第8章外围设备接口

1、第第8 8章章 外围设备接口外围设备接口 接口（接口（Interface）是计算机的）是计算机的CPU、存储器与外围存储器与外围设备设备，或者，或者两种外围设备之间两种外围设备之间，或者，或者两种机器之两种机器之间间通过系统总线进行连接的通过系统总线进行连接的逻辑电路逻辑电路（逻辑部（逻辑部件），它是件），它是CPU与外界进行信息交换的与外界进行信息交换的中转站中转站。接口接口的基本功的基本功能：能：一一是为信息传输操作选择是为信息传输操作选择外围设备外围设备二二是在选定的外围设备和主机之间交换信息，保是在选定的外围设备和主机之间交换信息，保证外围设备用计算机系统特性所要求的形式发证外围设备用

2、计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息送或接收信息。接口接口由由接口电路接口电路、连接电缆连接电缆和和接口软件接口软件组成。组成。 8.1.1 8.1.1 接口的概念接口的概念 外设接口在微型计算机和外围设备之间起着桥梁的作外设接口在微型计算机和外围设备之间起着桥梁的作用，主要有以下功能：用，主要有以下功能：寻址功能：选择多个寻址功能：选择多个I/O接口中的其中一个端口接口中的其中一个端口 数据的寄存和缓冲功能数据的寄存和缓冲功能数据转换功能数据转换功能联络功能联络功能中断管理或中断管理或DMA管理功能管理功能命令控制命令控制 8.1.2 8.1.2 接口接口的功能的功能 计算机计算机CPU

3、与外围设备之间传送的信息有三种：与外围设备之间传送的信息有三种：数据信息：是数据信息：是CPU和外围设备传送的基本信息，和外围设备传送的基本信息，它可分为数字量、模拟量和开关量三种。它可分为数字量、模拟量和开关量三种。 状态信息：反映外围设备的工作状态，由外围设状态信息：反映外围设备的工作状态，由外围设备通过接口传送给微型计算机。备通过接口传送给微型计算机。控制信息：由控制信息：由CPU传送给外设，用来设置外围设传送给外设，用来设置外围设备的各种方式，产生相应的输入输出控制信号。备的各种方式，产生相应的输入输出控制信号。I/O接口有相应的端口存放数据信息、状态信息和控接口有相应的端口存放数据信

4、息、状态信息和控制信息制信息 。8.1.3 8.1.3 CPU与外围设备之间传送的信息与外围设备之间传送的信息 CPU与外设之间的信息传送是通过与外设之间的信息传送是通过I/O接口的端口来实现的，接口的端口来实现的，对对I/O接口的访问方式取决于这些端口的编址方式，通常接口的访问方式取决于这些端口的编址方式，通常端口有两种编址方式：存储器影像的端口有两种编址方式：存储器影像的I/O编址方式和独立编址方式和独立的的I/O编址方式。编址方式。存储器影像的存储器影像的I/O编址方式：用这种编址方式访问端口和编址方式：用这种编址方式访问端口和访问存储器单元相同，它用访问存储器的指令访问访问存储器单元相

5、同，它用访问存储器的指令访问I/O端端口，用访问存储器的控制信号存储器读和存储器写作为口，用访问存储器的控制信号存储器读和存储器写作为I/O端口的读写控制信号。端口的读写控制信号。独立的独立的I/O编址方式：编址方式：CPU有专门的指令访问有专门的指令访问I/O端口，与端口，与之对应，有专门的之对应，有专门的I/O读和读和I/O写作为写作为I/O读写控制信号，读写控制信号，I/O的地址空间和存储器的地址空间可以重叠。的地址空间和存储器的地址空间可以重叠。 8.1.4 8.1.4 I/O接口寻址及接口寻址及I/O指令指令 8.1.5 8.1.5 接口类型接口类型 分类标准分类标准接口名称接口名称

6、传送方式并口串口功能选择可编程接口不可编程接口通用性通用接口专用接口操作同步性同步接口异步接口控制方式程序式接口DMA式接口 数据以串行（逐位进行传送）的方式传送的接口叫串行接口。串行接数据以串行（逐位进行传送）的方式传送的接口叫串行接口。串行接口是广泛应用于微型计算机系统的一种通用接口。串行接口用于连接慢速口是广泛应用于微型计算机系统的一种通用接口。串行接口用于连接慢速的外围设备（的外围设备（CRT显示器、调制解调器、打印机、扫描仪、键盘、鼠标等）显示器、调制解调器、打印机、扫描仪、键盘、鼠标等）到计算机的总线上，其设备的一端按位串行传送，计算机一端并行传送。到计算机的总线上，其设备的一端按

