《微机原理与应用教学资料》第六章

第六章I/O接口和总线1编辑ppt6-1I/O接口I/O接口的功能1、解决速度不匹配：解决方法：设置缓冲器、锁存器2、解决信号电平不匹配：

CPU：TTL电平；外设：电源系统解决方法：设置电平转换电路，MC14883、解决信号格式不匹配：

CPU：16位的并行数据外设：电压、电流、数字量、模拟量、开关量；串行、并行解决方法：A/D、D/A转换；串变并、并变串电路，电压变电流2编辑ppt4、解决时序不匹配

解决方法：设置时序控制电路，为CPU提供外设的状态信息，CPU通过接口向外设发出控制命令，实现CPU与外设之间的握手联络，保证同步5、提供地址译码电路3编辑ppt二.简单的输入输出接口芯片总线与外设的接口应遵循以下原则：输入三态，输出锁存单向：缓冲器74LS244锁存器74LS373双向：缓冲器74LS2454编辑ppt三.I/O端口及其寻址方式1.I/O端口端口和接口的区别：I/O接口（电路）：外设和计算机之间传送信息的交接部件（界面），每一个外设都要通过接口电路才能与主机相连I/O端口：一个I/O接口电路中通常包含多个端口，一个端口对应一个地址例：INAL，60H；60H端口的内容→AL

端口地址为60HCPU在同一时刻只能选中某一个I/O端口。CPU访问外设，实质上是对I/O接口电路中相应的端口进行访问，I/O接口电路中必须包含译码电路以形成I/O端口地址。（与存储器比较）5编辑ppt一个双向工作的接口芯片通常有四个端口数据输入寄存器数据输出寄存器控制寄存器状态寄存器外部输出入设备数据控制状态DBCBAB数据端口6编辑ppt1、数据端口作用：缓冲、暂存数据信息、8位2、状态端口作用：指示外设的当前状态，每个状态用1位表示常用的状态位有：Ready、Busy、Error3、控制端口作用：用来存放CPU向接口发出的各种命令字和控制字，以便控制接口或设备的动作7编辑ppt2.I/O端口寻址方法⑴存储器映象寻址方式（用MOV指令）特点：1、将每一个I/O端口看作一个存储单元，I/O地址即为整个存储单元的一个部分，统一编址2、无专门I/O操作指令3、译码电路复杂、指令长度长⑵I/O单独编址方式（用IN、OUT指令）特点：1、将I/O地址单独编址、构成一个I/O空间，不占用存储空间2、有专门的IN、OUT指令，程序清晰，可读性好3、CPU要提供区分存储器和I/O端口的信号，如M/IO4、译码电路较简单、指令执行速度快8编辑ppt四.CPU与外设之间数据传送方式1、程序控制方式

（1）无条件传送：对简单外设或外设的定时是固定或已知的场合例1：检测按键开关状态图6-4,见后页上拉电阻三态门例2：控制LED灯亮，图6-574LS273锁存器，限流电阻

OUTPORT2,AL；执行时，WR=0，M/IO=0，地址信号使CS=0→CLK输出一上升沿，数据锁存并输出。（2）条件传送：在程序中通过选通信号接收接口的状态信号，确定数据是否处于准备好传送。确认之后，再传送。（握手）缺点：CPU利用率低例3图6-69编辑ppt上拉电阻的作用：保证开关断开时，有一高电平输入。1G、2G的作用：为低电平时，三态门打开，输入三态检测开关状态：INAL,PORT1；执行时，RD=0，M/IO=0，地址信号使CS=0→1G、2G=0，三态门打开，开关状态读入CPU1Y11A11Y21A274LS2442Y42A41G2GD0D1D7M/IOCSRD上拉电阻+5V10编辑ppt1.选通锁存状态，锁存数据2.CPU执行读指令，INAL,PORT-S1;CS1有效，Q端高电平送至D0到CPU11编辑ppt3.若D0=1，执行读数据指令，INAL,PORT-IN,数据缓冲器打开，读入数据，同时D触发器清零，状态位清零.MOVAL,PORT-S1READ-S1:TESTAL,01HJZAL,READ-S1INAL,PORT-IN初始化读入状态数据准备好？输入数据到CPUN12编辑ppt2、中断方式；通过中断请求决定是否进行数据传送，数据的I/O是在中断处理子程序控制下完成。实时性较好优点：CPU利用率比较高，由于可进行中断优先级的设定，适用于外设比较多的场合。缺点：传送数据仍须经CPU，且每传送数据一个数据就得中断一次，中断时，需要保护现场和恢复现场；所以数据传送的效率还比较低。13编辑ppt3、DMA方式：直接存储器存储①特点：数据在外部设备与内存间直接传递而不经CPU，不需进行保护和恢复现场和断点，大大提高数据传送速度。但须一专用的DMAC芯片。14编辑ppt地址锁存器DMA控制器操作框图AD15~AD0ALECPU