輸入輸出接口技術(shù)和輸入輸出通道

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1、第二章輸入輸出接口技術(shù)和輸入輸出通道本章學(xué)習(xí)目的:解決微型計(jì)算機(jī)和外部的連接問題，使計(jì)算機(jī)和外部構(gòu)成一個(gè)整體，能正確、可靠、高效率的交換信息，這是設(shè)計(jì)一個(gè)微機(jī)控制系統(tǒng)必須解決的基本問題主要內(nèi)容概述：接口、通道、IO信號(hào)種類、通信方式IO控制方式：程序控制、中斷控制、直接存取IO接口設(shè)計(jì)DA、AD轉(zhuǎn)換器抗干擾措施第一節(jié)概述輸入輸出接口技術(shù)——研究微處理器和外部設(shè)備之間信息交換的技術(shù)輸入輸出接口——簡稱“接口”1、接口通道及功能門電路&與非門或門≥1=11異或非：是CPU與“外部世界”的連接電路，負(fù)責(zé)“中轉(zhuǎn)”各種信息?！敖涌凇倍x1、接

2、口、通道及其功能I／O接口電路定義：是主機(jī)和圍設(shè)備之間交換信息的連接部件。使主機(jī)和外設(shè)能夠協(xié)調(diào)工作，有效地完成信息交換。設(shè)置原因：解決主機(jī)cpu和外圍設(shè)備之間的問題1、接口、通道及其功能設(shè)置原因：1、時(shí)序配合和通信聯(lián)絡(luò)問題cpu快、外設(shè)速度不定，因此異步工作2、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換匹配問題cpu并行，外設(shè)不定、串行；速率、電平匹配3、負(fù)載能力和外設(shè)端口選擇、cpu超載，可靠性降低，多外設(shè)數(shù)據(jù)混亂4、端口可編程功能（單口復(fù)用）5、傳輸錯(cuò)誤檢測功能（奇偶校驗(yàn)、冗余校驗(yàn)）接口組成：數(shù)據(jù)鎖存器緩沖器狀態(tài)寄存器中斷控制電路1、接口、通道及其功能I／O

3、通道：定義：也稱為過程通道。它是計(jì)算機(jī)和控制對象之間信息傳送和變換的連接通道設(shè)置原因：cpu只能處理數(shù)字量，必需有通道將被控對象采集的量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量（開關(guān)量），或相反1、接口、通道及其功能I／O通道：功能：實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的信號(hào)方便、可靠、高效率的變換信號(hào)的輸入通路。信號(hào)的輸出通路。I／O通道：給計(jì)算機(jī)提供被控對象的各種物理參數(shù)的通道稱為信號(hào)的輸入通路。傳輸計(jì)算機(jī)控制命令作用于被控對象的通道稱為信號(hào)的輸出通路。1、接口、通道及其功能I／O通道：單信號(hào)輸入通道：高電壓大電流低電壓小電流頻率信號(hào)開關(guān)信號(hào)多信號(hào)輸入通道1、接口、通道

4、及其功能2、I／O信號(hào)的種類2、I／O信號(hào)的種類CPU外部設(shè)備數(shù)據(jù)狀態(tài)控制外部設(shè)備與CPU之間交換信息，通常有三類信息數(shù)據(jù)信息狀態(tài)信息控制信息數(shù)字量模擬量開關(guān)量2、I／O信號(hào)的種類數(shù)據(jù)信息：微機(jī)中，數(shù)據(jù)通常為8位或16位數(shù)字量:由鍵盤、光電輸入機(jī)、卡片機(jī)等讀入的信息，一般是以二進(jìn)制形式表示的數(shù)或以ASCII碼表示的數(shù)或字符。模擬量:現(xiàn)場信息經(jīng)過傳感器把非電量轉(zhuǎn)換成的電量以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)所能接受的控制量。開關(guān)量:只有開和關(guān)兩個(gè)狀態(tài)，用一位二進(jìn)制數(shù)來表示脈沖量：脈沖列，其頻率和個(gè)數(shù)可表示物理量2、I／O信號(hào)的種類狀態(tài)信息：狀態(tài)信息也稱握手信