7、位串行传送，计算机一端并行传送。 串行接口部件内部有串行接口部件内部有4个主要寄存器：控制寄存器、状态寄存器、数据个主要寄存器：控制寄存器、状态寄存器、数据输入寄存器和数据输出寄存器。输入寄存器和数据输出寄存器。 控制寄存器：用来容纳控制寄存器：用来容纳CPU送给此接口的各种控制信息，从而决定了接送给此接口的各种控制信息，从而决定了接口的工作方式。口的工作方式。 状态寄存器：用来指示传输过程中当前的传输状态或者某一种错误。状态寄存器：用来指示传输过程中当前的传输状态或者某一种错误。 数据输入寄存器：总是和串行输入并行输出移位寄存器配对使用的。在数据输入寄存器：总是和串行输入并行输出移位寄存器配

8、对使用的。在输入过程中，数据一位一位的从外围设备进入接口的移位寄存器，当接收输入过程中，数据一位一位的从外围设备进入接口的移位寄存器，当接收完完1个字节以后，数据就从移位寄存器送到数据输出寄存器，再等待个字节以后，数据就从移位寄存器送到数据输出寄存器，再等待CPU来取走。来取走。 数据输出寄存器：总是和并行输入串行输出移位寄存器配对使用的。数据输出寄存器：总是和并行输入串行输出移位寄存器配对使用的。 8.2.1 8.2.1 串行接口概述串行接口概述 8.2.1 8.2.1 串行接口串行接口概述概述 可编程串行接口的典型结构可编程串行接口的典型结构 串行数据由起始位、数据位、停止位构成。传送单位

9、为字节。串行数据由起始位、数据位、停止位构成。传送单位为字节。串行数据波形如下图所示。串行数据波形如下图所示。8.2.2 串行数据的传送方式串行数据的传送方式 串行数据的传送方式分成串行数据的传送方式分成3种基本的传送方式种基本的传送方式 ：单工传送方式单工传送方式半双工传送方式半双工传送方式全双工传送方式全双工传送方式8.2.2 串行数据的传送方式串行数据的传送方式 单工传送方式：数据单工传送方式：数据在通信链路上只能朝一在通信链路上只能朝一个固定的方向进行传送个固定的方向进行传送操作操作 半双工传送方式：在半双工传送方式：在半双工通信链路中，使半双工通信链路中，使用同一根通信线分时地用同一

10、根通信线分时地进行数据的发送和接收。进行数据的发送和接收。 全双工传送方式：数全双工传送方式：数据可以在两个方向上同据可以在两个方向上同时进行传送操作时进行传送操作 。8.2.3 RS-232-C串行接口串行接口 RS-232-C串行接口是一个通信协议，它描述串行接口是一个通信协议，它描述了计算机及相关设备间较低速率的串行数据通信了计算机及相关设备间较低速率的串行数据通信的物理接口及协议。这个通信协议适用于数据传的物理接口及协议。这个通信协议适用于数据传输速率在输速率在020000bps范围内的通信。范围内的通信。RS-232-C接口在计算机系统中是一种用来实现与打印机、接口在计算机系统中是一

11、种用来实现与打印机、CRT终端、键盘、调制解调器等外围设备进行异终端、键盘、调制解调器等外围设备进行异步串行数据通信的标准硬件接口。步串行数据通信的标准硬件接口。8.2.3 RS-232-C串行串行接口接口 RS-232-C串行接口的机械特性串行接口的机械特性 连接器：连接器：RS-232-C串行接口采用串行接口采用DB-25（早期的设备（早期的设备使用）和使用）和DB-9（D型）连接器，型）连接器，DB-9为现在使用。为现在使用。 电缆长度：电缆长度：RS-232C电缆的最大长度和线缆类型、通电缆的最大长度和线缆类型、通信速率等有关，一般情况下限制在信速率等有关，一般情况下限制在15米。米。

