第6章输入输出与接口技术.ppt

第1章 微型计算机概论 6.1.1 接口的功能 6.1.2 接口中的信息类型 数据信息：它是CPU与外设之间传送的主要信息，可分为数字量、模拟量和开关量三种形式。 状态信息：是外设通过接口送往CPU的信息，作为外设与CPU之间交换数据的联络信号，反映了当前外设所处的工作状态。 控制信息：是CPU通过接口传送给外设的信息，用来设置外设（包括接口）的工作方式、控制外设的工作等。外设的启动信号和停止信号就是常见的控制信息。 6.1.3 接口电路的典型结构 6.2 I/O端口和I/O指令 6.2.1 接口部件的I/O端口 每个接口电路中都包含三类寄存器，微处理器与外设进行信息交换时，不同信息存入接口中的相应寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口，简称为端口（Port）。 微机系统中的每一个端口都分配有一个地址，称为端口地址，微处理器通过端口地址实现对不同接口电路中的寄存器的寻址。 6.2.2端口地址译码 6.3 CPU与外设之间数据传送的方法 6.4 基本输入/输出接口设计 6.4.2 LED显示接口设计 6.4.3 键盘接口设计 显然，无条件传送方式对于双方而言，不需要联络信号和控制信号，只需要通过数据缓冲器和寄存器进行数据交换 （1）无条件传送方式 （2）查询方式 查询方式也称为程序控制下的有条件传送方式，微处理器在数据传送之前通过执行程序不断读取状态寄存器并测试外设的状态，待外设处于准备就绪时，执行I/O指令进行数据传送。 在查询方式下，接口电路中的状态寄存器保存外设的状态。 对于输入过程，当外设将数据准备好后，使接口中状态端口的“准备好”标志位置1，表示输入缓冲器为满； 对输出过程来说，当外设取走数据后，接口将状态寄存器的对应标志位置1，表示当前输出寄存器为“空”，可以接受下一个数据。 （2）查询方式 （3）中断方式 中断方式是在外设要与中央处理器传送数据时，外设向中央处理器发出请求，中央处理器响应后再传送数据的操作方式。 在中断方式下，中央处理器不必查询外设，提高了系统的工作效率，但中央处理器管理中断的接口比管理查询复杂。 （4）直接存储器存取（DMA）方式 DMA 方式是数据不经过中央处理器在存储器和外 设之间直接传送的操作方式。DMA方式是这3种方式中 效率最高的一种传送方式，DMA 方式控制接口也最复 杂，需要专用的DMA控制器。 DMA 方式适合数据量较大的传送，如存储器与磁盘之间的数据传送。 6.4.1 缓冲器与锁存器 在接口电路中，大量使用三态缓冲器、寄存器和三态缓冲寄存器来作微处理器与外部设备的数字量通道，用来输入输出数据或检测和控制与之相连接的外部设备。微处理器可以将接口电路中的三态缓冲(寄存)器视为存储单元，把控制或状态信号作为数据位信息写到寄存器中或从三态缓冲(寄存)器中读出。寄存器的输出信号可以接到外部设备上，外部设备的信号也可以输入到三态缓冲寄存器中。 一般说来，微处理器都是通过三态缓冲(寄存)器检测外设的状态，通过输出寄存器发出控制信号。 数据输出寄存器用来寄存微处理器送出的数据和命令。 74LS273可以用作无条件 传送的输出接口电路。 8D触发器74LS273 外设输入的数据和状态信号，通过数据输入三态缓冲 器经数据总线传送给微处理器。 74LS244三态总线驱动器 74LS244可以用作无条 件传送的输入接口电路。 三态缓冲寄存器是三态缓冲器和寄存器组成的。数据 进入寄存器寄存后并不立即从寄存器输出，要经过三态缓 冲才能输出。三态缓冲寄存器既可以作数据输入寄存器， 又可作数据输出寄存器。寄存器既可以由触发器构成，也 可以锁存器构成。触发器与锁存器是有差别的。 74LS373就是三态缓冲锁存器，74LS374是三态缓冲触 发器，它的引线排列与74LS373相同。 寄存器和缓冲器接口的应用简单又灵活，只要处理好 它们的时钟端(选通端)或输出允许端与微型计算机的连接 即可。在下述应用接口电路中都使用图6-8所示的电路的 地址译码，该电路的8个输出端是对图6-2所示的输入输出 直接地址译码电路的进一步译码的输出。 图6-8 读缓冲器和写寄存器信号 需要注意的是图6--8中的不仅仅是对地址信号译码的输出信号，其中也包含有输入和输出的读或写信号。若使用的仅仅是对地址信号译码的输出信号，则要将它和 或者 相与后才能用作读缓冲器或写寄存器的信号。 发光二极管显示器（LED）是微型计算机应用系统中常用的输出装置。 1.七