IO接口的基本概念
单片机的IO口配置与操作技巧
单片机的IO口配置与操作技巧单片机是一种集成电路，其中包含了处理器、存储器和各种输入输出接口。
其中，IO口是单片机最重要的部分之一，它可以用于连接和控制外部设备，实现数据输入和输出。
本文将介绍单片机IO口的配置和操作技巧，帮助读者更好地理解和应用单片机。
一、IO口的基本概念IO口是单片机与外部设备进行数据交互的接口，它可以用于输入数据或输出数据。
在单片机中，IO口通常由多个引脚（Pin）组成，每个引脚都可作为一个IO口使用。
二、IO口的配置方法1. 硬件配置IO口的硬件配置是指通过设置相关硬件连接器的方式来配置IO口的功能。
根据具体的单片机型号和规格，硬件配置方法可能会有所不同。
一般来说，可以通过连接跳线和选择器等方式将特定的引脚配置为IO口，并设置相应的电平逻辑，以实现输入输出功能。
2. 软件配置软件配置是通过单片机内部的寄存器来配置IO口的功能。
可以通过写入特定的数值或位操作来设置IO口的输入输出状态、电平逻辑和控制方式等。
通常，可以使用特定的编程语言或软件工具来实现软件配置。
三、IO口的操作技巧1. 输入操作当将IO口配置为输入状态时，可以使用读取寄存器的方式来获取外部设备传递的数据。
读取寄存器时需要注意数据的有效性和稳定性，可采用轮询、中断等方式进行读取。
2. 输出操作当将IO口配置为输出状态时，可以使用写入寄存器的方式将特定的数据发送至外部设备。
输出操作需要注意数据的正确性和稳定性，可以通过设置特定的输出保护电路来防止因输出电流过大而引起的电源电流波动等问题。
3. 状态检测与改变IO口的状态检测和改变可以通过读取和写入寄存器来实现。
当需要检测IO口的当前状态时，可以通过读取相应的寄存器来获取IO口的电平状态。
而当需要改变IO口的状态时，可以通过修改寄存器的数值或位操作来改变IO口的电平状态。
四、常见问题与解决方法1. 输入输出电平不稳定当IO口输入输出电平不稳定时，可能会导致外部设备无法正常工作。
6 IO接口
微机原理与接口技术---Chapter6 I/O接口
6.2.2 I/O端口的编址方式
1. 端口地址和存储器地址统一编址，也称存 储器映射方式 2. I/O端口地址和存储器地址分开独立编址， 也称I/O映射方式
2010.6 Zuo 华中科技大学计算机学院
CPU 信息类型 数字量 接口作用 模/数转换(A/D) 数/模转换(D/A) 三态缓冲、锁存 解决传送方式 串/并转换 并/串转换 三态缓冲、锁存 模拟量 数字量 慢 串行 并行
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外设
工作速度 通信方式
快 并行
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
微机原理与接口技术---Chapter6 I/O接口
20 AB 20 CPU 16 DB 16 存储器 （1MB） MEMR MEMW 控制逻辑 8 IOR IOW 16 I/O端口 （64K个）
R/W 控制
图6-2 独立编址方式
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微机原理与接口技术---Chapter6 I/O接口
I/O端口地址分配
缺点：
端口占用了存储器的地址空间，使存储器容量减小； 指令长度比专门I/O指令要长，因而执行速度较慢
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微机原理与接口技术---Chapter6 I/O接口
2. 独立编址方式
I/O端口地址空间和存储器地址空间是独立的、分开的， 即I/O端口地址不占用存储器地址空间。
存放CPU命令代码的寄存器称之为命令口 存放执行状态信息的寄存器称之为状态口
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【哈工程】计算机硬件技术基础--10硬基第5章IO接口
缺点：
1.内存地址资源减少
F0000H
I/O地址
2.寻址时间相对增长 FFFFFH
64KB
14
二、端口的独立编址
优点：
1.内存地址资源充分利用， 2.地址译码简单，寻址速度快。 00000H
CPU对内存和端口有不同的读写控制信号： IOR\IOW,MEMR\MEMW
内存 地址
缺点：
1.能够应用于端口的指令较少，
29
查询工作方式
优点：协调性好，可靠性高，
接口简单。
缺点：CPU效率低，数据传送的实时性
差，速度较慢。
单一外设时 的工作流程
30
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
31
查询工作方式
CPU主动，I/O被动
多个I/O设备？ 查询设备状态标志位有三种办法：
49
作业：
50
I/O接口基本结构框图
正确选择寄存 器地址
数据输入寄存器
地址 译码
数据输出寄存器
解决高速cpu 与慢速外设
数据 缓冲
控制寄存器 控制 逻辑
控制数据 读写流向
外 部 I/O 设 备