12、 RS-232-C串行接口的电气特性：采用双极非平衡方式，串行接口的电气特性：采用双极非平衡方式，负电平（负电平（-3 -15V）代表逻辑）代表逻辑1，正电平（，正电平（+3 +15V）代）代表逻辑表逻辑0。一般使用。一般使用12V。 8.2.3 RS-232-C串行串行接口接口 RS-232C的接口信号的接口信号 ： 信号标准信号标准 可设定的通信速率：可设定的通信速率：150、300、600、1200、2400、3600、4800、7200、9600、14400、19200、28800、33600、38400、57600、115200bps（bit per second）。）。 可设定可设

13、定58个数据位。个数据位。 可设定可设定1、1.5、2个停止位。个停止位。 可设定字节校验为奇校验、偶校验或无校验等。可设定字节校验为奇校验、偶校验或无校验等。 通信双方必须约定好使用的通信速率和其他参数。通信双方必须约定好使用的通信速率和其他参数。8.2.3 RS-232-C串行串行接口接口 RS-232C的接口信号的接口信号 ： 接口信号说明：接口信号说明：RS-232C标准定义了一个由标准定义了一个由25个管脚个管脚引线组成的接口，其中引线组成的接口，其中4个管脚引线为数据线，个管脚引线为数据线，11个管脚引个管脚引线用于控制，线用于控制，3个管脚引线用于定时，还有几个管脚引线留个管脚引

14、线用于定时，还有几个管脚引线留用和未定。（每个管脚引线的功能说明见教材中表用和未定。（每个管脚引线的功能说明见教材中表8.1 ）。）。 8.2.4 可编程串行接口可编程串行接口8251A 8251A是可编程的串行接口芯片，通过编程，可以设定是可编程的串行接口芯片，通过编程，可以设定它的工作方式：同步通讯方式还是异步通讯方式。它的工作方式：同步通讯方式还是异步通讯方式。 同步通讯方式：波特率可设置在同步通讯方式：波特率可设置在064Kbps范围内；可范围内；可以用以用58位数据表示位数据表示1个数据字，每个数据字可加上奇偶检个数据字，每个数据字可加上奇偶检验位，并且能自动检测同步码。验位，并且能

15、自动检测同步码。 异步通讯方式：波特率可设置在异步通讯方式：波特率可设置在019.2Kbps范围内；范围内；可以用可以用58位表示位表示1个数据字，同样，每个数据字可加上奇个数据字，同样，每个数据字可加上奇偶校验位。偶校验位。 8251A能自动为每个数据加上能自动为每个数据加上1位起始位，并能根据编位起始位，并能根据编程规定程规定1位、位、1.5位或位或2位停止位。位停止位。 8.2.4 可编程串行接口可编程串行接口8251A（续（续1） 8251A的结构的结构 ：它由：它由7个功能部件组成，分别为接收个功能部件组成，分别为接收缓冲器、接收控制电路、发送缓冲起、发送控制电路、调缓冲器、接收控制

16、电路、发送缓冲起、发送控制电路、调制制/解调控制电路、读写控制逻辑和数据总线缓冲器。解调控制电路、读写控制逻辑和数据总线缓冲器。 其结其结构图如下图所示。构图如下图所示。8.2.4 可编程串行接口可编程串行接口8251A（续（续2）8251A的结构的结构 数据缓冲器：这是数据缓冲器：这是8251A与与CPU的通道，来自的通道，来自CPU的的数据和控制命令都经过这个通道进入数据和控制命令都经过这个通道进入8251A内部。内部。8251A中中的数据和状态也通过这个通道传送给的数据和状态也通过这个通道传送给CPU。 读写控制逻辑电路：读写控制逻辑电路提供各种信号读写控制逻辑电路：读写控制逻辑电路提供

17、各种信号的组合，构成的组合，构成8251A操作命令，控制各部件协调工作。操作命令，控制各部件协调工作。 调制调制/解调控制电路：调制解调控制电路：调制/解调控制电路提供一组通用解调控制电路提供一组通用的控制信号，使的控制信号，使8251A直接能与调制直接能与调制/解调器相连，实现远解调器相连，实现远距离数据通讯。距离数据通讯。 发送缓冲器：它由数据发送缓冲器和并发送缓冲器：它由数据发送缓冲器和并串转换移位串转换移位寄存器两部分组成，当要发送数据时，寄存器两部分组成，当要发送数据时，8251A按照发送的要按照发送的要求，将发送的数据变成串行数据，经求，将发送的数据变成串行数据，经TxD引脚发出。

