第6章中北大学课件祥解.ppt

二、为什么要用接口电路： 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。 注：接口电路完成相应的信号转换、速度匹配、数据缓冲等功能 三．接口的功能（8种）： ⑴寻址能力：对送来的片选信号进行识别。 ⑵输入/输出功能：根据读/写信号决定当前进行的是输入操作还是输出操作。 ⑶数据转换功能：并行数据向串行数据的转换或串行数据向并行数据的转换。 ⑷联络功能：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。 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。 ⑻错误检测：一类是传输错误。另—类是覆盖错误。 注：一些接口还可根据具体情况设置其它的检测信息。 6.2.2 I/O端口控制方式 一个I/O接口总要包括若干个端口，如数据端口、命令端口、状态端口、方式端口、操作结果端口、地址索引端口等。 I/O端口也必须进行编址以便能被主机访问。在微机系统中，对I/O接口的端口编址有两种方法：端口统一编址和端口独立编址。 一、端口独立编址 独立编址方式的优点是： I／O端口的地址码较短(一般比同一系统中存储单元的地址码短)，译码电路比较简单，存储器同I／0端口的操作指令不同，程序比较清晰；存储器和I／O端口的控制结构相互独立，可以分别设计。 独立编址方式的缺点: 需 要有专用的I／O指令，而这些I／0指令的功能一般不如存储器访问指令那样丰 富，所以程序设计的灵活性较差。 典型系统 8086采用的就是这种方式 二、统一编址 统一编址方式的优点 任何对存储器数据进行操作的指令都可用于 I／0端口的数据操作，不需要专用的I／0指令，从而使系统编程比较灵活；l/O端口的地址空间是内存空间的一部分，这样，l/O端口的地址空间可大可小，从而使外设的数目几乎可以不受限制。 统一编址方式的缺点 l/O端口占用了内存空间的一部分，显然内存空间必然减少，影响了系统内存的容量；同时访问l/O端口同访问内存一样，由于访问内存时的地址长，指令的机器码也长，执行时间显然增加。 典型系统 IntelMCS—51等系列单片微计算机就采用这种编址方式，这些微计算机中无专门的IN／OUT指令。 6.2.3 简单的输入输出接口芯片 在外设接口电路中，经常需要对传输过程中的信息进行放大、隔离以及锁 存，能实现上述功能的接口芯片最简单的就是缓冲器、数据收发器和锁存器。 一、74系列器件 74系列器件是TI(德州仪器)公司生产的中小规模TTL集成电路芯片，这是一种低成本、工业民用产品，工作温度为00C—700C，从功能和速度分类有如下几类： ·74xxx——标准TTL ·74Lxxx——低功耗TTL ·74Sxxx——肖特基型TTL .74LSxxx——低功耗肖特基型TTL .74ALSxxx——高性能型TTL .74Fxxx——高速型TTL 对于相同编号(XXX)，不同类型的芯片，其逻辑功能完全一样。 二、锁存器74LS373 74LS373是一种8D锁存器，具有三态驱动输出。使能端G有效时，将D端数据打入锁存器中D门，当输出允许端OE有效时，将锁存器中锁存的数据送到输出端Q 1A1~1A4,2A1~2A4为输入， 1Y1~1Y4,2Y1~2Y4为输出 当1G有效（低电平）时：1Y1~1Y4输出等于1A1~1A4; 当2G有效（低电平）时：2Y1~2Y4输出等于2A1~2A4; 而当1G(或2G)为高电平时，输出1Y1—1Y4(或2Y1-2Y4)为高阻态。 经74LS244缓冲后，输入信号被驱动，输出信号的驱动能力加大了。 74LS244缓冲器主要用于三态输出的存储地址驱动器、时钟驱动器和总线定向接收器和定向发送器等。 常用的缓冲器还有74LS240和741~241等。 6.3 数据传送的控制方式 按照I／O控制组织的演变顺序以及外设与主机并行工 作的程度，微机系统中数据传送的控制方式主要有程序控制方式、D