2 1 輸入輸出接口與過程通道一

1、國家級精品課程 計算機控制技術(shù),主講教師：潘松峰 教授,青島大學(xué),第3講 第2章 輸入輸出接口與過程通道（一）,第2章 輸入輸出接口與過程通道（一）,2.0 總線擴展方式,2.1.1 I/O端口與編址方式,2.1.2 I/O端口地址譯碼技術(shù),2.1.3 基于ISA總線的端口擴展,計算機控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計模式 專用系統(tǒng)設(shè)計：將計算機控制系統(tǒng)的各個組成部分制作成一個獨立專用裝置。 特點是：一旦系統(tǒng)開發(fā)完成，就不能輕易改變。如消費類電子產(chǎn)品，也是典型的嵌入式系統(tǒng)。 通用系統(tǒng)設(shè)計：基于模塊化設(shè)計思想，以某種總線為中心，設(shè)計開發(fā)各種功能模塊，依據(jù)系統(tǒng)需要，由模塊組配系統(tǒng)。如總線式工業(yè)控制機。 特點是：

2、標準化、通用性、擴展性、靈活性。 本章以PC機為基礎(chǔ)，以ISA總線擴展技術(shù)為例講解接口技術(shù)相關(guān)問題。,2.0 總線擴展方式,2.0 總線擴展方式,接口是計算機與外部設(shè)備（部件與部件之間）交換信息的橋梁，它包括輸入接口和輸出接口。 接口技術(shù)是研究計算機與外部設(shè)備之間如何交換信息的技術(shù)。 過程通道是在計算機和生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道，包括: AI、AO、DI、DO。,1.I/O端口及I/O操作 接口電路內(nèi)部設(shè)置若干寄存器，用以暫存CPU和外設(shè)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息，分別稱為數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器和控制寄存器。這些能夠被CPU直接訪問的寄存器統(tǒng)稱為端口（Port），分別叫做

3、數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口和控制端口。 （1）數(shù)據(jù)端口 用以存放外設(shè)送往CPU的數(shù)據(jù)以及CPU輸出到外設(shè)去的數(shù)據(jù)。 （2）狀態(tài)端口 用來指示外設(shè)的當前狀態(tài)。 （3）命令端口 用來存放CPU向接口發(fā)出的各種命令和控制字，以便控制接口或設(shè)備的動作 。,2.1.1 I/O端口與編址方式,2. I/O端口編址方式 （1）統(tǒng)一編址 把端口看作特殊的內(nèi)存單元，和存儲器統(tǒng)一編址，稱為存儲器映射方式 。Motorola的MC6800、及68HC05等處理器采用這種方式訪問I/O設(shè)備。 （2）獨立編址 把I/O端口和存儲單位分開，獨立編址，稱為I/O映射方式。Intel的80 x86系列機采用單獨編址方式訪問外設(shè)。,2

4、.1.1 I/O端口與編址方式,把CPU送出的地址轉(zhuǎn)變?yōu)樾酒x擇和端口區(qū)分依據(jù)的就是地址譯碼電路。每當CPU執(zhí)行輸入輸出指令時，就進入I/O端口讀寫周期，此時首先是端口地址有效，然后是I/O讀寫控制信號或有效，把對端口地址譯碼產(chǎn)生的譯碼信號同或結(jié)合起來一同控制對I/O端口的讀或?qū)懖僮鳌３Ｓ萌N譯碼方式： （1）線選法 （2）全譯碼法 （3）部分譯碼,1. I/O端口地址譯碼電路信號,譯碼電路不僅與地址信號有關(guān)，而且與控制信號有關(guān)。使用A0A9 、IOW、IOR、AEN 等信號組合。,2.1.2 I/O端口地址譯碼技術(shù),2.I/O端口地址譯碼方法及電路形式 （1）固定地址譯碼,2.1.2 I/O端口地址譯碼技術(shù),（2）開關(guān)選擇譯碼,2.1.2 I/O端口地址譯碼技術(shù),除了上述兩種地址譯碼方法外，可編程邏輯器件(PLD)也被廣泛地應(yīng)用于譯碼電路，如: 通用陣列邏輯（GAL)； 可編程陣列邏輯（PAL）器件； 可擦除可編程門陣列EPLD； 現(xiàn)場可編程門陣列FPLD； 復(fù)雜可編程門陣列CPLD等。,2.1.2 I/O端口地址譯碼技術(shù),1.板選譯碼與板內(nèi)譯碼 板選譯碼采用開關(guān)式全譯碼電路，常選用74HCT688。 板內(nèi)譯碼電路采用74HCT138/74HCT139。 2.總線驅(qū)動及邏輯控制 數(shù)據(jù)總線緩沖器采用74HCT245