第5章微机和外设的数据传输.ppt

第5章 微型计算机和外设的数据传输 5.1 为什么要用接口电路 5.2 CPU和输入输出设备之间的信号 5.3 接口部件的I/O端口 5.4 接口的功能以及在系统中的连接 5.5 CPU和外设之间的数据传送方式 本章重点: 接口电路的功能 接口部件和I/O端口的含义 CPU和外设之间的三种数据传输方式、各自优缺点和使用场合 接口部件和多字节数据总线、地址总线的连接 5.1 为什么要用接口电路 （1）接口电路按功能可分为两类: 使微处理器正常工作所需的辅助电路 输入输出接口电路 （2）为什么要用接口电路? 模拟 数字 串行 并行 多个外设—〉并口 速度 5.1 为什么要用接口电路 输入输出接口电路是为了解决计算机和外设之间的信息变换和缓冲问题而提出来的。 接口技术专门研究CPU和外设之间的数据传送方式、接口电路的工作原理和使用方法。 5.2 CPU和输入输出设备之间的信号 CPU和输入输出设备之间有以下几类信号 : （1）数据信息,又分为： 数字量：二进制形式的数据或以ASCII码表示的数据及字符。 模拟量：连续变化的物理量。 开关量 （2）状态信息 反映外设的工作状态；由外设通过接口送给CPU 5.2 CPU和输入输出设备之间的信号 （3）控制信息 CPU通过接口送给外设；控制外设工作 数据信息、状态信息和控制信息都通过数据总线来传送； 数据信息放在接口的数据缓冲器中； 控制信息送到接口的控制寄存器中； 状态信息放在接口的状态寄存器中； 5.3 接口部件的I/O端口 接口部件中的寄存器称为I/O端口。 每个端口分配一个端口地址。 数据端口 状态端口 控制端口或命令端口 I/O端口的两种编址方式：与存储器的统一编址、I/O端口独立编址。 微机系统中通常建立两个地址空间：内存地址空间、I/O地址空间。 输入/输出指令。 图5-1 外设通过接口和系统的连接 5.4 接口的功能以及在系统中的连接 接口的功能 接口与系统的连接 5.4.1 接口的功能 基本功能： 在系统总线和I/O设备之间传输信号,提供信号变换和缓冲作用。 1. 寻址功能 识别区分存储器和I/O的信号 识别片选信号 选择接口中的寄存器 2. 输入输出功能 根据读写信号判断传输方向 传输数据、控制和状态信息 3. 数据转换功能 把CPU的并行数据转换成一些外设所需的串行数据； 把外设的串行信息转换成并行数据送往CPU。 4. 联络功能 当数据传送完后，能发联络信号通知CPU。 5. 中断管理功能 发送中断请求和接收中断响应 发送中断类型号 优先级管理功能 6. 复位功能 能接收复位信号，使接口本身及所连外设重新启动。 7. 可编程功能 可以用软件使其工作于不同的方式 用软件来设置控制信号 8. 错误检测功能 当前多数可编程接口芯片能检测下列两类错误： 传输错误：接口与设备之间的连线受到各种干扰 采用奇/偶校验对传输错误进行检测 发现错误后对状态寄存器中的相应位置位 覆盖错误：输入时，CPU还没有从数据输入寄存器取走数据，输入寄存器又装上了新数据。 发现错误后对状态寄存器中的相应位置位。 接口芯片 接口电路的核心功能常被集成在一块或数块大规模集成电路芯片中，称为接口芯片。 1）通用接口芯片：并行接口芯片8212、8255，串行接口芯片8250、8251等 2）面向微机的专用接口芯片：中断控制器8259、DMA控制器8237、定时/计数器8253/8254等 3）面向外设的专用接口芯片：CRT控制器MC6845、键盘接口芯片8279等 5.4.2 接口与系统的连接 接口可分为两个部分： 和I/O设备相连 和系统总线相连 5.5 CPU和外设之间的数据传送方式 解决定时问题的三种传送方式： 程序方式 中断方式 DMA方式 5.5.1 程序方式 程序方式指在程序控制下进行信息传送。 1. 无条件传送方式 适用于总是处于准备好状态的外设。 以下外设可采用无条件传送方式： 开关 发光器件(如发光二极管、7段数码管、灯泡等) 继电器 步进电机 优点：软件及接口硬件简单 缺点：只适用于简单外设，适应范围较窄 无条件传送方式工作原理： 2 . 条件传送方式（查询方式） （1）条件传送的概念 CPU通过执行程序不断读取并测试外设的状态，如果外设处于准备好状态（输入设备）或空闲状态（输出设备），则CPU执行输入指令或输出指令与外设交换信息。 （2）条件传送的三个环节： CPU从接口中读取状态字 CPU检测状态字 传送数据 查询式输入的接口电路 查询式输出的接口电路 举例： 假设从终端往缓冲区输入1个字符行，当