基本输入输出接口
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端口(PORT)
2、接口部件的I/O端口
CPU和外设进行数据传输时,各类信息在接口中 进入不同的寄存器,一般称这些寄存器为I/O端 口,每个端口有一个端口地址。 一个接口电路可以具有多个I/O端口(寄存器), 每个端口用来保存和交换不同的信息 数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器占有的 I/O地址常依次被称为数据端口、状态端口和控 制端口,用于保存数据、状态和控制信息
三、接口与系统的连接
1、接口部件的典型结构
数据总线DB
I/O接口电路 数据寄存器
CPU 地址总线AB
状态寄存器
控制总线CB
控制寄存器
数据 状态
外设
控制
接口芯片的典型结构
§6.1 接口的基本概念
接口电路的内部结构 CPU与外设主要有数据、状态和控制信息需 要相互交换,于是从应用角度看内部: ⑴ 数据寄存器
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
§6.1 接口的基本概念
接口电路芯片的分类 接口电路核心部分往往是一块或数块大规 模集成电路芯片(接口芯片): 通用接口芯片
支持通用的数据输入输出和控制的接口芯片
面向外设的专用接口芯片
针对某种外设设计、与该种外设接口
输入数据寄存器:保存外设给CPU的数据 输出数据寄存器:保存CPU给外设的数据
⑵ 状态寄存器
保存外设或接口电路的状态
⑶ 控制寄存器
保存CPU给外设或接口电路的命令
§6.1 接口的基本概念
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
第六章微机与外设之间的数据传输
主要内容
接口的基本概念 CPU与端口(外设)之间的数据传送 方式 简单接口电路的扩展
§6.1 接口的基本概念
一、基本问题
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 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
§6.1 接口的基本概念
3、什么是微机接口技术?
处理微机系统与外设间联系的技术 注意其软硬结合的特点 根据应用系统的需要,使用和构造相应的接 口电路,编制配套的接口程序,支持和连接 有关的设备
§6.1 接口的基本概念
4、接口的功能
⑴对I/O端口进行寻址,对送来的片选信号进行 识别;
(2)根据读/写信号决定当前进行的是输入操作还 是输出操作,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
§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……
§来自百度文库.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
CPU
接口 电路
I/O 设备
§6.1 接口的基本概念
2、为什么需要I/O接口(电路)?
需要分析一下外部设备的输入/输出操作和
存储器读/写操作的不同之处:
存储器都是用来保存信息的,功能单一,传送方 式单一(一次必定是传送1个字节或者1个字), 品种很有限(只有只读类型和可读/可写类型), 存取速度基本上和CPU的工作速度匹配。 外部设备的功能多种多样的(输入设备,输出设 备,输入设备/输出设备),信息多样(数字式 的,模拟式的),信息传输的方式(并行的,串 行的),外设的工作速度通常比CPU的速度低得 多,而且各种外设的工作速度互不相同,这也要 求通过接口电路对输入/输出过程起一个缓冲和 联络的作用。
5、接口的分类
接口电路按功能可分为两类:
是使微处理器正常工作所需要的辅助电路:时 钟信号或中断请求等;
是输入/输出接口电路:CPU与外部设备信息的 传送(接收、发送)。
最常用的外部设备:如键盘、显示装置、打印 机、磁盘机等都是通过输入/输出接口和总线 相连的,完成检测和控制的仪表装置也属于外 部设备之列,也是通过接口电路和主机相连。 辅助电路接口
EN
o
输入
其中EN开门: 输入为1时
输出为1
输入为0时
输出为0
其中EN关门: 输入为1/0,输出为高阻
§6.1 接口的基本概念
(3)数据转换功能:对信号的形式和数据的格式进行 变换;
(4)联络功能:与CPU和I/O设备进行联络就绪信号, 忙信号等;
⑸中断管理:发出中斯请求信号、接收中断响应信 号、发送中断类型码的功能。并具有优先级管理 功能;
二、CPU与输入输出设备之间的信号(三类)
数据信息:
• 包括三种形式:数字量、模拟量 、开关量。
状态信息:是外设通过接口往CPU传送的 如:“准备好”(READY)信号、“忙”(BUSY) 信号。 控制信息:是CPU通过接口传送给外设的 如:外设的启动信号、停止信号就是常见的 控制信息。
§6.1 接口的基本概念
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:
面向微机系统的专用接口芯片
与CPU和系统配套使用,以增强其总体功能
§6.1 接口的基本概念
接口电路的可编程性 许多接口电路具有多种功能和工作方式, 可以通过编程的方法选定其中一种 接口需进行物理连接,还需编写接口软件 接口软件有两类:
初始化程序段——设定芯片工作方式等 数据交换程序段——管理、控制、驱动外设, 负责外设和系统间信息交换
⑹复位:接收复位信号,从而使接口本身以及所连 的外设进行重新启动;
⑺可编程:用软件来决定其工作方式,用软件来设 置有关的控制信号;
§6.1 接口的基本概念
⑻错误检测:一类是传输错误,比如奇偶校验。 另—类是覆盖错误,数据还没有被取走之 前就被新的数据覆盖掉了。通过在相应的 状态端口的某一位来控制实现。 注:一些接口还可根据具体情况设置其它 的检测信息。