，它是单片机最重要的功能之一、本文将详细介绍单片机的I/O口。
一、I/O口的基本概念在单片机中，I/O口是单片机与外部设备进行数据交换的接口。
它通过I/O线与外部设备相连接，可以实现数据的输入和输出。
单片机的I/O口可以分为通用I/O口和特殊功能I/O口两种类型。
通用I/O口是单片机常用的一种I/O口，它可以通过软件编程实现不同的功能，包括数字输入、数字输出和模拟输入输出等。
通用I/O口可以根据实际需求进行设置，提供灵活的数据交换方式。
特殊功能I/O口是单片机固定的一些特殊功能接口，通常用于特定的应用，如定时器、比较器、串行通信等。
特殊功能I/O口具有特殊的功能和特殊的操作要求，需要根据具体的应用进行设置。
二、通用I/O口的工作原理通用I/O口是单片机最常用的一种I/O口，它可以通过软件编程实现不同的功能。
通用I/O口的工作原理如下：1.输入模式：通用I/O口可以设置为输入模式，接收来自外部设备的输入信号。
在输入模式下，通用I/O口通常通过上拉或下拉电阻来实现输入的稳定性，并通过软件读取输入信号的状态。
2.输出模式：通用I/O口可以设置为输出模式，向外部设备输出信号。
在输出模式下，通用I/O口可以输出高电平或低电平信号，并通过软件控制输出的状态。
通用I/O口的状态可以通过软件进行设置和读取，可以实现灵活的数据交换。
通用I/O口的应用非常广泛，可以用于控制开关、驱动显示、读取按键等。
三、特殊功能I/O口的工作原理特殊功能I/O口是单片机固定的一些特殊功能接口，通常用于特定的应用。
特殊功能I/O口具有特殊的功能和特殊的操作要求，需要根据具体的应用进行设置。
下面介绍一些常见的特殊功能I/O口。
1.定时器/计数器：定时器/计数器是特殊功能I/O口中最常用的一个。
简述io接口电路的基本功能
简述io接口电路的基本功能
IO接口电路的基本功能主要包括以下几个方面：
1. 设备寻址功能：设备选择电路主要实现设备寻址功能，以识别和选择特定的外设。
2. 数据缓冲功能：数据缓冲区可达到主机和外设工作速度的匹配，确保数据的传输和接收稳定可靠。
3. 错误或状态检测：接口中有状态寄存器，以保存各种状态信息供cpu查用，有助于检测和纠正数据传输过程中的错误。
4. 控制和定时：接口接收从系统总线来的控制命令和定时信号，并提供控制和定时逻辑，以实现对数据通信过程的控制。
5. 数据格式转换：接口提供数据格式转换部件，以完成数据的拼接或分拆，确保不同设备之间的数据兼容性和通信顺畅。
这些功能共同确保了IO接口电路在计算机系统中的正常运行，实现了主机与外设之间的有效通信。
第五章通用和复用功能IO口
第五章通用和复用功能IO口1.引言通用和复用功能IO口是现代数字电路设计中的重要组成部分。
它们允许电路与外部设备进行通信和控制，实现数据的输入、输出和处理。
在本章中，我们将介绍通用和复用功能IO口的基本原理和应用。
通用功能IO口是一种通用的输入/输出接口，可以通过软件来配置不同的功能。
它可以被用作输入口，用来读取外部设备的状态；也可以被用作输出口，用来控制外部设备的运行。
通用功能IO口通常由一组引脚组成，每个引脚都可以配置为不同的功能。
通过编程的方式，我们可以根据需要来选择引脚的功能，并进行相应的输入和输出操作。
复用功能IO口是一种多功能的输入/输出接口，可以通过硬件设置来选择不同的功能。
它通常由一个多路器和多个外设模块组成。
多路器的作用是选择不同的外设模块进行连接，从而实现不同的输入和输出功能。
使用复用功能IO口，可以有效地减少芯片上的引脚数量，提高系统的可扩展性和灵活性。
4.通用功能IO口的应用通用功能IO口广泛应用于各种数字电路设计中。
它可以连接各种外设设备，如按钮、开关、传感器、LED灯等。
通过编程的方式，我们可以读取外设的状态，并根据需要来控制外设的运行。
通用功能IO口还可以连接到其他数字电路中，实现数据的输入、输出和处理。
例如，它可以与存储器、处理器、通信接口等进行连接，实现数据的存储、处理和传输。
5.复用功能IO口的应用复用功能IO口广泛应用于嵌入式系统和通信系统中。
它可以连接各种外设设备，如显示器、触摸屏、以太网接口、USB接口等。
通过硬件设置，我们可以选择不同的外设模块进行连接，并根据需要来实现不同的输入和输出功能。
复用功能IO口还可以连接到其他模块中，实现数据的传输和处理。
例如，它可以与显示模块、通信模块等进行连接，实现图形的显示、数据的传输等。
6.小结通用和复用功能IO口是现代数字电路设计中的重要组成部分。
它们允许电路与外部设备进行通信和控制，实现数据的输入、输出和处理。
通过软件和硬件的配置，我们可以选择引脚的功能，并进行相应的输入和输出操作。
微机原理与接口技术第6章_IO接口和总线
6.1、 I/O接口
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。
由地址译码器产生的译码信号和WR相“与”后，发出选 通信号，将输出数据送至8位锁存器。同时，将D触发 器置为1，并通知外设进行数据输出操作。
