第6单元 通道接口技术.pptVIP

第6章 通道接口技术 6.1 计算机对外围通道的控制 6.2 模拟量输出通道 6.3 模拟量输入通道 6.1计算机对外围通道的控制 计算机对外围通道控制的工作基础是中断系统，具体实施是通过接口电路进行的。 计算机的输入输出指令及其有关的逻辑提供了CPU使用外围通道的全部控制信号。 一、输入输出指令 计算机与外围设备的连接一般要用到地址总线、数据总线和控制总线。 1、输入输出接口编址方式 外围通道的地址对CPU来说有两种编址方式： （1）、按存储器布局方式 既将外围通道的地址分配在存储器的地址空间，因此也称为存储器映像I/O.此时计算机对外围通道的输入输出操作就像对一个存储单元进行读写操作一样，所有访问内存的指令都可以适用于输入输出。 这种编址方式的优点： 可以用访向存储器的指令来访问I/O端口，而访问存储器的指令功能比较强，不仅有一般的传送指令，还有算术、逻辑运算指令，以及各种移位、比较指令等，并且可以实现直接对I/O端口内的数据进行处理。 缺点是： 由于I/O端口占用了一部分存储器地址空间，因而使用户的存储地址空间相对减小。另外不利于程序阅读。 1、输入输出接口编址方式 （2）、按输入输出布局 此方式外围通道与存储器分开编址，它有CPU专门的输入输出指令，并有相应的控制线指示是I/O操作。 这种编址方式的优点是： 第一，I/O端口不占用存储器地址，故不会减少用户的存储器地址空间； 第二，采用单独的I/O指令，使程序中I/O操作和其他操作层次清晰，便于理解。 这种编址方式的缺点是： 第一，单独I/O指令的功能有限，只能对端口数据进行输入/输出操作，不能直接进行移位、比较等其他操作； 第二，由于采用了专用的I/O操作时序及I/O控制信号线，因而增加了微处理器本身控制逻辑的复杂性。 （1）、输入输出指令 有以上内容可知在使用不同功能的CPU时要选择的编址方式是不同，如：68系列、8031等CPU计算机就只能采用存储器布局，相应的只能使用访问存储器指令。而Z80则可根据需要任选。其输入输出指令为IN和OUT （2）时序 每条指令的执行都是在统一时钟控制下一个节拍一个节拍的进行的。指令执行过程所需要的时钟脉冲称为指令周期。 二、中断 计算机与外围通道进行数据传输的方式通常有两种：DMA和程序传送。 1、DMA传送 需要专门的DMA控制器，控制外围设备与存储器之间直接存取，适用于高速、大批量数据传送，大多用于数据采集系统，一般控制系统较少使用。 二、中断 DMA方式是在外设与内存间建立起直接的通道，CPU不再直接参加外设和内存间的数据传输。 当系统需要进行DMA传输时，将CPU对地址和数据及控制线的管理权交由DMA控制器进行控制，当完成了一次DMA数据传输后，再将这个控制权还给CPU，这些工作都是由硬件自动实现的，并不需要程序进行控制。 二、中断 2、程序传送方式 程序传送方式可以分为：握手式、查询式、中断控制方式三种。 （1）握手式 CPU向外围通道发出启动命令，外围通道开始工作进入忙状态，同时发忙信号给CPU，使其等待，待其工作完成后，解除等待信号，CPU读数据。 二、中断 2、查询方式 CPU启动外围通道后，就不停的读其状态，一旦发现“忙”状态解除，就立刻去读通道的数据。 二、中断 3、中断 CPU启动外围通道，就不在去管其何时完成数据的传送，而是转去做其他的工作，当外围通道完成任务后，就向CPU发出中断请求去读取数据。 二、中断 CPU相应中断的条件是： 1、要有中断信号，并且能保持住，且CPU相应后还要能清除这个申请信号。 2、该中断申请不会被屏蔽。 3、中断必须是开放的 4、CPU要完成当前指令后才能响应中断 二、中断 二、中断 与程序查询方式相比，中断控制方式的数据交换具有如下特点: (1) 提高了CPU的工作效率; (2) CPU具有控制外围设备服务的主动权; (3) CPU可以和外设并行工作; (4) 可适合实时系统对I/O处理的要求。 三、接口 1、 CPU与外设通信特点 需要有接口作为CPU与外设通讯的桥梁； 需要有数据信息传送之前的“联络”； 要传递的信息有三方面内容：状态、数据及控制信息。 三、接口 三、接口 接口电路通常包含一组能够与处理器交换信息的寄存器或缓冲器，称为I/O端口 数据端口—— 存放数据信息 状态端口—— 存放状态信息，即反映外设 当前工作状态的信息 控制端口—— 存放控制信息 三、接口 将接口作为CPU和外围通道连接的桥梁是因为： 1、速度不匹配，CPU的速度快而外围通道则快慢不一 2、数据格式不