第8章 输入输出接口祥解.ppt

本章教学目的 通过输入输出接口是计算机的重要组成部分，通过I/O接口控制方式的学习，使学生初步了解主机与外设的主要通信方式及其特点，通过并行接口8255A的学习和实践，使学生接触具体的接口形式，从而进一步加深对接口知识的理解。 主要内容 微型计算机的输入/输出接口 并行通信与并行接口 可编程并行通信接口芯片8255A 串行通信及串行接口 可编程串行通信接口芯片8251A 本章学习要求 I/O接口概述 为什么需要I/O接口（电路）？ 什么是I/O接口（电路）？ 8.1 微机的输入/输出接口 8.1.1 输入/输出接口交换信号 可分为四种： ① 数字量，二进制数据，最小单位是一个bit( 位)，还有字节、字等。 ② 模拟量，现场信号大多是由传感器来的模拟电压或 电流，他们必须经过A/D转换，变成数字量才能进入计算 机，有些接口有处理模拟量的电路，称为模拟接口。 ③ 开关量，开关量只有两种状态，即“开”或“关”，可 用一位二进制数表示，如“1”表示“开”，“0”表示“关”。 ④ 脉冲量，脉冲量是以脉冲形式表示的一种信号，如 计算机中用到的定时脉冲或控制脉冲等。 8.1.2 输入/输出的控制方式 在微机系统中，可采用的输入/输出控制方式一般有4种： 无条件传送方式：当外设已准备就绪，那就不必查询外设的状态而进行信息传输，这就称为无条件传送。这种信息传送方式只适用于简单的外设，如开关和数码段显示器等。 74LS138: （2）条件传送方式： CPU通过执行程序不断读取并测试外部设备状态，如果输入外部设备处于已准备好状态或输出外部设备为空闲状态时，则CPU执行传送信息指令。也称为“查询式传送”。 2. 中断控制方式 中断控制方式一般用来传送低速外部设备与CPU之间的信息交换。每操作一次，CPU要打断原来执行的程序去执行一般中断服务程序。 优点：中断传送方式的优点是：CPU不必查询等待，工作效率高，CPU与外设可以并行工作；由于外设具有申请中断的主动权，故系统实时性比查询方式要好得多。 缺点：对速度较高的外部设备会产生信息丢失，因此不能采用。 8.2 并行通信与并行接口 并行通信 把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，传输速度快，信息率高。 但它比串行通信所用的电缆多，因此，并行通信常用在传输距离较短(几米至几十米)和数据传输率较高的场合。 并行接口 实现并行通信的接口就是并行接口。 典型的并行接口和外部设备连接如图8-4所示。图中的并行接口用一个通道和输入设备相连，用另一个通道和输出设备相连，每个通道中除数据线外均配有一定的控制线和状态线。 并行接口的输入过程 外部设备将数据送给接口，使状态线“数据输入准备好”成为高电平。 ?接口把数据接收到数据输入缓冲寄存器，使“数据输入回答”线变为高电平，作为对外部设备的响应。 ?外部设备接到此信号，撤除数据和“数据输入准备好”信号。 ?数据到达接口中后，接口会在状态寄存器中设置“输入准备好”状态位，以便CPU对其进行查询,接口也可以在此时向CPU发一个中断请求。 CPU既可以用软件查询方式，也可以用中断方式来设法读取接口中的数据。CPU从并行接口中读取数据后，接口会自动清除状态寄存器中的“输入准备好”状态位，并且使数据总线处于高阻状态。 并行接口的输出过程 CPU既可以用软件查询方式，也可以用中断方式设法往接口中输出一个数据。 每当外部设备从接口取走一个数据之后，接口就会将状态寄存器中的“输出准备好”状态位置“1”，以表示CPU当前可以往接口中输出数据，这个状态位可供CPU进行查询。 接口也可以向CPU发一个中断请求。 CPU输出的数据到达接口的输出缓冲寄存器中?接口自动清除“输出准备好”状态位，并且将数据送往外部设备---接口往外部设备发送一个“驱动信号”来启动外部设备接收数据?外部设备被启动后，开始接收数据，并往接口发一个“数据输出回答”信号?接口收到此信号，便将状态寄存器中的“输出准备好”状态位重新置“1”，以便CPU输出下一个数据。 8.3 可编程并行通信接口芯片8255A 8255A是Intel86系列微处理机的配套并行接口芯片，它可为86系列CPU与外部设备之间提供并行输入/输出的通道。 由于它是可编程的，可以通过软件来设置芯片的工作方式，所以，用8255A连接外部设备时，通常不用再附加外部电路，很方便使用。 8.3.1 8255A芯片内部结构及其功能 1. 并行输入/输出端口A，B，C 8255A芯片内部包含3个8位端口，其中： 端口A包含一个8位数据输出锁存/缓冲存储器和一个8位数据输入锁存器 端口B包含一个8位数据输入/输出、锁存/缓冲存储器和一个8位数据输入缓冲存储器； 端口C包含一个输出锁存/