输入输出方式与接口芯片汇总
第六章
㈠ 教学目标
输入/输出方式与接口芯片
介绍I/O 接口的 基本概念、编址方式及 控制方式；介绍中断的 有关基本概念及可编程中断控制器8259A；介绍定时器/计数器的 基本 概念及可编程接口芯片8254；介绍并行与串行接口的 基本概念及可编 程接口芯片8255A。 ㈡ 学习要求
1）.掌握I/O接口的基本功能，熟悉I/O端口的编址方式，掌握
MOV DX，A0H；A0H～BFH为屏蔽寄存器 MOV AL，00H； OUT DX，AL；屏蔽NMI MOV DX，A0H MOV AL，80H OUT DX，AL；开放NMI
中断向量表 在实模式下，中断向量表就是中断服务程序入口地址。 0: 0
中断向量表0:0 ~ 0:3FFH
中断允许标志位IF置“1”时即产生中断。
CPU是否响应INTR引脚上的中断请求取决于IF标志： IF=1，CPU响应INTR引脚上的中断请求
IF=0，CPU不响应INTR引脚上的中断请求
即当IF=0时，将INTR引脚上的中断申请屏蔽。
但在系统通电瞬间或屏蔽寄存器最高位置“0”可屏蔽NMI。将最高位置 “1”又可以开放NMI。
无条件传送的输出方式接口电路
查询方式 适用于CPU与慢速的外设间的数据传送。
读外设状态
准备好？
Y
N
数据输入/ 输出
查询式接口电路一般有：数据端口、状态端口、控制端口。
查询输入方式
查询输出方式
中断控制方式 适用对象同程序查询方式 该方式下，微机与外设并行工作，外设有请求时，微机对其进行服 务，否则不对该外设进行任何操作。这样可大大提高CPU的利用率。
中断方式输入接口电路
直接存储器存取（DMA）传送方式 在主存与外设间建立直接数据通道，进行数据传送。有传送过 程不需CPU干预，速度快的特点。其传送过程受专用硬件DMAC控制。 I/O处理机传送方式 该方式中，IOP处理机用自己专门的指令和程序，负责输入输出。 此时主CPU将只负责“数据处理”工作。
可编程接口和不可编程接口 专用接口和通用接口
I/O接口的基本结构
主要包含有数据端口、状态端口和控制端口 数据端口用于存放数据信息，包括数据输入寄存器和数据输出寄存 器，主要作用是协调CPU和外设之间的数据传输速度。
控制端口用于存放控制信息，控制信息是 CPU通过接口传送给外设
的，其主要作用是控制外设工作，如控制输入输出装置的启/停等。 状态端口用于存放状态信息，即反映外设当前工作的状态信息， CPU可通过读取这些信息，了解外设当前的工作情况。 I/O端口的寻址方式 在一个微机系统中既有存储单元地址又有 I/O 端口地址，根据两
中断源与中断向量表 中断源 能够引发CPU中断的信息源,称为中断源。80X86微机系统中最多允
许有256种中断源，其中中断源类型编号为0～255。 按中断源的性质可以把中断分为内中断和外中断两类。 内中断（软中断） 指CPU执行某些特殊操作或由INT指令引起的中断，通常分为以下三类：
① 被零除操作或OF=1时执行INTO指令引起
二、CPU与外设之间的数据传送方式
在 CPU 与外设之间进行数据传送的方式有：无条件传送、查询传送、
中断控制、直接存储器存取（ Direct 送方式和I/O处理机方式。 无条件传送方式 适用于随时都是准备就绪的简单外设。接口电路中仅 Memory Access 简称 DMA ）传
需数据端口。
无条件传送的输入方式接口电路
微机与外设的各种传送方式，了解DMA传送过程；2）.了解什么是中 断、中断类型及中断向量，熟悉中断向量表的设置方式；掌握8259A
的结构、工作过程及8259A与CPU的连接方法及使用方法；3）.了解
并行与串行接口的基本功能，熟悉可编程接口芯片8254、8255A的主 要功能、基本结构及工作过程，掌握8254、8255A的使用方法。 ㈢ 讲授内容
第二节
一、中断的基本概念
中断及中断控制器8259A
什么是中断 在 CPU 正常运行程序时，由于内部或外部某个非预料事件 的发生，使CPU暂停正在运行的程序，而转去执行处理引 起中断事件的程序，然后再返回被中断了的程序，继续执 行。这个过程就是中断。 CPU执行流程 非预料事件1
中断服务程序1
非预料事件 2 中断服务程序 2
者地址的不同安排可分为以下两种寻址方式。
存储器统一编址
在这种方式中，把I/O端口作为存储器的一个单元来对待，即每个 端口占用一个存储单元地址。此时，对I/O端口操作可以使用全部的存
储器指令，而不必另设专门的 I/O 指令。由于该方式是将 I/O 地址映射
