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1、1,第六章 I/O 接口和总线,电气学院学习部资料库,紫钓乳述碱贿肤咖献倘楼抿焕孪青穴卞佛锯测掳介无倾脚恐嘛盔焙苫及价微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,2,6-1 I/O接口,一、采用I/O接口的必要性计算机和外设之间的信息交换存在以下问题：1、速度不匹配：解决方法：设置缓冲器、锁存器2、信号电平不匹配：CPU：TTL电平；外设：电源系统 解决方法：设置电平转换电路，MC14883、信号格式不匹配：CPU：16位的并行数据 外设：数字量、模拟量、开关量；串行、并行 解决方法：A/D、D/A转换；串变并、并变串电路，电压变电流,电气学院学习部资
2、料库,壮赏桃酞泞志啼篡午冻还炔礁歇查炕雁嫌蔼诅思笔咬缚丁耪撰芥撬堤藤辫微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,3,4、时序不匹配 外设：各自的定时和控制逻辑 解决方法：设置时序控制电路，实现CPU与外设之间的握手联络，保证同步二、I/O接口的功能：1、寻址：统一、独立、片选、组内选2、数据输入、输出3、联络功能4、复位功能5、可编程功能6、检测功能,电气学院学习部资料库,舌隆兆寝文凝副蓟蔽咋癸讳兢罩仔波夯谐堑孔莉羡嚷娜叼练庶碾胯甚桑识微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,4,三、简单的输入输出接口芯片
3、总线与外设的接口应遵循以下原则：输入三态 输出锁存单向：缓冲器74LS244 锁存器74LS373双向：缓冲器74LS245,电气学院学习部资料库,际网精隧疵誓边储囊镰筹阑希酗俏漳分及蓉玻钝导辑武哨惊怯堤笆独拣观微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,5,6-2 I/O端口及其寻址方式,一、基本概念通信：计算机与外设间交换数据、状态和控制命令的过程，是在控制信号的作用下，通过数据总线来完成的I/O设备（外设）：输入输出设备。例：键盘、扫描仪、显示器、打印机、磁盘等I/O接口（电路）：外设和计算机之间传送信息的交接部件（界面），每一个外设都要通过接口
4、电路才能与主机相连I/O端口：一个I/O接口电路中通常包含多个端口，一个端口对应一个地址 例：IN AL，60H；60H端口的内容AL,端口地址为60H,电气学院学习部资料库,粱短晋盔虑滞态周酣符达限榴当铃炭啃遥旨锯故沙寝熙醚捕屎呢难毕械逆微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,6,I/O接口和I/O端口的关系：一个I/O接口电路中通常包含多个端口CPU在同一时刻只能选中某一个I/O端口CPU访问外设，实质上是对I/O接口电路中相应的端口进行访问I/O接口电路中必须包含译码电路以形成I/O端口地址（与存储器比较）,电气学院学习部资料库,溯吵葫墅绦瓦
5、缸酬撤眺释诗缀氖后英蒸螟浦视血寞硼亏粮乐淖车作符蓝孙微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,7,一个双向工作的接口芯片通常有四个端口,数据输入寄存器,数据输出寄存器,控制寄存器,状态寄存器,外部输出入设备,数据,控制,状态,DB,CB,AB,数据端口,电气学院学习部资料库,儒途钞敢前舱盅钳再埃戮穆泻重踞蹿泪澎揣鸭濒卓难禾骏岔膏揪鼓庙粉鄂微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,8,二、I/O端口1、数据端口 作用：缓冲、暂存数据信息、8位2、状态端口 作用：指示外设的当前状态，每个状态用1位表示 常用的状
6、态位有：Ready、Busy、Error3、控制端口 作用：用来存放CPU向接口发出的各种命令字和控制字，以便控制接口或设备的动作,电气学院学习部资料库,彼豆祖憋武自集鸭拔房冉垮级奇脾城桐鸡尽泌岸残穗拽糯秀令烘采甄附虹微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,9,三、I/O端口寻址方式存储器映象寻址方式特点：1、将每一个I/O端口看作一个存储单元，I/O地址即为整个存储单元的一个部分，统一编址2、无专门I/O操作指令3、译码电路复杂、指令长度长I/O单独编址方式（用IN、OUT指令）特点：1、将I/O地址单独编址、构成一个I/O空间，不占用存储空间2
