基本输入输出接口

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。