到了存储器地址空间，所以也称为存储器映像方式。 I/O端口独立编址 在这种方式下， I/O 端口与存储器各自独立编址，这样存储器地 址和I/O端口地址可以重叠。此时，CPU利用专门的I/O指令来操作I/O 端口以防混淆。
第六章
第一节
第二节 第三节 第四节
输入/输出方式与接口芯片
输ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ/输出方式
中断及中断控制器8259A DMA及DMA控制器8237A 可编程定时/计数器8254及其应用
第五节
第六节
可编程并行I/O接口芯片8255A及其应用
串行通讯及可编程串行接口芯片16550
第七节
多功能接口芯片82380
第一节
一、I/O接口
② 使用调试程序中的单步或断点设置操作引起 ③ 执行INTn 指令引起 外中断（硬中断） 指外部芯片通过CPU的INTR、NMI两条外部中断请求输入线向CPU申请中 断请求而引起的中断。
① 非屏蔽中断
它通过CPU NMI引脚产生，当NMI上有正跳变信号时，即
产生一个内部引导的类型2中断。即NMI引脚上的中断请求不受IF标志的控 制，IF不能屏蔽NMI引脚上的中断请求。 ② 可屏蔽中断 它是通过CPU的INTR引脚产生，当INTR上有高电平信号且
I/O接口的基本概念
输入/输出方式
I/O接口是连接CPU与外设的逻辑控制部件，它主要在CPU与外设 间起着传输状态与命令信息，实现数据的缓冲、数据格式转换等作用。 它的主要功能有： 选择外设
对外设进行控制和监视
进行数据寄存和缓冲 进行数据格式转换 进行信号电平转换 I/O接口的分类
并行I/O接口和串行I/O接口
㈠ 教学目标
输入/输出方式与接口芯片
介绍I/O 接口的 基本概念、编址方式及 控制方式；介绍中断的 有关基本概念及可编程中断控制器8259A；介绍定时器/计数器的 基本 概念及可编程接口芯片8254；介绍并行与串行接口的 基本概念及可编 程接口芯片8255A。 ㈡ 学习要求
1）.掌握I/O接口的基本功能，熟悉I/O端口的编址方式，掌握
MOV DX，A0H；A0H～BFH为屏蔽寄存器 MOV AL，00H； OUT DX，AL；屏蔽NMI MOV DX，A0H MOV AL，80H OUT DX，AL；开放NMI
中断向量表 在实模式下，中断向量表就是中断服务程序入口地址。 0: 0
中断向量表0:0 ~ 0:3FFH
中断允许标志位IF置“1”时即产生中断。
CPU是否响应INTR引脚上的中断请求取决于IF标志： IF=1，CPU响应INTR引脚上的中断请求
IF=0，CPU不响应INTR引脚上的中断请求
即当IF=0时，将INTR引脚上的中断申请屏蔽。
但在系统通电瞬间或屏蔽寄存器最高位置“0”可屏蔽NMI。将最高位置 “1”又可以开放NMI。
无条件传送的输出方式接口电路
查询方式 适用于CPU与慢速的外设间的数据传送。
读外设状态
准备好？
Y
N
数据输入/ 输出
查询式接口电路一般有：数据端口、状态端口、控制端口。
查询输入方式
查询输出方式
中断控制方式 适用对象同程序查询方式 该方式下，微机与外设并行工作，外设有请求时，微机对其进行服 务，否则不对该外设进行任何操作。这样可大大提高CPU的利用率。
中断方式输入接口电路
直接存储器存取（DMA）传送方式 在主存与外设间建立直接数据通道，进行数据传送。有传送过 程不需CPU干预，速度快的特点。其传送过程受专用硬件DMAC控制。 I/O处理机传送方式 该方式中，IOP处理机用自己专门的指令和程序，负责输入输出。 此时主CPU将只负责“数据处理”工作。
可编程接口和不可编程接口 专用接口和通用接口
I/O接口的基本结构
主要包含有数据端口、状态端口和控制端口 数据端口用于存放数据信息，包括数据输入寄存器和数据输出寄存 器，主要作用是协调CPU和外设之间的数据传输速度。
控制端口用于存放控制信息，控制信息是 CPU通过接口传送给外设
的，其主要作用是控制外设工作，如控制输入输出装置的启/停等。 状态端口用于存放状态信息，即反映外设当前工作的状态信息， CPU可通过读取这些信息，了解外设当前的工作情况。 I/O端口的寻址方式 在一个微机系统中既有存储单元地址又有 I/O 端口地址，根据两
中断源与中断向量表 中断源 能够引发CPU中断的信息源,称为中断源。80X86微机系统中最多允
许有256种中断源，其中中断源类型编号为0～255。 按中断源的性质可以把中断分为内中断和外中断两类。 内中断（软中断） 指CPU执行某些特殊操作或由INT指令引起的中断，通常分为以下三类：
① 被零除操作或OF=1时执行INTO指令引起
二、CPU与外设之间的数据传送方式
在 CPU 与外设之间进行数据传送的方式有：无条件传送、查询传送、
