微机接口技术实用教程1.pptVIP

微机接口技术实用教程 第1章 微型计算机接口技术基础 第1章 微型计算机接口技术基础 1.1 接口技术概述 输入/输出(Input/Output，I/O)是计算机与外部世界交换信息所必需的手段。如程序、数据和现场物理量等要通过输入设备进入计算机，计算机运行的结果和各种控制信号要通过输出设备进行显示、打印或实现实时控制等。计算机的外设有机械式、电子式、机电式等，输入输出信号的形式有数字量、模拟量，信息传送方式有串行并行等，可见其种类繁多，采用的信号和数据传送形式、速度有差异。 1.1.1 接口的定义 1.1.2 接口的功能特点 寻址功能 输入/输出功能 数据缓冲功能 设备选择功能 信号转换功能 接受、解释并执行CPU命令的功能 中断管理功能 中断管理功能 可编程功能 错误检测功能 复位功能 1.1.3 接口分类 根据通用性可分为专用接口和通用接口。专用接口是为某种用途或某种外设专门设计的接口电路，如DMA控制器。通用接口是多种外设可用的接口电路。 根据可编程性可分为可编程接口和不可编程接口。可编程接口是在不改动硬件的前提下，用户可以通过程序设计方法对接口的工作方式等进行调整，增加了接口的灵活性和可扩展性。 根据数据的传送方式可分为并行接口和串行接口。并行接口是以字节或字为单位进行传送，串行接口则是按位进行传送。 根据工作对象可分为面向CPU的外围接口和面向外设的I/O接口。面向CPU的外围接口和CPU配套使用，以提高CPU的性能，例如中断控制器，可以提高CPU的中断控制能力。面向外设的I/O接口可将不同类型的外设连接到当前系统中。 1.2 接口中传输信息及其组成 数字量 通常以8位或16位的二进制或ASCII码形式传输。例如，由键盘读入的信息，主机送给显示器、打印机的信息。 模拟量 模拟量指电压或电流，甚至非电量(温度、湿度、位移、压力、流量等)，经过传感器转换成连续变化的电信号，再经A/D转换器变成数字量形式进行传输。例如在控制系统中，多数情况下输入信息是现场连续变化的物理量（模拟量），经过A/D转换后才能送入计算机内部。 开关量 开关量即用一位二进制位（“0”或“1”）表示两种状态，如开关的通与断，电机的转与停，阀门的开与关等。 1.2.2 状态信息 用于表示外设工作状态的信号叫状态信息，是由外设通过接口传递到CPU的。状态信息反映了外设所处的现行状态，如打印机是否忙（BUSY），输入设备是否准备好（READY）等。 1.2.3 控制信息 控制信息是CPU通过接口传送给外设的。在CPU与外设的信息交换过程中，需要向外设发布控制命令，这些控制信号由CPU发给接口电路，经接口电路解释并做适当变换后（根据实际需要），去控制外设的工作。例如外设的启动信号和停止信号是最基本的控制信息。 1.2.4 接口电路的一般结构 接外设侧 在接外设侧的接口电路中，主要包括数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器。其中，数据寄存器用于暂时存放输入（来自于外设的）或输出（CPU写给外设的）的数据；状态寄存器用于暂时存放外设的工作状态信息，供CPU进行查询（或向CPU申请的中断信息等），状态寄存器中的内容一般是只读的；控制寄存器用于暂时存放CPU发给外设的控制命令，如接口的工作方式命令字，控制寄存器是写寄存器，只能写入，不能读出。 接CPU侧 在接CPU侧的接口电路中，主要包括总线驱动、地址译码和控制逻辑等。其中，总线驱动器用于实现速度配合和满足驱动能力的需要；地址译码器用于实现对内部寄存器的寻址；控制逻辑电路包括读写控制信号、复位信号等。 对于上述结构，并不是所有的接口都含有，但数据寄存器、地址译码、控制逻辑是必须的。 1.3 接口的编址与译码 接口电路通常包含若干个寄存器，数据传送时，不同的信息送入不同的寄存器。能够用IN/OUT指令对其进行读写操作的寄存器称为端口寄存器，即能被CPU直接访问的寄存器，简称“端口”。 1.3.1 端口分类 数据端口 数据端口存放数据信息，在输入过程中，数据信息是由外设经过接口电路中的数据端口，此时可使用IN指令进行读取，CPU获得数据。在输出过程中，可执行OUT指令将数据信息从CPU经过数据总线送入接口电路的数据端口，在通过接口和外设间的数据线送到外设。 状态端口 状态端口存放状态信息，表示外设当前工作状态的信息，CPU可通过读取这些信息来查询当前的工作情况。在输入接口电路中，状态信息能够表示出输入数据是否准备好的状态，在输出接口电路，状态信息能表示出输出设备忙、闲的状态。 控制端口 控制端口存放控制信息，控制信息是CPU通过接口传送给外设的，以控制外设的工作。