接口技术 输入输出接口

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1、1输入输出接口概述2输入输出接口（教材8.1节） I/O接口概述 查询传送方式及其接口 中断传送方式及其接口 DMA传送方式3I/O接口概述为什么需要I/O接口（电路）？ 微机的外部设备多种多样 工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差别很大 它们不能与CPU直接相连 必须经过中间电路再与系统相连 这部分电路被称为I/O接口电路多种外设多种外设4I/O接口概述（续1）什么是I/O接口（电路）？ I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路 PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是接口电路5I/O接口概述（续2）什么是微机接口技术？

2、处理微机系统与外设间联系的技术 注意其软硬结合的特点 根据应用系统的需要，使用和构造相应的接口电路，编制配套的接口程序，支持和连接有关的设备6I/O接口的主要功能 对输入输出数据进行缓冲和锁存输出接口有锁存环节，输入接口有缓冲环节实际的电路常用：输出锁存缓冲环节，输入锁存缓冲环节 对信号的形式和数据的格式进行变换微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量 对I/O端口进行寻址 与CPU和I/O设备进行联络7I/O接口的典型结构控制总线控制总线CB地址总线地址总线ABI/O接口电路接口电路数据数据控制控制状态状态数据总线数据总线DBCPU外设外设控制寄存器控制寄存器状态寄存器状态寄存器数据寄存器数据寄

3、存器1. 接口电路的内部结构2. 接口电路的外部特性3. 接口电路芯片的分类4. 接口电路的可编程性81. 接口电路的内部结构 CPU与外设主要有数据、状态和控制信息需要相互交换，于是从应用角度看内部： 数据寄存器 保存外设给CPU和CPU发往外设的数据 状态寄存器 保存外设或接口电路的状态 控制寄存器 保存CPU给外设或接口电路的命令92. 接口电路的外部特性 主要体现在引脚上，分成两侧信号面向CPU一侧的信号： 用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号面向外设一侧的信号： 用于与外设连接 提供的信号五花八门 功能定义、时序及有效电平等差异较大103. 接口电路芯片的分类 接口电路核心部

4、分往往是一块或数块大规模集成电路芯片（接口芯片）： 通用接口芯片 支持通用的数据输入输出和控制的接口芯片 如：并行接口芯片、串行接口芯片等。 面向外设的专用接口芯片 针对某种外设设计、与该种外设接口 如：显示接口电路、磁盘驱动接口电路等。 面向微机系统的专用接口芯片 与CPU和系统配套使用，以增强其总体功能 如：8259A、8237、8253等。114. 接口电路的可编程性 许多接口电路具有多种功能和工作方式，可以通过编程的方法选定其中一种 接口需要进行物理连接，还需要编写接口软件 接口软件有两类： 初始化程序段设定芯片工作方式等 数据交换程序段管理、控制、驱动外设，负责外设和系统间信息交换1

5、2I/O端口的编址接口电路占用的I/O端口有两类编排形式 I/O端口单独编址 I/O地址空间独立于存储地址空间 如8086/8088 I/O端口与存储器统一编址 它们共享一个地址空间 如M68000理解端口理解端口13I/O端口单独编址 优点： I/O端口的地址空间独立 控制和地址译码电路相对简单 专门的I/O指令使程序清晰易读 缺点： I/O指令没有存储器指令丰富内存内存空间空间I/O空间空间FFFFF0FFFF80 x86采用采用I/O端口独立编址端口独立编址14I/O端口与存储器统一编址 优点： 不需要专门的I/O指令 I/O数据存取与存储器数据存取一样灵活 缺点： I/O端口要占去部分

