微机原理 第6章 输入输出.ppt

6.1.1 外设接口的功能 外围设备的品种繁多，有机械式的、电子式的、机电式的、磁电式的，以及光电式的等等； 外围设备所处理的信息也多种多样，有数字信号、模拟信号、开关信号、电压信号或电流信号等等； 从工作速度来看，有的速度很慢，有的速度很快，不同的外围设备处理信息的速度相差悬殊； 另外，微型计算机与不同的外围设备之间所传送信息的格式和电平高低等也是多种多样的。 这些都形成外设接口电路的多样性和复杂性。 外设接口电路应具有的功能: (1)转换信息格式——例如串／并转换、并／串转换、配备校验位等； (2)提供联络信号——设备“就绪”、“忙”，数据缓冲器“满”、“空”等状态信号； (3)协调定时差异——必要时要对传输的数据或地址加以缓冲或锁存； (4)进行译码选址； (5)实现电平转换——为使微型计算机同外设相匹配，接口电路必须提供电平转换和驱动功能； (6)具备时序控制——有的接口电路具有自己的时钟发生器; (7)最好可编程序——对一些通用的功能齐全的接口电路，应该具有可编程序的能力. 6.1.3 I/O端口控制方式 一个I/O接口总要包括若干个端口，如数据端口、命令端口、状态端口、方式端口、操作结果端口、地址索引端口等。 I/O端口也必须进行编址以便能被主机访问。在微机系统中，对I/O接口的端口编址有两种方法：端口统一编址和端口独立编址。 一、端口独立编址 独立编址方式的优点是： I／O端口的地址码较短(一般比同一系统中存储单元的地址码短)，译码电路比较简单，存储器同I／0端口的操作指令不同，程序比较清晰；存储器和I／O端口的控制结构相互独立，可以分别设计。 独立编址方式的缺点: 需 要有专用的I／O指令，而这些I／0指令的功能一般不如存储器访问指令那样丰 富，所以程序设计的灵活性较差。 典型系统 8086采用的就是这种方式 二、统一编址 统一编址方式的优点 任何对存储器数据进行操作的指令都可用于 I／0端口的数据操作，不需要专用的I／0指令，从而使系统编程比较灵活；l/O端口的地址空间是内存空间的一部分，这样，l/O端口的地址空间可大可小，从而使外设的数目几乎可以不受限制。 统一编址方式的缺点 l/O端口占用了内存空间的一部分，显然内存空间必然减少，影响了系统内存的容量；同时访问l/O端口同访问内存一样，由于访问内存时的地址长，指令的机器码也长，执行时间显然增加。 典型系统 IntelMCS—51等系列单片微计算机就采用这种编址方式，这些微计算机中无专门的IN／OUT指令。 6.2 简单的输入输出接口芯片 在外设接口电路中，经常需要对传输过程中的信息进行放大、隔离以及锁 存，能实现上述功能的接口芯片最简单的就是缓冲器、数据收发器和锁存器。 一、74系列器件 74系列器件是TI(德州仪器)公司生产的中小规模TTL集成电路芯片，这是一种低成本、工业民用产品，工作温度为00C—700C，从功能和速度分类有如下几类： ·74xxx——标准TTL ·74Lxxx——低功耗TTL ·74Sxxx——肖特基型TTL .74LSxxx——低功耗肖特基型TTL .74ALSxxx——高性能型TTL .74Fxxx——高速型TTL 对于相同编号(XXX)，不同类型的芯片，其逻辑功能完全一样。 二、锁存器74LS373 74LS373是一种8D锁存器，具有三态驱动输出。使能端G有效时，将D端数据打入锁存器中D门，当输出允许端OE有效时，将锁存器中锁存的数据送到输出端Q 74LS373的功能： ．当使能端G为高电平时，同时输出允许端OE为低电平，则输出Q=输人D; ．当使能端G为低电平，而输出允许端OE也为低电平时，则输出Q=Qo(原状态，即使能端G由高电平变为低电平前，保持输出端Q的状态，这就是“锁存”的意义)。 ．当输出允许端OE为高电平时，不论使能端G为何值，输出端Q总为高阻态。 ． 74LS373锁存器主要用于锁存地址信息、数据信息以及DMA页面地址信息等。 ． 常用的锁存器还有74LS273，573，Intel 8282和8283等。 1A1~1A4,2A1~2A4为输入， 1Y1~1Y4,2Y1~2Y4为输出 当1G有效（低电平）时：1Y1~1Y4输出等于1A1~1A4; 当2G有效（低电平）时：2Y1~2Y4输出等于2A1~2A4; 而当1G(或2G)为高电平时，输出1Y1—1Y4(或2Y1-2Y4)为高阻态。 经74LS244缓冲后，输入信号被驱动，输出信号的驱动能力加大了。 74LS244缓冲器主要用于三态输出的存储地址驱动器、时钟驱动器和总线定向接收器和定