微机原理第八章 面向外设的输入 输出接口

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1、第第8章章 面向外设的输入面向外设的输入/输出接口输出接口青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院本章的结构和重难点内容：本章的结构和重难点内容：n8.1 微型计算机的最小系统n8.2 CPU和外设间数据传送的方式n8.3 寻址电路的设计n8.4 并行接口芯片8212n8.5 可编程并行接口芯片8255An8.6 串行接口通信的基本概念n8.7 可编程串行接口芯片8251A青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院 输入输出系统是计算机主机与外界交换信息时的硬件和软件的总称，简称I/O系统。包括：外部设备设备控制器与接口I/O总线青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院概念：概念：n输入输入/输

2、出设备输出设备是计算机与外界进行信息交换的接口设备，因此把输入/输出设备又称为外部设备；n输入设备输入设备的作用是将各种形式的信息转换为计算机所能接受的数据形式；n输出设备输出设备的作用是将计算机处理的结果转换为人或其他设备所能识别的信息形式。青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院输入输入/输出接口概念：输出接口概念：nCPU与外设都是面向接口而非直接联络n接口功能（解决微处理器与外设之间的差异）实现CPU与外设间的数据传送（双方）解决数据传输率不同解决外设种类多不好分辨n信号类型有机械的、物理的、电信号等n信号形式有脉冲、模拟量或数字量协助CPU完成对外设的控制数据传输方式不同，有并行、串

3、行之分青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院输入输入/输出接口概述：输出接口概述：握手信号CPU存储器数据输入寄存器数据输出寄存器控制寄存器状态寄存器外外部部输输入入/输输出出设设备备输入输出接口数据线控制线状态线系统总线系统总线青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院接口电路中的信息接口电路中的信息l数据信息、状态信息及控制信息ABDBCBCPUI/O接口接口I/O设备设备端口端口数据控制状态ABDBCBCPUI/O接口接口I/O设备设备端口端口控制状态青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院数据信息数据信息l数据信息数据信息：要交换的数据本身。数字量数字量：通常以8位或16位的二进制数以

4、及ASCII码的形式传输，主要指由键盘、磁带机、磁盘等输入的信息或主机送给打印机、显示器、绘图仪等的信息开关量开关量：用“0”和“1”来表示两种状态，如开关的通/断模拟量模拟量：模拟的电压、电流或者非电量。对模拟量输入而言，需先经过传感器转换成电信号，再经A/D转换器变成数字量；如果需要输出模拟控制量的话，就要进行上述过程的逆转换l数据传输方向：CPU I/O接口外设青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院控制信息控制信息l控制信息控制信息：控制外设工作的命令，CPU通过接口发出，如扫描仪的启/停信号l数据传输方向：CPUI/O接口外设 青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院状态信息状态信息

5、l状态信息状态信息：表征外设工作状态的信息对输入接口输入接口, CPU是否准备好接收数据，“READY” 准备好吗?对输出接口输出接口, 外设是否准备好接收数据，“BUSY” 外设忙吗?l数据传输方向：CPUI/O接口外设青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院8.1 微型计算机的最小系统微型计算机的最小系统 8086/8088CPU的地址线、数据线公用AD15AD0引脚，地址线、状态线公用A19/S6A16/S3引脚，如何把地址信息和数据信息分开，把地址信息和状态信息分开，即微型计算机最小系统的设计是本节要讨论的问题青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院8.1.1 输入输入/输出接口芯片输

6、出接口芯片8282、828612345678910201918171615141312118282DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7OEGNDVcc(+5V) DO0DO1DO2DO3DO4DO5DO6DO7STB8282是典型的8位锁存器芯片，单向传送8位数据。工作过程：工作过程：OE=0（工作）STB=1（开启）STB=0（保存）vDI0DI7为数据输入引脚vDO0DO7为数据输出引脚vSTB和OE为控制信号引脚青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院12345678910201918171615141312118286A0A1A2A3A4A5A6A7OEGNDVcc(+5V

7、) B0B1B2B3B4B5B6B7T8286为8位收发器芯片，双向传送8位数据。vA0A7为双向传送数据引脚vB0B7为双向传送数据引脚vT和OE为控制信号引脚工作过程：工作过程：OE=0（工作）T=1 AB（写）T=0 BA（读）青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院8.1.2 微型计算机的最小系统微型计算机的最小系统A0.A7A8.A15A16.A19地址总线AD0.AD7AD8.AD15A16S3A19S6ALEDENDI/R8086青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院8.2 CPU和外设之间数据传送的方式和外设之间数据传送的方式v程序控制输入输出方式：程序控制输入输出方式：q无

8、条件传送方式 q查询传送方式v中断控制方式中断控制方式vDMA工作方式（直接存储器访问工作方式（直接存储器访问） vI/O处理机方式（处理机方式（IOP方式）方式）青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院8.2.1 程序传送方式程序传送方式n认为外部设备始终是准备好的，能随时提供数据，无需检查端口的状态就可进行数据传输。n对于输入设备和输出设备的操作。n特点：采用这种方法要求事先知道外设在启动后经过多长时间才能准备好发送或接受数据，延时等待时间n例题1.无条件工作方式无条件工作方式青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院例例8.1把开关键的状态通过把开关键的状态通过74LS244接口芯片采集进

9、来，把采接口芯片采集进来，把采集结果再通过集结果再通过74LS373接口芯片驱动接口芯片驱动8个指示灯显示出来。个指示灯显示出来。汇编程序如下：汇编程序如下：MOV DX，04A2H ；74LS244芯片选中地址芯片选中地址IN AL，DX ；采集开关状态采集开关状态MOV DX，04A0H ；74LS373芯片选中地址芯片选中地址OUT DX，AL ；输出数据使指示灯显示输出数据使指示灯显示青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院查查询询控控制制的的程程序序流流程程 READY? 读取状态端口读取状态端口 读读/写数据端口写数据端口状态端口复位状态端口复位2.查询传送方式：查询传送方式：通过

10、检测外设状态决定是否能在CPU与外设间进行数据交换。对于输入设备和输出设备的操作。特点：针对外设进行检测。例题青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院例例8.2利用图利用图8.7输入数据的接口电路编写一段采集数据的输入数据的接口电路编写一段采集数据的程序。设三态门控制端地址为程序。设三态门控制端地址为04A2H，三态缓冲器片选信号三态缓冲器片选信号地址为地址为04A0H，三态门输出端三态门输出端READY线连接到数据总线线连接到数据总线D0端。（端。（Ready=0忙；忙；ready=1不忙。）不忙。）汇编程序如下。汇编程序如下。 MOV DX，04A2H；三态门控制端地址送三态门控制端地址送

11、DXAA1 IN AL，DX；采集采集READY状态状态 TEST AL，01H；测试是否准备好测试是否准备好 JZ AA1；测试是否准备好测试是否准备好 MOV DX，04A0H；三态缓冲器地址送三态缓冲器地址送DX IN AL，DX；采集数据采集数据青岛理工大学琴岛学院青岛理工大学琴岛学院例例8.3利用图利用图8.8输出数据的接口电路编写一段输出数据的输出数据的接口电路编写一段输出数据的程序。设三态门控制端地址为程序。设三态门控制端地址为04A4H，锁存器片选信号地址锁存器片选信号地址为为04A6H，三态门输出端三态门输出端BUSY线连接到数据总线线连接到数据总线D1端。端。 （busy=