输入输出接口基本概念和输入输出接口功能共21页文档
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数字量输入输出串行接口
帧格式错 溢犯错
串行接口原则
串行接口原则：指旳是计算机或终端(数 据终端设备DTE)旳串行接口电路与调制 解调器MODEM等(数据通信设备DCE)之 间旳连接原则。
串行接口原则RS-232C
美国电子工业协会EIA制定旳通用原则串行接口
1962年公布，1969年修订 1987年1月正式更名为EIA-232D
MCR低4位任一位置1，均产生调制解调器状态 中断，当CPU读取该寄存器或复位后，低4位 被清零
中断
接受线路状态中断
奇偶错、溢犯错、帧错和中断字符
接受器数据准备好中断 发送保持寄存器空中断 调制解调器状态中断
清除发送状态变化 数据终端准备好状态变化 振铃接通变成断开 接受线路信号检测状态变化
接受时钟引脚RCLK：接受外部提供旳接受时 钟信号；若采用发送时钟作为接受时钟，则只 要将RCLK引脚和BAUDOUT*引脚直接相连
串行异步接口引脚
8250
发送数据SOUT 接受数据SIN 祈求发送RTS* 允许发送CTS*
数据装置准备好DSR*
数据终端准备好DTR* 信号地GND
载波检测RLSD* 振铃指示RI*
面对字符型规程：以字符作为信息单位。字符 是EBCD码或ASCII码。最经典旳是IBM企业旳 二进制同步控制规程(BSC规程)。在这种控制 规程下，发送端与接受端采用交互应答式进行 通信。
异步通信及其协议
异步通信以一种字符为传播单位，通信
中两个字符间旳时间间隔是不固定旳， 然而在同一种字符中旳两个相邻位代码 间旳时间间隔是固定旳。
输出线
OUT1*和OUT2*：
两个一般用途旳输出信号 由调制解调器控制寄存器旳D2和D3使其输
出低电平有效信号 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ位使其恢复为高
串行接口原则
串行接口原则：指旳是计算机或终端(数 据终端设备DTE)旳串行接口电路与调制 解调器MODEM等(数据通信设备DCE)之 间旳连接原则。
串行接口原则RS-232C
美国电子工业协会EIA制定旳通用原则串行接口
1962年公布，1969年修订 1987年1月正式更名为EIA-232D
MCR低4位任一位置1，均产生调制解调器状态 中断，当CPU读取该寄存器或复位后，低4位 被清零
中断
接受线路状态中断
奇偶错、溢犯错、帧错和中断字符
接受器数据准备好中断 发送保持寄存器空中断 调制解调器状态中断
清除发送状态变化 数据终端准备好状态变化 振铃接通变成断开 接受线路信号检测状态变化
接受时钟引脚RCLK：接受外部提供旳接受时 钟信号；若采用发送时钟作为接受时钟，则只 要将RCLK引脚和BAUDOUT*引脚直接相连
串行异步接口引脚
8250
发送数据SOUT 接受数据SIN 祈求发送RTS* 允许发送CTS*
数据装置准备好DSR*
数据终端准备好DTR* 信号地GND
载波检测RLSD* 振铃指示RI*
面对字符型规程：以字符作为信息单位。字符 是EBCD码或ASCII码。最经典旳是IBM企业旳 二进制同步控制规程(BSC规程)。在这种控制 规程下，发送端与接受端采用交互应答式进行 通信。
异步通信及其协议
异步通信以一种字符为传播单位，通信
中两个字符间旳时间间隔是不固定旳， 然而在同一种字符中旳两个相邻位代码 间旳时间间隔是固定旳。
输出线
OUT1*和OUT2*：
两个一般用途旳输出信号 由调制解调器控制寄存器旳D2和D3使其输
出低电平有效信号 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ位使其恢复为高
串行输入输出接口
定时器T1作波特率发生器使用时,通常选用模式2
T1溢出率=fosc/12/(28 –X)
2020/1/22
14
思考题3
为什么定时器T1用作串行口波特 率发生器时,常采用工作方式2 ? 8051中SCON的SM2、TB8、RB8有何 作用？ 叙述多机通信的原理。
2020/1/22
15
第七节 中断系统
CPU才会响应中断请求
2020/1/22
22
CPU响应中断请求
保留断点
清中断标志位
中断服务程序的入口地址装入C
外中断0 T0中断
0003H 000BH
外中断1 T1中断
0013H 001BH
串行口中断 0023H
2020/1/22
23
中断请求的撤除
定时器/计数器0、1的中断请求及跳 变触发的外中断0、1，硬件自动撤 除
器停振以禁止芯片所有的其它功能直到下一次硬
件复位
2020/1/22
26
思考题4
8051有几个中断源,有几级中断优 先级?各中断标志是怎样产生的,又 是怎样清除的?
