xin第六章-输入与输出接口技术.ppt

因此接口是CPU与存储器、外部设备或者两种外设之间， 或者两种机器之间通过系统总线进行连接的逻辑部件（或称 电路），是CPU与外界进行信息交换的中转站。 微型机系统内部设备之间的信息交换、微型机与别的计算 机或设备的信息交换，都是通过接口来实现的，如图6-1所示。  实现无条件输入的方法是：在程序的恰当位置安排输入 指令，当程序执行到这些指令时，外部设备的数据准备就绪， 可在执行当前指令时间内完成接收数据的全部过程。 实现无条件输出的方法是：在程序的恰当位置安排OUT 输出指令，当程序执行到这些指令时，将输出给外部设备的数 据存入锁存器。 如果外部设备是输出设备（例如显示器），一般要求接 口具有锁存能力，即要求CPU送给外部设备的数据，应该在输 出设备接口电路中保持一段时间，保持时间的长短应该和外部 设备的接受动作时间相适应。 补充知识--查询传送的两个环节 查询环节 寻址状态口 读取状态寄存器的标志位 若不就绪就继续查询，直至就绪 传送环节 寻址数据口 是输入，通过输入指令从数据端口读入数据 是输出，通过输出指令向数据端口输出数据 小结 查询方式的优点是：可以较好地协调外设与CPU之间的定时关系； 缺点是：CPU需要不断查询标志位的状态，这将占用 CPU较多的时间，尤其是和中速或慢速的外部设备交换信息 时，CPU真正花费在传送数据上的时间极少，绝大部分时间都 消耗在查询上。 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。 查询方式的缺点除了占用CPU较多的工作时间外，还难以 满足实时控制系统对I/O工作的要求。因为在查询方式中，CPU 处于主动地位，而外设接口处于消极被查询的被动地位。而在 一般实时控制系统中，外设要求CPU为它服务是随机的，而且 支持系统的外设往往有几个甚至几十个，若采用查询方式工 作，很难实现系统中每一个外设都工作在最佳工作状态。所谓 工作在最佳状态，是指一旦某个外设请求CPU为它服务时， CPU应该以最快的速度响应其请求。这就要求系统中的外设， 具备主动申请CPU为其服务的权利。  CPU执行IN指令时，将I/O端口数据读入通用寄存器AL 或AX，然后CPU执行传送指令，将AL或AX的内容存入存储 器单元。这样，每次I/O操作都需要几十甚至几百微秒，对于 一些高速外设，如高速磁盘控制器或高速数据采集系统，中 断控制方式往往满足不了它们的需要。为此，提出了数据在 I/O接口与存储器之间的传送，不经CPU的干预，而是在专用 硬件电路的控制下直接传送。这种方法称为直接存储器存取 （Direct Memory Access，缩写为DMA）。  74LS244是一个典型的8位单向3态缓冲驱动，能提高总线 的驱动能力，是一种基本的I/O接口芯片。74LS244 缓冲器主 要用于三态输出的地址驱动器、时钟驱动器、总线定向接收器 和定向发送器等。 它无锁存功能，常用作并行输入口和总线驱动器，其逻辑 结构如图6-7所示。 74LS244的8个三态门分为两组，每组4个，分别由和控制。 当和为低电平时，三态门导通，否则输出端为高阻状态。实际 使用中，通常是将两个控制端并联，这样就可用一个控制信号 来使8个三态门同时导通或同时断开。 74LS245是8路3态双向缓冲驱动，也叫做总线驱动门电 路或线驱动。主要使用在数据的双向缓冲，增强驱动能力。 它比74LS244增加了一个方向控制端。其逻辑结构如图6-8 所示。 74LS245是一种通用的8位双向总线数据收发器芯片，常用于控制两组总线数据之间传递。假设A总线与芯片的A0~A7相连，B总线与芯片的B0~B7相连，则芯片既可以控制数据从A总线到B总线传递，也可以控制数据从B总线到A总线传递。 由于三态门器件没有数据的保持能力，所以它一般只用 作输入接口，不能直接用作数据输出接口。数据输出接口通常 是用具有信息存储能力的双稳态触发器来实现。最简单的输出 接口可用D触发器构成。 74LS273内部包含了8个D触发器，可存放8位二进制信 息，具有数据锁存的功能。其中 D7～D0 是输入，Q7～Q0是输 出，常用来作为并行输出接口，将CPU的数据传送到外部I/O 设备。其结构和电路连接如图6-9所示。 74LS374 也是经常用到的一种电路芯片，从引线上它比 74LS373多了一个输出允许端OE。只有当OE＝0时 74LS374的 输出三态门才导通。当OE＝1 时，则呈高阻状