18、引脚发出。8.2.4 可编程串行接口可编程串行接口8251A（续（续3）8251A的结构的结构 发送控制电路：它协调发送缓冲器工作。同时也为发发送控制电路：它协调发送缓冲器工作。同时也为发送提供必要的识别控制信息，如异步传输时的起始位、停送提供必要的识别控制信息，如异步传输时的起始位、停止位，同步传输时的同步码等。止位，同步传输时的同步码等。 接收缓冲器：它的作用与接收缓冲器相反，将从接收缓冲器：它的作用与接收缓冲器相反，将从RxD引脚接收到的串行数据转变为并行数据，以便引脚接收到的串行数据转变为并行数据，以便CPU读取。读取。 接收控制电路：它配合接收缓冲器工作，实现自动接收控制电路：它配合

19、接收缓冲器工作，实现自动“侦听侦听”数据帧的开始，消除假启动，建立状态标志等功数据帧的开始，消除假启动，建立状态标志等功能。能。8.2.4 可编程串行接口可编程串行接口8251A（续（续4） 8251A的引脚信号的引脚信号 ：8251A引脚信号可分为两组，一组引脚信号可分为两组，一组为为8251A与系统总线连接的一边，另一组为与系统总线连接的一边，另一组为8251A与外部设与外部设备连接的一边。备连接的一边。 8251A与系统总线连接的引脚信号有：片选信号与系统总线连接的引脚信号有：片选信号CS 、数据信号数据信号 D0D7、读控制信号、读控制信号RD、写控制信号、写控制信号 WR、控制、控制

20、/数据选择信号数据选择信号 C/D、发送器准备好信号、发送器准备好信号TxRDY、接收器准、接收器准备好信号备好信号 RxRDY、发送缓冲器空信号、发送缓冲器空信号TxE。 8251A与外部设备连接的引脚信号有：数据发送信号与外部设备连接的引脚信号有：数据发送信号TxD、数据接收信号、数据接收信号RxD、数据终端准备好信号、数据终端准备好信号DTR、数、数据设备准备好信号据设备准备好信号DSR、请求发送信号、请求发送信号RTS、清除请求发、清除请求发送信号送信号 CTS。8.2.4 可编程串行接口可编程串行接口8251A（续（续5） 8251A的模式寄存器格式的模式寄存器格式 ：模式寄存器用来

21、设置：模式寄存器用来设置8251A的数据传输方式，分为同步模式字和异步模式字，这两个的数据传输方式，分为同步模式字和异步模式字，这两个模式字靠特征位区分。模式字靠特征位区分。 同步模式字的格式：用来设置同步模式下的数据字长同步模式字的格式：用来设置同步模式下的数据字长度、数据校验及同步方式等信息。度、数据校验及同步方式等信息。D1、D0：为特征位（这两位为：为特征位（这两位为0，表示同步模式字）、，表示同步模式字）、L2、L1：数据字长度：数据字长度 、PEN：检验设置位：检验设置位 、EP：奇偶校验：奇偶校验类别类别 、ESD：同步方式位：同步方式位 、SCS：同步码个数设置：同步码个数设置

22、 。 8.2.4 可编程串行接口可编程串行接口8251A（续（续6） 8251A的模式寄存器格式的模式寄存器格式 ：模式寄存器用来设置：模式寄存器用来设置8251A的数据传输方式，分为同步模式字和异步模式字，这两个的数据传输方式，分为同步模式字和异步模式字，这两个模式字靠特征位区分。模式字靠特征位区分。 同步模式字的格式：用来设置同步模式下的数据字长同步模式字的格式：用来设置同步模式下的数据字长度、数据校验及同步方式等信息。度、数据校验及同步方式等信息。D1、D0：为特征位（这两位为：为特征位（这两位为0，表示同步模式字）、，表示同步模式字）、L2、L1：数据字长度：数据字长度 、PEN：检验

23、设置位：检验设置位 、EP：奇偶校验：奇偶校验类别类别 、ESD：同步方式位：同步方式位 、SCS：同步码个数设置：同步码个数设置 。 8.2.4 可编程串行接口可编程串行接口8251A 异步模式字的格式：用来设置异步模式下的数据字长异步模式字的格式：用来设置异步模式下的数据字长度、数据校验及停止位长度等信息。度、数据校验及停止位长度等信息。B2、B1：波特率因子：波特率因子 、L2、L1：数据字长度：数据字长度 、PEN：检：检验设置位验设置位 、EP：奇偶校验类别：奇偶校验类别 、S2、S1：设置停止位个：设置停止位个数数 。 8.2.4 可编程串行接口可编程串行接口8251A（续（续8）

