输入输出接口基本概念和输入输出接口的功能
合集下载
第4章 并行输入输出接口
要求如下：A口设定方式0输入，B口方式1输出，C口高4 位输入，低4位输出。
控制字的内容为10011100B，即9CH。
初始化程序段为：
MOV DX,21BH ；间接寻址方式送控制端口地址 MOV AL,9CH
OUT DX,AL
；工作方式控制字送控制端口
4.2.5 8255A初始化编程
【例4-2】对8255A芯片C口进行置位和复位。
要求如下：把C口的PC3置位。
C口控制字的内容为00000111B，即07H。
D6 D5 D4不用，一般不用位使用0。
初始化程序段为：
MOV DX,21BH ；间接寻址方式送控制端口地址
MOV AL,07H
OUT DX,AL
；置位控制字送控制端口
若此时将PC3复位，C口控制字的内容为00000110B，即06H。
tST
tSIB tSI T
tPH
tRIB tRIT
tPS 图 6-15 方式 1 输入时序
4.2.6 8255A的工作方式 —— 方式1
2）方式1输出
（1）控制信号 A口和B口在方式1输入时，利用端口C中的固定位提供选通和应答
信号。
4.2.6 8255A的工作方式
2）方式1输出
（2）输出时序
—— 方式1
4.2 并行I/O接口8255A
4.2.1 8255A的基本特性 4.2.2 8255A的内部结构 4.2.3 8255A的引脚及功能 4.2.4 8255A的控制字 4.2.5 8255A初始化编程 4.2.6 8255A的工作方式
4.2.1 8255A的基本特性
1. 8255A是一个具有两个8位（A和B口）和两个4位（C口高/低四位）， 最多可达24位的并行输入输出端口的接口芯片，它为Intel系列CPU与外部设 备之间提供TTL电平兼容的接口，如打印机、A/D、D/A转换器、键盘、步进电 机以及需要同时两位以上信息传送的一切形式的并行接口。并且它的PC口还 具有按位置位/复位功能，为PC口作为联络信号时的按位控制提供了强有力的 支持。
总线和输入输出系统,基本概念和工作方法等
总线和输入输出系统,基本概念和工作方法一、总线的概念和作用1.1 总线的定义总线是计算机内部各功能部件之间传送数据、位置区域、控制信号的通信介质，它是计算机内部各功能部件之间的桥梁。
总线由数据总线、位置区域总线和控制总线组成。
1.2 总线的作用总线的作用是连接计算机各个部件，实现数据的传输、位置区域的识别、控制的执行。
总线的性能直接影响计算机的运行速度和数据传输的效率。
二、总线的分类2.1 按照功能分类根据总线连接的部件不同，总线可分为内部总线和外部总线。
内部总线是连接CPU、内存、Cache等部件的总线，外部总线是连接外设和扩展卡的总线。
2.2 按照传输方式分类根据传输数据的方式不同，总线可分为并行总线和串行总线。
并行总线是一次性传输多位数据的总线，传输速度较快；串行总线是逐位传输数据的总线，传输速度较慢。
三、输入输出系统的基本概念3.1 输入输出系统的定义输入输出系统是计算机与外部设备之间的通信桥梁，负责将数据从外部设备传输到计算机内部或者将数据从计算机内部传输到外部设备。
3.2 输入输出系统的组成输入输出系统由输入设备、输出设备、输入输出接口和输入输出控制器组成。
输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等；输出设备包括显示器、打印机、音箱等。
四、总线和输入输出系统的工作方法4.1 总线的工作方法总线的工作方法包括总线的传输方式、总线的传输速度、总线的控制方式。
总线的传输方式可以是并行传输或者串行传输，根据实际需求选择合适的传输方式；总线的传输速度取决于总线的频率和带宽；总线的控制方式包括同步传输和异步传输。