6、存储器地址空间 程序不易阅读（不易分清访存和访问外设）内存内存部分部分I/O部分部分存储器空间存储器空间00000FFFFF158088/8086的I/O端口 8088/8086只能通过输入输出指令与外设进行数据交换；呈现给程序员的外设是端口（Port），即I/O地址16端口（PORT） 端口泛指I/O地址，通常对应寄存器 一个接口电路可以具有多个I/O端口，每个端口用来保存和交换不同的信息 数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器占有的I/O地址常依次被称为数据端口、状态端口和控制端口，用于保存数据、状态和控制信息 输入、输出端口可以是同一个I/O地址一定要理解一定要理解 8086用于寻址外设端口

7、的地址线为16条，端口最多为21665536（64K）个，端口号为0000H FFFFH 每个端口用于传送一个字节的外设数据18I/O寻址方式 8088/8086的端口有64K个，无需分段，设计有两种寻址方式v直接寻址：只用于寻址00H FFH前256个端口，操作数i8表示端口号v间接寻址：可用于寻址全部64K个端口，DX寄存器的值就是端口号 对大于FFH的端口只能采用间接寻址方式19数据交换方式 如果输入输出一个字节，利用AL寄存器 如果输入输出一个字，利用AX寄存器 输入一个字，实际上是从连续两个端口输入两个字节，分别送AL（对应低地址端口）和AH（对应高地址端口） 输出一个字，实际上是将

8、AL（对应低地址端口）和AH（对应高地址端口）两个字节的内容输出给连续两个端口20I/O指令指令功功 能能说说 明明IN AL，PORTIN AX，PORTIN AL，DXIN AX，DXOUT PORT，ALOUT PORT，AXOUT DX，ALOUT DX，AXAL（PORT）AH,AL（PORT+1,PORT）AL（DX）AH,AL（DX+1,DX）（PORT）AL（PORT+1,PORT）AH,AL（DX）AL（DX+1,DX）AH,AL单字节访问单字节访问双字节访问双字节访问单字节访问单字节访问双字节访问双字节访问单字节访问单字节访问双字节访问双字节访问单字节访问单字节访问双字节访

9、问双字节访问 8086/8088的I/O指令21IN指令（从20H、21H端口输入一个字）；方法1：字量输入，直接寻址in ax,20h；方法2：字量输入，间接寻址mov dx,20hin ax,dx；方法方法3：字节输入，直接寻址字节输入，直接寻址in al,21hin al,21hmovmov ah,alah,alin al,20hin al,20h；方法方法4：字节输入，字节输入，间间接寻址接寻址movmov dx,21h dx,21hin in al,dxal,dxmovmov ah,alah,aldecdec dxdxin in al,dxal,dx22OUT指令（向300H端口输出

10、一个字节）；唯一的方法：间接寻址，字节量输出mov al,bvar ；bvar是字节变量mov dx,300hout dx,al23I/O地址的译码常见的I/O地址的译码（或称端口地址选择）方法有三种： 门电路组合法门电路组合法 译码器译码法译码器译码法 比较器比较法比较器比较法 门电路组合法是最简单的一种端口地址选择方法，它采用常见的逻辑门电路，比如与门、或门、非门等作为基本的组合元件。 一般端口都是指寄存器、锁存器或缓冲器，这些器件都有一个芯片选择信号，简称片选信号，多数是低电平有效，当然，也有一些芯片没有片选信号，而是有使能端，或脉冲控制端，总之是使器件产生动作的控制端。 端口地址选择的

11、目的，是当地址线上出现某种信息组合时端口地址选择的目的，是当地址线上出现某种信息组合时，在电路的输出端会产生一个有效信号，在电路的输出端会产生一个有效信号（有效信号有四种状态，即高电平、低电平、上跳沿、下降沿，具体使用哪种状态，视所使用器件而定），该信号连到器件的控制端，使器件产生动作，从而完成I/O端口的读/写操作。 这种方法简单、直观，适合于单个端口，常用的基本门电路有7400（2输入4与非门）、7408（2输入4与门）、7420（4输入双与非门）、7430（8输入与非门）、7402（2输入4或非门）、7432（2输入4或门）、7404（六反相器）等等。25逻辑门电路进行I/O地址译码A9