输入和输出接口技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第5章 输入与输出接口技术
本章主要内容：
1、接口技术的基本概念 2、输入输出传送方式 3、I/O端口读写技术 4、可编程定时器/计数器8253 5、可编程并行输入输出接口芯片8255A
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
1
微机硬件系统组成
8/28/2019 10:02 AM
空
端口不占用内存空间
间
设有专门的 I/O指令对端口进行读写，
对内存操作的指令不能用于I/O端口
例 MOV [ 10H ], AL ;对内存操作
I/O
IN
10H, AL ;对端口操作
空 间
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
8
端口的编址方式
存储器映像I/O寻址方式(统一编址)： (1) I/O设备的与存储器共用同一个地址空间。 (2) 微处理器用对存储器进行操作的指令来实现对
I/O设备的管理。 (3) CPU用对存储器的读写控制信号MEMR、
MEMW对I/O设备进行读写控制。
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
9
端口与存储器统一编址（存储器映射方式）
例: moto源自文库ola的M6800系列
日立H8S单片机系列
内
特点:
I/O端口相当于内存的一部分, 使内存容量减小
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
12
数据 来自外设
三态 缓冲器
数据总线
地址译码器 Y
地址总线 A0~A9
无条件传送的输入方式
说明：AEN为低电平，为CPU控制总线。
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
AEN IOR
13
数据 到外设
锁存器
以上两种方式合称程序控制传送方式，即在程 序的编制中利用I/O指令来执行输入输出，CPU 处于主动地位。
(3)中断传送方式 (4)直接存储器存取(DMA)方式
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
11
无条件传输方式
最简单的传送方式，适于外设总是处于准备好的 情况，如发光二极管、开关设备等，较少使用。
C
数据总线
地址译码器 Y
地址总线 A0~A9
8/28/2019 10:02 AM
无条件传送的输出方式
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
AEN IOW
14
查询传输方式
查询传送方式就是在输入和传送前先查询外设的状态， 当外设准备好了才传送；若未准备好，则CPU等待。 1．查询式输入
CPU先从状态口输入外设的状态信息，检查外设是否已 准备好数据。若未准备好，则CPU进入循环等待，直到准 备好才退出循环，输入数据。 2．查询式输出
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
3
接口电路
端口地址
CPU
数据
IORQ RD WR
I/O端口1 I/O端口2 I/O端口3
数据
状态 I/O 装置
控制
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
4
接口的功能
接口的基本功能就是对数据传送实现控制，具 体包括以下六种功能：
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
2
接口的概念
接口：是中央处理器与存储器、外部设备，或者 两种外设之间，或者两种机器之间通过系统总线 进行连接的一组控制电路。
一个接口一般含有几个端口，CPU通过输入输 出指令向端口存或取信息。
端口主要有三类：状态口、命令口和数据口
8/28/2019 10:02 AM
6
端口的编址方式
通常有两种I/O接口结构：一种是标准的I/O接口，一 种是存储器映像I/O结构。与之对应的有两种I/O结构寻址 方式。
标准的I/O寻址方式(独立编址)： (1) I/O设备的地址空间和存储器地址空间是独立的、分开
的，即I/O接口地址不占用存储器的地址空间。 (2) 微处理器对I/O设备的管理是用专门的IN和OUT指令来
实现数据传送的。 (3) CPU对I/O设备的读写控制是用I/O读写控制信号(IOR、
IOW)
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
7
端口与存储器分别独立编址（I/O映射方式）
例 Intel的80X86系列、Z80系列
内
特点：
存
端口与存储器分别独立编址
2．状态信息：指输入或输出设备的状态信息 1) 输入装置的信息：是否准备好Ready； 2) 输出时输出装置：是否空Empty； 3) 若输出装置正在输出信息，则以忙Busy指示；
3．控制信息：如控制输入输出装置启动或停止等信息。
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
存 空 间
对I/O端口的读/写与对存储器的读/写相同，
所有可对内存操作的指令对I/O端口均可使用，
指令系统中不专设I/O指令。
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
I/O 空 间
10
输入输出传输方式
CPU与外部设备交换信息通常有如下几种方式：
(1)无条件传送方式 (2)查询传送方式
5
CPU与I/O设备之间的接口信息
CPU与I/O设备之间要传送的信息包括数据信息、状态信 息和控制信息。
1．数据信息： 1) 数字量：以二进制或ASCII码表示的数或字符； 2) 模拟量：如温度、压力、位移等； 3) 开关量：只有两个状态的量，如开关的和与断，阀门的 开与关等，只要用1位二进制数即可表示。
1) 设备的选择功能：端口的地址译码 2) 数据的寄存与缓冲：外设的速度慢 3) 信号转换：串并、并串转换，数模、模数的转换、
光电隔离等
4) 对外设的控制和监测：提供命令译码和状态信息 5) 中断或DMA管理 6) 可编程功能
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
1．无条件传送的输入方式
由于简单外设用为输入设备时，输入数据的保持 时间相对于CPU的处理时间要长得多，所以可直接 使用三态缓冲器和总线相连。输入时认为来自外设 的数据已出现在三态缓冲器的输入端。
2．无条件传送的输出方式
在输出时，CPU的输出数据经数据总线加至输出 锁存器的输入端。
