第一章 接口概述

第一章接口概述第一页，共十五页，编辑于2023年，星期四1.1接口一、I/O接口基本概念1.为什么要引入接口微机和I/O设备的信息类型和格式可能不一样。微机和I/O设备信号传输处理的速度可能不匹配。不用接口，I/O直接接CPU，随着外设增加，会大大降低CPU的效率。I/O直接接CPU，会使外设硬件结构过于依赖CPU，对外设本身发展不利。第二页，共十五页，编辑于2023年，星期四

定义：接口是CPU与“外部世界”的连接电路，负责“中转”各种信息。2.接口的概念

分类：存储器接口和I/O接口。

位置：介于系统总线与外部设备之间。第三页，共十五页，编辑于2023年，星期四3.I/O接口与I/O设备不同I/O设备对应I/O接口不同。

I/O接口受CPU控制，I/O设备受I/O接口控制。为增加通用性，I/O接口的接口电路一般均具有可编程功能。微机的应用离不开与外部设备接口的设计、选用和连接。第四页，共十五页，编辑于2023年，星期四二、接口技术及应用接口技术：软硬结合实现CPU与“外部世界”进行高效可靠的信息交换的技术应用：极其广泛（“外部世界”复杂广泛声、光、电、磁、图像）第五页，共十五页，编辑于2023年，星期四1.2、I/O接口功能

1、数据缓冲功能：通过寄存器或锁存器实现。存放数据的寄存器或锁存器称之为数据口。

2、接受和执行CPU命令功能：存放CPU命令代码的寄存器称之为命令口。

MOVAL，86HOUT63，AL；8255

3、返回外设状态功能：存放执行状态信息的寄存器称之为状态口

INAL，21H读8259中断屏蔽字

4、设备选择功能：CPU通过地址译码选择不同外设。即CPU通过地址译码选择不同I/O接口。第六页，共十五页，编辑于2023年，星期四

6、数据格式转换和可编程功能：并串转换特殊格式转换（例如起始位、停止位等）可编程：增加接口的灵活性和智能性。例：8255、8253、8259等5、信号转换功能：协调总线信号与I/O设备信号。转换包括信号的逻辑关系、时序配合和电平转换。

第七页，共十五页，编辑于2023年，星期四1.3、I/O接口组成（硬、软）基本逻辑电路、端口译码电路、选供电路一、接口硬件第八页，共十五页，编辑于2023年，星期四CPU侧引脚信号：地址信号：选择I/O接口中的不同寄存器；数据信号：根据命令类型，送到对应的寄存器中，或从寄存器中取得数据或状态；控制信号：控制命令的执行、时序、信号同步和片选；状态信号：接口的部分工作状态信号。第九页，共十五页，编辑于2023年，星期四外设侧引脚信号：状态信号：外设工作状态送给接口的状态寄存器；控制信号：接口的内部控制逻辑控制外设工作的控制信号和同步信号。内部控制逻辑：根据控制寄存器、状态寄存器、总线控制信号及外设状态信号控制I/O接口的工作。数据信号：接口缓冲寄存器与外设间的数据交换；第十页，共十五页，编辑于2023年，星期四二、接口软件（设备驱动程序）

1、初始化程序段：设置接口工作方式及初始条件。（通过初始化命令字）2、传送方式处理程序段：CPU针对不同的I/O设备有不同的处理方式。（查询、中断、DMA）

3、主控程序段：完成接口任务的程序。

4、程序终止与退出程序段：接口电路硬件保护及操作系统中数据恢复。

5、辅助程序段：提供人-机对话手段。第十一页，共十五页，编辑于2023年，星期四1.4接口电路的结构形式1、固定式2、半固定式：GAL、PAL器件构成，可由设计人员改变一次。GAL小、强、可加密、广泛3、可编程：8255、8259、8253、82374、智能型：用接口处理器或通过单片机就可以构成智能接口。（射频卡接口）第十二页，共十五页，编辑于2023年，星期四1.5数据传输控制方式一、查询方式（程序控制方式）工作原理：CPU查询外设已准备好后，才传送数据。特点：CPU与外设间自然同步。要求：需要增加表示外部设备状态的简单硬件电路。应用：适用在CPU不太忙且传送速度要求不高时。第十三页，共十五页，编辑于2023年，星期四二、中断传送方式特点：CPU与外设可同时工作。要求：接口中需要中断控制逻辑支持。应用：适用与非高速度大量数据传送时。三、直接存储器存取(DMA)方式特点：数据的传送不经过CPU，I/O设备管理由CPU控制，简化CPU对I/O的控制。要求：需要DMA控制器及相关逻辑支持。应用：适用与高速度大量数据传送时。第十四页，共十五页，编辑于2023年，星期四四、I/O处理机方式特点：I/O处理机接管了CPU的各种I/O