新第4章IO接口基礎(chǔ)

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1、第4章：I/O接口基礎(chǔ)4.1I/O接口的基本概念再好的CPU,如果不配上一定的外部設(shè)備而構(gòu)成一個(gè)完備的微機(jī)系統(tǒng)，其強(qiáng)人的功能和優(yōu)越的性能將無(wú)法顯示出來(lái)，因而也就不具有實(shí)用價(jià)值。那么，外設(shè)包括那些東西呢？首先，任何計(jì)算機(jī)必須有一條接收程序和數(shù)據(jù)的通道，才能接收“外界”的信息來(lái)進(jìn)行處理，這就必須有輸入設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)器、光筆、觸摸屏、掃描儀等；其次，微機(jī)處理的結(jié)果還必須送回給要求進(jìn)行信息處理的“外界”，這就必須有輸出設(shè)備，如顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、記錄儀等。其三，在一些工業(yè)控制場(chǎng)合，還需要模/數(shù)轉(zhuǎn)

2、換器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、傳感器、發(fā)光二極管、光電隔離器等。上述這些設(shè)備在信息格式、工作速度、驅(qū)動(dòng)方式等方面差別很大，所以不能直接與CPU相連，亦即不能直接接入總線，必須通過(guò)接口(Interface)電路連接。I/O(Input/Output,,I/O)接口是CPU與外設(shè)之間的橋梁，是用來(lái)協(xié)助兩者完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶Ｓ秒娐?。圖4-1體現(xiàn)了微機(jī)系統(tǒng)中總線、接口、外設(shè)的關(guān)系。讀者借助此圖能更好地學(xué)習(xí)理解木章內(nèi)容。CPUAB、DB‘BusCB圖4?1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4.1.11/0接口的基本功能微機(jī)系統(tǒng)可選用的接

3、口的種類很多，作用各顯：各外部設(shè)備更是千差萬(wàn)別；總線與外設(shè)通信的方式也不一樣。但無(wú)論哪種接口都是專門為解決CPU與外設(shè)Z間的速度和時(shí)序不匹配、不能協(xié)調(diào)工作而設(shè)置的，它處在總線和外設(shè)之間，一?般應(yīng)具有以下基本功能。1?接口對(duì)輸入/輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖、隔離和鎖存接口必須具備“輸入口冇三態(tài)、輸出口能鎖存”的特點(diǎn)。2接口有尋址功能：?根據(jù)輸入的地址信息選擇相應(yīng)的端口一個(gè)接口含多個(gè)端口，正如一個(gè)存儲(chǔ)器含多個(gè)存儲(chǔ)單元一樣。端口指1/0接口中可被CPU讀/寫的寄存器，而外設(shè)也接在端口。若某接口具有多個(gè)端口，但C

4、PU在某一段時(shí)間內(nèi)只能與一個(gè)端口交換信息，因此需要通過(guò)接口地址譯碼對(duì)端口進(jìn)行尋址，以選定CPU所需的端口，只冇選中的端口才能與CPU交換信息。此即所謂尋址功能。3.正確控制微機(jī)少外設(shè)間交換數(shù)據(jù)的方向，即輸入/輸出功能?？偠灾?，接口的功能就是完成微機(jī)的數(shù)據(jù)、地址、控制三總線和外設(shè)信號(hào)線之間的轉(zhuǎn)換與連接任務(wù)。由圖4-1可以較好理解此語(yǔ)的含義。4.3可編程并行I/O接口芯片可編程芯片意即該芯片功能多而功能待定義，必須先定義該芯片功能而后才能使用Z。定義的方法一般是對(duì)該芯片寫入所謂控制字，是通過(guò)執(zhí)行一

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6、點(diǎn)：1）通過(guò)多根信號(hào)線同時(shí)傳送多位數(shù)據(jù)。2）并行接口多用于傳送距離感，數(shù)據(jù)量大，速度高的實(shí)時(shí)傳輸場(chǎng)合。3）傳送時(shí)一般不需要特定的數(shù)據(jù)傳送格式。Intel8255A是一種典型的并行接口芯片。雖然它面世的年代有些久遠(yuǎn)，但在許多領(lǐng)域仍得到了廣泛應(yīng)用；同時(shí)從“可編程芯片”的角度來(lái)說(shuō)，它涉及的技術(shù)概念較為全面，有利于初涉接口技術(shù)的人學(xué)習(xí)，所以本書仍重點(diǎn)介紹之。3.3.18255A的結(jié)構(gòu)可編程并行接口芯片8255A是Tntel公司生產(chǎn)的并行接口芯片的代表產(chǎn)品，具有通用性強(qiáng)、使用靈活、方便、可編程等優(yōu)點(diǎn)。它本

7、是為Intel系列微處理器設(shè)計(jì)的配套電路，但也可用于其他微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。8255的外部引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別如圖4-9和4-10所示。8255A圖4-10中,8255A由三個(gè)數(shù)據(jù)端口（A、B、C）、A組和B組控制邏輯電路、數(shù)據(jù)總線緩沖器及讀/寫控制邏輯等四部分組成。1.數(shù)據(jù)端口在8255A內(nèi)部包含了三個(gè)8位輸入/輸岀數(shù)據(jù)端口：端口A、端口B、端口c。端口A和端口B可作為8位的輸入/輸出端口，端口C既可以作為一個(gè)8位的輸入/輸出端口，乂可作為兩個(gè)4位的輸入/輸出端口（即PC7?PC4和PC3?PCO

8、）。另外，需要特別指出的是端口C不僅可作為輸入/輸出端口使用，還能配合端口A、端口B工作，作為端口A和端口B的與外設(shè)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。2.端口控制邏輯端口控制邏輯分為A組和B組，各組管理的端口如下：A組：管理端MA及端MC的上半部（PC7?PC4）。B組：管理端口B及端口C的下半部（PC3?PCO）010)113141516181920圖4-98255A外部引腳端口控制邏輯的內(nèi)部有一個(gè)控制字寄存器，用來(lái)接收CPU輸出的控制命令字。D,?D(1<==^>R細(xì)端口c低四位ANJ「5~rj）數(shù)據(jù)總線緩沖器R