第二章输入输出接口和输入输出通道21.ppt

第二章 输入输出接口和输入输出通道;门电路;计算机控制系统的硬件组成：主机、外围设备 两类外设： 1）常规外设，如键盘、CRT、打印机、磁盘机 2）被控设备和检测仪表、显示装置、操作台等 无论哪一类外设都要通过Ｉ/O接口和输入/输出通道(I/O通道)与CPU的总线相连 外围设备分类： 1. 机械式、机电式、电子式 2. 输入设备、输出设备、既可输入又可输出的设备 ;信息类型：数字量、模拟量、开关量 信息传送方式：并行传送、串行传送 一、接口、通道及其功能 什么是I/O接口？为什么需要I/O接口电路？ ;I/O接口 是主机和外设之间交换信息的连接部件，它起桥梁和纽带作用。 设置I/O接口电路的必要性： 1）解决主机CPU和外设之间的时序配合和通信联络； 2）解决CPU和外设之间的数据格式转换和匹配问题； 3） 解决CPU的负载能力和外设端口选择问题。 （P14~15）;（二）I/O通道;二、I/O信号的种类： 1）数据信息 ：主机和外围设备交换的基本信息（8位或16位、串行或并行） 1. 数字量、2. 模拟量、 开关量、4. 脉冲量;示意图;三、计算机和外部的通讯方式 1）并行通信 2）串行通信 3）有线网络通信 4）无线通信 （P17）;（一）并行通信 （1）传输线条数n = 传送数据的位数n； （2）传送速度快、信息率高； （3）握手信号线一般是两条（控制和状态线） 握手信号线在某些芯片中是固定的，某些则是通过软件编程指定的。 （4）在短距离的传送中常采用。 常用的并行接口电路芯片，如Z-80系列的PIO、Intel系列的8255A等。;（二）串行通信 （1）传输线条数n=1～2； （2）传输线既可做数据线又可做联络线用； （3）每个数据都占一个固定的时间长度； 串行通信分为全双工方式和半双工方式、同步方式和异步方式。 1 ) 全双工方式 CPU通过串行接口和外围设备相连。串行接口和外设之间有两根数据传输线，串行接口可同时输入和输出数据，计算机可同时发送和接收数据。这如同马路上左右道。;2） 半双工方式 串行接口和外设之间只有一根数据传输线，某一时刻数据只能一个方向传送。这很像交通中有时间限制的单行线。（打印机） 另外还有“单工方式”，现在已经很少采用。 3） 异步通讯 通讯中两个字符的时间间隔是不固定的，而在同一字符中的两个相邻代码间的时间间隔是固定的。 异步通讯是字符是一帧一帧传送的，每帧字符的传送靠起始位来同步。;帧的定义： 用一个起始位表示字符开始，用停止位表示字符结束，在起始位和停止位之间是n位字符及奇偶校验位。这样的一串数据，叫做帧。 通常波特率在 50~9600波特之间， 高速可达19200波 特。 串行通信多采 用异步通信，收发 双方的时钟误差或 波特率误差允许值 4~5%。 ;4 ）同步通信 采用同步通信时，将许多字符组成一个信息组，通常称为信息帧。在每帧信息的开始加上同步字符，接着字符一个接一个的传输。在没有信息要传送时，要添上空字符，因同步传输不允许有间隙。 同步通信可工作在几十~几百千波特。但同步通信要求用精确的同步时钟，实现收发双方的严格同步。 一般异步串行通信用在数据传送时间不能确知，发送数据不连续，数据量较少和数据传输速度较低的场合；而同步通信则用在要求快速、连续传输大批量数据的场合。 常用串行通信接口芯片：Z-80系列的SIO、Intel系列的8251A等。;2.2 I/O控制方式;一、程序控制方式;返回;（二）查询方式 查询方式中，CPU和外设的I/O接口除设置数据端口外，还有状态端口。 状态端口的指定位表明外围设备的状态，通常只是“0”和“1”的两状态开关量。 交换信息时，CPU通过执行程序不断读取并测试外围设备的状态，如果外围设备处于准备好（输入时）或空闲状态（输出时），则CPU执行输入或输出指令，与外设交换信息，否则CPU要等待。 多个外设时， CPU进行分时控制。 ;Date;查询式I/O接口简化流程图;（三）查询式I/O方式应用举例;Date;Date;（四）查询式I/O方式的优缺点及使用条件 优点：传送方式可靠，接口电路简单，不占用中断输入线，查询程序简单易调试。适用于多个按一定规律顺序工作的生产机械或生产过程的控制。（组合机床、自动线、温度巡检、定时采集数据等） 缺点：占用CPU太多时间，效率低。 使用条件：所有外设的服务时间的总和必须小于或等于任一外设的最短响应时间。适用于各外设服务时间不太长，最短响应时间差别不大的情况。否则不能满足实时控制要求。就得采用中断控制方式了。 ;二、中断控制I/O方式;2）正确判断中断源； 正确找到申请中断的外设的中断服务程序入口地址 对于8086/8088来说