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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,2,6-1 I/O接口,I/O接口的功能1、解决速度不匹配：解决方法：设置缓冲器、锁存器2、解决信号电平不匹配：CPU：TTL电平；外设：电源系统 解决方法：设置电平转换电路，MC14883、解决信号格式不匹配：CPU：16位的并行数据 外设：电压、电流、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,电气学院学习部资料库,3,4、解决时序不匹配 解决方法：设置时序控制电路，为CPU提供外设的状态信息，CPU通过接口向外设发出控制命令，实现CPU与外设之间的握手联络，保证同步5、提供地址译码
2、电路,电气学院学习部资料库,4,二.简单的输入输出接口芯片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,5,三.I/O端口及其寻址方式1.I/O端口端口和接口的区别：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60HCPU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
3、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,6,一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,7,1、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,8,2.I/O端口寻址方法存储器映象寻址方式
4、（用MOV指令）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、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,9,四.CPU与外设之间数据传送方式1、程序控制方式（1）无条件传送：对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
5、：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。（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）缺点：CPU利用率低例3 图6-6,电气学院学习部资料库,10,上拉电阻的作用：保证开关断开时，有一高电平输入。1G、2G的作用：为低电平时，三态门打开，输入三态检测开关状态：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
6、料库,11,1.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CPU,电气学院学习部资料库,12,3.若D0=1，执行读数据指令，IN AL,PORT-IN,数据缓冲器打开，读入数据，同时D触发器清零，状态位清零.MOV AL,PORT-S1READ-S1:TEST AL,01H JZ AL,READ-S1 IN AL,PORT-IN,初始化,读入状态,数据准备好？,输入数据到CPU,N,电气学院学习部资料库,13,2、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
7、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，且每传送数据一个数据就得中断一次，中断时，需要保护现场和恢复现场；所以数据传送的效率还比较低。,电气学院学习部资料库,14,3、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递而不经CPU，不需进行保护和恢复现场和断点，大大提高数据传送速度。但须一专用的DMAC芯片。,电气学院学习部资料库,15,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,16,谢谢大家！,作业：6-7,电气学院学习部资料库,
