【微机接口技术讲解】输入-输出接口.pptVIP

第六章 输入/输出接口 一个简单的微机系统需要CPU、存储器、基本的输入／输出系统以及将它们连接在一起的各种信号线和接口电路。 外部设备通过接口电路和系统总线相联，接口电路的作用是把计算机输出的信息变成外设能够识别的信息，把外设输入的信息转化成计算机所能接受的信息。 为什么需要I/O接口？ 各种外设的操作方法不同，由CPU统一控制不切合实际。 外设的数据传输速率比存储器和CPU慢，使得高速总线不能直接与外设相连。 外设所使用的数据格式、时序等不一致。 I/O模块的一般结构 接口与主机、外设间的连接 I/O接口的基本功能 (1)实现主机和外围设备之间的数据传送控制. 其中包括同步控制,设备选择和中断控制等.DMA还具有直接访问存储器功能,并给出存储器地址. (2)实现主机同外围设备之间的数据缓冲. 在数据传送过程中,先将数据送入数据缓冲寄存器,然后再送到目的设备(输出)或主机(输入). (3)接受主机的命令,提供设备接口的状态,按照主机的命令控制设备. (4)设置信号电平、信息转换与提供地址译码电路. I/O接口类型 ⑴按照数据传送的宽度可分为并行接口和串行接口. 并行接口中,设备和接口是将一个字节(或字)的所有位同时传送. 串行接口中,设备和接口间的数据是一位一位串行传送的,而接口和主机之间是按字节或字并行传送. 接口要完成数据格式的串—并变换. ⑵按照数据传送的控制方式可分成程序控制输入输出接口、程序中断输入输出接口和直接存储器存取(DMA)接口等。 I/O设备的编址 为了CPU便于对I/O设备进行寻址和选择,必须给众多的I/O设备进行编址,也就是给每一台设备规定一些地址码。 有两种寻址方法 ⑴专设I/O指令. 例指令IN完成输入,指令OUT完成输出操作.其地址码指出I/O设备的设备代码. 这是I/O空间独立于存储器空间的情况,即设备码的编码和存储器的存储单元的编码是平行存在的. ⑵利用访问存储器指令完成I/O功能. 使用这种方法时,从主存的地址空间中分出一部分地址码作为I/O的设备代码,当访问到这些地址时,表示被访的不是主存储器,而是I/O设备寄存器(例如,设备的数据缓冲器或设备的状态寄存器). 这时I/O空间和存储器空间是合在一起的,即I/O设备和存储单元是统一编址的. 存储器对应输入输出方式 把一个外设端口作为存储器的一个单元来对待，故每个外设端口占有存储器的一个地址。 其优点是： CPU对外设的操作可使用全部的存储器操作指令； 不需要专门的输出输出指令及控制信号。 缺点是：外设占用了内存单元，使内存容量减少。 端口寻址的输入输出方式 外设端口所在空间与存储器空间各自独立。 特点： CPU有专门的I/O指令，用地址来区分不同的外设； 一个外设往往有多个端口； 在硬件上，必须用控制线来区分是寻址内存还是外设。 输入/输出指令 IN输入指令 直接端口寻址方式 格式： IN AL（或AX），PORT 操作： （AL字节或AX字）?（PORT） 间接端口寻址方式 格式： IN AL（或AX），DX 操作： （AL字节或AX字）?（（DX）） OUT输出指令 直接端口寻址方式 格式： OUT PORT，AL（或AX） 操作： （PORT） ? （AL字节或AX字） 间接端口寻址方式 格式： OUT DX，AL（或AX） 操作： （（DX）） ? （AL字节或AX字） I/O指令的使用规则 I/O端口与CPU之间的数据通信都是通过这两个指令实现的。 I/O端口使用16位二进制编址，端口地址从0000H到FFFFH。 前256个端口（0000H-00FFH）可以使用直接端口寻址和间接端口寻址两种方式；当端口号大于255时（ 0100H-FFFFH）必须使用间接端口寻址方式。 I/O端口地址是绝对地址，并不分段。 I/O指令都不影响标志位。 * * 微机接口技术 1. I/O接口的基本概念 计算机的输入输出是通过I/O接口来实现的。 I/O模块 外部设备 I/O 逻辑 数据寄存器 状态/控制寄存器 外部设备 界面接口 外部设备 界面接口 …... 系统接口 外设接口 数据线 地址线 控制线 数据 状态 控制 数据 状态 控制 控制联络 ←———→ 控制电路 控制联络信息 ←————→ 数据(并/串) ←———→ 数据/命令/状态 数据(并) ←————→ 外设 设备控制器 外设识别 地址信息 —————→ 主机 设备接口 接口 系统接口 2. I/O设备的编址方式 3F8~3