《第05章IO接口.ppt

第5章 微型计算机输入输出接口 5.1 输入／输出接口 5.1.1 外部设备及其信号 外部设备（Peripheral Device） 按照与CPU数据传输的方向划分: （1）输入设备 键盘、鼠标、光笔 输入图形信息的扫描仪、数码相机 检测现场信息的数字化测试仪表 模拟量采集和模拟量／数字量转换装置等 （2）输出设备 显示器、打印机 绘图仪 现场控制的数字量／模拟量转换装置和执行元件 （3）复合输入／输出设备 外存储设备是典型的复合输入／输出设备: 磁带机（Tape Driver） 软磁盘驱动器（Floppy Driver） 硬磁盘驱动器（Hard Disk Driver） 光盘驱动器（Compact Disk Driver） 许多光盘只能读出信息，称为CD—ROM （Compact Disk—Read Only Memory），只读光盘只能用作输入设备。 2. 外部设备的信号 （1）数据信号 按照信号的物理形态，可分为以下几种； 数字量： 以二进制形式表述的数据、图形或文字信息。 模拟量： 现场的物理量通过传感器件，转换为大小与之对应的电压或电流信号。这些量呈连续变化的形态，称为模拟量（Analog）。 开关量： 开关量是只有二种状态（0，1）的量，如开关的接通（ON）与断开（OFF），电机的启停等 脉冲量： 计数脉冲、定时脉冲和控制脉冲 对于输入设备，数据信号从外设送往CPU对于输出设备，数据信号从CPU发往外部设备。 （2）状态信号 状态信号表明外部设备当前的工作状态，用来协调CPU与外部设备之间的操作。 典型的状态信号：READY, BUSY 有的设备有指示出错状态的信号，如打印机的纸尽（Paper Out），故障（Fault）。 不同的外设可以有不同的状态信号。 状态信号总是从外部设备发往CPU。 （3）控制信号 控制信号是CPU向外设发出的命令，它指定设备的工作方式，启动或停止设备 控制信号的格式因设备而异 控制信号从CPU发往外部设备 数据信号、状态信号、控制信号都是以“数据”的形式，通过数据总线在CPU和外部设备之间进行传输的。 5.1.2 I/O接口的功能 接口：计算机一个部件与另一个部件之间的连接界面。 功能： 1. 设备选择功能 CPU通过地址代码来标识和选择不同的外部设备 接口对系统总线上传输的外设地址进行译码，在检测到本设备地址代码时，产生相应的“选中”信号 2. 信息传输功能 设备被“选中”时: 从CPU/数据总线接收数据或控制信息 外部设备的数据或状态信息发往数据总线/CPU 3. 数据格式转换功能 外设使用的数据格式与CPU数据格式不同时，接口要进行二种数据格式之间的相互转换。 联络功能 从系统总线或外设接收一个数据后，发出“数据到”联络信号，通知外设或CPU取走数据 数据传输完成，向对方发出信号，准备进行下次传输 5. 中断管理功能 向CPU申请中断； 向CPU发中断类型号； 中断优先权的管理； 在以8086为CPU的系统中，这些功能大部份可以由专门的中断控制器实现。 复位功能 接口在接收系统的复位信号后，将接口电路及其所连接的外部设备置成初始状态。 7. 可编程功能 有些接口具有可编程特性，可以用指令来设定接口的工作方式、工作参数和信号的极性。 错误检测功能 （1） 物理信道上的传输错误 信号在线路上传输时，如果遇到干扰信号，可能发生传输错误。 检测传输错误的常见方法是奇偶检验。 （2） 数据传输中的覆盖错误 输入设备完成一次输入操作后，把所获得的数据暂存在接口内 如果在该设备完成下一次输入操作之后，CPU还没有从接口取走数据，那么，在新的数据送入接口后，上一次的数据被覆盖，从而导致数据的丢失 输出操作中也可能产生类似的错误 覆盖错误导致数据的丢失，易发生在高速数据传输的场合 5.1.3 I/O端口的编址方法 有两种不同的I/O端口编址方式： 1. I/O端口与内存统一编址 把内存的一部分地址分配给I/O端口，一个8位端口占用一个内存单元地址，也称为存储器映射编址方式 优点： 访问内存单元和I/O端口使用相同的指令，使用方便 降低CPU电路的复杂性 缺点： 减少了内存可用范围 难以区分访问内存和I/O的指令，降低了程序的可读性和可维护性 I/O端口与内存独立编址 内存储器和I/O端口各自有自己独立的地址空间 访问I/O端口需要专门的I/O指令 8086/8088 CPU采用这种方式 访问内存储器 使用20根地址线A0~A19 使M/IO#=1 内存地址范围为00000～0FFFFFH共1MB 访问I/O端口 使用低16根地址线A0~A15 使M/IO#= 0 I/O端口地址范围为0000～