简述MCS-51单片机中断响应过程。 中断响应后,是怎样保护断点和保 护现场的?
2020/1/22
27
第二章小结
MCS-51内部结构 存储器结构（程序存储器、数据 存储器） 定时器/计数器的4种工作方式 P0-P3口的结构，应用注意 串行口的工作方式，应用场合 中断控制和中断响应
PUSH A . POP A POP PSW RETI .
保护现场
恢复现场 中断返回 .
2020/1/22
25
第八节 单片机的复位方式
与节电运行方式
一、复位工作状态
T1溢出率=fosc/12/(28 –X)
2020/1/22
14
思考题3
为什么定时器T1用作串行口波特 率发生器时,常采用工作方式2 ? 8051中SCON的SM2、TB8、RB8有何 作用？ 叙述多机通信的原理。
2020/1/22
15
第七节 中断系统
CPU才会响应中断请求
2020/1/22
22
CPU响应中断请求
保留断点
清中断标志位
中断服务程序的入口地址装入C
外中断0 T0中断
0003H 000BH
外中断1 T1中断
0013H 001BH
串行口中断 0023H
2020/1/22
23
中断请求的撤除
定时器/计数器0、1的中断请求及跳 变触发的外中断0、1，硬件自动撤 除
器停振以禁止芯片所有的其它功能直到下一次硬
件复位
2020/1/22
26
思考题4
8051有几个中断源,有几级中断优 先级?各中断标志是怎样产生的,又 是怎样清除的?
简述MCS-51单片机中断响应过程。 中断响应后,是怎样保护断点和保 护现场的?
2020/1/22
27
第二章小结
MCS-51内部结构 存储器结构（程序存储器、数据 存储器） 定时器/计数器的4种工作方式 P0-P3口的结构，应用注意 串行口的工作方式，应用场合 中断控制和中断响应
PUSH A . POP A POP PSW RETI .
保护现场
恢复现场 中断返回 .