8/28/2019 10:02 AM
本章主要内容：
1、接口技术的基本概念 2、输入输出传送方式 3、I/O端口读写技术 4、可编程定时器/计数器8253 5、可编程并行输入输出接口芯片8255A
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
1
微机硬件系统组成
8/28/2019 10:02 AM
空
端口不占用内存空间
间
设有专门的 I/O指令对端口进行读写，
对内存操作的指令不能用于I/O端口
例 MOV [ 10H ], AL ;对内存操作
I/O
IN
10H, AL ;对端口操作
空 间
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
8
端口的编址方式
存储器映像I/O寻址方式(统一编址)： (1) I/O设备的与存储器共用同一个地址空间。 (2) 微处理器用对存储器进行操作的指令来实现对
I/O设备的管理。 (3) CPU用对存储器的读写控制信号MEMR、
MEMW对I/O设备进行读写控制。
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
9
端口与存储器统一编址（存储器映射方式）
例: moto源自文库ola的M6800系列
日立H8S单片机系列
内
特点:
I/O端口相当于内存的一部分, 使内存容量减小
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
12
数据 来自外设
三态 缓冲器
数据总线
地址译码器 Y
地址总线 A0~A9
无条件传送的输入方式
说明：AEN为低电平，为CPU控制总线。
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
AEN IOR
13
数据 到外设
锁存器
以上两种方式合称程序控制传送方式，即在程 序的编制中利用I/O指令来执行输入输出，CPU 处于主动地位。
(3)中断传送方式 (4)直接存储器存取(DMA)方式
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
11
无条件传输方式
最简单的传送方式，适于外设总是处于准备好的 情况，如发光二极管、开关设备等，较少使用。
C
数据总线
地址译码器 Y
地址总线 A0~A9
8/28/2019 10:02 AM
无条件传送的输出方式
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
AEN IOW
14
查询传输方式
查询传送方式就是在输入和传送前先查询外设的状态， 当外设准备好了才传送；若未准备好，则CPU等待。 1．查询式输入
CPU先从状态口输入外设的状态信息，检查外设是否已 准备好数据。若未准备好，则CPU进入循环等待，直到准 备好才退出循环，输入数据。 2．查询式输出
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
3
接口电路
端口地址
CPU
数据
IORQ RD WR
I/O端口1 I/O端口2 I/O端口3
数据
状态 I/O 装置
控制
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
4
接口的功能
接口的基本功能就是对数据传送实现控制，具 体包括以下六种功能：
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
2
接口的概念
接口：是中央处理器与存储器、外部设备，或者 两种外设之间，或者两种机器之间通过系统总线 进行连接的一组控制电路。
一个接口一般含有几个端口，CPU通过输入输 出指令向端口存或取信息。
端口主要有三类：状态口、命令口和数据口
8/28/2019 10:02 AM
6
端口的编址方式
通常有两种I/O接口结构：一种是标准的I/O接口，一 种是存储器映像I/O结构。与之对应的有两种I/O结构寻址 方式。
标准的I/O寻址方式(独立编址)： (1) I/O设备的地址空间和存储器地址空间是独立的、分开
的，即I/O接口地址不占用存储器的地址空间。 (2) 微处理器对I/O设备的管理是用专门的IN和OUT指令来
实现数据传送的。 (3) CPU对I/O设备的读写控制是用I/O读写控制信号(IOR、
IOW)
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
7
端口与存储器分别独立编址（I/O映射方式）
例 Intel的80X86系列、Z80系列
内
特点：
存
端口与存储器分别独立编址
2．状态信息：指输入或输出设备的状态信息 1) 输入装置的信息：是否准备好Ready； 2) 输出时输出装置：是否空Empty； 3) 若输出装置正在输出信息，则以忙Busy指示；
3．控制信息：如控制输入输出装置启动或停止等信息。
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
存 空 间
对I/O端口的读/写与对存储器的读/写相同，
所有可对内存操作的指令对I/O端口均可使用，
指令系统中不专设I/O指令。
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
I/O 空 间
10
输入输出传输方式
CPU与外部设备交换信息通常有如下几种方式：
(1)无条件传送方式 (2)查询传送方式
5
CPU与I/O设备之间的接口信息
CPU与I/O设备之间要传送的信息包括数据信息、状态信 息和控制信息。
1．数据信息： 1) 数字量：以二进制或ASCII码表示的数或字符； 2) 模拟量：如温度、压力、位移等； 3) 开关量：只有两个状态的量，如开关的和与断，阀门的 开与关等，只要用1位二进制数即可表示。
1) 设备的选择功能：端口的地址译码 2) 数据的寄存与缓冲：外设的速度慢 3) 信号转换：串并、并串转换，数模、模数的转换、
光电隔离等
4) 对外设的控制和监测：提供命令译码和状态信息 5) 中断或DMA管理 6) 可编程功能
8/28/2019 10:02 AM
版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳
1．无条件传送的输入方式
由于简单外设用为输入设备时，输入数据的保持 时间相对于CPU的处理时间要长得多，所以可直接 使用三态缓冲器和总线相连。输入时认为来自外设 的数据已出现在三态缓冲器的输入端。
2．无条件传送的输出方式
在输出时，CPU的输出数据经数据总线加至输出 锁存器的输入端。
8/28/2019 10:02 AM