状态寄存器
8
I/O接口电路芯片的组成：
数据端口 控制端口 状态端口 地址译码电路 数据缓冲电路 控制逻辑电路
直接存储器存取(DMA)
专用I/O处理器方式。
26
一、无条件传送
适用于总是处于准备好状态的外设
第15讲IO接口电路基本概念
端口B和C: 都包含一个8位数据输入缓 冲器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 输出数据能锁存，输入数据不锁存。
端口C:可分成两个4位端口，分别定义 为输入或输出端口，还可定义为控制、状 态端口，配合端口A和端口B工作。
NEXTIN：IN TEST JZ
IN
AL，STATUS-PORT；从状态口输入状态信息
AL，01H
；测试标志位是否为1
NEXTIN
；未就绪，继续查询
AL，DATA-PORT ；从数据端口输入数据
查询输出
查询式输出的端口信息
NEXTOUT：
IN AL, STATUS_PORT TEST AL, 80H JNZ NEXTOUT MOV AL, BUF
DMA与程序控制数据传送路径的比较
外设
CPU
总
存储器
线
程序控制的数据输入/输出
DMA
DMA与程序控制数据传送路径比较
I/O概述
微机系统的信息交换有并行通信 和串行通信两种方式。
并行通信是以微机的字长为传输单位； 适合于外部设备与微机之间进行近距离、 大量和快速的信息交换。
实现并行通信的接口称之为并 行接口。
方式设置标志
1=有效
图 8255A工作方式控制字格式
(2) 端口C的置位/复位控制字
控制字的格式如图所示。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
不使用 设置为000
位的置位/复位 1=置位，0=复位
位 选择 D3 D2 D1 通道C位
0 0 0 PC0 0 0 1 PC1 0 1 0 PC2 0 1 1 PC3 1 0 0 PC4 1 0 1 PC5 1 1 0 PC6 1 1 1 PC7
《单片机IO口的使》课件
PART 02
单片机IO口的基本概念
IO口ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定义
01
IO口是单片机与外部设备进行信 息交互的接口，具有输入和输出 两种功能。
02
IO口能够读取外部设备的状态信 息，并将单片机的控制信号输出 到外部设备，实现控制功能。
IO口的分类
按功能分类
普通IO口、特殊功能IO口（如PWM、ADC等）。
解决噪声干扰问题的方法包括：增加去耦电容，减少电源和地线的干扰；使用差 分信号线，提高信号的抗干扰能力；对IO口进行适当的滤波和抗干扰处理。
按数据传输方式分类
并行IO口、串行IO口。
按配置方式分类
推挽输出、开漏输出、推挽输入/输出、开漏输入/输出。
IO口的基本操作
设置IO口的工作模式
读写IO口数据
根据实际需求，设置IO口为输入或输 出模式。
通过读写IO口数据寄存器，实现数据 的输入和输出。
配置IO口的寄存器
通过配置寄存器，设置IO口的各种参 数，如数据位、停止位、奇偶校验等 。
详细描述
单片机是一种集成电路芯片，它将中央处理器、存储器、输入输出接口等集成 在一块芯片上，具有微型计算机的基本功能。单片机体积小、功耗低、可靠性 高，广泛应用于各种智能控制、工业自动化等领域。
单片机的应用领域
要点一
总结词
单片机的应用领域非常广泛，包括智能家居、智能仪表、 工业控制、汽车电子等。
要点二
输出数据格式化
根据需要，单片机IO口可以输出不同 格式的数据，如PWM波形、串行数据 等。
双向模式的使用
数据读写切换
在双向模式下，单片机IO口既可以读取数据，也可以写入数据。例如，在串行通 信中，IO口既作为发送数据的输出端，也作为接收数据的输入端。
利用IO接口通信实现自动化生产线联机调试
利用IO接口通信实现自动化生产线联机调试自动化生产线是指在生产过程中通过机器和设备完成大部分生产工序的生产线。
为了提高生产效率和产品质量，自动化生产线的联机调试变得至关重要。
而利用IO接口通信可以实现自动化生产线的联机调试，可以提高调试效率和准确性。
本文将详细介绍IO接口通信在自动化生产线联机调试中的应用。
一、IO接口通信的基本概念IO接口通信是指通过输入输出(IO)接口进行数据传输和控制信号的交互。
在自动化生产线中，一般通过IO接口传输各种信号，如传感器信号、控制信号、报警信号等。
IO接口通信可以实现机器和设备之间的联机调试，提高生产线的效率和安全性。
二、自动化生产线联机调试的需求自动化生产线在初次使用或进行改造时，需要进行联机调试，以确保各个设备和机器之间的协调运作。
传统的调试方法往往需要人工干预，调整各个机器和设备的参数，费时费力且容易出错。
而借助IO接口通信，可以实现自动化生产线的联机调试，提高调试效率和准确性。
三、IO接口通信在自动化生产线联机调试中的应用1.传感器数据采集自动化生产线中，通过各种传感器进行数据采集，如温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