2020/1/22
25
第八节 单片机的复位方式
与节电运行方式
一、复位工作状态
微机控制第1-2章
缩、图像识别等。
通信
数字信号处理技术在通信领域 应用广泛，如调制解调、信道
均衡、语音编码等。
控制
数字信号处理技术可以用于控 制系统，如PID控制器、自适
应控制等。
05 微机控制系统的软件设计
微机控制系统的软件组成
实时操作系统
用于管理微机控制系统 的资源，提供多任务处
理和实时性支持。
监控软件
控制算法软件
微处理器的基本概念
微处理器是一种集成电路芯片，它包含中央处理器（CPU）和一定数量的内存，是 计算机系统的核心部件。
微处理器的主要功能是执行算术、逻辑和指令控制操作，以实现计算机程序的运行。
微处理器的发展经历了多个阶段，从早期的4位处理器到现代的64位多核处理器， 性能得到了极大的提升。
微控制器的特点与分类
输入输出接口的功能
输入输出接口的主要功能包括数据传输、信号转换、缓冲存储、设 备选择等，以确保微机与外部设备之间的可靠通信。
输入输出接口的类型
常见的输入输出接口类型包括并行接口、串行接口、定时器接口、 中断接口等，根据不同的应用需求选择合适的接口类型。
输入接口技术
模拟量输入接口
模拟量输入接口用于将模拟信号 转换为数字信号，以便微机进行 处理。常见的模拟量输入接口包 括模数转换器（ADC）和多路模
汽车电子等。
微控制器通过接收输入信号，执 行程序，输出控制信号，实现对
被控对象的精确控制。
微控制器具有可靠性高、实时性 强、成本低等优点，因此在自动 化和智能化控制领域得到了广泛
应用。
03 输入输出接口技术
输入输出接口的基本概念
输入输出接口定义
输入输出接口是微机系统中的重要组成部分，负责连接微机与外 部设备，实现数据传输和控制。
通信
数字信号处理技术在通信领域 应用广泛，如调制解调、信道
均衡、语音编码等。
控制
数字信号处理技术可以用于控 制系统，如PID控制器、自适
应控制等。
05 微机控制系统的软件设计
微机控制系统的软件组成
实时操作系统
用于管理微机控制系统 的资源，提供多任务处
理和实时性支持。
监控软件
控制算法软件
微处理器的基本概念
微处理器是一种集成电路芯片，它包含中央处理器（CPU）和一定数量的内存，是 计算机系统的核心部件。
微处理器的主要功能是执行算术、逻辑和指令控制操作，以实现计算机程序的运行。
微处理器的发展经历了多个阶段，从早期的4位处理器到现代的64位多核处理器， 性能得到了极大的提升。
微控制器的特点与分类
输入输出接口的功能
输入输出接口的主要功能包括数据传输、信号转换、缓冲存储、设 备选择等，以确保微机与外部设备之间的可靠通信。
输入输出接口的类型
常见的输入输出接口类型包括并行接口、串行接口、定时器接口、 中断接口等，根据不同的应用需求选择合适的接口类型。
输入接口技术
模拟量输入接口
模拟量输入接口用于将模拟信号 转换为数字信号，以便微机进行 处理。常见的模拟量输入接口包 括模数转换器（ADC）和多路模
汽车电子等。
微控制器通过接收输入信号，执 行程序，输出控制信号，实现对
被控对象的精确控制。
微控制器具有可靠性高、实时性 强、成本低等优点，因此在自动 化和智能化控制领域得到了广泛
应用。
03 输入输出接口技术
输入输出接口的基本概念
输入输出接口定义
输入输出接口是微机系统中的重要组成部分，负责连接微机与外 部设备，实现数据传输和控制。
第6章 基本输入输出接口(jkbs)--0173页PPT
IN AX,DX
第6章：OUT指令实例（向300H端口输出一个字节）
；唯一的方法：间接寻址，字节量输出 MOV AL,BVAR ；BVAR是字节变量 MOV DX,300H OUT DX,AL
第6章：输入/输出指令（IN、OUT）特点
（1） 累加器AL、AX的专用指令 对输入指令IN ，目的操作数只能为AL, 或AX IN AL, 21H IN AX, DX IN BX, 21H 对输出指令OUT ，源操作数只能为AL, 或AX OUT 20H, AL OUT DX, AX OUT DX, CX