24、 8251A的控制寄存器格式：控制寄存器用来设置启动、的控制寄存器格式：控制寄存器用来设置启动、停止数据传输、内部复位、设置联络信号等功能。停止数据传输、内部复位、设置联络信号等功能。TxEN：输出使能、：输出使能、RxEN：输入使能、：输入使能、DTR ：与引脚：与引脚DTR对应，数据终端准备好、对应，数据终端准备好、RTS：与引脚：与引脚RTS对应，请求数据对应，请求数据发送、发送、SBRK：设置发送空白字符、：设置发送空白字符、ER：清除出错标志：清除出错标志 、IR：内部复位：内部复位 、EH：搜索同步码：搜索同步码 。 8.2.4 可编程串行接口可编程串行接口8251A（续（续9）

25、8251A的状态寄存器格式：状态寄存器用来反映的状态寄存器格式：状态寄存器用来反映8251A的工作状态，在查询方式下，的工作状态，在查询方式下，CPU可以先读取状态字并作可以先读取状态字并作判断，以决定下一步操作判断，以决定下一步操作。 TxRDY：发送缓冲器准备好：发送缓冲器准备好 、RxRDY：已接收数据状态：已接收数据状态 、PE：奇偶校验出错指示位：奇偶校验出错指示位 、OE：侦超越出错指示位：侦超越出错指示位 、FE：侦格式出错指示位侦格式出错指示位 、DSR、SYNDET：与：与DSR和和SYNDET引脚的状态相同引脚的状态相同 。 8.2.4 可编程串行接口可编程串行接口8251

26、A（续（续10） 8251A的初始化的初始化 ：初始化：初始化操作的功能是设置操作的功能是设置8251A的工的工作方式、启动数据的发送或接作方式、启动数据的发送或接收。收。8251A的初始化过程如右的初始化过程如右图所示。图所示。 芯片复位后，第一个写入的是模芯片复位后，第一个写入的是模式字。若模式设置为同步方式，则式字。若模式设置为同步方式，则紧跟着写入第一个同步码。若模式紧跟着写入第一个同步码。若模式字中设置了两个同步码，则再写入字中设置了两个同步码，则再写入第二个同步码。然后根据需求设置第二个同步码。然后根据需求设置控制字。若模式字设置为异步方式，控制字。若模式字设置为异步方式，则写入模

27、式字后，就可以设置控制则写入模式字后，就可以设置控制字。字。8.3.1 并行接口概述并行接口概述 数据以并行方式传送，每次传送一个字节（数据以并行方式传送，每次传送一个字节（8位）的接口位）的接口叫并行接口（叫并行接口（Parallel Port）。所谓）。所谓“并行并行”，是指，是指8位数据位数据同时通过并行线进行传送。并行接口又简称为同时通过并行线进行传送。并行接口又简称为“并口并口”，是，是一种增强了的双向并行传输接口。下图所示的一种增强了的双向并行传输接口。下图所示的25针针DB-25接接口就是一种并行接口。口就是一种并行接口。 8.3.1 并行接口并行接口概述概述并行接口并行接口DB

28、-25的引线定义：（见教材表的引线定义：（见教材表8.3所列）所列）数据信号线：数据信号线：D0D7，共，共8条。条。控制信号线：控制信号线：l选通（选通（STB）：低电平有效，用于主机对打印机的数据选通。）：低电平有效，用于主机对打印机的数据选通。l自动走纸（自动走纸（AUTO LF）：低电平有效，打印完后自动走纸换行。）：低电平有效，打印完后自动走纸换行。l初始化（初始化（INIT）：低电平有效，使打印机的控制器初始化信号。）：低电平有效，使打印机的控制器初始化信号。l选择输入（选择输入（SLCT IN）：低电平有效，使打印机处于联机状态。）：低电平有效，使打印机处于联机状态。状态信号线：

29、状态信号线：l应答信号应答信号 (ACK)：低电平有效，表示打印机准备好，可以接收数据。：低电平有效，表示打印机准备好，可以接收数据。l忙信号忙信号 (BUSY)：高电平有效，表示打印机处于忙状态。：高电平有效，表示打印机处于忙状态。l无纸无纸 (PE)：高电平有效，表示打印机缺纸。：高电平有效，表示打印机缺纸。l联机联机 (SLCT)：高电平有效，表示打印机为联机状态。：高电平有效，表示打印机为联机状态。l出错出错 (ERROR)：低电平有效，表示打印机出错，包括无纸、脱机、错：低电平有效，表示打印机出错，包括无纸、脱机、错误状态误状态 8.3.1 并行接口并行接口概述（续概述（续2）并行接

