[理学]第五章 输入输出接口.ppt

1．端口 I/O接口通常设置有若干个寄存器，用来暂存CPU和外设之间传输的数据、状态和控制信息。 一般有三类寄存器，分别是数据寄存器、状态寄存器、控制寄存器。 接口内的寄存器通常被称为端口。根据寄存器内暂存信息的类型，分别称为数据端口、控制端口和状态端口。 每个端口有一个独立的地址，CPU可以用端口地址代码来区别各个不同的端口，并对它们分别进行读/写操作。 目前，可编程大规模集成接口芯片中都包含这些基本电路。 逻辑门的表示方法： 例5-1使用74LS20/30/32和74LS04设计I/O端口地址为3D8H的只读译码电路。 若要产生3D8H端口地址，则译码电路的输入地址线就应具有如表5-3所示的值。 设计：按照表5-3中地址线的值，采用门电路就可以设计出译码电路，如图5-3所示。 无条件传送方式一般适合于数据传送不太频繁的情况，如对开关、数码显示器等一些简单外设的操作 无条件，就是假设外设已处于就绪状态，数据传送时，程序就不必再去查询外设的状态，而直接执行I/O指令进行数据传输 这种方式是最简单的传送方式，程序编制与接口电路设计都较为简单。 但必须注意，当简单外设作为输入设备时，其输入数据的保持时间相对于CPU的处理时间要长得多，所以可直接使用三态缓冲器与系统数据总线相连。 而当简单外设作为输出设备时，由于外设的速度较慢，CPU送出的数据必须在接口中保持一段时间，以适应外设的动作，因此输出采用锁存器。 程序查询方式的输入接口电路 查询输入程序 查询方式的A/D采样 WAIT： IN AL，51H ；读状态端口的值 TEST AL，10H ；判断D4是否为1？ JZ WAIT ；不是1，等待 IN AL，50H ；读数据端口的值 MOV BUF，AL ；将数据送到数据缓冲单元 CPU为了对I/O端口进行读写操作，就需将来自地址总线上的地址翻译成为所需要访问端口的选通信号。 1、译码电路的输入信号 地址信号有关+控制信号有关。I/O地址译码电路的作用是把地址和控制信号进行逻辑组合，从而产生对接口芯片的选择信号。 5.4 端口地址译码 第5章 输入输出接口 2、译码电路的输出信号 译码电路把输入的地址线和控制线经过逻辑组合后，所产生的输出信号线就是一根选中线，低电平有效。 若译码电路的输出线为低，则表示译码有效，若输出线为高，则表示译码无效。 当译码有效，选中一个接口芯片时，这个芯片内部的数据线打开，并与系统总线相连，从而打通了接口电路与系统总线的通路。而其他接口芯片的选中线无效，芯片内部呈高阻抗，与系统总线隔离开来，从而关闭了接口电路与系统总线的通路。 第5章 输入输出接口 5.4.1 门电路译码 这是最基本的也是最简单的地址译码方法 通常采用各种门电路，如与门、或门、非门等电路的组合。 实现为了使电路简单，可选用带有多个输入的与非门。 如8输入与非门74LS30、4输入与非门74LS20以及2输入与非门74LS00等等。 设计时首先分配好地址，然后写成二进制形式，再根据地址总线数分配各与非门输入管脚地址。 如采用与非门，则当该地址为“1”时，直接接入与非门输入端，若该位地址为“0”，则先加一个反相器再接到与非门的输入端。 第5章 输入输出接口 8 D 3 十六进制 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 二进制 A3 A2 A1 A0 A7 A6 A5 A4 0 0 A 9 A8 地址线 表5-3 译码电路输入地址线的值 第5章 输入输出接口 A1 A0 AEN IOR 1 1 1 1 1 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 ≥1 74LS04 74LS20 74LS32 74LS30 1 Y 图5-3 简单译码电路 AEN参加译码，对端口地址译码进行控制，当AEN＝0时，即不是DMA操作时译码才有效；当AEN＝1时，即是DMA操作时，译码无效。 门电路译出的端口地址单一，接口中用到的端口地址不能更改。 第5章 输入输出接口 5.4.2 译码器译码 若接口电路中需使用多个端口地址，则采用译码器译码比较方便。译码器的型号很多，如3－8译码器74LS138；4－16译码器74LS154；双2－4译码器74LS139、74LS155等。 这些译码器通常由三个部分组