7、、有专门的IN、OUT指令，程序清晰，可读性好3、CPU要提供区分存储器和I/O端口的信号，如M/IO4、译码电路较简单、指令执行速度快,电气学院学习部资料库,蓉讯译铡柏计呼庇瓜该概遵姓佐插库纸萤砧告弘甜捏帽科你初哦萨兰晓蘸微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,10,四、CPU与外设之间数据传送方式,程序方式中断方式DMA方式区别：CPU的利用率 数据传输效率,电气学院学习部资料库,粉六苞俏惶橙谁砾差妻羔圈线谩进趾疑属猎度肖淋蝎磐磐更粱残澳读伦盗微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,11,1、程序控
8、制方式 在程序控制下传送数据 缺点：CPU利用率低（1）无条件传送：数据传送不能频繁，适用于简单外设或外设的定时是固定或已知的场合例1：检测按键开关状态 图6-4,见后页 上拉电阻 三态门例2：控制LED灯亮，图6-5 74LS273锁存器，限流电阻 OUT PORT2,AL；执行时，WR=0，M/IO=0，地址信号使CS=0 CLK输出一上升沿，数据锁存并输出。,电气学院学习部资料库,念聘醚囊虱驯果哼储抿听颜井姚匡侄萤谍偶注邹冀馏亥葱杆椿梢住永墒额微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,12,上拉电阻的作用：保证开关断开时，有一高电平输入。1G、
9、2G的作用：为低电平时，三态门打开，输入三态读开关状态：IN AL,PORT1；执行时，RD=0，M/IO=0，地址信号使CS=0 1G、2G=0，三态门打开，开关状态读入CPU,电气学院学习部资料库,粉话押搭碧樱室迪禹阵刃蹿沦坝垒居畔殿醛格科垒口姨优令幕膏眠谭贺琅微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,13,（2）条件传送：在程序中通过选通信号接收接口的状态信号，确定数据是否处于准备好传送。确认之后，再传送。（握手）例3 图6-6,READ-S1:IN AL,PORT-S1 TEST AL,01H JZ READ-S1 IN AL,PORT-IN
10、,电气学院学习部资料库,陈冒拷屿权么惩革陀剩赣备惶鉴葵请祝皮碘沧幂溉息洽硫腻漳吩挤峪做擂微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,14,电气学院学习部资料库,勉抚圆踏篓耪桔潞咏醚埋亿癣挑协怯怪鸳涎垂锻吼衍糕污侧迈份屹辊骂估微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,15,1.选通 锁存状态，锁存数据2.CPU执行读指令，IN AL,PORT-S1;CS1有效，Q端高电平送至D0到CPU3.若D0=1，执行读数据指令，IN AL,PORT-IN,CS2有效，数据缓冲器打开，读入数据，同时D触发器清零，READY
11、状态位清零,电气学院学习部资料库,谩借糖旅范军恰未希挡馋部净赋淮欣棍撅继桌碘梅诺瘪孝瓷摔鹤铡咳泛昌微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,16,2、中断方式 通过中断请求决定是否进行数据传送，数据的I/O是在中断处理子程序控制下完成，实时性较好 优点：CPU利用率比较高，由于可进行中断优先级的设定，适用于外设比较多的场合。缺点：传送数据仍须经CPU，且每传送一个数据就得中断一次，中断时，需要中断响应过程、保护现场和恢复现场、中断返回；所以数据传送的效率还比较低。以上两种方式，数据传送都必须逐个字节的进行，且数据必须由外设 CPU寄存器 内存,电气学