I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传 送和控制任务的逻辑电路，是CPU与外界进行信息 交换的中转站。
PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路 板（适配器）都是接口电路
CPU
接口 电路
I/O 设备
第6章：6.1.1 I/O接口的主要功能
⑴ 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
；方法3：直接寻址，字节量输入
IN AL,21H
MOV AH,AL
IN AL,20H
；方法4：间接寻址，字节量输入
MOV DX,21H
IN AL,DX MOV AH,AL DEC DX IN AL,DX
；方法1：直接寻址，字量输入 IN AX,20H
；方法2：间接寻址，字量输入 MOV DX,20H
OUT 20H, AL
E620
IN AL, DX
输入指令（IN：将外设数据传送给CPU内的AL/AX）
IN AL,i8 ;字节输入
IN AL,DX ;字节输入
IN AX,i8;字输入
主要内容41基本概念411IO接口的功能412基本组成
1第四部分输入/输出系统的选择、应用2主要内容：输入/输出接口电路的基本概念 输入/输出端口的编址方式和特点CPU 与外设之间传输数据的几种控制方式的优缺点、适用场合。
各类芯片的特点、功能34.1 基本概念4.1.1 I/O 接口的功能4.1.2 基本组成454.1.1 I/O 接口的功能什么是I/O接口？把外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。
实现外设与主机之间的信息交换。
计算机与外部设备通信时存在的问题速度不匹配信号电平不匹配 信号格式不匹配时序不匹配I/O 接口的功能设置缓冲信号电平转换 格式转换 时序控制地址译码I/O 接口作用：提供数据缓冲，完成信息格式的相容性变换，管理数据的传送，地址译码，设备选择64.1.2 基本组成接口电路的基本结构数据线控制线状态线DBCBAB数据输入寄存器（or 三态门）数据输出寄存器（锁存器）状态寄存器（or 三态门）命令寄存器译码电路控制逻辑接外设接主机74.1.2 基本组成1.数据输入/输出寄存器——暂存输入/输出的数据输入：数据总线连接所有外设，只有此设备此刻需要时才打开，平时关闭——三态门输出：输出数据的脉冲很短，外设来不及读（没准备好），放在锁存器中，让外设准备好，瞬间输出。
——锁存器2.命令寄存器——存放控制命令，用来设定接口功能、工作参数和工作方式。
3.状态寄存器——保存外设当前状态，以供CPU 读取。
84.2 CPU 与I/O 的数据信号4.2.1 数据信息 4.2.2 状态信息4.2.3 控制信息C P UABDB IO/M WR RD接口数据状态控制外部设备94.2.1 数据信息1.数字量:二进制形式的数据键盘→主机，主机→打印机，主机→CRT2.模拟量：电压或电流A/D 模拟→数字: 0~5 V →00~FFD/A 数字→模拟：00~FF →0~5 V3.开关量：“开”、“闭”0 →关（电机）1 →开（电机）4.脉冲量：计数脉冲、定时脉冲或控制脉冲104.2.2 状态信息1.Ready 准备，输入数据Ready=1 输入数据，准备就绪Ready=0 输入数据，没准备就绪2.Busy 输出设备，忙Busy=1 忙，没空接收数据Busy=0 不忙，有空接收数据114.2.3 控制信息OUT 、IN微机外设外设微机OUT IN 输出输入124.3 I/O 端口的寻址方法寻址方法的选择：一般根据所使用的芯片确定。
微型计算机原理及应用第9章输入输出和接口技术
8 7 Q6Q5Q4Q3Q2 Q1 Q0
CLK & IOW PS
gf e dcba
COM
35
3.2 数据输入三态缓冲器
外设输入的数据和状态信号，通过数据输入三态缓冲 器经数据总线传送给微处理器。 74LS244三态总线驱动器
