微机原理及接口技术课件作者吴叶兰第五章节接口技术.ppt

第五章 输入输出接口技术 教学内容 接口的基本概念 I/O端口的编址与访问 I/O端口地址译码方法 CPU和外设间的数据传输方式 5.1 I/O接口的基本概念 I/O接口的定义 I/O接口的主要功能 I/O接口的典型结构 5.1.1 I/O接口的定义 I/O接口: 是将外设间接到系统总线上的一组逻辑电路的总称。 I/O接口是CPU与外界进行信息交换的中转站。 I/O接口与I/O设备 不同I/O设备对应I/O接口不同。 I/O接口受CPU控制，I/O设备受I/O接口控制。 为增加通用性，I/O接口电路一般均具有可编程功能。 微机的应用离不开外部设备接口的设计、选用和连接。 5.1.2 I/O接口的主要功能 I/O地址译码功能 信息的输入输出功能 输入：CPU读取外设中的信息 输出： CPU向外设写信息 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的格式进行变换 电平转换，信息格式变换，码制转换。。。 5.1.3 I/O接口的典型结构 1. 接口电路的内部结构 接口电路的外部特性 接口电路的可编程性 5.2 I/O端口的编址与访问 I/O端口 I/O端口编址 8086/8088的I/O端口访问 1. 端口（PORT） 端口：是指分配了地址的寄存器，能被CPU直接访问。 接口中的数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器都叫做I/O端口。 I/O端口地址：是对接口中端口的编号。 访问设备实际上是访问相关的端口。 接口与I/O端口的关系： 一个接口电路可以具有多个I/O端口，每个端口用来保存和交换不同的信息。 输入、输出端口可以是同一个I/O地址。 2. I/O端口的编址 I/O端口与存储器统一编址 I/O端口单独编址 I/O端口与存储器统一编址 也称存储器映象I/O编址，存储单元和I/O端口统一编址。一个I/O端口等同于一个存储器单元。 优点： 对I/O端口的访问命令与对存储器单元访问相同，不必使用专用I/O指令； 外设数目或I/O寄存器数几乎不受限制。 系统读写控制逻辑较简单。 缺点： I/O端口要占去部分存储器地址空间。 程序不易阅读。 I/O端口单独编址 I/O端口地址空间与存储器地址空间相互独立。 优点： I/O端口的地址空间独立 地址译码电路相对简单 专门的I/O指令使程序清晰易读 缺点： I/O指令没有存储器指令丰富 Intel系列微机I/O编址： Intel系列微处理器支持I/O独立编址方式和I/O统一编址（存储器映象编址）方式。 Intel系列微机系统仅支持I/O独立编址方式。 3. 8086/8088的I/O端口访问 I/O端口地址空间：8086用于寻址外设端口的地址线为16条，端口最多64K个，端口号为0000H ~ FFFFH。 IBM-PC/XT机在制造中只使用A9～A0 10位地址来表示I/O空间，因此其I/O端口的地址为000H～3FFH，共1 KB。 I/O端口寻址方式： 直接寻址：指令中给出端口的地址，端口寻址范围为00H~FFH共256个。 间接寻址：使用DX寄存器间接给出I/O端口地址，可寻址的范围是0000H~FFFFH共64K个端口。 I/O指令： 输入指令：IN 输出指令：OUT 5.3 I/O端口地址译码方法 I/O端口地址译码的一般原则是：把CPU用于I/O端口寻址的地址线分为高位地址线和低位地址线两部分： 将高位地址线与CPU的控制信号组合，经地址译码电路产生I/O接口芯片的片选信号。 将低位地址线直接连到I/O接口芯片的相应地址引脚，实现片内寻址，即选中片内的端口； I/O接口芯片片选(CS)信号： IOW/IOR信号(有效)、AEN信号(无效)和I/O端口地址高位经过译码得到。 I/O接口芯片内部端口地址：I/O端口地址低位直接组成。 I/O端口地址译码方法 接口中只有一个端口时可采用门电路构成。 接口中有多个端口时一般采用译码器电路构成。 常见的译码器： 2|4线译码器74LS139 3|8线译码器74LS138 4|16线译码器74LS154。 思考题 思考题答案 5.4 CPU和外设间的数据传送方式 程序控制方式 中断控制方式 DMA方式 一. 程序控制方式 无条件传送方式 查询传送方式 无条件传送方式 在CPU与慢速变化的设备交换数据时，可以认为它们总是处于“就绪”状态，随时可以进行数据传送，这就是无条件传送，或称立即传送、同步传送 这种传送有前提：外设必须随时就绪 查询传送方式 CPU要先查询外设的工作状态，在外设就绪的情况下实现数据输入或输出。 对多个外设的情况，则CPU按一定顺序依次查询（轮询）。先查询的外设将优先进行数据交换 查询传送的特点是：工作可靠，适用面宽，但传送效率低