第8章输入／输出接口基础与总线案例.ppt

* 第8章 输入／输出接口基础与总线 教学内容 8.1 概述 8.1.1 外围设备及其信号 8.1.2 输入/输出接口的功能 8.2 CPU与端口之间的接口技术 8.2.1 最常用的简单输入/输出接口芯片 8.2.2 端口的编址方式 8.2.3 端口与CPU之间的接口 8.3 CPU与端口之间的数据传送方式 8.3.1程序控制方式 8.3.2 中断技术传送方式 8.3.3 DMA传送方式 8.4 总线技术 8.4.1 概述 8.4.2 PC总线 教学目标 1 理解输入/输出接口的功能。 2 了解端口的编址方法。 3 掌握四种传送方式的特点。 4 了解总线技术。 重点内容 1 输入/输出接口的功能。 2 端口的编址方法。 3 端口与CPU之间的接口。 4 CPU与端口之间的数据传送方式（无条件传送方式、条件或查询传送方式、中断传送方式、DMA传送方式）。 难点内容 1 CPU与端口之间的数据传送方式（无条件传送方式、条件或查询传送方式、中断传送方式、DMA传送方式）。 学时数 4学时 8.1 概述 输入/输出接口是主机与外围设备之间的缓冲电路。 8.1.1 外部设备及其信号 1、外部设备 （1）输入设备 键盘、鼠标、扫描仪等。 （2）输出设备 显示器、打印机、绘图仪等。 （3）I／O复合设备 硬盘、光驱等。 2、外部设备的信号 （1）数据信号（主要部分） 按照其物理形态可分： 1）数字量：以二进制形式表示的数据、图形或文字信息。 2）模拟量：指那些以连续形态出现的物理量。 3）开关量：只有两种状态（0，1）的量。 4）脉冲量 （2）状态信号 作用：指示外部设备当前的工作状态，协调CPU与外部设备之间的操作。 （3）控制信号 　 作用：CPU向外设发出的命令。 8.1.2 输入／输出接口的功能 应具有以下基本功能： （l）解决CPU与外设之间速度不匹配问题 （2）实现信号电平的转换 （3）实现信号格式的转换 实现信号格式转换的情况可分成以下三种： 1）模／数与数／模转换 2）开关量转换 3）并行—串行转换 （4）实现CPU与外设之间同步工作 （5）实现CPU对端口的选择 8.2 CPU与端口之间的接口技术 8.2.1 最常用的简单输入／输出接口芯片 　　主要有缓冲器、锁存器和译码器。 （1）单向缓冲器74LS244 （2）双向缓冲器74LS245 （3）锁存器74LS373 （4）译码器74LS138 8.2.2 端口的编址方式 1、端口 接口内部通常设置有若干个寄存器，用来暂存CPU和外设之间传输的数据、状态和命令，这些寄存器被称为端口。 端口根据寄存器内暂存的信息可分为：数据端口、命令端口和状态端口。 状态信息的获取：CPU对状态端口进行一次读操作。 数据的输入／输出：CPU对数据端口进行一次读或写操作。 控制命令的输出：CPU把若干位代码写入命令端口。 2、I／O端口的寻址方法 I／O端口的编址方式有两种：统一编址方式和独立编址方式。 （1）统一编址方式(存储器映像寻址) 优点： 1）简化了指令系统的设计，在微处理器指令集中不必包含I／O操作指令； 2）访问I／O设备的指令类型多、功能强，能用访问存储器指令，对 I／O设备进行方便、灵活的操作； 3）I／O地址空间可大可小，能根据实际系统上的外设数目来调整。 缺点：I／O端口占用了存储单元的地址空间，且I／O译码电路变得较复杂。 其次，访问存储器的指令一般要比较长，这样延长了输入输出操作时间。 （2）独立编址方式 优点： 1）可读性好，输入输出指令和访问存储器的指令有明显的区别，使程序清晰； 2）I／O指令长度短，执行的速度快，占用内存空间少； 3）I／O地址译码电路较简单。 缺点：CPU指令系统中必须有专门的IN和OUT指令，而且这些指令的功能没有访问存储器的指令强。 8.2.3 端口与CPU之间的接口 1、简单I／O接口的组成 简单I／O接口的组成：由地址译码、数据锁存与缓