74LS244可以用作无条 件传送的输入接口电路。
36
3.2 数据输入三态缓冲器
8
1.2 接口控制原理
（2）串行数据传送
串行数据传送是将构成字符的每个二进制数据位， 按一定的顺序逐位进行传送的方式。 串行数据传送主要用于远程终端或经过公共电话 网的计算机之间的通信。 远距离数据传送采用串行方式比较经济，但串行 数据传送比并行数据传送控制复杂。
9
1.2 接口控制原理
异步串行通信协议规定字符数据的传送格式：
微型计算机原理及应用
1
输入输出和接口技术
1 2 3
接口的基本概念 I/O指令和I/O地址译码 简单的I/O接口
2
输入输出(I/O)是指微型计算机与外界的信息交换， 即通信(communication)。微型计算机与外界的通信， 是通过输入输出设备进行的，通常一种I/O设备与微 型机连接，就需要一个连接电路，我们称之为I/O接 口。 接口是用于控制微机系统与外设或外设与系统设 备之间的数据交换和通信的硬件电路。接口设计涉及 到两个基本问题，一是中央处理器如何寻址外部设备， 实现多个设备的识别；二是中央处理器如何与外设连 接，进行数据、状态和控制信号的交换。 3
状态设臵和存储电路主要由一组数据寄存器构成， 中央处理器和外设就是根据状态寄存器的内容进行 协调动作的。 数据存储和缓冲电路也是一组寄存器，用于暂存 中央处理器和外设之间传送的数据，以完成速度匹配 工作。 7
CLK & IOW PS
gf e dcba
COM
35
3.2 数据输入三态缓冲器
外设输入的数据和状态信号，通过数据输入三态缓冲 器经数据总线传送给微处理器。 74LS244三态总线驱动器
74LS244可以用作无条 件传送的输入接口电路。
36
3.2 数据输入三态缓冲器
8
1.2 接口控制原理
（2）串行数据传送
串行数据传送是将构成字符的每个二进制数据位， 按一定的顺序逐位进行传送的方式。 串行数据传送主要用于远程终端或经过公共电话 网的计算机之间的通信。 远距离数据传送采用串行方式比较经济，但串行 数据传送比并行数据传送控制复杂。
9
1.2 接口控制原理
异步串行通信协议规定字符数据的传送格式：
微型计算机原理及应用
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输入输出和接口技术
1 2 3
接口的基本概念 I/O指令和I/O地址译码 简单的I/O接口
2
输入输出(I/O)是指微型计算机与外界的信息交换， 即通信(communication)。微型计算机与外界的通信， 是通过输入输出设备进行的，通常一种I/O设备与微 型机连接，就需要一个连接电路，我们称之为I/O接 口。 接口是用于控制微机系统与外设或外设与系统设 备之间的数据交换和通信的硬件电路。接口设计涉及 到两个基本问题，一是中央处理器如何寻址外部设备， 实现多个设备的识别；二是中央处理器如何与外设连 接，进行数据、状态和控制信号的交换。 3
状态设臵和存储电路主要由一组数据寄存器构成， 中央处理器和外设就是根据状态寄存器的内容进行 协调动作的。 数据存储和缓冲电路也是一组寄存器，用于暂存 中央处理器和外设之间传送的数据，以完成速度匹配 工作。 7
第7章 输入输出系统与接口
计算机通过输入设备获取来自外部的信息。 计算机通过输出设备把处理结果显示出来。
第2页
2013年8月1日星期四
第7章
输入输出系统及接口
7.1 接口电路概述 7.1.1 接口基本概念
输入设备：输入信息 输出设备：送出结果 输入设备
各设备的组成 结构、电气性 能和工作原理 各不相同
键盘、鼠标、扫描仪、磁带机、磁盘机、光盘机、 解调器、A/D转换器 输出设备 显示器、打印机、绘图仪、磁带机、磁盘机、光盘 机、调制器、D/A转换器
第8页 2013年8月1日星期四
第7章
输入输出系统及接口
7.1.3 接口信号
与计算机交换的信息 数据信息、状态信息和控制信息 。 1．数据信息
数字量 、模拟量 、开关量 2．状态信息
外设发送给计算机，反映外设工作状态 有BUSY和READY
