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数字量输入输出接口

第5章数字量输入/输出接口 5.1 概述 一、接口电路的分类和功能 外设必须通过接口电路与CPU相连接 数据线 外 数 控 地 接口电路 控制线 部 据 制 址 设 总 总 总 状态线 备 线 线 线 5.1.2I/O接口 接口电路的功能: 1)缓冲锁存数据 2 )地址译码 3 )传递命令 4 )码制转换 5 )电平转换 接口电路按通用性分为两类:通用接口和专用接口 通用接口:可供多种外部设备使用的标准接口,目的 是使微机正常 工作 通用接口通常制造成集成电路芯片,称为接口芯片。 最初的IBM-PC使用了6块接口芯片:8284、8288、 8255、8259、8237、8253 后来的微机将这些芯片集成为大规模集成电路芯片, 称为芯片组。 如82430TX芯片组,由两片芯片组成: 北桥:82439TX 南桥:82371AB 接口电路的基本结构 接口电路通常包含一组能够与处理器交换信息的寄存器,称为I/O 端口寄存器,简称为I/O端口 1)数据端口——存放数据信息 2 )状态端口——存放状态信息,(忙、空闲、准备好等机器状态) 即反映外设当前工作状态的信息 3 )控制端口——存放控制信息(启动、停止等动作) 状态信息与控制信息可以广义地看作数据信息,因此可以通过 数据总线传送 数据信息分数据量、模拟量和开关量三类。 接口电路组成 5.1.3I/O端口及其编址方式 一、I /O端口和I /O操作 1.I/O端口 端口(port )是接口电路中能被CPU直接访 问的寄存器的地址。CPU通过这些地址即端口 向接口电路中的寄存器发送命令,读取状态和 传送数据,因此,一个接口可以有几个端口, 如命令口、状态口和数据口,分别对应于命令 寄存器、状态寄存器和数据寄存器。 I /O操作 通常所说的I /O操作是指对I /O端口的操作,而不是对I /O设 备的操作,即CPU所访问的是与 I/O设备相关的端口,而不是I/O设 备本身。 端口地址编址方式 对上述端口有两种编址方式: 一种是端口地址和存储器地址统 一编址,即存储器映射方式; 另一种是I/O端口地址和存储器 地址分开独立编址,即I /O映射方 式。 1.统一编址 这种方式,是从存储器空间划出一部分地址 空间给I/O设备,把I /O接口中的端口当作存储 器单元一样进行访问,不设置专门的I/O指令, 有一部分对存储器使用的指令也可用于端口。 2 .独立编址 这种方式是接口中的端口地址单独编址而不 和存储空间合在一起,大型计算机通常采用这种 方式, 统一编址优点: 1、由于对I /O设备的访问是使用访问存储 器的指令,所以指令类型多,功能齐全,这不 仅使访问I/O端口可实现输入/输出操作,而且 还可对端口内容进行算术逻辑运算,移位等等 ; 2、另外,能给端口有较大的编址空间,这 对大型控制系统和数据通信系统是很有意义的 。 这种方式的缺点是端口占用了存储器的地 址空间,使存储器容量减小

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