利用IO接口通信，可以将传感器采集到的数据实时传输到中央控制系统，实现数据的监控和分析，从而对生产线进行调试和优化。
2.控制信号传输自动化生产线中的机器和设备之间需要传输各种控制信号，如启动信号、停止信号、调速信号等。
利用IO接口通信，可以实现这些控制信号的传输和交互，准确控制生产线的运行状态，从而方便进行联机调试和参数调整。
3.报警信号传输在自动化生产线中，一旦出现异常情况，如温度过高、压力异常、设备故障等，需要及时发出报警信号。
通过IO接口通信，可以将报警信号传输到中央控制系统，并触发相应的报警动作，以保障生产线的安全和稳定运行。
4.参数调整和优化自动化生产线的参数调整和优化是联机调试的核心内容。
利用IO接口通信，可以实现对机器和设备参数的远程调整和优化，减少人工干预的需求，提高生产效率和产品质量。
微机原理与接口技术输入输出接口技术
2021
2023
本章重点
O1
I/O接口的基本概念
O2
输入输出IN/OUT指令
O3
程序查询输入输出方式
O4
中断输入输出方式
O5
DMA输入输出方式
O6
I/O端口地址分配
6.1 接口技术基本概念
计算机系统的I/O接口
为什么输入输出设备不能像存储器一样直接连在总线上？
4
无条件方式 CPU认为外设的输入数据始终有效，随时可以输入；或外设的状态始终就绪，随时可以输出。
程序查询方式
CPU 和 I/O 串行工作
踏步等待
从I/O接口中读 一个字到CPU
从CPU向主存 写入一个字
CPU向I/O发 读指令
CPU读I/O状态
检查状态
Байду номын сангаас
完成否
未准备就绪
现行程序
问题的关键在于：输入时究竟什么时候输入设备数据成为就绪? 输出时什么时候输出设备的状态才成为就绪。很显然由于输入输出设备本身的速度差异很大，对于不同速度的外围设备，需要有不同的定时方式。
CPU与外围设备的定时有三种情况：
CPU和这类设备的数据交换不需要定时，CPU认为它们始终处于就绪状态，例如：机械开关，CPU认为输入设备的数据一定就绪，因为只要根据开关的闭/合就可以输入0/1信号；例如:显示二极管，CPU认为输出设备的状态一定就绪，因为只要CPU输出0/1信号，显示二级就可以灭/亮。
I/O接口的作用相当与一个转换器,它可以保证外围设备用计算机所要求的形式发送或接受信息。
I/O接口的功能
进行译码选址——在具有多台外设的系统中，外设接口必须能够进行地址译码，确定本设备是否被选中 转换信息格式——接口电路完成串／并转换、并／串转换 协调定时差异——为了缓解主机与外设之间的速度差异，对传输的数据或地址加以缓冲或锁存 提供联络信号——接口电路向主机提供外部设备“就绪”、“忙”，数据缓冲器“满”、“空”等状态信号 中断管理功能——接口电路有产生并管理中断请求和DMA请求的能力，以满足实时系统以及大批量数据传送的能力 可编程——对一些通用的接口电路，应该具有通过软件编程控制外设工作方式的能力 错误检测功能——对通信过程中的传输错误或者溢出错误能够进行实时检测
通用IO接口基本概念及连接方法
第1节通用I/O接口基本概念及连接方法1．I/O接口的概念I/O接口，即输入输出接口，是微控制器同外界进行交互的重要通道。
这里的接口英文是port，也可以翻译为“端口”，另一个英文单词是interface，也翻译为接口。
从中文字面看，接口与端口似乎有点区别，但在嵌入式系统中它们的含义是相同的。
有时I/O引脚称为接口（interface），而把用于对I/O引脚进行编程的寄存器称为端口（port），实际上它们是紧密相连的。
因此，不必深究它们之间的区别。
有些书中甚至直接称I/O接口（端口）为I/O口。
在嵌入式系统中，接口千变万化，种类繁多，有显而易见的人机交互接口，如操纵杆、键盘、显示器；也有无人介入的接口，如网络接口、机器设备接口。
2．通用I/O第一章中已经介绍了什么是通用I/O，这里再回顾一下。
所谓通用I/O，也记为GPIO(General Purpose I/O)，即基本的输入/输出，有时也称并行I/O，或普通I/O。
它是I/O的最基本形式。
本书中使用正逻辑，电源(Vcc)代表高电平，对应数字信号“1”；地(GND)代表低电平，对应数字信号“0”。
作为通用输入引脚，MCU内部程序可以通过端口寄存器读取该引脚，知道该引脚是“1”(高电平)或“0”(低电平)，即开关量输入。
作为通用输出引脚，MCU内部程序通过端口寄存器向该引脚输出“1”(高电平)或“0”(低电平)，即开关量输出。
大多数通用I/O引脚可以通过编程来设定工作方式为输入或输出，称之为双向通用I/O。
3．上拉下拉电阻与输入引脚的基本接法芯片输入引脚的外部有三种不同的连接方式：带上拉电阻的连接、带下拉电阻的连接和“悬空”连接。
通俗地说，若MCU的某个管脚通过一个电阻接到电源(Vcc)上，这个电阻被称为“上拉电阻”。
与之相对应，若MCU的某个管脚通过一个电阻接到地(GND)上，则相应的电阻被称为“下拉电阻”。
通过这种做法，将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平或低电平，电阻同时起限流作用。