6.1、 I/O接口 查询式输出流程图
6.1、 I/O接口
常用的状态线有empty，busy 功能： 1、输出设备空闲，BUSY无效； 2、CPU写数据端口，输出设备输出数据，
缓冲器74LS244和74LS245 锁存器74LS373
6.1、 I/O接口 二、简单的输入输出接口芯片 1. 缓冲器74LS244和74LS245
连接在总线上的缓冲器都具有三态输出能力。 在CPU或I/O接口电路需要输入输出数据时，在它 的使能控制端EN（或G）作用一个低电平脉冲，使它的 内部的各缓冲单元接通，即处在输出0或1的透明状态。 数据被送上总线。 当使能脉冲撤除后，它处于高阻态。这时，各缓冲单元 像一个断开的开关，等于将它所连接的电路从总线脱开。 74LS244和74LS245就是最常用的数据缓冲。除缓冲作用 外，它们还能提高总线的驱动能力。
IO接口的作用
IO接口的作用IO（Input-Output）接口是计算机系统中的一种重要组件，它的作用是实现数据输入输出的功能。
IO接口广泛应用于各种计算机设备中，包括计算机、移动设备、网络设备等领域。
在计算机系统中，IO接口的作用非常重要。
1. 负责数据输入输出IO接口主要作用是负责计算机系统的数据输入输出。
通过IO接口，计算机系统可以读取外部设备的数据并将其传输到计算机内部，也可以将计算机内部数据传输到外部设备。
这种输入输出功能是计算机系统和外部设备进行数据交换的重要方式。
2. 控制外部设备IO接口还可以控制外部设备的工作，例如控制打印机打印、控制硬盘读写、控制网络数据传输等等。
通过IO接口控制外设，可以实现计算机对外设的控制，以满足不同应用场景的需求。
3. 实现虚拟设备虚拟设备是计算机系统中的一种特殊设备，它是通过软件模拟物理设备而形成的。
虚拟设备可以像物理设备一样进行输入输出操作。
IO接口可以实现与虚拟设备的交互，包括读取虚拟设备的数据，将数据传输到虚拟设备等操作。
4. 提高系统的扩展性和兼容性IO接口可以支持不同的外部设备连接和数据交换，提高系统的扩展性和兼容性。
通过IO接口，可以支持多种不同类型的外部设备，例如打印机、鼠标、键盘等等。
这些设备可以通过IO接口进行读写，从而实现与计算机系统的交互。
IO接口的设计与实现能够提高系统的性能和稳定性。
设计合理的IO接口可以减少不必要的数据交换和传输，提高数据传输效率。
同时，IO接口可以实现外设的故障检测和处理，提高系统的稳定性和可靠性。
总体来说，IO接口在计算机系统中的作用非常重要，它实现了数据输入输出功能、控制外部设备、实现虚拟设备、提高系统的扩展性和兼容性以及提高系统的性能和稳定性等多种功能。
在计算机系统的应用中，IO接口是不可缺少的组件。
实验二单片机IO口的使用
实验二单片机IO口的使用实验目的：掌握单片机IO口的使用方法，了解IO口的输入输出功能。
一、实验介绍在单片机系统中，IO口是通过端口来实现与外部设备的通信。
IO口可以用来输入控制信号或者输出数据信号，是单片机与外部世界交互的重要接口。
二、实验器材与工具1.单片机开发板2.扁平灯泡3.蜂鸣器4.电阻、电容等元器件5.逻辑分析仪三、实验步骤1.简单的IO口输出实验将一个扁平灯泡连接到单片机的一个IO口上，并将该IO口配置为输出模式。
实验中，可以通过控制该IO口的高低电平来控制灯泡的亮灭。
2.IO口输入实验将一个开关连接到单片机的一个IO口上，并将该IO口配置为输入模式。
实验中，可以读取该IO口的电平状态，来判断开关的状态。
3.组合实验将多个扁平灯泡和开关连接到单片机的IO口上，并通过控制和读取IO口的电平状态来实现各种功能。
可以实现灯泡的闪烁、扁平灯泡的亮度调节、蜂鸣器的控制等功能。
四、实验原理1.IO口模式设置单片机内部有寄存器用于控制IO口的工作模式。
通过设置相应的寄存器来将指定的IO口配置为输入或者输出模式。
2.IO口输出控制IO口的输出控制是通过操作相应的寄存器来实现的。
输出操作可以将指定的IO口设置为高电平或者低电平。
3.IO口输入读取IO口的输入读取也是通过操作相应的寄存器来实现的。
读取操作可以获取指定IO口的电平状态，以判断外部设备的状态。
五、实验总结通过这次实验，我学会了单片机IO口的配置与使用方法。
IO口是单片机与外部设备交互的重要接口，掌握了IO口的使用方法后，可以实现各种功能，如灯光控制、开关检测等。
同时，我也了解到了IO口的原理和应用场景，为以后的电子设计打下了基础。
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7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 存储器的扩展 输入/输出及其控制方式 并行接口的扩展 8279接口芯片 显示器及键盘接口
7.1 存储器的扩展 7.1.1 程序存储器的扩展
一、扩展总线
D D
:
D G Q D G Q
:
Q Q
:
P2 ALE P0 G D7 : : D0 OE Q7 : : Q0 AB
2、状态字格式
•INTRX：中断请求标志。INTRX =1，表示A或B口有中断 请求；INTRX=0，表示A或B口无中断请求。 •BFX：口缓冲器空/满标志。BFX=1，表示口缓冲器已装满 数据，可由外设或单片机取走；BFX=0，表示口缓冲器为空， 可以接受外设或单片机发送数据。 •INTEX：口中断允许/禁止标志。INTEX=1，表示允许口中 断；INTEX=0，表示禁止口中断。 •TIMER：计数器计满标志。 TIMER=1， 表示计数器的原 计数初值已计满回零； TIMER=0， 表示计数器尚未计满。
7.2 输入/输出及其控制方式
7.2.1
输入/输出接口的功能
单片机与I/O设备的关系：
P2 ALE P0 G D7 : : D0 OE Q7 : : Q0
I/O接口
状态信号 状态端口
74LS373
数据 数据端口
I/O设备
80C51
INTX RD,WR 2 2
控制信号 控制端口
I/O接口的功能是：
+5V WR
P2.7
≥1 ≥1
RD
74LS244
7.3.2 可编程接口8155的扩展 一、8155的引脚及结构
PC3 PC4 TIMER IN RESET PC5 TIMER OUT IO/M CE RD WR ALE AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC PC2 PC1 PC0 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0 PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 VCC AD0～AD7 A IO/M CE ALE RD WR RESET TIMER IN 计数器 TIMER OUT GND 256×8 静态RAM PA0～PA7
A7 A6 A4 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
6116
24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13
Vcc A8 A9 WE OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
6264 62128 62256
P0 ALE
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 CP Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 2Y1 2Y2 2Y3 2Y4 1G 1A1 1A2 1A3 1A4 2A1 2A2 2A3 2A4 2G
7.3 并行接口的扩展
74LS273
80C31
CLR
28 27 26 25 24 23
Vcc WE NC A8 A9 A11 OE A10 CE I/O7 I/O6 I/O5 I/O4 I/O3
2864A
22 21 20 19 18 17 16 15
RDY/BUSY A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 I/O0 I/O1 I/O2 GND
2、数据存储器扩展电路
P2.7 P2.0-P2.4 CE A8-A12
+5V
ALE P0
80C31
EA
G D7 : : D0
OE Q7 : : Q0
CS A7 : : A0
74LS373
6264
D0～D7
WR RD
WE OE
•原始数据或现场信息要利用输入设备输入到单片机 中，单片机对输入的数据进行处理加工后，还要输 出给输出设备。常用的输入设备有键盘、开关及各 种传感器等，常用的输出设备有LED（或LCD）显 示器、微型打印机及各种执行机构等。 • 80C51单片机内部有四个并行口和一个串行口，对 于简单的I/O设备可以直接连接。当系统较为复杂时， 往往要借助I/O接口电路（简称I/O接口）完成单片 机与I/O设备的连接。现在，许多I/O接口已经系列 化、标准化，并具有可编程功能。
EA
A7 : : A0
2764A
D0～D7
CE PSEN OE
2、EEPROM存储器及扩展
常用的EEPROM芯片有2864、2817等 。
NC A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 I/O0 I/O1 I/O2 GND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
访问片外ROM的时序 ：
第1个机器周期 S1
ALE PSEN P2口 P0口 PCL 输出PCH 指令 PCL 输出PCH 指令 PCL 输出PCH 指令 PCL 输出PCH 指令 PCL