30、口的操作并行接口的操作经过并行接口把数据送入经过并行接口把数据送入CPU的操作过程的操作过程 外围设备将数据发送给接口，且使状态线的外围设备将数据发送给接口，且使状态线的“输入数据输入数据准备就绪准备就绪”信号变成高电平。信号变成高电平。 在并行接口把数据送到数据缓冲寄存器的同时，作为对在并行接口把数据送到数据缓冲寄存器的同时，作为对外围设备的响应信息，将外围设备的响应信息，将“输入数据回答输入数据回答”信号线变成高电信号线变成高电平。平。 当外围设备接收到这个信号后，便将当外围设备接收到这个信号后，便将“输入数据准备就输入数据准备就绪绪”信号和数据撤消掉。信号和数据撤消掉。 当数据到达并行接

31、口之后，将接口状态寄存器中当数据到达并行接口之后，将接口状态寄存器中“输入输入准备就绪准备就绪”状态位置位，以供状态位置位，以供CPU查询，或向查询，或向CPU发出一个发出一个中断请求。中断请求。 当当CPU从并行接口读取到数据后，并行接口会自动将状从并行接口读取到数据后，并行接口会自动将状态寄存器中的态寄存器中的“输出准备就绪输出准备就绪”状态位清零，并使数据总线状态位清零，并使数据总线处于高阻抗状态。处于高阻抗状态。 8.3.1 并行接口并行接口概述概述经过并行接口把数据输出到外围设备的操作过程经过并行接口把数据输出到外围设备的操作过程 当外围设备从并行接口取走一个数据后，并行接口会将当外

32、围设备从并行接口取走一个数据后，并行接口会将状态寄存器中的状态寄存器中的“输出数据准备就绪输出数据准备就绪”状态位置位。状态位置位。 当当CPU输出的数据到达并行接口的数据缓冲寄存器后，输出的数据到达并行接口的数据缓冲寄存器后，并行接口会自动将并行接口会自动将“输出数据准备就绪输出数据准备就绪”状态位清零，并把状态位清零，并把数据传送给外围设备，同时并行接口给外围设备发出一个数据传送给外围设备，同时并行接口给外围设备发出一个“输出数据准备就绪输出数据准备就绪”选通信号，启动外围设备来接收数据。选通信号，启动外围设备来接收数据。 当启动了外围设备后，就开始接收数据，并向并行接口当启动了外围设备后

33、，就开始接收数据，并向并行接口发出一个发出一个“输出数据回答输出数据回答”信号。信号。 当并行接口接收到这个数据后，就将接口状态寄存器中当并行接口接收到这个数据后，就将接口状态寄存器中“输出准备就绪输出准备就绪”状态位置位，以供状态位置位，以供CPU进行下一个数据的进行下一个数据的输出操作。输出操作。8.3.2 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片82C55A 可编程并行接口是指程序员可以通过编制程序来设定接口可编程并行接口是指程序员可以通过编制程序来设定接口的工作方式、功能和工作状态，以适应各种不同外围设备的的工作方式、功能和工作状态，以适应各种不同外围设备的要求。例如设定接口的输入输出方式

34、、中断方式等。这种工要求。例如设定接口的输入输出方式、中断方式等。这种工作方式的设定是靠程序向可编程接口芯片传送控制字或命令作方式的设定是靠程序向可编程接口芯片传送控制字或命令字来实现的。字来实现的。 82C55A是一种高性能的、工业标准的、是一种高性能的、工业标准的、CHMOS工艺制作工艺制作的通用可编程的输入输出并行接口芯片。它有的通用可编程的输入输出并行接口芯片。它有24条条I/O管脚引管脚引线，在三种主要操作方式下分组进行程序设计。线，在三种主要操作方式下分组进行程序设计。 8.3.2 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片82C55A 82C55A的结构：的结构：82C55A的结构如右