中断控制、直接存储器存取（ Direct 送方式和I/O处理机方式。 无条件传送方式 适用于随时都是准备就绪的简单外设。接口电路中仅 Memory Access 简称 DMA ）传
需数据端口。
无条件传送的输入方式接口电路
微机与外设的各种传送方式，了解DMA传送过程；2）.了解什么是中 断、中断类型及中断向量，熟悉中断向量表的设置方式；掌握8259A
的结构、工作过程及8259A与CPU的连接方法及使用方法；3）.了解
并行与串行接口的基本功能，熟悉可编程接口芯片8254、8255A的主 要功能、基本结构及工作过程，掌握8254、8255A的使用方法。 ㈢ 讲授内容
第二节
一、中断的基本概念
中断及中断控制器8259A
什么是中断 在 CPU 正常运行程序时，由于内部或外部某个非预料事件 的发生，使CPU暂停正在运行的程序，而转去执行处理引 起中断事件的程序，然后再返回被中断了的程序，继续执 行。这个过程就是中断。 CPU执行流程 非预料事件1
中断服务程序1
非预料事件 2 中断服务程序 2
者地址的不同安排可分为以下两种寻址方式。
存储器统一编址
在这种方式中，把I/O端口作为存储器的一个单元来对待，即每个 端口占用一个存储单元地址。此时，对I/O端口操作可以使用全部的存
储器指令，而不必另设专门的 I/O 指令。由于该方式是将 I/O 地址映射
到了存储器地址空间，所以也称为存储器映像方式。 I/O端口独立编址 在这种方式下， I/O 端口与存储器各自独立编址，这样存储器地 址和I/O端口地址可以重叠。此时，CPU利用专门的I/O指令来操作I/O 端口以防混淆。
第六章
第一节
第二节 第三节 第四节
输入/输出方式与接口芯片
输ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ/输出方式
中断及中断控制器8259A DMA及DMA控制器8237A 可编程定时/计数器8254及其应用
第五节
第六节
可编程并行I/O接口芯片8255A及其应用
串行通讯及可编程串行接口芯片16550
第七节
多功能接口芯片82380
第一节
一、I/O接口
② 使用调试程序中的单步或断点设置操作引起 ③ 执行INTn 指令引起 外中断（硬中断） 指外部芯片通过CPU的INTR、NMI两条外部中断请求输入线向CPU申请中 断请求而引起的中断。
① 非屏蔽中断
它通过CPU NMI引脚产生，当NMI上有正跳变信号时，即
产生一个内部引导的类型2中断。即NMI引脚上的中断请求不受IF标志的控 制，IF不能屏蔽NMI引脚上的中断请求。 ② 可屏蔽中断 它是通过CPU的INTR引脚产生，当INTR上有高电平信号且
I/O接口的基本概念
输入/输出方式
I/O接口是连接CPU与外设的逻辑控制部件，它主要在CPU与外设 间起着传输状态与命令信息，实现数据的缓冲、数据格式转换等作用。 它的主要功能有： 选择外设
对外设进行控制和监视
进行数据寄存和缓冲 进行数据格式转换 进行信号电平转换 I/O接口的分类
并行I/O接口和串行I/O接口
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常用接口芯片及应用
常用接口芯片及应用1. 介绍接口芯片是计算机系统中用于连接各个设备和外部接口的重要组件。
它们可以实现设备之间的数据传输和通信，并且支持各种不同的接口标准和协议。
在现代电子产品中，常用接口芯片被广泛应用于各个领域，如计算机、通信、汽车、工业控制等。
本文将介绍一些常用的接口芯片以及它们的应用。
2. USB接口芯片USB（Universal Serial Bus）是一种常用的计算机接口标准，用于连接外部设备和计算机主机。
USB接口芯片通常包括USB控制器和USB PHY（Physical Layer）两部分。
USB控制器负责处理USB协议的逻辑层，而USB PHY负责处理USB物理层的电信号转换。
USB接口芯片的应用非常广泛，如打印机、扫描仪、摄像头、音频设备等。
3. Ethernet接口芯片Ethernet（以太网）是一种用于局域网（LAN）的常用接口标准。
Ethernet接口芯片通常包括MAC（Media Access Control）子层和物理层接口部分。
它们可以支持不同的以太网速度和传输介质，如10/100/1000 Mbps和光纤、双绞线等。
Ethernet接口芯片的应用非常广泛，如网络交换机、路由器、网络存储设备等。
4. HDMI接口芯片HDMI（High-Definition Multimedia Interface）是一种用于高清视频和音频传输的接口标准。