第2个机器周期 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2
S2
S3
S4
S5
80C51系列单片机的CPU在访问片外ROM的一个机器周期内， 信号ALE出现两次（正脉冲），ROM选通信号也两次有效， 这说明在一个机器周期内，CPU两次访问片外ROM，也即在 一个机器周期内可以处理两个字节的指令代码，所以在 80C51系列单片机指令系统中有很多单周期双字节指令。
8155
B PB0～PB7 命令/状态 寄存器 C PC0～PC5
二、8155的内部编址
内部RAM地址为：00H～FFH。 内部端口地址为： 000-----------命令/状态寄存器 001-----------A口 010-----------B口 011-----------C口 100-----------计数器低8位 101-----------计数器高6位及计数 器方式设置位
扩展RAM和扩展ROM类似，由P2口提供高8位地址，P0口分时 地作为第1个机器周期 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 第2个机器周期 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2
ALE PSEN RD P2口 P0口 PCL 输出PCH 指令 DPL 输出DPH 数据入 PCL 输出PCH 指令
三、工作方式设置及状态字格式
1、方式设置
PA：A口数据传送方向设置位。0--输入；1--输出。 PB：B口数据传送方向设置位。0--输入；1--输出。
PC1、PC2：C口工作方式设置位。
IEA：A口的中断允许设置位。0--禁止；1--允许。 IEB：B口的中断允许设置位。0--禁止；1--允许。 TM2、TM1：计数器工作方式设置位。
6116 62256 62128 6264 A14 A12 A7 A6 A4 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND NC NC A12 A12 A7 A7 A6 A6 A4 A4 A4 A4 A3 A3 A2 A2 A1 A1 A0 A0 D0 D0 D1 D1 D2 D2 GND GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 6266 62128 62256 Vcc WE CS A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3 Vcc Vcc WE WE A13 A13 A8 A8 A9 A9 A11 A11 OE OE/RFSH A10 A10 CE CE D7 D7 D6 D6 D5 D5 D4 D4 D3 D3
7.2.2 单片机与I/O设备的数据传送方式 一、无条件传送
适用于对简单的I/O设备（如开关、LED显示器、 继电器等）的操作，或者I/O设备的定时固定或已 知的场合。 二、查询状态传送
效率低。
三、中断传送方式
效率大大提高。
四、直接存储器存取（DMA）方式
适于高速外设以及成组交换数据的场合 。
7.3.1 并行输入/输出口的简单扩展
二、片外ROM操作时序 进行ROM的扩展，其扩展方法较为简单容易，这 是由单片机的优良扩展性能决定的。单片机的地址 总线为16位，扩展的片外ROM的最大容量为64KB，地 址为0000H～FFFFH。扩展的片外RAM的最大容量也为 64KB，地址为0000H～FFFFH。
•由于80C51采用不同的控制信号和指令 ，尽管ROM 与RAM的地址是重叠的，也不会发生混乱。 •80C51对片内和片外ROM的访问使用相同的指令，两 者的选择是由硬件实现的。 •芯片选择现在多采用线选法，地址译码法用的渐少。 ROM与RAM共享数据总线和地址总线。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2817A
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
Vcc WE NC A8 A9 A11 OE A10 CE I/O7 I/O6 I/O5 I/O4 I/O3
7.1.2
数据存储器的扩展
一、RAM扩展原理
1、对单片机输出的数据锁存 锁存数据线上瞬间出现的数据，以解决单片机与 I/O设备的速度协调问题。 2、对输入设备的三态缓冲 外设传送数据时要占用总线，不传送数据时必须对 总线呈高阻状态。利用I/O接口的三态缓冲功能，可 以实现I/O设备与数据总线的隔离，便于其它设备的 总线挂接。
3、信号转换 信号类型（数字与模拟、电流与电压）、信号电平 （高与低、正与负）、信号格式（并行与串行）等的 转换。 4、时序协调 不同的I/O设备定时与控制逻辑是不同的，并与 CPU的时序往往是不一致的，这就需要I/O接口进行 时序的协调。