4.2 输入输出系统的工作方法输入输出系统的工作方法包括输入输出设备的工作原理、输入输出接口的作用、输入输出控制器的功能。
输入输出设备通过输入输出接口与计算机通信，输入输出控制器负责控制输入输出设备的工作。
五、总线和输入输出系统的发展趋势5.1 总线的发展趋势随着计算机技术的发展，总线的传输速度和带宽将不断增加，传输方式也将不断优化，以满足日益增长的数据传输需求。
第2章 输入输出接口与过程通道
2.多个输出通路共用一个D／A转换器的结构形式
图2.32 共用D/A转换器的结构
2.4.2 D/A转换器及其接口技术
D/A转换器是将数字量转换成模拟量的元件或 装置。常用的D/A转换器的分辨率有8位、10位、 12位等。
主要技术指标有分辨率、建立时间、线性误 差等。基本上与A/D转换器的指标相一致。
1. 8位A／D转换器ADC0809 主要特点： 分辨率 8 位；
转换时间100s； 温度范围-40 ～ +85 ℃； 可使用单一的 +5V电源； 可直接与CPU连接； 输出带锁存器； 逻辑电平与TTL兼容。
电路组成及引脚功能
ADC0809有28条引脚。
OE
2. 12位A／D转换器AD574
（1）非电信号的检测-不平衡电桥
（2）信号放大电路
放大器的任务是将模拟输入小信号放大到A/D转换 的量程范围之内，如0-5VDC;
对单纯的微弱信号，可用一个运算放大器进行单 端同相放大或单端反相放大。
若信号源的一端接放大器的负端为反相放大。当 然，这两种电路都是单端放大，所以信号源的另一 端是与放大器的另一个输入端共地。
第2章 输入输出接口与过程通道
基本概念
输入输出接口 —— 简称“接口” 输入输出接口技术 —— 研究微处理器和外部设
备之间信息交换的技术。 接口电路：是主机和外围设备之间交换信息的连
接部件。使主机和外设能够协调工作，有效地完 成信息交换。 通道：也称为过程通道。它是计算机和控制对象 之间信息传送和变换的连接通道。
为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随 时间变化较快信号的要求，可采用带有保持电路的采样 器，即采样保持器。
（2）采样保持原理
pc06-1输入输出中断
条件传送方式：也称为查询方式。 CPU 通过 执行程序不断读取并测试外设的状态，如果外 设处于准备好状态或者空闲状态，则 CPU 执 行输入/输出指令与外设交换信息。 例如给打印机传送数据时。
2、中断方式
概念：当输入设备将数据准备好或输出设备可以接收 数据时，外部设备申请中断CPU的工作，使CPU停 止执行当前程序，而去执行一个数据输入/输出的程 序(中断子程序或中断服务子程序)。中断子程序执行 完后，CPU又转回来执行原来的程序。
6.2 并行通信接口
6.2.1 并行接口 6.2.2 应用举例
6.2.1 并行接口
实现并行通信的接口就是并行接口。
并行接口的组成
主要组成部分： 数据输入/输出寄存器、控制寄存器、状态寄存器、 片选和内部控制电路、控制和联络信号线等。
并行接口的数据传输过程
1． 输入过程 2． 输出过程
8255 D0~D7
IOW IOR A1 DB D0~D7 WR RD A1 C口 A口
外设
A0
译码器
A0
B口 CS
A1,A0: 端口选择信号。如表所示 (p202)
2. 8255A芯片的控制字 及其工作方式
8255A中各端口可有三种基本工作方式：
方式0——基本输入/输出工作方式 方式1——选通输入/输出工作方式 方式2——选通双向输入/输出工作方式
1) 2) 3) 4)
数字量 模拟量 开关量 脉冲量
6.1.2 控制方式
1. 2. 3. 4.