HDMI接口芯片通常包括HDMI控制器和HDMI PHY两部分。
HDMI控制器负责处理HDMI协议的逻辑层，而HDMI PHY负责处理HDMI物理层的电信号转换。
HDMI接口芯片广泛应用于高清电视、投影仪、显示器等设备。
5. SPI接口芯片SPI（Serial Peripheral Interface）是一种用于外围设备和微控制器之间的串行通信接口。
SPI接口芯片通常包括SPI控制器和SPI PHY两部分。
SPI控制器负责处理SPI协议的逻辑层，而SPI PHY负责处理SPI物理层的电信号转换。
USB接口芯片汇总
USB接口芯片汇总USB接口芯片汇总USB接口芯片汇总通用串行总线USB是连接计算机与具有USB接口的多种外设之间通信的串行总线。
现在可供选择的具有USB接口功能的芯片很多，主要分为3大类。
第1类是需要外接微处理器的USB芯片。
例如朗讯的USS820／825、松下的USBN9602/ USBN9603 /USBN9604及Philips公司PDIUSBDll／12等，其优点是芯片价格便宜，便于用户使用熟悉的微控制器进行开发，其缺点是会受所选控制器的. CH375限制且需要开发底层驱动。
第2类是集成了微处理器的芯片。
例如Cypress公司的基于8051的EZ_USB系列，基于PIC的16C7X5系列等，其优点是开发者熟悉这些通用微控制器的结构，且指令集的资料丰富，易于开发。
其缺点是需要单独开发系统，成本较高，并且需要编写底层驱动程序。
这种单片机的价格也较为昂贵，芯片的可选范围较小第3类是USB桥接芯片。
例如南京沁恒公司的USB桥接芯片CH34l、Silicon公司的的USB转UART桥接芯片CP2102系列等，此类芯片价格便宜、开发简单。
芯片CP2102是一种高度集成的USB转UART桥接器，它包含有USB2．O全速功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部的调制解调器控制信号的异步串行数据总线(UART)。
该芯片的全部功能集成在一个5 mm×5 mm的QFN28封装的IC中。
总之：第一类和第二类芯片通常都需要自己开发驱动程序，为开发的工作增加了许多的工作量。
采用桥接芯片进行USB接口开发的好处在于可以省去驱动程序的开发工作，利用虚拟串口的驱动程序，USB接口在客户端以标准串口的形式呈现，这样应用程序便可使用串口控件进行USB接口的开发。
简言之，这种方式在物理链路上是USB 接口的形式，在功能层则以串口的形式存在。
但这种方式较为适合对传输速率要求不是很高的场合。
比较三种方式的优劣，可以看出第三种方式是扩展USB接口最为简单的方法。
第6章 常用的输入输出接口芯片
使数据总线D0~D7浮空。从而CPU将总线交给DMAC
使用。
西安理工大学教学讲稿
第6章 常用的输入输出接口芯片
图6.10 利用8288构成系统总线
西安理工大学教学讲稿
第6章 常用的输入输出接口芯片
6.3 总线裁决器8289
8289是为了构成中、大规模的8086/88多处理器系 统设计的，由于总线及资源的多处理器共享，为了防 止竞争必须进行裁决。 6.3.1 8289引线及简单功能说明 总线裁决器8289引线如图6.11所示。8289的20条引
第6章 常用的输入输出接口芯片
图6.7 共阳LED数码管的示意图
西安理工大学教学讲稿
第6章 常用的输入输出接口芯片
2. 接口电路
这种七段LED数码管与微机系统总线有多种接口 方式。而生产厂家为数码管生产了多种译码器，可直 接作为LED数码管接口，本书不做说明。在此，利用 前面提到的锁存器74LS273作为输出接口，将开路集电 极门7406作为驱动器连接LED数码管。用三态门作为 按钮K的输出接口，其连接图如图6.8所示。
2.内部结构
8255的内部结构框图如图6.15所示。 从图6.15中可以看到,左边的信号与系统总线相接， 而右边是与外设相连接的3个口。3个口均为8位。 为了控制方便,将8255的3个口分成A,B两组。其中
A组包括A口的8条线PA0~PA7和C口的高4位PC4~PC7。
B组包括B口的8条线PB0~PB7和C口的低4位PC0~PC3 。 A组和B组分别由软件编程来加以控制。
西安理工大学教学讲稿
第6章 常用的输入输出接口芯片
图6.15 8255的内部结构框图
西安理工大学教学讲稿
第6章 常用的输入输出接口芯片
第六章输入输出接口基础(CPU与外设之间的数据传输)
§6.1 接口的基本概念
3、什么是微机接口技术？
