第七章输入输出及其接口芯片.pptVIP

* 第七章 输入输出及其接口芯片 1、输入输出设备通过接口电路与CPU连接 7-1 输入输出概述 存 储 器 I/O 接 口 输 入 设 备 I/O 接 口 数据总线 DB 控制总线 CB 地址总线 AB 输 出 设 备 CPU CPU 控制寄存器 输入缓冲寄存器 输出缓冲寄存器 状态寄存器 数据总线 地址 译码 读信号 写信号 准备好 中断请求 地址 片选 A 0 A 1 输 入 设 备 数据输入 数据输入准备好 数据输入回答 输 出 设 备 数据输出 数据输出准备好 数据输出回答 由图可见，外设通过I/O接口电路与CPU相连。每个接口电路包含多个寄存器：数据输入寄存器、数据输出寄存器、状态寄存器、控制寄存器。 通常称这些寄存器为I/O端口(PORT)，每个端口有一个端口地址。 CPU与端口通过数据总线交换信息，信息类型包括：数据、对外设的控制信息、外设的状态信息，分别存放在接口电路的不同寄存器中。 端口选择通过地址总线产生。 2、接口电路的作用（为什么要用接口电路） （1）速度的匹配 外设的读写速度可能很慢。CPU与端口进行快速数据交换，端口与外设进行慢速交换。 （2）信息格式的变换 外部设备的数据形式可能是数字量、模拟量或开关量等，数字量可能采用并行方式或串行方式。接口电路的功能之一是将不同信息格式变换为CPU能接收的标准并行信息，如电平转换、串并转换、A/D、D/A转换等； （3）提供主机和外设间传送数据的状态和控制信息 如WR、RD、READY、INTR等 （4）时序的匹配 CPU时序与外设时序可能不一致，由接口电路实现匹配。 3、I/O端口的编址方式 CPU对I/O端口编址有两种方式： 1）与存储器统一编址方式； 2）I/O端口独立编址方式。 统一编址方式将外设端口与存储器一致处理，使用相同的指令访问外设和存储器。 独立编址方式需要专用的访问外设指令，硬件上需要有控制线来区分访问存储器还是外设。 8086 CPU采用外设端口独立编址方式。 7-2 可编程并行接口芯片8255 1、性能概要 8255是一个可编程并行接口芯片。 有三个8位输入输出端口：端口A、端口B、端口C，以及控制8255内部工作方式的控制字寄存器，共4个端口。 每个端口可编程设定为输入端口或输出端口，并可设定为不同的工作方式。 端口A、端口B通常作为输入输出数据端口。 端口C可作为数据端口使用；也可分成两个4位端口，作为A口和B口的控制和状态端口。 控制字寄存器接收CPU写入的控制字，对A、B、C端口进行控制，以决定其工作方式。 reset D7 ~ D0 A7 ~ A2 A1 A0 RD WR 片选 译码 数据 缓冲器 读写 控制 片内 译码 CS RESET A1 A0 RD WR PC7 ~ PC0 PB7 ~ PB0 PA7 ~ PA0 控制字 端口 端口A 端口C 端口B +5V GND D7 ~ D0 外 设 8255A 总线 8255A PA3 PA2 PA1 PA0 RD CS GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 PB0 PB1 PB2 PA4 PA5 PA6 PA7 WR RESET D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Vcc PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 2、8255芯片引脚 3、端口寻址 4、8255的工作方式 8255可有三种工作方式： 方式0 — 基本输入或输出方式 8255端口与外设只有数据信号线，没有控制、状态等联络信号的工作方式。 方式1 — 选通输入或输出方式 8255端口与外设除数据信号线外，有控制、状态等联络信号的工作方式。 方式2 — 选通双向传送方式 工作方式由CPU写入控制字寄存器中的控制字决定 A口可工作于方式0、方式1或方式2 B口可工作于方式0或方式1 C口只能工作于方式0，可分成两个四位端口，可单独定义为基本输入或输出，也可以按位置位或复位。 当A口和B口工作于选通方式（方式1,方式2）时，C口的某些位被用于作为联络信号。 C口可通过控制字按位进行置位和复位操作。 5、8255的控制字 8255的控制字有两种：工作方式控制字和C口置位复位控制字 工作方式控制字控制8255各端口的工作方式 C口置位/复位控制字对C口各位进行位操作 B口 0 输出 1 输入 0 方式0 1 方式1 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 特征位，1表示工作方式控制字 PC3~PC0 0 输出 1 输入 B口工作方式 PC7~PC4 0 输出 1 输入 A口 0 输出 1 输入 A口工作方式 00 方式0 01 方式1