《输入和输出技术》PPT课件

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1、7.1I/O接口7.2总线第7章I/O接口和总线一、接口和接口技术接口指CPU、存储器、外设之间通过总线进行连接的电路部分，是CPU与外界进行信息交换的中转站。接口技术是研究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。7.1I/O接口为什么要用接口电路？外设是用来实现人机交互的一些机电设备。外设处理信息的类型、速度、信号电平、通信方式与CPU不匹配,不能直接挂在总线上，必须通过接口和系统相连。1、CPU使用的信号是TTL电平，而外设大多是复杂的

2、机电设备，往往不能用TTL电平驱动，一般都有自己的电源系统和信号电平。2、I/O接口电路必须具有的基本功能是：输入有缓冲功能（避免多个外设引起总线竞争）；输出有锁存功能（解决快速CUP和慢速外设之间的不协调问题）。如下图所示两点说明：在总线结构的微机系统中，任一时刻只能有一个设备利用总线进行数据传送，输入设备的数据线应通过三态门与系统相连。当设备1与CPU进行数据传送时，设备2的数据信号应处于三态当设备2与CPU进行数据传送时，设备1的数据信号应处于三态总线CPU输入设备1EN1EN2输入设备2多个输入设备连在总线上时，

3、只有进行数据传送设备的数据线处于工作状态，而未进行数据传送设备的数据线应处于高阻态。总线CPU输入设备1EN1EN2输入设备2输入设备3EN3...在总线结构的微机系统中，CPU送出的数据以广播的形式在数据线上传出。CPU总线输出设备1输出设备2输出设备3输出设备41.数据传送给哪个输出设备？2.CPU要利用总线不停的传送数据,总线上的数据变化快，如何使慢速设备有足够的时间处理数据？输出设备利用锁存器接受CPU输出的数据。1.使某输出设备锁存器的控制端处于触发状态，数据通过该锁存器。2.当触发信号消失，数据锁存在锁存器中

4、，外设侧数据不随总线侧数据的变化而变化，使慢速的外设有足够的时间处理数据。CPU总线输出设备1CP1锁存器1输出设备2CP2锁存器2输出设备3CP3锁存器3输入设备的I/O接口要起到三态门的作用输出设备的I/O接口要起到锁存的作用数据总线DB控制总线CB地址总线AB存储器I/O接口输入设备I/O接口输出设备CPU二、简单的输入输出接口芯片最常用的简单的输入输出接口芯片主要有缓冲器和锁存器1、缓冲器74LS244和74LS2452、锁存器74LS273和74LS3731G2GY3~Y0Y7~Y4A3~A0A7~A4含两个4

5、位三态驱动器功能表1GA3~0Y3~000001110高阻11高阻2GA7~4Y7~400001110高阻11高阻单向三态驱动器74LS244GDIR双向三态驱动器74LS245Y7~Y0A7~A0功能表GDIR00AY01AY10高阻11高阻三态锁存器74LS373（具有三态和锁存功能的驱动器）D0Q0D7Q7OEG功能表OEGDQ010001110其它×Q0(不变）1××高阻OE高阻（三态）控制G触发（锁存）控制*74LS273是不含三态门的8D锁存器数据信息是CPU和I/O设备交换的基本信息，通常是8位或16位。状

6、态信息反映了当前外设的工作状态，它是由外设通过接口送入CPU的。控制信息是CPU通过接口送给外设的。CPU通过发送控制信息控制外设的工作。外设种类不同，控制信息也各不相同。CPU通过接口与外部设备连接，接口中有:数据端口(双向)状态端口(输入)命令（控制）端口(输出)三、输入/输出端口及其寻址方式1、CPU与外部设备之间的接口信息简单的外设接口每一个I/O端口对应一个I/O地址，CPU由端口地址区分I/O端口，从硬件角度看，端口可以理解为寄存器。在I/O操作中，主要有三类信息：数据信息、状态信息和控制信息，分别存放于相

7、应的端口。CPU对外设输入/输出的控制，是通过对接口电路中各I/O端口的读/写操作完成的。总结：在微型计算机系统中，端口的编址通常有两种不同的方式，一是I/O端口与存储器单元统一编址；二是I/O端口独立编址。1）.I/O端口与存储器单元统一编址该方式也称为存储器映像(MemoryMapped)I/O方式。把每个I/O端口都当作一个存储器单元看待，I/O端口与存储器单元在同一个地址空间中进行统一编址。常在整个地址空间中划分出一小块连续的地址分配给I/O端口。被分配给I/O端口的地址，存储器不能再使用。如下页图所示。2、输入

8、/输出端口的寻址方式内存映射与I/O映射编址(a)统一编址；(b)独立编址统一编址方式的优点：简化指令系统的设计，I/O控制信号与存储器的控制信号共用，给应用带来极大的方便。访问存储器的指令种类多、寻址方式多样化。对I/O设备可以使用功能强大且像访问存储器那样的指令，带来了很大的灵活性。统一编址方式的缺点：外设占用了