35、图的结构如右图所示。它由三个独立所示。它由三个独立的的8位接口组成，他们位接口组成，他们分别为分别为A口、口、B口和口和C口，其中口，其中A口和口和C口的口的各高各高4位组成位组成A组控制，组控制，B口和口和C口的各低口的各低4位位组成组成B组控制组控制。8.3.2 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片82C55A 82C55A的引脚信的引脚信号号 ：82C55A是是40引脚引脚的双排直立式封装的可的双排直立式封装的可编程接口芯片，如右图编程接口芯片，如右图所示。引脚可分为与系所示。引脚可分为与系统总线连接的一边和与统总线连接的一边和与外部设备连接的一边。外部设备连接的一边。 8.3.2 可编

36、程并行接口芯片可编程并行接口芯片82C55A 82C55A的控制字：的控制字：82C55A的控制字为的控制字为8位，其中最位，其中最高位高位D7是控制字的特征位，是控制字的特征位，D7为为“1”时，该控制字为方式时，该控制字为方式选择控制字；选择控制字；D7为为“0”时，该控制字为端口时，该控制字为端口C置置1/置置0控制控制字。字。方式选择控制字方式选择控制字 8.3.2 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片82C55A 端口端口C置置1/置置0控制字控制字8.3.2 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片82C55A 82C55A的工作方式的工作方式 方式方式0：方式：方式0是一种基本的输入

37、输出工作方式，端口是一种基本的输入输出工作方式，端口A、端口、端口B、端口、端口C的高的高4位和端口位和端口C的低的低4位，都可以设置位，都可以设置为输入方式或输出方式，各端口之间没有必然的联系。方为输入方式或输出方式，各端口之间没有必然的联系。方式式0可以作为无条件数据传送方式，也可以定义端口一些可以作为无条件数据传送方式，也可以定义端口一些的引脚作为联络信号，工作在程序查询方式。的引脚作为联络信号，工作在程序查询方式。 方式方式1：方式：方式1是选通的输入输出方式，可以用硬件中是选通的输入输出方式，可以用硬件中断方式来进行数据传送，断方式来进行数据传送，CPU的工作效率比方式的工作效率比方

38、式0的查询的查询方式高得多。和方式方式高得多。和方式0相比，方式相比，方式1最明显的差别在于端口最明显的差别在于端口A和端口和端口B要利用端口要利用端口C提供的选通信号、应答信号和中断提供的选通信号、应答信号和中断请求信号，这些信号与端口请求信号，这些信号与端口C的引脚之间有着固定的对应的引脚之间有着固定的对应关系关系。 8.3.2 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片82C55A 方式方式2：方式：方式2是双向传送方式，这种方式只适用于端是双向传送方式，这种方式只适用于端口口A。端口。端口A工作在方式工作在方式2时，端口时，端口C有有5条信号线自动配合条信号线自动配合端口端口A工作。这工作。

39、这5条信号线的功能定义与方式条信号线的功能定义与方式1相同，相同，PC5、PC4配合端口配合端口A进行输入操作。进行输入操作。PC7、PC6配合端口配合端口A进行进行输出操作。显然，方式输出操作。显然，方式2的双向传送不可能同时进行，只的双向传送不可能同时进行，只能分时实现。当端口能分时实现。当端口A工作在方始的输入操作时，其时序工作在方始的输入操作时，其时序和工作过程和方式和工作过程和方式1的输入过程相同。同样，当端口的输入过程相同。同样，当端口A工作工作在方始的输出操作时，其时序和工作过程和方式在方始的输出操作时，其时序和工作过程和方式1的输出的输出过程相同。过程相同。 8.4.1 IDE

40、接口概述接口概述 IDE（Integrated Device Electronics，电子集成驱动器）是，电子集成驱动器）是专门为硬盘子系统连接而设计的接口，也适用于软盘驱动器专门为硬盘子系统连接而设计的接口，也适用于软盘驱动器和光驱的连接和光驱的连接 。IDE也叫也叫ATA（AT Attachment）接口。）接口。 IDE接口通过接口通过40芯扁平电缆将主机和磁盘子系统或光盘子芯扁平电缆将主机和磁盘子系统或光盘子系统相连，采用系统相连，采用16位并行传输，其中，除了数据线外，还有位并行传输，其中，除了数据线外，还有一组一组DMA请求和应答信号、请求和应答信号、1个中断请求信号、个中断请求信

