微機(jī)原理與接口技術(shù)(樓順天)-第7章.ppt

1、第7章 常用芯片的接口技術(shù),本教案內(nèi)容,第7章 常用芯片的接口技術(shù)1. 概述(I/O接口的基本概念)2. 外設(shè)接口的編址方式 3. 輸入/輸出的基本方式及基本模式 4. 常用芯片的接口技術(shù), 接口 接口指CPU和外設(shè)之間通過系統(tǒng)總線進(jìn)行連接的電路部分，是CPU與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站。,7.1 概述,1.I/O接口的基本概念, 接口技術(shù) 接口技術(shù)是研究CPU如何與外部世界進(jìn)行最佳耦合與匹配，實(shí)現(xiàn)雙方高效、可靠地交換信息的一門技術(shù)，是軟件、硬件結(jié)合的體現(xiàn)，是微機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵。,7.1 概述,1.I/O接口的基本概念, 為什么要用接口電路？ 外設(shè)是用來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的一些機(jī)電設(shè)備。外設(shè)處理信息的類型

2、、速度、通信方式與CPU不匹配， 不能直接掛在總線上，必須通過接口和系統(tǒng)相連。,7.1 概述,7.1 概述, 輸入/輸出系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)中完成輸入/輸出（簡稱I/O）操作部件稱為輸入/輸出系統(tǒng)，包括I/O軟件I/O硬件兩部分。而I/O硬件和軟件的綜合設(shè)計(jì)稱為I/O接口技術(shù)。,7.1 概述, I/O軟件,I/O軟件的作用是在I/O硬件的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)輸入/輸出操作。在不同結(jié)構(gòu)和性能的計(jì)算機(jī)中，所采用的I/O軟件技術(shù)差異很大，比如在微型計(jì)算機(jī)中，I/O軟件主要包括使用I/O指令編寫的輸入/輸出程序，以及操作系統(tǒng)中有關(guān)管理模塊。,7.1 概述, I/O硬件,7.1 概述, I/O接口的主要功能 地址選擇 控

3、制功能 狀態(tài)指示 速度匹配 轉(zhuǎn)換信息格式 電平轉(zhuǎn)換 可編程性,7.1 概述, I/O接口的分類 按照與I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送方式可以分為并行接口和串行接口，它們與I/O設(shè)備之間分別以并行和串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。,7.1 概述, I/O接口的分類 按照通用性可以分為通用接口和專用接口。通用接口可以適用于多種I/O設(shè)備，專用接口只適用于特定的I/O設(shè)備。 按照可編程性可以分為可編程接口和不可編程接口。,7.1 概述,不同的接口可以支持不同的輸入/輸出控制方式（程序直接控制的I/O方式、I/O中斷方式、DMA方式等）。為了方便起見，有些接口也能夠同時(shí)支持多種輸入/輸出控制方式，比如Intel 8255

4、A既能支持程序直接控制的I/O方式，也能支持I/O中斷方式。, I/O接口的分類,7.1 概述, I/O接口的組成,I/O接口的邏輯組成,1. I/O端口 I/O端口就是指I/O接口內(nèi)部可由CPU進(jìn)行讀寫操作的各種寄存器，根據(jù)存放信息的不同，這些寄存器分別稱為數(shù)據(jù)端口、控制端口和狀態(tài)端口。,7.2外設(shè)接口的編址方式,2. I/O端口的編址方式 通常情況下一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè) I/O接口，每個(gè)I/O接口內(nèi)部又有多個(gè)I/O端口， CPU在訪問某個(gè)I/O端口時(shí)就需要對(duì)其進(jìn)行地址 選擇。選擇的方式與訪問存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元的 情況相似，系統(tǒng)為每個(gè)I/O端口分配了一個(gè)地 址，這樣的地址稱為I/O端口地

5、址，或者簡稱 I/O地址。,7.2外設(shè)接口的編址方式,7.2外設(shè)接口的編址方式,對(duì)I/O端口安排地址的方式稱為I/O端口的編址方式。 I/O端口的編址方式有以下兩種：,端口與存儲(chǔ)器分別獨(dú)立編址 端口與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址,(1)獨(dú)立編址方式 獨(dú)立編址方式是指I/O端口與存儲(chǔ)器有相互獨(dú)立的地址空間（如8086 CPU）。兩者之間所以有相互獨(dú)立的地址空間，是因?yàn)樵L問I/O端口和存儲(chǔ)器時(shí)采用了不同類型的讀寫信號(hào)。CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀或?qū)懞蛯?duì)I/O讀或?qū)懙闹噶钜膊幌嗤?7.2外設(shè)接口的編址方式,8086/8088系統(tǒng)是典型的獨(dú)立編址方式，這是因?yàn)殡m然它們只提供一種讀RD、寫WR信號(hào)，但是用存儲(chǔ)器和I/O選擇

6、信號(hào)M/IO（8088是IO/M信號(hào)）可以區(qū)分是進(jìn)行存儲(chǔ)器讀寫操作還是I/O端口的讀寫操作，如下圖所示。,7.2外設(shè)接口的編址方式,(1)獨(dú)立編址方式,7.2外設(shè)接口的編址方式,8086/8088的獨(dú)立編址方式,獨(dú)立編址方式優(yōu)點(diǎn) 存儲(chǔ)器的容量可以達(dá)到與地址總線所決定的地址空間相同。 訪問I/O端口時(shí)的地址位數(shù)可以較少，提高總線的利用率。 獨(dú)立編址方式缺點(diǎn) 必須設(shè)置專門的I/O指令，增加了指令系統(tǒng)和有關(guān)硬件的復(fù)雜性。,7.2外設(shè)接口的編址方式,(2) 統(tǒng)一編址方式(或稱為存儲(chǔ)器映射編址) I/O端口與存儲(chǔ)器共享同一個(gè)地址空間，所有的存儲(chǔ)單元只占用其中一部分地址，而I/O端口則占用另外一部分地址。 訪問I/O端口和存儲(chǔ)器可以使用相同的讀寫信號(hào)，在這種情況下，要求給各個(gè)存儲(chǔ)單元和各個(gè)I/O端口分配互不相同的地址，CPU通過不同地址來選擇某一個(gè)存儲(chǔ)單元或I/O端口進(jìn)行訪問。,7.2外設(shè)接口的編址方式,兩種編址方式中地址空間的關(guān)系:,7.2外設(shè)接口的編址方式,(a) 獨(dú)立編址方式,(b) 統(tǒng)一編址方式,7.2外設(shè)接口的編址方式,統(tǒng)一編址方式的優(yōu)點(diǎn),無需專門的I/O指令,編程較為靈活。,統(tǒng)一