5、息、應(yīng)答信息，它是反應(yīng)外部設(shè)備的狀態(tài)。是cpu和外設(shè)之間交換信息的聯(lián)絡(luò)信號(hào)Eg：cpureadycpubusy2、I／O信號(hào)的種類控制信息：用來控制I／O裝置的啟動(dòng)或停止，信息流入或流出，端口尋址信號(hào)等信息，它是由CPU發(fā)送給外部設(shè)備的控制信號(hào)2、I／O信號(hào)的種類為保證信息的正確傳送，I／O接口往往開辟三個(gè)不同的端口來傳送數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息。3、cpu與外設(shè)的通信方式3、cpu與外設(shè)的通信方式并行通信：串行通信：把一個(gè)字符的各數(shù)位用幾條線同時(shí)進(jìn)行傳輸速度快，協(xié)調(diào)，異步傳輸。成本高，復(fù)雜數(shù)據(jù)按位進(jìn)行傳送的串行通信全雙工方式半

6、雙工方式同步通信異步通信計(jì)算機(jī)與外部交換信息叫做通信（communication）發(fā)送A接收數(shù)據(jù)應(yīng)答數(shù)據(jù)應(yīng)答接收B發(fā)送全雙工方式:數(shù)據(jù)信息能沿相反兩個(gè)方向傳送。接口與外圍設(shè)備間有2條數(shù)據(jù)傳輸線優(yōu)點(diǎn)：同時(shí)收發(fā)，傳輸效率高缺點(diǎn)：線多。發(fā)送AK1K2B接收接收發(fā)送半雙工方式:數(shù)據(jù)信息可沿?cái)?shù)據(jù)傳輸線的兩個(gè)方向傳送，但同一時(shí)刻只能沿一個(gè)方向傳送。接口與外圍設(shè)備間有1條數(shù)據(jù)傳輸線優(yōu)點(diǎn)：傳輸效率稍低缺點(diǎn)：省一根傳輸線SYNSYN控制字符控制字符數(shù)據(jù)字符...SYN同步通信：在一組字符前后加同步字符，標(biāo)志一組數(shù)據(jù)塊的開始與結(jié)束，接收裝置接收到同步字

7、符而開始接收數(shù)據(jù)，直到接收后同步字符，一幀數(shù)據(jù)接收結(jié)束。優(yōu)點(diǎn)：比異步傳輸效率稍高。缺點(diǎn)：若數(shù)據(jù)有一位錯(cuò)，就必須重傳整塊數(shù)據(jù)，且控制比較復(fù)雜異步通信：要傳送的字符代碼前加一起始位，以示該字符代碼開始，在字符代碼后面加一停止位，以示該字符代碼結(jié)束。起始位：1跳變0開始傳輸優(yōu)點(diǎn)：如果有錯(cuò)，只需重發(fā)一個(gè)字符，控制簡單缺點(diǎn)：開銷大，效率低，速度慢。。由于這種方式的字符發(fā)送是相互獨(dú)立的故稱為異步方式是計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中常用的、最簡單的傳輸方式第二節(jié)IO控制方式控制方式原因：cpu與外設(shè)種類、功能、工作速度差異定義：為了使外設(shè)在cpu控制下有機(jī)、協(xié)

8、調(diào)、可靠、高效率的工作，采取的cpu控制外設(shè)的策略cpu采用分時(shí)控制基本控制方式程序控制方式:無條件、查詢式中斷控制方式直接存取DMA方式有的系統(tǒng)可同時(shí)采用2到3種控制方式指CPU和外圍設(shè)備間信息傳送實(shí)在程序控制下進(jìn)行的。分類：無條件