41、号、I/O读信号、读信号、I/O写信号，以及复位信号和地信号等。同时，写信号，以及复位信号和地信号等。同时，IDE另用另用1个个4芯电缆将主机的电源送往外设子系统。芯电缆将主机的电源送往外设子系统。 1个个IDE接口可以连接接口可以连接2个硬盘个硬盘 。 IDE接口优点：价格低廉、兼容性强、性价比高。接口优点：价格低廉、兼容性强、性价比高。 IDE接口缺点：数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备接口缺点：数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少。少。 8.4.2 IDE接口的主要信号线接口的主要信号线 IDE接口的主要信号线如下：接口的主要信号线如下：D15D0 16位数据线；位数据线；CS1

42、CS0 选通信号；选通信号；IOR，IOW 对对IDE的读写信号；的读写信号；DRQ和和DACK DMA请求和应答信号；请求和应答信号；RST 复位信号；复位信号；IOCS16 16位传输选通信号；位传输选通信号；IORDY I/O设备准备好信号；设备准备好信号；IRQ 请求信号请求信号8.5.1 SCSI接口概述接口概述 SCSI（Small Computer System Interface）意为小型计算机系统接口，原是小型计算机意为小型计算机系统接口，原是小型计算机的标准外设接口，用于连接磁盘机、磁带机的标准外设接口，用于连接磁盘机、磁带机等高速外围设备。目前已广泛应用于微型计等高速外围

43、设备。目前已广泛应用于微型计算机系统以及许多工作站，是外围设备接口算机系统以及许多工作站，是外围设备接口中比较成功的一种接口。主要用于高档服务中比较成功的一种接口。主要用于高档服务器系统连接硬盘、光盘驱动器、磁带机等。器系统连接硬盘、光盘驱动器、磁带机等。和和IDE接口相比，接口相比，SCSI接口速度快，可连接接口速度快，可连接的设备多，但造价高。的设备多，但造价高。 在系统中应用在系统中应用SCSI必须要有专门的必须要有专门的SCSI控控制器，也就是一块制器，也就是一块SCSI控制卡，才能支持控制卡，才能支持SCSI设备。设备。 8.5.1 SCSI接口概述（续接口概述（续1） SCSI接口

44、具有以下几个特点：接口具有以下几个特点：可同时连接可同时连接715个个外设；外设； 总线配置为并行总线配置为并行8位、位、16位或位或32位；位； 允许最大硬盘空间为允许最大硬盘空间为8.4GB（有些已达到（有些已达到9.09GB）；）； 支持更高的数据传输速率，支持更高的数据传输速率，IDE是是2MBps，SCSI通常可通常可以达到以达到5MBps，FAST SCSI（SCSI2）能达到）能达到10MBps，最新的最新的SCSI3甚至能够达到甚至能够达到40MBps ，而，而EIDE最高只能最高只能达到达到16.6MBps； 成本较成本较IDE和和EIDE接口高很多，而且接口高很多，而且SC

45、SI接口硬盘必须接口硬盘必须和和SCSI接口卡配合使用，接口卡配合使用，SCSI接口卡也比接口卡也比IED和和EIDE接口接口贵很多；贵很多；SCSI接口是智能化的，可以彼此通信而不增加接口是智能化的，可以彼此通信而不增加CPU的负的负担担。 8.5.2 SCSI接口的操作步骤接口的操作步骤 SCSI接口的操作步骤被设计成接口的操作步骤被设计成8个步骤个步骤 ：总线空闲操作步骤总线空闲操作步骤 总线仲裁操作步骤总线仲裁操作步骤 选择操作步骤选择操作步骤 重新选择操作步骤重新选择操作步骤 命令操作步骤命令操作步骤 数据操作步骤数据操作步骤 状态操作步骤状态操作步骤信息操作步骤信息操作步骤 8.5

46、.3 SCSI接口的操作信号接口的操作信号 SCSI-1配备有配备有18条信号线，被分成条信号线，被分成4类。它们分别是数据线、数据奇偶类。它们分别是数据线、数据奇偶校验线、控制线和信号地。其中数据线校验线、控制线和信号地。其中数据线9条（条（8条数据线，条数据线，1条数据奇偶条数据奇偶校验线），控制线校验线），控制线9条。条。控制信号是：控制信号是：BSY（busy）：忙状态信号）：忙状态信号 SEL（selection）：选择信号）：选择信号 C/D（control/data）：控制信息）：控制信息/数据信息信号数据信息信号 I/O（input/output）：数据是输入还是输出信号）：数据是输入还是输出信号 MSG（message）：信息信号）：信息信号 REQ（request）：请求信号）：请求信号 ACK（acknowledge）：应答信号）：应答信号 ATN（attention）：确认信号）