处理微机系统与外设间联系的技术 注意其软硬结合的特点 根据应用系统的需要，使用和构造相应的接 口电路，编制配套的接口程序，支持和连接 有关的设备
§6.1 接口的基本概念
4、接口的功能
⑴对I/O端口进行寻址，对送来的片选信号进行 识别；
(2)根据读/写信号决定当前进行的是输入操作还 是输出操作，对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节 实际的电路常见： 输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节
对接口内部寄存器的寻址。
P279
§6.2 CPU与外设之间数据的传送方式
CPU与外设之间传输数据的控制方式通常有 三种： 程序方式:
• 无条件传送方式和有条件传送方式
中断方式 DMA方式
§6.2 CPU与外设之间数据的传送方式
一、程序方式 指用输入/输出指令，来控制信息传输
的方式，是一种软件控制方式，根据程序控 制的方法不同，又可以分为无条件传送方式 和条件传送方式。
输入数据寄存器：保存外设给CPU的数据 输出数据寄存器：保存CPU给外设的数据
⑵ 状态寄存器
保存外设或接口电路的状态
⑶ 控制寄存器
保存CPU给外设或接口电路的命令
§6.1 接口的基本概念
接口电路的外部特性 主要体现在引脚上，分成两侧信号 面向CPU一侧的信号：
用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号
程序不易阅读（不易分 清访存和访问外设）
00000
I/O 部分
§6.1 接口的基本概念
独立编址方式
FFFFF
优点：
I/O端口的地址空间独立
内存 空间
控制和地址译码电路相对简单 FFFF I/O
cha7输入和输出
;取下一个数 ;未完，发完从子程序返回
7.3.2 8255A可编程并行I/O口的扩展
可编程I/O扩展：具有状态寄存和命令寄 存的功能，通过软件编程方式，确定扩 展芯片的工作方式。
典型芯片：8255A，8155。
并行接口芯片8255A
➢ 8255A是Intel公司生产的通用可编程I/O接口电路。 采用＋5V电源供电,具有40条引脚。
两个控制字以D7位状态作为标志： ➢ D7=1，为端口工作方式控制字； ➢ D7=0，为C口置位/复位控制字。
（1）方式控制字，格式如下：
图：8255A的方式控制字
举例
要求：
➢ A端口：方式1输入
➢ C端口上半部：输出，C口下半部：输入
➢ B端口：方式0输出
方式控制字：10110001B或B1H
7.1.2 I/O数据的几种传送方式
为实现和不同的外设的速度匹配，I/O接口必须 根据不同外设选择恰当的I/O数据传送方式。
I/O数据传送的几种传送方式是： 1、程序传送 2、中断传送 3、直接存储器存取（DMA）传送
1、程序传送
CPU与外部设备间的数据传送在程序控制下进行的一 种方式，分为条件传送和无条件传送。
;读入C口信息
JB ACC.7,LOOP2
;BUSY=1?
MOV DPTR,#0FF7CH ;送A口地址
MOV A,@R1
;取数
MOVX @DPTR,A
;数据送A口
INC R1
MOV DPTR,#0FF7Fh ;送控制寄存器地址
MOV A，#00H
;送C口复位控制字
MOVX @DPTR,A
;使PC0=0
（1）无条件传送方式
外部设备总处于“准备好”状态，无需测试，随时 可以传送数据。用于工作速度非常快和非常慢时。
7.3.2 8255A可编程并行I/O口的扩展
可编程I/O扩展：具有状态寄存和命令寄 存的功能，通过软件编程方式，确定扩 展芯片的工作方式。
典型芯片：8255A，8155。
并行接口芯片8255A
➢ 8255A是Intel公司生产的通用可编程I/O接口电路。 采用＋5V电源供电,具有40条引脚。
两个控制字以D7位状态作为标志： ➢ D7=1，为端口工作方式控制字； ➢ D7=0，为C口置位/复位控制字。
（1）方式控制字，格式如下：
图：8255A的方式控制字
举例
要求：
➢ A端口：方式1输入
➢ C端口上半部：输出，C口下半部：输入
➢ B端口：方式0输出
方式控制字：10110001B或B1H
7.1.2 I/O数据的几种传送方式
为实现和不同的外设的速度匹配，I/O接口必须 根据不同外设选择恰当的I/O数据传送方式。
I/O数据传送的几种传送方式是： 1、程序传送 2、中断传送 3、直接存储器存取（DMA）传送
1、程序传送
CPU与外部设备间的数据传送在程序控制下进行的一 种方式，分为条件传送和无条件传送。
;读入C口信息
JB ACC.7,LOOP2
;BUSY=1?