12、院学习部资料库,愧袜渗岳标蹦令袭孤亢茨纱孰越沧扼认幸妹隔撮丽罪但狗凤屿鹰疽榜壁核微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,17,3、DMA方式：直接存储器存储特点：数据在外部设备与内存间直接传送而不经CPU，大大提高数据传送速度。但须一专用的DMAC芯片8237A。例：磁盘和内存之间成批交换信息,电气学院学习部资料库,劝硒案鼠滴独皱戈伸诧烤钻汝尔韭倚您伙荡待蔷饲稍草挤付派步辐级斥碾微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,18,工作原理：外设 DMA控制器 CPU 内存,电气学院学习部资料库,冗眩聊噬拴龚芍
13、阀萄诗弟吱育食芋郁硝宵胎幅情攀俘授透淖鼻数嚏堤烫彭微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,19,S1:发送总线保持请求信号，要求CPU让出总线控制权 S1.1:外设接口 8237A S1.2:8237A CPUS2：取得总线控制权，由DMA控制器(8237A)取代CPU，临时接管总线S3：数据读写控制 能设定和修改传送的字节数 送地址:指出存储单元、外设地址，并能自动修改地址指针 产生R/W控制信号S4：交回总线控制权,保持请求信号,DMA请求信号,电气学院学习部资料库,嘎绘系巨笺琶囱遇讥凛揪夷轨蝴枣脯逛诡所幸域嚎踊硬叶掂蚌卖啮摸掌妥微机原理与应用
14、教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,20,地址锁存器,DMA控制器操作框图,AD15 AD0 ALE CPUHLDA HOLD,存储器,HRQ DMA 控制器HLDA,外设,数据总线,控制总线,地址总线,数据总线,控制总线,DREQ,DACK,DMA传输时数据方向,地址,控制,电气学院学习部资料库,闷的户改棍蜗惨柠冤瘁怯纯毫缄令窍脆盐敌躁伴俩耳妖酪绸沪做活带褪掌微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,21,6-3 I/O端口译码电路,8086：I/O单独编址方式 可寻址的范围：端口地址为0000FFFFH，共64
15、K个I/O端口74LS138：输入：参与译码的地址信号，M/IO信号输出：I/O接口选择信号 接各I/O接口的CS端，从而选中相应的接口，继而选中相应的端口,A15A0参与译码,电气学院学习部资料库,焦磕耍星房暑常毒牧决武抚梭房魁弊靴昔翘慌锑他堪夜孰狼并哨簿隧研俺微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,22,例：某一微机系统中，有8块I/O接口芯片，每个芯片占有8个端口地址，8块芯片的地址连续分布。若如图所示连接I/O端口译码电路，试求出各I/O接口芯片的地址范围。I/O接口地址范围：1#C000HC007H 2#C008HC00FHA2 A1 A
16、0用于片内寻址，用于对接口芯片中的每一个端口寻址,A15A14A13A12|A11A10A9A8|A7A6A5A4|A3A2A1A0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1,电气学院学习部资料库,哗驻夯庭昌辅狈艘傍寿栖捻喇押瓮拼饰思凤茁裁鲸兄祁砂絮亚赊前涩峦蛔微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,23,6-4 总线,总线：计算机系统中，用于各部件之间传送信息的公共通路一、按传送的信息类型分：地址总线、数据总线、控制总线二、按规模、用途和应用场合分：1、片级总线（元件级总线）：由芯片内部通
17、过引脚引出的总线2、系统总线（内部总线）：用于微机中各插件板之间的连线3、外部总线（通信总线）：用于微机系统之间或微机与其他电子设备之间的通信三、总线标准常用的标准系统总线：PC总线、ISA总线、EISA总线 外部总线：IEEE-488总线,电气学院学习部资料库,痢勒婆奖占懦簧帮渠少蔬竟尧獭敷宰抽薯丁焊衍钟疑慨鹅潘燕蚤莎逃世爪微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,24,谢谢大家！,作业：6-7,电气学院学习部资料库,钧葱铣酥团韦祟咳芍哑教颓音贰绘窍甚鄂俭军迭褪泽察渭元秘亡搞甚班湖微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）微机原理与应用教学资料第六章 io（课件）,
