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第6章微型计算机接口 本章主要内容 接口电路中的信息 微型计算机接口及其组成 计算机与外设交换数据的方式 接口电路中的信息 接口电路中通常包括3种信息，即：数据信息、状态信息和控制信息 1. 数据信息 CPU与外设交换的基本信息就是数据 数据信息一般分为3种类型，即数字量、模拟量、开关量 ⑴ 数字量 数字量是以二进制形式表示的数或以ASCII码表示的数据和字符 接口电路中的信息 ⑵ 模拟量 当微机系统用于过程控制时，大量的现场物理量（如温度、压力、流量等）经过传感器转换为连续变化的电量，经过放大后就是模拟的电压或电流 它们必须经过A/D转换，变成数字量才能送入计算机 反过来当执行机构需要用模拟量控制时，计算机输出的数字量也必须经过D/A转换 接口电路中的信息 ⑶ 开关量 开关量就是一些表示两种状态的量，如：开关的开闭，二极管的截止与导通等 接口电路中的信息 2. 状态信息 状态信息是反映外设当前工作状态的信息 3. 控制信息 控制信息是CPU通过接口传送给外设的控制信息，它是用来控制外设工作的信息 微型计算机接口及其组成 微机与外界要进行数据传送必须通过外部设备进行； 微机的外部设备多种多样； 工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差别很大； 外部设备不能和CPU直接相连； 所以必须使用 I/O接口电路。 什么是I/O接口 I/O接口是位于系统与外设之间、用来协助完成数据传送和控制I/O任务的逻辑电路 PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是接口电路 I/O接口的主要功能 对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节 输入接口有缓冲环节 对信号的形式和数据格式进行变换 微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量 对I/O端口进行寻址 把选中的外设与总线相接，并将未选中的设备与总线隔离（高阻态） 与CPU和I/O设备进行联络 I/O端口的编址 I/O端口有两种编址方式 1. I/O端口与存储器统一编址方式 外设端口地址和存储器单元地址共占存储器的访问空间，即一个外设端口占用一个存储单元地址 如:R6502,M6800 等采用此种方式 （示意图见下页） I/O端口与存储器统一编址方式示意 I/O端口与存储器统一编址方式示意 优点： 不需要专门的I/O指令 I/O数据存取与存储器数据存取一样灵活 缺点： I/O口地址占用内存单元号，将减少内存容量 程序不易阅读(不易区别访主存或访问外设) I/O端口的编址 2. I/O端口独立编址方式 这种编址方式是I/O端口地址和存储器单元分别建立两个地址空间，独立编址。CPU用专门的I/O指令去访问I/O端口 如: 8086/8088,Z80 等采用此种方式 示意图见下页 I/O端口独立编址方式 I/O地址空间独立于存储地址空间 CPU有专门的I/O操作指令 优点： 控制和译码电路相对简单 专门的I/O指令使程序清晰易读 指令简单、速度快 缺点： 增加硬件开销 I/O指令没有存储器指令丰富 输入输出指令 在第3章已经介绍。 IBM PC/XT的I/O端口地址 在PC机中，仅用A9～A0表示I/O口地址(形成1KB端口) 000H—1FFH：分配给系统板上的I/O芯片使用 200H—3FFH：分配给扩展槽的I/O的地址 I/O端口地址译码方法 I/O地址的译码方法与存储器译码的方法基本一样，方法也有多种，这里举一个例子： 4个端口，地址300 -303H 这是一种局部译码方法，按照系统分配给某接口的地址区域，对地址总线的某些位进行译码，产生对该接口包含的寄存器（端口）的组选信号，再由低位地址线对组内寄存器（端口）译码寻址，从而确定与CPU通信的外部设备 例如IBM PC系统板上的接口地址译码就是采用此种译码寻址方式 CPU与外设信息交换控制方式 1.无条件传送控制方式 在CPU与慢速变化的设备交换数据时，可以认为他们总是处于“就绪”状态，随时可以进行数据传送；称为无条件传送，或称为立即传送、同步传送 适用于简单设备，如LED数码管、按键或按钮等 无条件传送的接口和操作均十分简单 1.无条件传送控制方式 这种传送有一个前提，就是：外设必须随时就绪，外部控制过程的各种动作时间是固定的且是已知的情况 其输入输出原理如下页图所示 无条件传送控制I/O原理示意 2. 条件传送控制方式 ◆条件传送又称为查询传送，它是在传送数据前，CPU需要了解（查询）外设的工作状态，然后在外设可以交换信息的情况下 （“就绪”状态），实现数据的输入输出。若外设未准备好，CPU就要等待 ◆对多个外设的情况下，CPU将按一定的顺序依次查询每个设备（轮询）。先查询的外设将优先进行数据交换 查询传