MOV DPTR,#0FF7CH ;送A口地址
MOV A,@R1
;取数
MOVX @DPTR,A
;数据送A口
INC R1
MOV DPTR,#0FF7Fh ;送控制寄存器地址
MOV A，#00H
;送C口复位控制字
MOVX @DPTR,A
;使PC0=0
（1）无条件传送方式
外部设备总处于“准备好”状态，无需测试，随时 可以传送数据。用于工作速度非常快和非常慢时。
输入输出接口总论
采用此种传送旳前提：外设必须随时就绪
无条件传送：输入实例
74LS244
10K x 8 +5V
数据总线
CS 160H RD
G1 G2
MOV DX, 160H IN AL, DX
无条件传送：输出实例
300 x 8
数据总线
74LS373
CS160H WR
LE OE
+5V
MOV DX, 160H MOV AL, [BX] OUT DX, AL
（3）对I/O端口进行寻址 （4）与CPU和I/O设备进行联络：如采用何
种传送方式与CPU互换数据（中断传送等）
（2） I/O接口旳经典构造
数据总线DB
地址总线AB CPU
控制总线CB
I/O接口电路 数据寄存器 状态寄存器 控制寄存器
数据 状态 外设 控制
1. 接口电路旳外部特征
接口电路旳外部特征主要体目前引脚上， 提成两侧信号 面对CPU一侧旳信号：
用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号
面对外设一侧旳信号：
用于与外设连接 提供旳信号五花八门 功能定义、时序及有效电平等差别较大
2. 接口电路芯片旳分类
接口电路关键部分往往是一块或数块大规 模集成电路芯片（接口芯片）：
通用接口芯片
支持通用旳数据输入输出和控制旳接口芯片
面对外设旳专用接口芯片
针对某种外设设计、与该种外设接口，如显 卡、声卡等
主程序
中断祈求 断点
中断服务程序
对外设 进行处理
继续执行
返回断点
流程
中断传送流程
返回
中断传送与接口
中断传送是一种效率更高旳程序传送方式
中断祈求是外设随机向CPU提出旳，而进行 传送旳中断服务程序是预先设计好旳
无条件传送：输入实例
74LS244
10K x 8 +5V
数据总线
CS 160H RD
G1 G2
MOV DX, 160H IN AL, DX
无条件传送：输出实例
300 x 8
数据总线
74LS373
CS160H WR
LE OE
+5V
MOV DX, 160H MOV AL, [BX] OUT DX, AL
（3）对I/O端口进行寻址 （4）与CPU和I/O设备进行联络：如采用何
种传送方式与CPU互换数据（中断传送等）
（2） I/O接口旳经典构造
数据总线DB
地址总线AB CPU
控制总线CB
I/O接口电路 数据寄存器 状态寄存器 控制寄存器
数据 状态 外设 控制
1. 接口电路旳外部特征
接口电路旳外部特征主要体目前引脚上， 提成两侧信号 面对CPU一侧旳信号：
用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号
面对外设一侧旳信号：
用于与外设连接 提供旳信号五花八门 功能定义、时序及有效电平等差别较大
2. 接口电路芯片旳分类
接口电路关键部分往往是一块或数块大规 模集成电路芯片（接口芯片）：
通用接口芯片
支持通用旳数据输入输出和控制旳接口芯片
面对外设旳专用接口芯片
针对某种外设设计、与该种外设接口，如显 卡、声卡等
主程序
中断祈求 断点
中断服务程序
对外设 进行处理
继续执行
返回断点
流程
中断传送流程
返回
中断传送与接口
中断传送是一种效率更高旳程序传送方式
中断祈求是外设随机向CPU提出旳，而进行 传送旳中断服务程序是预先设计好旳
第6章 输入／输出
⑵ 输出指令 长格式 OUT PORT, AL ; (PORT) <- (AL) OUT PORT, AX ; (PORT + 1,PORT)<- (AX) 短格式 MOV DX,PORT OUT DX, AL ; (DX) <- (AL) OUT DX, AX ; ((DX) + 1,DX) <- (AX)
直接地址译码
例如 IBM PC系统板上的接口地址译码就是采 系统板上的接口地址译码就是采 用此种译码寻址方式 总共10位地址线 总共 位地址线 A4不参加译码 译码器控制端位A 译码器控制端位 5—A9和AEN A0—A3为片内译码地址 I/O端口地址分配表见 端口地址分配表见P148表6-1 端口地址分配表见 表
端口的意义
接口内部通常设置有若干个寄存器，用来暂存 接口内部通常设置有若干个寄存器，用来暂存CPU和 和 外设之间传输的数据、状态和控制信息， 外设之间传输的数据、状态和控制信息，这些寄存器 被称为端口 端口根据寄存器内暂存的信息可分为： 端口根据寄存器内暂存的信息可分为： ◆数据端口、控制端口和状态端口 数据端口、 ◆数据的输入／输出：CPU对数据端口进行一次读或 数据的输入／输出： 对数据端口进行一次读或 写操作 ◆控制信息的输出：CPU把若干位代码写入控制端口 控制信息的输出： 把若干位代码写入控制端口 ◆状态信息的获取：CPU对状态端口进行一次读操作 状态信息的获取： 对状态端口进行一次读操作
