《微機原理與應(yīng)用教學(xué)資料》第六章

第六章I/O接口和總線1編輯ppt6-1I/O接口I/O接口的功能1、解決速度不匹配：解決方法：設(shè)置緩沖器、鎖存器2、解決信號電平不匹配：

CPU：TTL電平；外設(shè)：電源系統(tǒng)解決方法：設(shè)置電平轉(zhuǎn)換電路，MC14883、解決信號格式不匹配：

CPU：16位的并行數(shù)據(jù)外設(shè)：電壓、電流、數(shù)字量、模擬量、開關(guān)量；串行、并行解決方法：A/D、D/A轉(zhuǎn)換；串變并、并變串電路，電壓變電流2編輯ppt4、解決時序不匹配

解決方法：設(shè)置時序控制電路，為CPU提供外設(shè)的狀態(tài)信息，CPU通過接口向外設(shè)發(fā)出控制命令，實現(xiàn)CPU與外設(shè)之間的握手聯(lián)絡(luò)，保證同步5、提供地址譯碼電路3編輯ppt二.簡單的輸入輸出接口芯片總線與外設(shè)的接口應(yīng)遵循以下原則：輸入三態(tài)，輸出鎖存單向：緩沖器74LS244鎖存器74LS373雙向：緩沖器74LS2454編輯ppt三.I/O端口及其尋址方式1.I/O端口端口和接口的區(qū)別：I/O接口（電路）：外設(shè)和計算機之間傳送信息的交接部件（界面），每一個外設(shè)都要通過接口電路才能與主機相連I/O端口：一個I/O接口電路中通常包含多個端口，一個端口對應(yīng)一個地址例：INAL，60H；60H端口的內(nèi)容→AL

端口地址為60HCPU在同一時刻只能選中某一個I/O端口。CPU訪問外設(shè)，實質(zhì)上是對I/O接口電路中相應(yīng)的端口進行訪問，I/O接口電路中必須包含譯碼電路以形成I/O端口地址。（與存儲器比較）5編輯ppt一個雙向工作的接口芯片通常有四個端口數(shù)據(jù)輸入寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器控制寄存器狀態(tài)寄存器外部輸出入設(shè)備數(shù)據(jù)控制狀態(tài)DBCBAB數(shù)據(jù)端口6編輯ppt1、數(shù)據(jù)端口作用：緩沖、暫存數(shù)據(jù)信息、8位2、狀態(tài)端口作用：指示外設(shè)的當(dāng)前狀態(tài)，每個狀態(tài)用1位表示常用的狀態(tài)位有：Ready、Busy、Error3、控制端口作用：用來存放CPU向接口發(fā)出的各種命令字和控制字，以便控制接口或設(shè)備的動作7編輯ppt2.I/O端口尋址方法⑴存儲器映象尋址方式（用MOV指令）特點：1、將每一個I/O端口看作一個存儲單元，I/O地址即為整個存儲單元的一個部分，統(tǒng)一編址2、無專門I/O操作指令3、譯碼電路復(fù)雜、指令長度長⑵I/O單獨編址方式（用IN、OUT指令）特點：1、將I/O地址單獨編址、構(gòu)成一個I/O空間，不占用存儲空間2、有專門的IN、OUT指令，程序清晰，可讀性好3、CPU要提供區(qū)分存儲器和I/O端口的信號，如M/IO4、譯碼電路較簡單、指令執(zhí)行速度快8編輯ppt四.CPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送方式1、程序控制方式

（1）無條件傳送：對簡單外設(shè)或外設(shè)的定時是固定或已知的場合例1：檢測按鍵開關(guān)狀態(tài)圖6-4,見后頁上拉電阻三態(tài)門例2：控制LED燈亮，圖6-574LS273鎖存器，限流電阻

OUTPORT2,AL；執(zhí)行時，WR=0，M/IO=0，地址信號使CS=0→CLK輸出一上升沿，數(shù)據(jù)鎖存并輸出。（2）條件傳送：在程序中通過選通信號接收接口的狀態(tài)信號，確定數(shù)據(jù)是否處于準備好傳送。確認之后，再傳送。（握手）缺點：CPU利用率低例3圖6-69編輯ppt上拉電阻的作用：保證開關(guān)斷開時，有一高電平輸入。1G、2G的作用：為低電平時，三態(tài)門打開，輸入三態(tài)檢測開關(guān)狀態(tài)：INAL,PORT1；執(zhí)行時，RD=0，M/IO=0，地址信號使CS=0→1G、2G=0，三態(tài)門打開，開關(guān)狀態(tài)讀入CPU1Y11A11Y21A274LS2442Y42A41G2GD0D1D7M/IOCSRD上拉電阻+5V10編輯ppt1.選通鎖存狀態(tài)，鎖存數(shù)據(jù)2.CPU執(zhí)行讀指令，INAL,PORT-S1;CS1有效，Q端高電平送至D0到CPU11編輯ppt3.若D0=1，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)指令，INAL,PORT-IN,數(shù)據(jù)緩沖器打開，讀入數(shù)據(jù)，同時D觸發(fā)器清零，狀態(tài)位清零.MOVAL,PORT-S1READ-S1:TESTAL,01HJZAL,READ-S1INAL,PORT-IN初始化讀入狀態(tài)數(shù)據(jù)準備好？輸入數(shù)據(jù)到CPUN12編輯ppt2、中斷方式；通過中斷請求決定是否進行數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)的I/O是在中斷處理子程序控制下完成。實時性較好優(yōu)點：CPU利用率比較高，由于可進行中斷優(yōu)先級的設(shè)定，適用于外設(shè)比較多的場合。缺點：傳送數(shù)據(jù)仍須經(jīng)CPU，且每傳送數(shù)據(jù)一個數(shù)據(jù)就得中斷一次，中斷時，需要保護現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場；所以數(shù)據(jù)傳送的效率還比較低。13編輯ppt3、DMA方式：直接存儲器存儲①特點：數(shù)據(jù)在外部設(shè)備與內(nèi)存間直接傳遞而不經(jīng)CPU，不需進行保護和恢復(fù)現(xiàn)場和斷點，大大提高數(shù)據(jù)傳送速度。但須一專用的DMAC芯片。14編輯ppt地址鎖存器DMA控制器操作框圖AD15~AD0ALECPU