[工学]第7章 输入-输出接口技术.ppt

第7章 输入/输出接口技术 内容安排 一. 接口技术概述 二. 可编程并行接口芯片8255A 三. 可编程定时器/计数器接口芯片8253A 四. 串行通信 五. 串行异步通信接口芯片8250 §7.1 接口技术概述 定义：输入/输出（I/O）接口是CPU和外设信息交换的桥梁，是一个过渡的大规模集成电路 I/O接口与I/O端口之间的关系： I/O端口（I/O口）：是指I/O接口中带有端口地址的寄存器或缓冲器 I/O接口的作用： （1）隔离主机与外设之间的数据，实现和不同外设的速度匹配。 如：打印机、数控机床控制 （2）数据类型的转换 如：并→ 串，串→ 并，模/数转换（A/D） （3）传输外设控制信号和接收外设的状态信号 （4）改变信号的性质和电平 2. 外部设备的编址 外设编址实际上是给所有I/O接口中的端口编址，以便CPU通过端口地址和外设交换信息 例7-1： 存储器地址范围：00000H ~ FFFFFH I/O端口地址范围：0000H ~ FFFFH 注意：区分16位地址总线上地址究竟是送给存储器还是外设端口，依据是I/O指令产生的M/IO信号 特点： ① 外设端口单独编址不占用存储器地址 ② 需要CPU指令集中有专用的I/O指令 ③ 需要增加相应的控制线 例7-2： 存储器地址范围：0000H ~ 1FFFH I/O端口地址范围：2000H ~ 3FFFH 3. 输入/输出接口的交换信息 特点： ① 不需要专门访问I/O端口的指令，大大增强了CPU对外设端口信息的处理能力 ② 外设端口地址安排灵活，数量不受限制 ③ 外设端口占用了部分存储器地址，译码电路较复杂 4. 输入/输出的控制方式（见6.1节） 以位（Bit）为单位进行数据传输（如：通信，网络等） 特点：传输距离相对较远，但速率较低 芯片：8250A，8251A等 （2）并行I/O接口 以字节（或字、双字）为单位，做输入/输出 如：打印机、A/D、D/A等 特点：传输距离近（一般≤ 2m），传输速率快 芯片：8255A、8253A、8279等 步骤：（1）构造总线系统（2）将接口挂在总线上（3）按题意要求设置接口电路 地址分析： §7.2 可编程并行接口芯片8255A 1. 8255A内部结构及引脚功能 并行输入/输出端口A、B、C：① PA口、PB口、PC口均为8位、双向I/O数据口，都可直接与外设连接，但在结构上稍有差异 ③ PA口、PB口、PC口受读写控制部件及A组或B组控制部件控制 A组和B组控制部件： 数据总线缓冲器：是一个三态双向8位数据缓冲存储器，是8255A与CPU之间的数据接口。有了数据总线缓冲器，8255A可直接“挂”到系统的数据总线（DB）上功能： ① CPU控制字/数据→ 数据总线缓冲器→ 8255A（OUT指令） ②（IN指令） 8255A →状态信息/数据→数据总线缓冲器→ CPU 读/写控制部件：接收控制信号，并产生8255A内部控制时序，向片内功能部件发出操作命令 RESET 复位信号，高电平有效，CPU输入。当RESET有效时，清除8255A中所有控制字寄存器内容，并将各端口置成输入方式 A1 、A0 端口选择信号线（端口地址输入线），8255A共有4个端口地址 A1 A0 =00 → 端口A A1 A0 =10 → 端口C A1 A0 =01 → 端口B A1 A0 =11 → 控制字寄存器 2. 8255A工作方式类型及控制字 （1）8255A工作方式类型 （2）8255A工作方式选择控制字 8255A内部有一个控制寄存器，占用一个端口地址，专门用来接收CPU送来的控制字 工作方式控制字格式： 例7-4：设PA口与输出设备连接，工作于有条件传输方式（查询）；PB口与输入设备连接，工作于中断方式； PC5，PC4 驱动二个发光二极管，设PA口地址为A0H，用138译码器，设计电路，并编写程序 解： 步骤：① 设计电路；② 确定8255A的工作方式； ③ 编写初始化程序 工作方式： 初始化程序： MOV AL， 0A6H OUT 0A3H，AL ；向8255A送控制字 IN AL， 0A1H ；PB口输入 OUT 0A0H，AL ；PA口输出 OUT 0A2H，AL ； PC5，PC4输出 置位/复位控制字： 只对端口C有效 当PA口、PB口工作方式1或2时，需要PC口作为控制和联络信号线，