6.2.2 输入输出指令
1. 输入输出指令 I/O端口与 端口与CPU之间的通信由累加器通过 和 之间的通信由累加器通过IN和 端口与 之间的通信由累加器通过 OUT指令来完成 指令来完成 端口最多有65536个(64K)，即0000H～FFFFH 个 端口最多有 ， ～ 端口号<256(一个字节 采用长格式，端口 一个字节),采用长格式， 端口号 一个字节 采用长格式 地址可以直接在指令中给定 端口号>=256,采用短格式，端口号先放到 采用短格式， 端口号 采用短格式 DX 寄存器中，再用指令传送信息 寄存器中，
直接地址译码
例如 IBM PC系统板上的接口地址译码就是采 系统板上的接口地址译码就是采 用此种译码寻址方式 总共10位地址线 总共 位地址线 A4不参加译码 译码器控制端位A 译码器控制端位 5—A9和AEN A0—A3为片内译码地址 I/O端口地址分配表见 端口地址分配表见P148表6-1 端口地址分配表见 表
端口的意义
接口内部通常设置有若干个寄存器，用来暂存 接口内部通常设置有若干个寄存器，用来暂存CPU和 和 外设之间传输的数据、状态和控制信息， 外设之间传输的数据、状态和控制信息，这些寄存器 被称为端口 端口根据寄存器内暂存的信息可分为： 端口根据寄存器内暂存的信息可分为： ◆数据端口、控制端口和状态端口 数据端口、 ◆数据的输入／输出：CPU对数据端口进行一次读或 数据的输入／输出： 对数据端口进行一次读或 写操作 ◆控制信息的输出：CPU把若干位代码写入控制端口 控制信息的输出： 把若干位代码写入控制端口 ◆状态信息的获取：CPU对状态端口进行一次读操作 状态信息的获取： 对状态端口进行一次读操作
6.2.2 输入输出指令
1. 输入输出指令 I/O端口与 端口与CPU之间的通信由累加器通过 和 之间的通信由累加器通过IN和 端口与 之间的通信由累加器通过 OUT指令来完成 指令来完成 端口最多有65536个(64K)，即0000H～FFFFH 个 端口最多有 ， ～ 端口号<256(一个字节 采用长格式，端口 一个字节),采用长格式， 端口号 一个字节 采用长格式 地址可以直接在指令中给定 端口号>=256,采用短格式，端口号先放到 采用短格式， 端口号 采用短格式 DX 寄存器中，再用指令传送信息 寄存器中，
第9章_输入输出方法及常用的接口电路
938255a外设响应信号表示外设已经接收到数据输出缓冲器满信号表示cpu已经输出了数据中断请求信号请求cpu再次输出数据pc中断允许触发器pc外设响应信号表示外设已经接收到数据输出缓冲器满信号表示cpu已经输出了数据中断请求信号请求cpu再次输出数据中断允许触发器8255a输出给外设的一个控制信号当其有效时表示cpu已把数据输出给指定的端口外设可以取走当输出设备已接受数据后8255a输出此信号向cpu提出中断请求要求cpu继续提供数据联络信号端口a端口bobf对应pcack对应pcintr对应pcintepc8255a方式1作输出时的各联络信号对应关系938255a3方式2通过8位数据线与外设进行双向通信的方式即能发送有能接收数据
DB
CPU
CB
MEMR MEMW 控制逻辑
可以对端口进行算术运算，逻辑运算以及移位操作等。 可以对端口进行算术运算，逻辑运算以及移位操作等。 I/O端口空间不受限制 I/O端口空间不受限制 缺点：是I/O端口占用了内存空间，减少了内存容量 缺点： I/O端口占用了内存空间， 端口占用了内存空间
二、专门的I/O编址方式 专门的 编址方式
9.1.4 I/O端口的编址方式 端口的编址方式
端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地 端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地 CPU 由于有的寄存器寄存的二进制信息专门用来被CPU 址。由于有的寄存器寄存的二进制信息专门用来被CPU 读取，有的寄存器用于专门接收CPU发出来的数据， CPU发出来的数据 读取，有的寄存器用于专门接收CPU发出来的数据，因 CPU访问的寄存器的地址分为输入端口和输出端 此，被CPU访问的寄存器的地址分为输入端口和输出端 故称为I/O I/O端口 口，故称为I/O端口 CPU同外设之间的信息传送实质上是对这些寄存器 CPU同外设之间的信息传送实质上是对这些寄存器 进行“ 操作。 进行“读”或“写”操作。
DB
CPU
CB
MEMR MEMW 控制逻辑
可以对端口进行算术运算，逻辑运算以及移位操作等。 可以对端口进行算术运算，逻辑运算以及移位操作等。 I/O端口空间不受限制 I/O端口空间不受限制 缺点：是I/O端口占用了内存空间，减少了内存容量 缺点： I/O端口占用了内存空间， 端口占用了内存空间
二、专门的I/O编址方式 专门的 编址方式
9.1.4 I/O端口的编址方式 端口的编址方式
