微机原理与接口技术课件第6章.pptVIP

* 微机原理与接口技术 * * 第六章 I/O接口和总线 主要内容 一、I/O接口及简单I/O接口芯片 二、I/O端口及其编址方式 三、CPU与外设间的数据传送方式 四、总线的基本概念 一、I/O接口及简单I/O接口芯片 1. I/O接口 将外设连接到总线上的一组逻辑 电路的总称。 CPU I/O接口 外设 控制 数据 地址 控制 数据 状态 2. I/O接口的主功能 速度匹配(Buffer) 信号的驱动能力(电平转换器、驱动器) 信号形式和电平的匹配(A/D、D/A) 信息格式(字节流、块、数据包、帧) 时序匹配(定时关系) 总线隔离(三态门，三态锁存器) 3. 几种简单I/O接口芯片 单向缓冲器接口芯片(74LS244) 输出锁存器接口芯片(74LS273和74LS373) 二、I/O端口及其编址方式 1. I/O端口 I/O接口芯片内部的寄存器或缓冲器。连接不同设备的I/O接口芯片，其功能往往差别很大，但是其中至少会有一个寄存器或缓冲器。即其中至少会有一个端口。 2. I/O端口的类型 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 CPU 数据 状态 控制 外设 I/O接口 3. I/O端口的编址方式 统一编址 独立编址 端口与内存的统一编址 特点： 指令及控制信号统一 内存地址资源减少 内存 地址 960KB I/O地址 64KB 00000H F0000H FFFFFH 端口的独立编址 特点： 内存地址资源充分利用 能够应用于端口的指令较少 内存 地址 I/O 端口 地址 00000H FFFFFH FFFFH 0000H 8088/8086的I/O端口编址 采用I/O独立编址方式(但地址线与存储器共用) 地址线上的地址信号用IO/M来区分 I/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0～FFFFH IBM PC只使用了1024个I/O地址(0～3FFH) 三、CPU与外设间的数据传送方式 无条件传送 查询式传送 中断方式传送 直接存储器存取(DMA) 1 无条件传送 适用于总是处于准备好状态的外设 优点：软件及接口硬件简单 缺点：只适用于简单外设，适应范围较窄 D CP Q D0 D1 输出口地址38F3H 输入口地址38F0H +5V 1 2、查询工作方式 ※外设应提供设备状态信息 ※接口应具备状态端口 优点： 软件相对简单 缺点： CPU效率低，数据传送 的实时性 差，速度较慢 适用场合： ※外设并不总是准备好； ※对传送速率和效率要 求不高。 对外设及接口的要求： READY? 与外设进 行数据交换 读入并测试外设状态 Y N Finish？ N Y 单一外设时的工作流程 初始化 查询工作方式例（输出） 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，并编程将DATA单元开始100字节数输出。 程序段？ D5 D7-D0 A9 | A3 ≥1 A15 | A10 ≥1 IOW D7-D0 3F8H 外设 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ACK CP Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 状态端口 G G2A G2B C B A A2 A1 A0 74LS138 Y0 ≥1 IOR Y3 OE 74LS374 3FBH Q CLD D “1” CP OBF I/O接口电路 数据端口 3、中断控制方式 特点： 外设在需要时向CPU提出请求，CPU再去为它服务。服务结束后或在外设不需要时，CPU可执行自己的程序。 优点：CPU效率高，实时性好。 缺点：需要相应的硬件和软件资源。 以上三种I/O方式的共性 均需CPU作为中介： 软件： 外设与内存之间的数据传送是通过CPU执 行程序来完成的（PIO方式）； 硬件： I/O接口和存储器的读写控制信号、地址信 号都是由CPU发出的； 缺点：程序的执行速度限定了传送的最大速度（约 为几十KB/秒）。 * 微机原理与接口技术 *