微机原理 IO接口课件.ppt

6.1 输入/输出（I/O）接口 6.1.1 I/O接口的功能 6.1.2 简单的输入输出芯片 6.1.3 I/O端口及其编址方式 6.1.4 I/O端口地址译码 6.1.5 CPU与外设间的数据传送方式 6.2 总线（自学）;1、两个术语 外设：（即I/O设备）计算机是一种信息处理工具，需要输入设备送入信息，输出设备送出结果，这些输入输出设备被称为外设。 通信：计算机（CPU）与外设间的数据、状态和控制命令的交换过程统称为通信。;2、CPU与外设直接通信存在的问题 速度不匹配（CPU快，外设慢） 信号电平不匹配 （CPU使用TTL电平，外设多为机电设备） 信号格式不匹配 （CPU总线上为并行数字量，而外设有串行模拟量等） 时序不匹配 解决方案： 用I/O接口：把外设连接到CPU总线上的一组逻辑电路的总称。用于协调外设与CPU之间的信息交换。;3、I/O接口的功能 设置数据的缓冲与暂存 （采用缓冲器、锁存器缓解外设与CPU速度的差异） 设置信号电平转换电路 （采用MC1488、MAX232等芯片） 设置格式转换电路（采用A/D、D/A等芯片） 提供I/O地址译码与设备选择 对外设进行监测、控制与管理，中断处理; “ 输出要锁存，输入要缓冲 ” CPU的运行速度比较快，输出数据通常要经过锁存才能被外设读取； 外设的数据线通过缓冲器与CPU的数据线相连接，从而保证CPU在读取一个外设数据时不会因其它外设的存在而出错。; 常用的输入输出接口芯片 缓冲器：74LS244（单向） 74LS245（双向） 锁存器：74LS373;1、缓冲器 74LS244 单路基本组成：;1 2 3 4 5 6 7 8 9 10;1 2 3 4 5 6 7 8 9 10;缓冲器作用实例;2、锁存器 74LS373（带缓冲的锁存器）;D;74LS373 74LS374 双列式封装连接图;74LS373 内部结构和真值表;锁存器作用实例;1、I/O端口 CPU与外设传送信息的种类（以打印机为例） (1)数据信息 （如：要打印的内容，CPU送至外设） (2)状态信息 （如：打印机是否空闲，外设送至CPU） (3)控制信息 （如：设置打印方式、开始打印等，CPU送至外设）;I/O端口的概念 数据信息、状态信息和控制信息均存放在寄存器中，这些用来存储信息的寄存器以及它们的控制逻辑称为I/O端口。 I/O端口的种类 数据端口 状态端口 控制端口（命令端口）;接口与端口的区别 若干个端口加上相应的控制电路构成接口。;端口地址 不同外设具有的端口数各不相同，计算机中为每个端口都赋予一个惟一编号，也称为端口号。 端口的两种编址方式 (1)存储器映像寻址（也称：统一编址） (2)I/O单独编址方式（也称：独立编址） ;; ;(2)I/O单独编址方式 系统单独对I/O空间进行编址，不占用存储器的空间。用专门的IN和OUT指令来访问这种端口。; 优点： 指令区分，使程序清晰，可读性好； 而且I/O指令长度短，执行的速度快； I/O地址译码电路较简单。 缺点： CPU指令系统中必须专设IN和OUT指令； IN和OUT指令功能较弱； CPU要能提供区分存储器读/写和I/O读/写的控制信号，例如：8086的M/IO#和8088的IO/M#信号。 ;;读写过程 OUT指令使数据线、相应的地址线及M/IO#和WR#有效。 IN指令使数据线、相应的地址线及M/IO# 和RD#有效。 参加译码的信号 M/IO#、RD#、WR#、A15~A0 ; ;2、译码的常用方法 线选法 利用一根地址线，产生指定的端口地址的选择信号。;采用门电路进行地址译码 利用基本逻辑门电路，产生端口地址选择信号。 例：如果设计一个I/O端口，该端口地址为3E7H，要求低电平有效。 如果采用门电路完成译码，地址分配如下： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1A0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1;≥1;采用译码器与门电路组合;; 在微型机系统中，可采用的输入输出方式主要有： 程序控制方式（掌握） 无条件传送方式 条件传送（也称查询方式） 中断方式（了解） DMA方式（了解） 前两种方式主要由软件实现，DMA主要由硬件实现。; CPU直接与外设传送数据，认为外设已经准备就绪，不需要了解外设状态。 应用场合:外设简单,时刻处于准备好输入输出状态, CPU可随时输入/输出数据；或者是CPU固定时间间隔进行输入输出。;无条件输入电路例子;参考程序：;;2、