端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地 端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地 CPU 由于有的寄存器寄存的二进制信息专门用来被CPU 址。由于有的寄存器寄存的二进制信息专门用来被CPU 读取，有的寄存器用于专门接收CPU发出来的数据， CPU发出来的数据 读取，有的寄存器用于专门接收CPU发出来的数据，因 CPU访问的寄存器的地址分为输入端口和输出端 此，被CPU访问的寄存器的地址分为输入端口和输出端 故称为I/O I/O端口 口，故称为I/O端口 CPU同外设之间的信息传送实质上是对这些寄存器 CPU同外设之间的信息传送实质上是对这些寄存器 进行“ 操作。 进行“读”或“写”操作。
微机原理第七章 输入输出方法及常用接口电路
编程并行接口芯片8255A
二、 8255的内部结构
编程并行接口芯片8255A
三、8255的引脚功能
PA3 PA2 PA1 PA0 RD CS GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PB2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 PA4 PA5 PA6 PA7 WR RESET D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VCC PB7 PB6 PB5 PB4 PB3
8251可编程通信接口
二、8251的结构和引脚特性
数据总线缓冲器
状态 缓冲器
发送数据/命 令缓冲器
接收数 据缓冲 器
RESET CLK C/D RD WR CS DTR DSR RTS CTS
读/写 控制电 路
发送器 P S
TxD
发送 控制 接收 控制 接收器 S P
TxRDY TxE TxC RxRDY SYN DET RxC RxD
输入/输出接口概述
五、 I/O接口的分类 通用接口 专用接口 串行接口 并行接口
编程并行接口芯片8255A
一、 8255A的主要特性
有3个8位并行数据I/O口PA、PB和PC口及1个8位控 制口CWR。 可编程设置方式0、方式1、方式2三种不同的工作方 式，用于无条件传送、查询传送和中断传送。 有两个控制字决定8255A的工作方式，通过编制初始 化程序，使用OUT指令从控制寄存器端口写入。有 一个状态字可供查询，使用IN指令从C端口读出。 提供兼容的TTL电平接口，原则上适用于需并行输入 输出的I/O设备。
第6章 输入输出及终端系统
外设状态端口地址为03FBH，第5位(bit5)为状态 标志（=1忙，=0准备好） 外设数据端口地址为03F8H，写入数据会使状态 标志置1 ；外设把数据读走后又把它置0。 试画出其电路图，并将DATA下100B数据输出。
51
状态端口地址：0000 0011 1111 1011 数据端口地址：0000 0011 1111 1000
外设应提供设备状态信息 接口应具备状态端口
48
查询工作方式流程图
开始
读入并测试外设状态
N
READY?
Y
进行一次 数据交换
N
每满足一次 条件只能进 行一次数据 传送
传送完？
Y
结束
防止死循环 超时?
N Y
读入并测试外设状态
N
超时错
READY?
Y
复位计时器
N
与外设进 行数据交换 传送完？
Y
结束
查询工作方式例
N 进行一次传送
修改地址指针
N
传送完否?
Y
结 束
查询工作方式
优点：
软硬件比较简单 CPU效率低，数据 传送的实时性差， 速度较慢
1号外设 准备就绪？ N 2号外设 准备就绪？ N 3号外设 准备就绪？ N
Y
对1号外设服务
缺点：
Y
对2号外设服务
Y
对3号外设服务
┇
n号外设 准备就绪？ N
Y
对n号外设服务
按传输信息的类型分类：
模拟接口
并行接口 串行接口
33
按传输信息的方式分类：
接口特点
输入接口：
51
状态端口地址：0000 0011 1111 1011 数据端口地址：0000 0011 1111 1000
外设应提供设备状态信息 接口应具备状态端口
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查询工作方式流程图
开始
读入并测试外设状态
N
READY?
Y
进行一次 数据交换
N
每满足一次 条件只能进 行一次数据 传送
传送完？
Y
结束
防止死循环 超时?
N Y
读入并测试外设状态
N
超时错
READY?
Y
复位计时器
N
与外设进 行数据交换 传送完？
Y
结束
查询工作方式例
N 进行一次传送
修改地址指针
N
传送完否?
Y
结 束
查询工作方式
优点：
软硬件比较简单 CPU效率低，数据 传送的实时性差， 速度较慢
1号外设 准备就绪？ N 2号外设 准备就绪？ N 3号外设 准备就绪？ N
Y
对1号外设服务
缺点：
Y
对2号外设服务
Y
对3号外设服务
┇
n号外设 准备就绪？ N
Y
对n号外设服务
按传输信息的类型分类：
模拟接口
并行接口 串行接口
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按传输信息的方式分类：
接口特点
输入接口：