第4章输入输出技术.pptVIP

西北师大物电学院 第4章 输入输出技术 §1概 述 第4章 输入输出技术 几个概念： 输入/输出：计算机通过外围设备同外部世界通信或交换数据称为“输入/输出”。 外设接口电路（外设接口）：在微型计算机系统中，常用的外围设备有：键盘、鼠标、硬磁盘机，软驱、光盘机、打印机、显示器、MODE、D/A转换器、A/D转换器、扫描仪、及一些专用设备。 第4章 输入输出技术 把外围设备同计算机连接起来实现数据传送的控制电路称为“外围接口电路”，简称“外设接口”。如图所示：从图可看出，接口分两类：存储器接口和I/O接口；其位置：介于系统总线与外部设备之间。 第4章 输入输出技术 I/O接口与I/O设备： 不同I/O设备对应I/O接口不同。 I/O接口受CPU控制，I/O设备受I/O接口控制。 为增加通用性，I/O接口的接口电路一般均具有可编程功能。微机的应用离不开与外部设备接口的设计、选用和连接。 微机接口技术是编程人员的一项基本技能。 第4章 输入输出技术 一、计算机与外设之间的信息交换应解决的问题 外围设备的品种繁多，有机械式的，电子式的、磁电式的、及光电式的等等；外围设备需处理的信息也有多种多样，有数字信号、模拟信号、开关信号、电压信号、电流信号等等；从工作速度上看，有的速度慢，有的速度快，不同的外设处理信息的速度相差悬殊； 第4章 输入输出技术 另外，微型计算机与不同的外围设备之间所传送的信息的格式和电平高低等也是多种多样的。这就形成了外设接口电路的多样性和复杂性。 根据外设的多样性和复杂性，计算机与外设之间的信息交换应解决的问题如下： 第4章 输入输出技术 速度不匹配 信号电平不匹配 信号格式不匹配 信号时序不匹配 第4章 输入输出技术 二、I/O接口应具有的功能（解决的方案） 1． 设置数据缓冲器以解决两者速度差异所带来的不协调问题 由于微处理机与输入/输出设备处理数据的速度不同，定时的标准也不同，二者又需进行信息交换，所以在接口上尚需设置对所传送的数据提供缓冲、隔离以及寄存的功能。 第4章 输入输出技术 具体说来，就是在输出接口中设置寄存器或锁存器，用以暂时存放CPU欲输出的数据，然后再由输出设备根据自身的情况，将暂时存放的欲输出的数据进行适时输出处理。 第4章 输入输出技术 输入： 输入设备数据线 三态缓冲器 DB CPU 输出： CPU DB 锁存器 输出设备数据线 第4章 输入输出技术 2．设置信号电平转换电路以解决两者之间信号电平的不一致问题。 由于微处理机的总线信号与输入/输出设备的控制信号之间存在着差异，无法进行相匹配的操作，需要在两种信号之间进行转换。像CPU的信号与输入/输出设备信号之间的逻辑关系、时序关系以及电平之间的关系均需转换。 第4章 输入输出技术 否则高速的CPU系统与低速的输入/输出设备之间是无法沟通的。例如：在串行通信中，常采用MC1488，MC1489等芯片实现电平转换。 3．设置信息转换逻辑以满足对各自信号格式的要求。 例如：A/D转换，D/A转换，串/并转换，并/串转换等。 第4章 输入输出技术 4．设置时序控制电路以同步CPU和外设的工作。 接口电路接收CPU送来的命令或控制字，实施对外设的控制和管理；外设的工作状态和应答信号也通过接口及时返回给CPU（设备就绪，忙，缓冲器满，空），保证CPU与外设工作实现同步。常用的状态信号有正忙和准备就绪。 第4章 输入输出技术 5．提供地址译码电路。 在微处理机系统通常都配备有多个或多种外围设备，这样就会有多个输入/输出接口，像为键盘、鼠标、打印机、显示器、磁盘等诸输入/输出设备均配备有各自接口，且为它们分配了各自的地址码。通过接口中的地址译码电路对外围设备输入/输出地址寻址。 第4章 输入输出技术 6．校验和检查：在微处理机系统中，通常为输入/输出接口配备有校验功能，并且可以将出错信息报告给微处理机。像外围设备机构中的机械和电路故障，就要向微处理机报告故障的类型和位置。若数据在传送中的错误就用奇偶校验码进行校验。如若USB在传送过程中出现错误则要用到容错功能，发送设备会重复发送数据直至正确为止。 第4章 输入输出技术 7．最好可编程应用——：对一些通用的，功能齐全的接口电路，应该具有可编程的功能，所谓可编程就是用软件来选择接口电路的某些功 能，以