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第九章 I/O 扩展. 9.1 I/O 口扩展概述及应用. 9 .1.1 接口的概念 9 .1.2 接口的功能 9 .1.3 接口电路的分类 9 .1.4 I/O 接口基础知识. 9.1.1 接口的概念. 图 9-1 微机系统结构示意图. 接口和接口技术. 接口 : 微机与外界设备的连接部件(电路、芯片、器 件)是 CPU 与外界进行信息交换的中转站。 接口的全称叫输入输出接口或 I/O 接口。. 接口技术 : 研究 CPU 如何与外部世界进行 最佳耦合与匹配 , - PowerPoint PPT Presentation
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第九章 I/O扩展
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9.1.1 接口的概念 9.1.2 接口的功能 9.1.3 接口电路的分类 9.1.4 I/O
接口基础知识
9.1 I/O 口扩展概述及应用
3
9.1.1 接口的概念 数据总线(DB)
控制部线(CB)
地址总线(AB)
中央
处理器
CPU
内存储器 I/O接口 I/O接口
I/O设备 I/O设备
图 9-1 微机系统结构示意图
4
接口和接口技术
接口技术 :
研究 CPU 如何与外部世界进行最佳耦合与匹配,实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术,是软件、硬件结合的体现,是微机应用的关键。
接口 :
微机与外界设备的连接部件(电路、芯片、器件)是CPU与外界进行信息交换的中转站。 接口的全称叫输入输出接口或 I/O接口。
5
9.1.2 接口的功能 I/O 地址译码与设备选择 信息的输入输出 命令、数据和状态的缓冲与锁存 信息转换 联络功能 中断管理功能 可编程功能 其他功能
6
按通用性分为两类: 通用接口 专用接口
9.1.3 接口电路的分类
7
通用接口: 可供多种外部设备使用的标准接口,
目的是使微机正常工作,通用接口通常制造成集成电路芯片,称为接口芯片。
最初的 IBM-PC 使用了 6 块接口芯片:
8284、 8288、 8255、 8259、 8237、 8253
8
专用接口: 为某种用途或某类外设而专门设计的接口电路,目的在于扩充微机系统的功能。专用接口通常制造成接口卡,插在主板总线插槽上使用。
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按照可编程性分为两类: 硬布线逻辑接口芯片 可编程接口芯片
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按功能分为六类: 输入接口 输出接口 外存接口 过程控制接口 通信接口 智能仪器接口
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智能仪器接口 通信接口 过程控制接口 输入接口 输出接口 外存接口
数字化存储示波器,数字化万用表
终端调制解调器,TIY电
传机
A/D转换器开关量输入D/A转换器开关量输出
键盘、数字化仪器、光笔、扫描仪、图形输入、声音输
入
点阵打印、激光打印 、喷雾打印、CRT显示器、液晶显示、绘图仪、X-Y
记录仪
硬盘、软盘光盘、磁带
CPU 内存接口
内存
图 9-2 接口的功能分类
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9.1.4 I/O 接口基础知识
数据信息( Data ) 状态信息( Status ) 控制信息( Control )
1. CPU和 I/O 设备之间交换信息
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2. I/O 接口的组成数据总线
控制总线
地址总线
数据缓冲器
读/写/中断控制逻辑
数据端口
控制端口
状态端口端口地址译码
外部
设备
接口电路
数据线
控制线
状态线
图 9-3 I/O 接口的基本结构
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74LS245 三态缓冲器示意图
当OE=0 时: DIR 0 ,A B DIR = 1 ,B A
当OE=1 时: 输出高阻。
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
OE
DIR
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
74LS245
=
数据缓冲器
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74LS244 三态缓冲器示意图
A 0
A 1
A 2
A 3
A 4
A 5
A 6
A 7
1OE
Y 0
Y 1
Y 2
Y 3
Y 4
Y 5
Y 6
Y 7
74 LS 244
当 n O E = 0 时 :Y A
当 n O E = 1 时 : 输出高阻 。
2OE
数据缓冲器
16
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
74 LS 373
LF
OE
X O
0 0 X
OX1 X X
Z
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
74 LS 373
LF
OE
OE LF DX Q X
0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 X Q X
1 X X Z
74LS373 的示意图和真值表
数据锁存器
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3. CPU与 I/O 接口之间的数据交换方式 程序控制方式 (Programed direct control)
无条件传送 条件传送(查询传送) 中断 (Interrupt transfer) 方式 DMA (Direct memory access) 方式
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无条件输入接口电路 三 态缓冲器
输入设备
数据 线
IOR
地址译码
地址线 200H
00
0
D7 ~D0
A15~
A0与
非
PC
总
线
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4. 接口电路分析与设计的基本方法 分析接口两侧情况 微机系统侧 外设侧 实现系统总线与外设之间的信号转换 合理选用接口芯片 接口驱动程序分析与设计
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CPU 接口作用 外设模/数转换(A/ D)
数/模转换(D/ A)模拟量信息类型 数字量
三态缓冲、锁存 数字量工作速度 快 解决传送方式 慢
串/并转换
并/串转换串行通信方式 并行
三态缓冲、锁存 并行
信号转换
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接口芯片的选择途径 采用传统的中、小规模的标准 TTL、CMOS 系列集
成电路、 IC 器件及传统的数字逻辑系统的设计方法进行接口电路设计。
利用现有的各种用途的通用或专用的可编程大规模集成电路接口芯片,并结合少量的中、小规模的 IC 进行接口电路设计。
利 用 PLD 器 件 等 各 类 可 编 程 逻 辑 芯 片 , 并 借 助VHDL 或众多的 EDA 工具进行相应的接口设计。
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接口驱动程序分析与设计 掌握接口芯片的编程结构、编程方法 确定接口的工作方式,设计接口工作过程 根据硬件连接关系,编写接口程序 接口的调试
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软、硬件应综合考虑 注意信号的转换 在逻辑上 ( 高电平、低电平、边沿信号 )
当信号 在电平上 ( TTL 电平、非 TTL 电平 )
在时序上 等不匹配,需转换匹配后,方能连接 注意数据线的连接 考虑是否需加三态缓冲、锁存器等
注意事项
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5. 接口技术的发展趋势 标准化 多功能化 高度集成化 智能化
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9.1 节要点: 接口的概念 接口的功能 CPU与 I/O 接口之间的数据交换方式
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