接口与通信第二章.ppt

第二章输入输出与接口技术
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第一节接口概述
一、I/O接口基本概念
1、接口定义
定义:是CPU与“外部世界”的连接电路,负责“中转”各种信息。
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分类:存储器接口和I/O接口。
位置:介于系统总线与外部设备之间。
2、I/O接口与I/O设备
不同I/O设备对应I/O接口不同。
I/O接口受CPU控制,I/O设备受I/O接口控制。
为增加通用性,I/O接口的接口电路一般均具有可编程功能。
微机的应用离不开与外部设备接口的设计、选用和连接。
微机接口技术是编程人员的一项基本技能。
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二、I/O接口功能
数据缓冲功能:通过寄存器或锁存器实现。
存放数据的寄存器或锁存器称之为数据口。
接受和执行CPU命令功能:
存放CPU命令代码的寄存器称之为命令口,
存放执行状态信息的寄存器称之为状态口。
信号转换功能:协调总线信号与I/O设备信号。
转换包括信号的逻辑关系、时序配合和电平转换。
可编程功能:增加接口的灵活性和智能性。
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三、I/O接口组成
I/O接口由接口硬件和接口软件组成。
1、接口硬件
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(1)CPU侧引脚信号
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思考1:CPU对接口有哪些操作?如何表示?
思考2:CPU对接口的软件命令如何分解的?
思考3:接口如何识别已分解的软件命令?
地址总线信号(I):区分接口的不同端口或CPU命令;
数据总线信号(I/O):根据端口或命令类型,送数据到对应的REG中,或从REG中取得数据或状态;
控制总线信号(I):接口识别总线命令并控制执行;
状态总线信号(O):接口为完成总线命令所需的响应信号。
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(2)外设侧引脚信号
数据信号:接口的缓冲REG与外设间的数据交换信号,缓冲REG分输入和输出缓冲;
状态信号:外设工作状态送给接口的状态REG;
控制信号:接口的内部控制逻辑控制外设工作的控制、时序和同步信号。
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思考1:从哪些方面实现CPU侧数据与外设侧数据的转换?
思考2:外设侧信号及时序的源头在哪里?
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(3)内部控制逻辑
根据总线信号完成与CPU的通讯(CS#有效时);
根据控制/状态REG、数据缓冲器控制外设侧信号。
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不与CPU通信
按新命令控制外设
按I/O接口信号处理
其它与接口无关指令
I/O接口
I/O设备按I/O接口信号处理
CPU OUT DX,AL
CPU侧接收新命令
外设侧按旧命令控制外设
CPU对接口的控制与接口对外设的控制是独立的!
例:并行接口8255有三个设备端8位口,如何设计其外部接口?如何节省端口数量?
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2、接口软件(设备驱动程序)
初始化程序段:设置接口工作方式及初始条件。
传送方式处理程序段:CPU针对不同的I/O设备有不同的处理方式。
主控程序段:完成接口任务的程序。
程序终止与退出程序段:接口电路硬件保护及操作系统中数据恢复。
辅助程序段:提供人-机对话手段。
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第二节数据传输控制方式
一、程序控制方式
1、无条件传送方式
特点:I时假设外设已准备好,O时假设外设空闲。
要求:接口I时加缓冲器,O时加锁存器。
应用:对简单外设的操作。
2、条件传送方式(查询方式)
工作原理:CPU查询外设已准备好后,才传送数据。
特点:CPU与外设间自然同步、串行工作。
要求:不需要增加额外的硬件电路。
应用:适用在CPU不太忙且传输速度要求不高时。
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