第10章 微机原理接口.ppt

第十章　输入输出接口（1） 内容提要 输入输出接口基础 并行接口和并行接口芯片8255A 中断系统和中断控制芯片8259A DMA和DMA控制器8237 定时/计数器8254/8253的功能和编程 微型计算机系统硬件组成 接口和接口技术 接口指CPU和外设之间通过系统总线进行连接的电路部分，是CPU与外界进行信息交换的中转站。 原始数据通过接口由输入设备送进去 运算结果通过接口由输出设备送出来 控制命令通过接口发出去 现场数据通过接口从输入设备送进去 接口和接口技术 接口技术是研究CPU如何与外部世界进行最佳耦合与匹配，实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术，是软件、硬件结合的体现，是微机应用的关键。 为什么要用接口电路？ 外设是用来实现人机交互的一些机电设备。外设处理信息的类型、速度、通信方式与CPU不匹配, 不能直接挂在总线上，必须通过接口和系统相连。 接口和接口技术 接口电路的作用 外设必须通过接口电路与CPU相连接，输入输出操作是由复杂的I/O接口控制实现的。 接口电路的作用是把计算机输出的信息变成外设能够识别的信息，把外设输入的信息转化成计算机所能接受的信息。 接口电路的典型结构 接口电路的典型结构 接口电路的典型结构 从编程角度看，接口内部主要包括一个或多个CPU可以进行读/写操作的寄存器，又称为I/O端口。 各I/O端口由端口地址区分。 接口电路的典型结构 按存放信息的不同，I/O端口可分为三种类型 数据端口：用于存放CPU与外设间传送的数据信息 状态端口：用于暂存外设的状态信息 控制端口：用于存放CPU对外设或接口的控制信息,控制外设或接口的工作方式。 CPU对外设输入/输出的控制，是通过对接口电路中各I/O端口的读/写操作完成。 (读操作用IN指令，写操作用OUT指令) 数据传送方式： 并行接口 串行接口 功能选择的灵活性： 可编程接口，其芯片功能可以由指令来控制 不可编程接口,即硬步线逻辑接口芯片 通用性： 通用接口（8253 定时/计数器、8259 中断控制器、8237 DMA、8250 8251 串行接口、 8255 并行接口） 专用接口（软盘控制器 8271 8272、CRT 8275、键盘显示 8279） I/O接口电路分类 接口电路按通用性分为两类：通用接口和专用接口 通用接口：可供多种外部设备使用的标准接口，目的是使微机正常工作 通用接口通常制造成集成电路芯片，称为接口芯片。 最初的IBM-PC使用了6块接口芯片：8284、8288、8255、8259、8237、8253 后来的微机将这些芯片集成为大规模集成电路芯片，称为芯片组。 如82430TX芯片组，由两片芯片组成： 北桥：82439TX 南桥：82371AB 专用接口：为某种用途或某类外设而专门设计的接口电路，目的在于扩充微机系统的功能。 专用接口专用接口通常制造成接口卡，插在主板总线插槽上使用。 通用接口和专用接口的界限并不严格。 输入输出的基本方式 输入输出指令 微机系统中存在着存储器地址空间和输入输出空间。存储器的每个字节单元都占存储器地址空间的一个地址。 与此相类似，在输入输出地址空间中，占据一个输入输出地址的称为一个输入输出端口或简称端口（PORT）。 CPU可以从端口读入数据，也可以向端口输出数据。 对8086微处理器，CPU从端口读入数据的指令称为输入指令，助记符为IN；CPU向端口输出数据的指令称为输出指令，助记符为OUT。 接口（interface）与端口（port） 传送这三种信息（数据、状态、控制）的接口电路中的寄存器称为数据、状态和控制端口。 不同的寄存器有不同的端口地址，即用地址来访问。 端口由一个或多个寄存器组成。接口由若干个端口加上相应的控制逻辑组成，地址不是对接口而言。 I/O端口的编址方式 端口与存储器分别独立编址 端口与存储器统一编址 I/O端口的编址方式 端口与存储器分别独立编址 例Intel的80X86系列、Z80系列 特点：?? 不占用内存空间?? 设有专门的I/O指令对端口进行读写， 对内存操作的指令不能用于I/O端口操作 I/O端口的编址方式 例: 对内存操作 MOV [ 00000H ], AL MOV DL , [BX] 对端口操作 OUT 0000H, AL IN AL,0010H I/O端口的编址方式 端口与存储器统一编址 例Motorola的M6800系列、Intel 51单片机系列 特点:?? I/O端口相当于内存的一部分,使内存容量减小;?? 对I/O端口的读/写与对存储器的读/写相同，所有可对内存操作的指令对I/O端口均可使用;?? 指令系统中不专设I/O指令。 I/O端