《IO传送方式无条件、查询1.ppt

5.1 输入/输出接口（I/O接口） 5.1.1 概述 什么是I/O接口？ 把外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。实现外设与主机之 间的信息交换。 I/O接口要解决的问题 速度匹配(Buffer) 信号电平和驱动能力(电平转换器、驱动器) 信号形式匹配(A/D、D/A) 信息格式(字节流、块、数据包、帧) 时序匹配(定时关系) 总线隔离(三态门) I/O接口的功能 数据缓冲功能 缓解接口与CPU工作速度的差异,通过接口中数据缓冲寄存器和锁存器实现. 联络功能 通过接口中状态寄存器,了解外设的工作状态. 寻址功能(I/O地址译码与设备选择) 把选中的与总线相接，未选中的与总线隔离（高阻态） 数据转换功能(信号电平与类型的转换) 形式、格式、电平、功率、码制等转换. 中断管理功能 通过接口中设置的中断控制器，实现中断I/O方式下数据传送。 I/O接口电路的分类 ●按通用性分：专用接口、通用接口。 专用接口：CRT显示控制器、键盘、软盘、DMA控制器等。 通用接口：ISA、PCI接口，串口、并口、USB接口等。 ●按可编程分：可编程接口、不可编程接口 可编程接口：在不改动硬件的情况下，用户只要修改初始化程序就可以改变接口工作方式。接口灵活性、可扩充性好。 可编程接口电路要用可编程接口芯片设计。常用可编程接口有并口8255、8253，串口8250、8251，中断8259等。 ●按与外设数据传送方式分：并行I/O接口、串行I/O接口。 I/O端口：传送数据、命令、状态这三类信息的通道，分别称为：数据端口、命令端口、状态端口，8086CPU对端口使用I/O指令（IN指令和OUT指令）对其操作。 不同外设具有的端口类型和数目各不相同，为了便于识别，计算机中为每一个端口都赋予一个惟一编号——称为端口地址(或端口号)。 在设计I/O接口电路时，为了实现CPU对端口寄存器操作，必须通过设计端口寄存器的译码电路来确定端口寄存器的端口地址。 端口有两种编址方式：统一编址和独立编址。 1. 统一编址 把外设接口与内存统一进行编址。各占据统一地址空间的不同部分。 优点 指令统一，灵活； 访问控制信号统一，使用同一组的地址/控制信号。 缺点 内存可用地址空间减小 外设地址空间和内存地址空间相互独立。 优点：内存地址空间不受I/O编址的影响 缺点：I/O指令功能较弱，使用不同的读写控制信号 采用I/O独立编址方式(但地址线与存储器共用) 地址线上的地址信号用 来区分： 时为I/O地址 I/O操作只使用20根地址线中的16根： A15 ～ A0 可寻址的I/O端口数为64K(65536)个 I/O地址范围为0～FFFFH IBM PC只使用了1024个I/O地址(0～3FFH) ●并行 一个数据单位(通常为字节)的各位同时传送 速度快、距离短、成本高 例：PC机的并行接口(通常用于连接打印机) ●串行 数据按位进行传送 速度慢、距离远、成本低 例： PC机的串行接口(通常用于串行通信) 5.2 简单接口电路 5.2.1 接口电路的基本结构 数据输入/输出寄存器——暂存输入/输出的数据 命令寄存器——存放控制命令，用来设定接口功能、工作参数和工作方式。 状态寄存器——保存外设当前状态，以供CPU读取。 5.3 输入输出的控制方式 在设计外设与计算机之间的接口电路前，首先要根据系统对I/O的要求(速度)、外设备的传送特点（快、慢、并行、串行）确定I/O控制方式。 I/O控制方式不同，接口电路设计方法不同，对应的I/O控制程序编写方法不同，I/O特性不同。 主机与外设之间数据传送的控制方式有以下四种： 无条件传送 查询式传送 中断方式传送 直接存储器存取(DMA, Direct Memory Access) 注意：在以后学习这些I/O方式时，要了解各自I/O特点，对外设的要求，接口电路的设计方法，I/O程序编写方法。 5.3.1 无条件传送方式 适用于总是处于准备好状态的外设 可采用无条件传送方式的外设： 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 硬件上只需要提供CPU与外设连接的数据端口， 软件上则只提供相应的输入或输出指令即可。 缺点：只适用于简单外设，适应范围较窄 简单接口电路 数据输入接口 必须具有三态输出能力，以便与总线挂接 外设有数据保持能力时—可用三态门实现 外设无数据保持能力时—用三态输出的锁存器实现 数据输出接口 常用锁存器实现 三态门作为数据输入接口的