接口电路设计.ppt

第四单元 输入/输出系统和设备 刘卫东 liuwd@tsinghua.edu.cn 教学内容安排 第一讲 输入/输出系统概述和输入/输出方式 第二讲 总线 第三讲 接口电路 第四讲 输入设备和输出设备 第五讲 本单元小结及考试说明 第三讲 接口电路设计 2003年11月 主要教学内容 接口电路的作用 接口电路的一般组成 串行接口 并行接口 USB接口 SCSI接口 输入/输出系统 控制方式：处理器如何管理设备 总线：数据发送和通信 接口：总线和设备的连接 连接总线和设备（对设备提供编码） 接收处理器（主设备）的命令，并提交给外部设备，同时，为主设备提供外部设备的状态 数据缓冲 对主设备屏蔽外部设备的差异（一种接口可以连接多种类型的设备） 设备：完成输入/输出任务 接口的基本功能 提供主机识别（指定、找到）使用的I/O设备的支持（为每个设备规定几个地址码或编号） 建立主机和设备之间的控制与通信机制 提供主机和设备之间信息交换过程中的数据缓冲机构 提供主机和设备之间信息交换过程中的其他特别需求支持 通用可编程接口电路 通用 能有多种用法与入/出功能 可编程 能通过指令指定接口的功能和运行控制参数 接口内部组成 设备识别电路 数据缓冲寄存器（输入/输出） 控制寄存器 状态寄存器 中断电路 其他电路 8251的基本功能 可用于同步或异步传送 同步传送时 每字可为５～８bits，可用内或外同步，能自动插入同步字符。 异步传送时 每字可为５～８bits，接收和发送时钟可为1，16或64倍的波特率。可产生中止字符并自动检测和处理。可用1，1.５或２位停止位。能检测假启动完全双工，双缓冲的发送器和接受器。具有检测奇偶错，数据丢失错和帧错的能力。全部入／出信号为 TTL 电平 D7~D0（外部数据总线） INTEL 8251 串行接口芯片 1 D2 D1 28 2 D3 D0 27 3 RXD VCC 26 4 GRD /RX C 25 5 D4 /DTR 24 6 D5 /RTS 23 7 D6 /DSR 22 8 D7 RESET 21 9 /TXC CLK 20 10 /WR TX D 19 11 /CS TX EMPTY 18 12 C/ D /CTS 17 13 /RD SYNDET/BD 16 14 RXRDY TXRDY 15 并行接口8255 USB接口 用户不必再设置卡上、设备上的开关或跳线 不必打开机箱来安装新的输入输出设备 应该只需要一根电缆线就可以将所有设备连接起来 输入/输出设备应可以从电缆上得到电源 单台计算机最多可以连接127个设备 系统应能支持实时设备（声卡、电话） 可在计算机运行时安装设备 不必重新启动计算机 成本低 USB结构 USB协议 USB帧 控制帧 配置设备，对设备发出命令，查询设备状态 同步帧 实时设备同步 块传送帧 非实时设备的大量数据传送 中断帧 发出中断帧，收集设备数据 USB线缆 有4根线组成，电源、地和双数据线。 同步传输方式 SCSI接口 小型计算机系统接口（Small Computer System Interface） 1986年成为国际标准，1991年扩充为SCSI-2 成为主机和智能外设连接的统一I/O接口 单端输出和差分输出两种输出方式 50根线的扁平电缆，25根地线，8位数据线，9条控制线，1根奇偶校验线，其余备用。 最多可连接8个设备（包括主机适配器），每个设备有一个ID。 采用集中式菊链仲裁。 SCSI接口信号线 SCSI接口参数 * 缓冲器 Ｉ／Ｏ 状态 缓冲器 接受数据 缓冲器 发送数据／命令 缓冲器 接收控制 接收器S-P ＲxＤ RxRDY /RxC ＴxＤ 发送器P-S 发送控制 ／TxC TxE TxRDY 读／写 控制 逻辑 RESET CLK C/ D /RD /WR /CS 调制／解 调器控制 /DTR /DSR /RTS /CTS 串行异步传送中的有关概念 奇偶校验： 传送的波特率： 波特率因子： 数据采样： 接口 CPU 终端 串行 并行 …...