微机接口基础知识.ppt

第2章 微机接口基础知识 2.1 微机接口技术 2.1.1 接口功能 1．数据缓冲功能 接口电路应设置数据寄存器或锁存器，以解决主机与外部设备之间的速度匹配问题，避免主机与外部设备的速度不匹配而丢失数据。 2．设备选择功能 计算机总线上往往会连接多个外设设备，而CPU在同一时间里只能与一台外设交换信息，需要通过接口的地址译码对外部设备进行寻址。 3．信号转换功能 各种外设的功能和用途不同，它所提供的数据、状态和控制信号的电平往往与微机的总线电平不兼容，接口电路进行相应的电平转换。 4．提供信息交换的握手信号 CPU对外设的各种命令和数据都是以代码的形式发送到接口电路，再由接口电路解读后，形成一系列控制信号去控制外设。 5．中断管理功能 当外设需要及时得到CPU的服务，特别是一些随机需要与CPU交换信息的外设，就要求接口中设置中断控制器，为CPU处理有关中断事务(中断请求、中断优先级设置，提供中断向量等)。 6．可编程功能 外设和接口芯片都是可编程的，通过接口驱动程序可改变接口的工作方式，增加接口的灵活性和可扩充性。 2.1.2 接口信息 1．数据信息 在计算机中数据一般有8位、16位、32位，大致可以分为三种基本类型：数字量数据、模拟量数据、开关量。 2．状态信息 计算机在I/O过程中，外部设备的数据是否准备好，外部设备是否已准备好接收数据等，都要通过一定的数据量来表示，才能实现计算机与外部设备之间的正确“握手”。 3．控制信息 控制信息主要是指启动、停止外部设备之类的接口信息。 2.1.3 数据传输方式 1．无条件传送方式 无条件传送方式又称为同步传送方式，主要适用于外部设备的各种动作时间是固定的，并且条件是已知的情况，或者计算机与外部设备是完全同步的情况。 2．条件传送方式(查询方式) 如果计算机与外部设备之间工作不同步(大部分情况都是这样)，当处理器(CPU)执行IN、OUT指令时，很难保证外部设备一定准备好接收数据或已将数据准备好，所以，通常接口控制程序在读取或发送数据前，先查询外部设备的状态信息。当外部设备准备就绪时才进行数据传送，否则计算机的处理器(CPU)就等待。 3．中断传送方式 在查询传送方式中，计算机的处理器(CPU)要不断地查询外部设备的状态信息，而不能做其他的任何操作，大大浪费了处理器(CPU)的时间，降低了处理器(CPU)的效率。 中断传输主要在随机数据传输（如数据采集）和多外设并发传输两种情况下使用。 4．DMA传送方式 为提高计算机系统与高速I/O设备交换数据的速度，往往采用外部设备与计算机内存直接交换数据(DMA——存储器直接存取)，而不通过处理器(CPU)。 2.1.4 I/O寻址方式 1. 端口寻址I/O方式 端口寻址也称为I/O独立编址，在这种寻址方式中，处理器(CPU)有专门的I/O指令，在计算机系统中使用不同的端口地址来区分不同的外部设备，操作时以端口(PORT)作为寻址单元。接口中的不同信息(数据、状态、控制信息)均通过不同的端口地址来区分。 2. 存储器对应的I/O寻址方式 存储器对应的I/O寻址方式也称为统一编址，在这种寻址方式中，外部设备的I/O端口是存储器的某些存储单元，每一个外部设备占用一个或几个存储器地址，从而处理器(CPU)对外部设备输入/输出一个数据相当于做一次存储器读写操作。 2.1.5 PC机I/O地址分配 2.1.6 I/O地址译码方法 1．固定式端口地址译码 固定式译码指接口卡的端口地址不需要改变，直接使用与非门等逻辑芯片进行I/O地址的译码，目前使用这种译码方式的接口卡已经很少了。 （1）端口地址 需要一个I/O地址区间，这时可采用高位地址译码，如图2.9所示译码器的输出地址为278H～27FH。 （2）输入/输出控制 在图5.8(a)中，/IOR参与了译码电路的译码控制，因此该译码器仅能作为输入，即当CPU执行IN指令才可能选择该译码器，若执行OUT指令时/IOR，不会选择该译码器。 （3）传输控制选择 图2.8(a)中通过AEN对端口地址译码进行控制，当AEN=0(不是DMA操作)时端口译码才有效，在DMA操作时(AEN=1)译码无效，避免了在DMA周期对这些I/O端口设备的访问。