计算机控制技术2-2

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1、第三节II／OO接口设计�I／O接口设计的任务是根据生产过程和生产机械控制或管理的要求及外围设备的特性，选定各被控设备的I／O控制方式，设计出合适的I／O接口硬件电路和相应的接口控制程序，使CPU和被控设备之间能适时、可靠的交换信息，从而保证满足实时控制、数据采集或管理所提出的要求。�选定的I／O控制方式不同，接口的硬件和软件将不同�实现某一I／O功能，可以用硬件来实现，也可以用软件来实现�设计时应将控制方式的确定和硬件及软件设计综合起来考虑。第三节II／OO接口设计�本节的主要任务是介绍I／O接口的硬件电路设计。�下面介绍I／O接口的编址方式�I／O接口与CPU的连接�I／O接

2、口的扩展及接口设计举例第三节II／OO接口设计一、I／O接口的编址方式�CPU与外围设备交换信息时，有一个I／O接口的寻址问题，这涉及I／O接口的编址方式。�常用两种编址方式:�I／O接口与存储器统一编址�I／O接口独立编址第三节II／OO接口设计一、I／O接口的编址方式1、I／O接口独立编址将存储器地址空间和I／O接口地址空间分开设置，互不影响。设有专门的输入指令(1N)和输出指令(OUT)来完成I／O操作。例如，Z80微处理器的I／O接口是按独立编址方式的，它利用MREQ和IORQ区分是访问存储器地址空间还是I／O接口地址空间，利用读、写操作信号RD、WR区分是读操作还是写操

3、作。存储器的地址译码使用16位地址(A0～A15)，可以寻址64KB的内存空间，而I／O接口的地址译码仅使用地址总线的低8位(A0～A7)，可以寻址256个I／O端口地址空间。第三节II／OO接口设计一、I／O接口的编址方式1、I／O接口独立编址8086微处理器的I／O接口也是属于独立编址方式的。它允许有65535(64K)个8位的I／O端口，两个编号相邻的8位端口可以组合成一个16位端口。指令系统中既有访问8位端口的输入输出指令，也有访问16位端口的输入输出指令。第三节II／OO接口设计一、I／O接口的编址方式1、I／O接口独立编址8086输入输出指令可以分为两大类：直接的输入

4、输出指令如INAL，55H；OUT70H，AX间接的输入输出指令如INAX，DX；OUTDX，AL)在执行间接输入输出指令前，必须在DX寄存器中先设置好访问端口号。第三节II／OO接口设计一、I／O接口的编址方式�CPU在执行访问I／O端口的指令，即执行输入指令(1N)和输出指令(OUT)时，会产生有效的RD信号或WR信号，同时使M/IO信号处于低电平。�8086最小模式系统中，信号M/IORDWR、、和读／写操作的对应关系第三节II／OO接口设计一、I／O接口的编址方式�而在最大模式下，由于引脚不够用，没有直接输出M/IORDWR、、，而由S2、S1、S0输出三个总线周期状态信

5、号编码送至总线控制器8288，经8288解读后，再生成存储器读／写和I／O读／写两组控制信号。�MRDC(读存储器命令信号)、MWTC(写存储器命令信号)�IODC(读I／O命令信号)和(IOTC写I／O命令信号)。第三节II／OO接口设计一、I／O接口的编址方式2、I／O接口与存储器统一编址方式编址方式不区分存储器地址空间和I／O接口地址空间，把所有的I／O接口的端口都当作是存储器的一个单元对待，每个接口芯片都安排一个或几个与存储器统——编号的地址号。也不设专门的输入／输出指令，所有传送和访问存储器的指令都可用来对I／O接口操作。�M6800和6502微处理器以及Intel51

6、系列、96系列单片机就是采用I／O接口与存储器统一编址的。第三节II／OO接口设计一、I／O接口的编址方式�两种编址方式有各自的优缺点�独立编址方式的主要优点是内存地址空间与I／O接口地址空间分开，互不影响，译码电路较简单，并设有专门的I／O指令，所编程序易于区分，且执行时间短，快速性好。�其缺点是只用I／O指令访问I／O端口，功能有限且要采用专用I／O周期和专用的I／O控制线，使微处理器复杂化。第三节II／OO接口设计一、I／O接口的编址方式�两种编址方式有各自的优缺点�统一编址方式的主要优点是访问内存的指令都可用于I／O操作，数据处理功能强，同时I／O接口可与存储器部分公用译

7、码和控制电路。�其缺点一是I／O接口要占用存储器地址空间的一部分，二是因不用专门的I／O指令，程序中较难区分I／O操作。第三节II／OO接口设计一、I／O接口的编址方式�I／O接口的编址方式是由所选定的微处理器决定�接口设计时应按所选定的处理器所规定的编址方式来设计I／O接口地址译码器。�独立编址的微处理器的I／O接口也可以设计成统一编址方式使用�如在8086系统中，就可通过硬件将I／O接口的端口与存储器统一编址。第三节II／OO接口设计二、I／O接口与系统的连接�I／O接口是C