微機原理與接口技術(shù)(樓順天)-第7章.ppt

1、第7章 常用芯片的接口技術(shù),本教案內(nèi)容,第7章 常用芯片的接口技術(shù)1. 概述(I/O接口的基本概念)2. 外設(shè)接口的編址方式 3. 輸入/輸出的基本方式及基本模式 4. 常用芯片的接口技術(shù), 接口 接口指CPU和外設(shè)之間通過系統(tǒng)總線進行連接的電路部分，是CPU與外界進行信息交換的中轉(zhuǎn)站。,7.1 概述,1.I/O接口的基本概念, 接口技術(shù) 接口技術(shù)是研究CPU如何與外部世界進行最佳耦合與匹配，實現(xiàn)雙方高效、可靠地交換信息的一門技術(shù)，是軟件、硬件結(jié)合的體現(xiàn)，是微機應(yīng)用的關(guān)鍵。,7.1 概述,1.I/O接口的基本概念, 為什么要用接口電路？ 外設(shè)是用來實現(xiàn)人機交互的一些機電設(shè)備。外設(shè)處理信息的類型

2、、速度、通信方式與CPU不匹配， 不能直接掛在總線上，必須通過接口和系統(tǒng)相連。,7.1 概述,7.1 概述, 輸入/輸出系統(tǒng) 計算機中完成輸入/輸出（簡稱I/O）操作部件稱為輸入/輸出系統(tǒng)，包括I/O軟件I/O硬件兩部分。而I/O硬件和軟件的綜合設(shè)計稱為I/O接口技術(shù)。,7.1 概述, I/O軟件,I/O軟件的作用是在I/O硬件的基礎(chǔ)上實現(xiàn)輸入/輸出操作。在不同結(jié)構(gòu)和性能的計算機中，所采用的I/O軟件技術(shù)差異很大，比如在微型計算機中，I/O軟件主要包括使用I/O指令編寫的輸入/輸出程序，以及操作系統(tǒng)中有關(guān)管理模塊。,7.1 概述, I/O硬件,7.1 概述, I/O接口的主要功能 地址選擇 控

3、制功能 狀態(tài)指示 速度匹配 轉(zhuǎn)換信息格式 電平轉(zhuǎn)換 可編程性,7.1 概述, I/O接口的分類 按照與I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送方式可以分為并行接口和串行接口，它們與I/O設(shè)備之間分別以并行和串行方式進行數(shù)據(jù)傳送。,7.1 概述, I/O接口的分類 按照通用性可以分為通用接口和專用接口。通用接口可以適用于多種I/O設(shè)備，專用接口只適用于特定的I/O設(shè)備。 按照可編程性可以分為可編程接口和不可編程接口。,7.1 概述,不同的接口可以支持不同的輸入/輸出控制方式（程序直接控制的I/O方式、I/O中斷方式、DMA方式等）。為了方便起見，有些接口也能夠同時支持多種輸入/輸出控制方式，比如Intel 8255

4、A既能支持程序直接控制的I/O方式，也能支持I/O中斷方式。, I/O接口的分類,7.1 概述, I/O接口的組成,I/O接口的邏輯組成,1. I/O端口 I/O端口就是指I/O接口內(nèi)部可由CPU進行讀寫操作的各種寄存器，根據(jù)存放信息的不同，這些寄存器分別稱為數(shù)據(jù)端口、控制端口和狀態(tài)端口。,7.2外設(shè)接口的編址方式,2. I/O端口的編址方式 通常情況下一個微型計算機系統(tǒng)內(nèi)有多個 I/O接口，每個I/O接口內(nèi)部又有多個I/O端口， CPU在訪問某個I/O端口時就需要對其進行地址 選擇。選擇的方式與訪問存儲器中存儲單元的 情況相似，系統(tǒng)為每個I/O端口分配了一個地 址，這樣的地址稱為I/O端口地

5、址，或者簡稱 I/O地址。,7.2外設(shè)接口的編址方式,7.2外設(shè)接口的編址方式,對I/O端口安排地址的方式稱為I/O端口的編址方式。 I/O端口的編址方式有以下兩種：,端口與存儲器分別獨立編址 端口與存儲器統(tǒng)一編址,(1)獨立編址方式 獨立編址方式是指I/O端口與存儲器有相互獨立的地址空間（如8086 CPU）。兩者之間所以有相互獨立的地址空間，是因為訪問I/O端口和存儲器時采用了不同類型的讀寫信號。CPU對存儲器的讀或?qū)懞蛯/O讀或?qū)懙闹噶钜膊幌嗤?7.2外設(shè)接口的編址方式,8086/8088系統(tǒng)是典型的獨立編址方式，這是因為雖然它們只提供一種讀RD、寫WR信號，但是用存儲器和I/O選擇

6、信號M/IO（8088是IO/M信號）可以區(qū)分是進行存儲器讀寫操作還是I/O端口的讀寫操作，如下圖所示。,7.2外設(shè)接口的編址方式,(1)獨立編址方式,7.2外設(shè)接口的編址方式,8086/8088的獨立編址方式,獨立編址方式優(yōu)點 存儲器的容量可以達到與地址總線所決定的地址空間相同。 訪問I/O端口時的地址位數(shù)可以較少，提高總線的利用率。 獨立編址方式缺點 必須設(shè)置專門的I/O指令，增加了指令系統(tǒng)和有關(guān)硬件的復(fù)雜性。,7.2外設(shè)接口的編址方式,(2) 統(tǒng)一編址方式(或稱為存儲器映射編址) I/O端口與存儲器共享同一個地址空間，所有的存儲單元只占用其中一部分地址，而I/O端口則占用另外一部分地址。 訪問I/O端口和存儲器可以使用相同的讀寫信號，在這種情況下，要求給各個存儲單元和各個I/O端口分配互不相同的地址，CPU通過不同地址來選擇某一個存儲單元或I/O端口進行訪問。,7.2外設(shè)接口的編址方式,兩種編址方式中地址空間的關(guān)系:,7.2外設(shè)接口的編址方式,(a) 獨立編址方式,(b) 統(tǒng)一編址方式,7.2外設(shè)接口的編址方式,統(tǒng)一編址方式的優(yōu)點,無需專門的I/O指令,編程較為靈活。,統(tǒng)一