程序控制方式 中断方式 DMA方式 处理机方式
1、程序控制方式
第六章 IO接口和总线
1、缓冲器 74LS244
单路基本组成：
真值表 A
B
G#
0
A
1
B
1
0 G
1
0
高阻
0
状态
1A1 1A2
/1G 1A1 2Y4 1A2 2Y3 1A3 2Y2 1A4 2Y1 GND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 2Y1 2Y2 2Y3 2Y4
244
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
需要输入设备送入信息，输出设备送出结果，这些输 入输出设备被称为外设。
通信：计算机（CPU）与外设间的数据、状态和控制
命令的交换过程统称为通信。
2、CPU与外设直接通信存在的问题 速度不匹配（CPU快，外设慢） 信号电平不匹配 （CPU使用TTL电平，外设多为机电设备） 信号格式不匹配 （CPU总线上为并行数字量，而外设有串行模拟量等） 时序不匹配 解决方案： 用I/O接口：把外设连接到CPU总线上的一组逻辑电 路的总称。用于协调外设与主机之间的信息交换。
2、译码的常用方法
线选法
利用一根地址线，产生指定的端口地址的选择信号。
A7
PORT1
当A7=1,选中PORT1，地址可为80H 当A6=1,选中PORT2，地址可为40H 当A5=1,选中PORT3，地址可为20H
A6
PORT2
对于PORT1，地址为81H，82H，83H
等仍可选中。
A5
PORT3
无条件输出电路例子 例：假设该端口号为
0# D0
80H，要想让0、2、4、
6号灯亮，如何编写
D1
1D 2D
单片机输入和输出
2. 状态信息 输入设备的“准备就绪”，输出设备的“忙”信号等。CPU根据外设的状态， 决定是否输入或输出数据。
3．控制信息 控制信息是在传选过程中．CPU发送给外设的命令．用于控制外设的工作。 例如，控制设备的起停
7.1.3
I/O端口的地址分配
首先清楚I/O接口（Interface）和I/O端口（Port）的概念。
扩展I/O口与外部RAM统一编址 使用同样的指令MOVX访问 注意控制总线RD/WR的接法
7.2 微型机与外设之间的数据传送方式 微型机与外设之间的数据传送方式可归纳为三种：程序传送、中断传送和 DMA传送。 7.2.1 程序传送 不是传送程序 程序传送，是指CPU与外设之间的数据传送在程序控制下进行的一种方式， 它又分为无条件传送和条件传送两种。 1.同步传送方式（无条件传送） 当外设速度和单片机的速度相比拟时，常采用同步传送方式，最典型的同 步传送就是单片机和外部数据存储器之间的数据传送。 适用于对简单的I/O设备（如开关、LED显示器、继电器等）的操作，或 者I/O设备的定时固定或已知的场合。 2.查询传送方式（条件传送，异步式传送） 查询外设“准备好”后，再进行数据传送。 优点：通用性好，硬件连线和查询程序十分简单， 缺点：效率不高。 为提高效率，通常采用中断传送方式。
（2）模拟量 当微型机用于控制、检测或数据采集时．大量的现场信息是连续变化的物理量 (如温度、压力、流量．位移等)．这些物理量经过传感器变换成电量，并经放大 得到模拟电压或电流．这些模拟量必须再经过A／D转换后．把它们变成数字量 才能输入计算机。计算机的输出也必须先经过D／A转换，把数字量变成模拟量 后再控制执行机构。
3.信息转换
4.通信联络
7.1.2 I/O接口的构成
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
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：
8_1 输入输出接口 2011 final
第4章 80x86寻址方式与指令系统
8.3
• • • •
中断系统
中断概述 80x86中断系统 中断向量表 中断服务程序
第4章 80x86寻址方式与指令系统
一、中断（Interrupt）概述
原程序
中断处理程序
中断 请求
图1
中断过程
第4章 80x86寻址方式与指令系统
中断需要解决的几基本个问题
• 中断源的识别 • 中断请求的优先权排队问题
• 1.统一编址
– 外设端口与内存统一进 行编址。各占据统一地 址空间的不同部分。 – 优点
• 指令统一，灵活； • 访问控制信号统一。
0
地址空间(共1MB)
内存地址 (960KB)
– 缺点
• 内存可用地址空间减小 • 程序可读性差
EFFFFH F0000H
I/O地址 (64KB)
FFFFFH
第4章 80x86寻址方式与指令系统
• 地址线上的地址信号用 IO/M 来区分 • 8086/88I/O操作只使用20根地址线中的16根： A15 ～ A0 • 可寻址的I/O端口数为64K(65536)个,I/O地址范围为 0000H～FFFFH • 32位保护模式下I/O地址空间也是16位(0000H～FFFFH)， 共64K个8位端口。
第4章 80x86寻址方式与指令系统
I/O寻址方式 • 直接寻址
– I/O指令直接提供8位I/O地址
• 只能寻址最低256个I/O地址(00H～FFH)
举例
IN AL, 21H
– 用i8表示I/O地址，表达形式上与立即数一样
• DX间接寻址
– 用DX寄存器保存访问的I/O地址
• 可寻址全部I/O地址(0000H～FFFFH)