3．控制信息 计算机发送给外设，控制外设的工作
第24页 2013年8月1日星期四
2．输出指令
第7章
输入输出系统及接口
7.3 输入输出的数据传送方式
计算机与I/O接口间的数据传送即数据交换。 数据传送的控制方式 程序直接控制传送方式、中断方式、DMA方式和 I/O处理机方式
7.3.1 程序直接控制传送方式
定义：是指在程序控制下进行的数据传送，通常是 在用户程序中安排一段由I/O指令和其它指令组成的 程序段，直接控制I/O接口的输入/输出操作。
目标寄存器为AX时，读取16位数据 直接寻址 端口地址n只能为8位地址信号，最多可以访问 28=256个不同的端口。对应指令有： IN AL, n ;AL←(n) IN AX, n ;AX←(n)
第23页 2013年8月1日星期四
汇编语言第8章输入输出接口
本章主要内容
(1) I/O接口的基本概念 (2) I/O控制方式 (3) DMA接口技术 (4) 可编程DMA控制器8237
8.1 I/O接口概述
8.1.1 I/O接口的基本功能
(1) 数据缓冲 (2) 提供联络信息 (3) 信号与信息格式的转换 (4) 设备选择 (5) 中断管理 (6) 可编程功能
IOW
图8.4 片选信号的产生
8.2 I/O控制方式
主机与外围设备之间的数据传送控制方式(即I/O控制 方式)主要有三种：
程序控制方式、中断控制方式和直接存储器存取 (DMA)方式。
8.2.1 程序控制方式
程序控制方式是指在程序控制下进行的数据传送方式。 它又分为无条件传送和程序查询传送两种。
地址空间 200～20FH 210～217H 218～2F7H 2F8～2FFH 300～31FH 320～32FH 330～377H 378～37FH
器件/接口适配器 地址空间
游戏卡
380～38FH
扩充部件
390～3AFH
未用
3B0～3BFH
异步通信卡(COM2) 3C0～3CFH
未用
3D0～3DFH
(5) DMA控制器发出存储器写信号MEMW，将数据传送 到由地址总线上的地址所指向的内存单元；
(6) DMA控制器放弃对总线的控制权；
(7) 地址寄存器加1；
(8) 字节计数寄存器减1；
(9) 如果字节计数寄存器的值不为零，则返回第一步，否 则结束。
第8章 作业
8.1 8.2 8.3 8.5 8.6 8.7 8.11
硬盘卡
3E0～3EFH
未用
3F0～3F7H
打印卡
3F8～3FFH
(1) I/O接口的基本概念 (2) I/O控制方式 (3) DMA接口技术 (4) 可编程DMA控制器8237
8.1 I/O接口概述
8.1.1 I/O接口的基本功能
(1) 数据缓冲 (2) 提供联络信息 (3) 信号与信息格式的转换 (4) 设备选择 (5) 中断管理 (6) 可编程功能
IOW
图8.4 片选信号的产生
8.2 I/O控制方式
主机与外围设备之间的数据传送控制方式(即I/O控制 方式)主要有三种：
程序控制方式、中断控制方式和直接存储器存取 (DMA)方式。
8.2.1 程序控制方式
程序控制方式是指在程序控制下进行的数据传送方式。 它又分为无条件传送和程序查询传送两种。
地址空间 200～20FH 210～217H 218～2F7H 2F8～2FFH 300～31FH 320～32FH 330～377H 378～37FH
器件/接口适配器 地址空间
游戏卡
380～38FH
扩充部件
390～3AFH
未用
3B0～3BFH
异步通信卡(COM2) 3C0～3CFH
未用
3D0～3DFH
(5) DMA控制器发出存储器写信号MEMW，将数据传送 到由地址总线上的地址所指向的内存单元；
(6) DMA控制器放弃对总线的控制权；
(7) 地址寄存器加1；
(8) 字节计数寄存器减1；
(9) 如果字节计数寄存器的值不为零，则返回第一步，否 则结束。
第8章 作业
8.1 8.2 8.3 8.5 8.6 8.7 8.11
硬盘卡
3E0～3EFH
未用
3F0～3F7H
打印卡
3F8～3FFH