第9章 扩展IO接口设计.ppt

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1、I/O的基本模型第9章扩展I/O接口设计并行接口——8255A9.1I/O接口基本模型微型计算机系统可通过系统总线与外设相连，进行系统的扩展与开发，而外设必须通过接口才能与CPU交换信息。CPU或系统总线I/O接口电路外设9.1.1I/O接口的交换信息1.数据信息(DATA)(1)数字量由键盘、光电输入机等输入的信息。(通常以二进制表示的数或以ASCII码表示的数或字符)CPU与外设交换的基本信息是数据，有三种类型：(2)模拟量非电量信息传感器电量信号处理A/DCPU(3)开关量两个状态的量(可以用0、1表示)例如电

2、机的启与停，开关的合与开等。2.状态信息(STATUS)输入时，输入设备是否准备好？(READY)输出时，输出设备是否空闲？(BUSY)反映当前外设工作状态的信息，例如：3.控制信息(CONTROL)例如控制I/O设备启动或停止等。CPUI/O设备I/O接口123ABDBCBDATASTATUSCONTROLCPU与外设之间的接口信息通过接口输出用以控制外设工作的信息。（1）速度的匹配外设的读写速度可能很慢。CPU与端口进行快速数据交换，端口与外设进行慢速交换。端口作为微型机与外设间传递数据的中间缓冲站。9.1.2I/

3、O接口的功能（2）信息格式的变换外部设备的数据形式可能是数字量、模拟量或开关量等，数字量可能采用并行方式或串行方式。接口电路的功能之一是将不同信息格式变换为CPU能接收的标准并行信息，如串并转换、A/D、D/A转换等。（4）信号电平的匹配即电平配合、信号类型、信号电平、信号格式等的转换（3）时序的匹配CPU时序与外设时序可能不一致，由接口电路实现匹配。（5）数据缓冲对所传送的数据提供缓冲、隔离以及寄存的功能。（7）校验和检查在微机系统中，通常为I/O接口配备有校验功能，并且可以将出错信息报告给微处理器。（6）地址译码通

4、过地址译码电路对外围设备I/O地址寻址。外部设备与微处理器进行信息交换必须通过访问该外设相对应的端口来实现。具体访问这些外设端口的过程叫做寻址。通常有两种寻址方式：存储器映像的I/O寻址方式和I/O端口单独寻址方式。9.1.3I/O端口及其寻址方式9.1.4I/O接口的数据传送方式微处理器与外设间的数据传送通常包括无条件传送、查询传送、中断传送、以及DMA方式。1、无条件传送方式无条件传送一般适合于数据传送不太频繁的情况，如对开关、数码显示器等一些简单外设的操作。所谓无条件，就是假设外设已处于就绪状态，数据传送时，程序

5、就不必再去查询外设的状态，而直接执行相应指令进行数据传输。2、条件传送方式条件传送也称为查询传送方式。它在执行输入输出操作之前，需通过测试程序对外部设备的状态进行检查。当所选定的外设已准备“就绪”后，才开始进行输入输出操作。查询传送方式流程图查询传送方式工作流程包括三个基本工作环节（2）查询环节CPU从读取状态寄存器的标志位。（3）传送环节当上一环节完成后，将对数据口实现寻址，从数据端口输入数据，或从数据端口输出数据。（1）读取状态字主要通过检测状态寄存器的标志位来检查外设是否“就绪”。3、中断传送方式为了进一步提高C

6、PU的效率和使系统有实时性能，可以采用中断传送方式。在中断传送方式下，当外设准备好时，主动向CPU发出中断请求，请求CPU进行数据的输入输出。中断方式的数据输入采用中断传送方式时,外设处于主动地位,无需CPU花费大量时间去查询外设的工作状态。与程序方式相比，大大提高了CPU的效率。外设请求中断INTR有效主程序中断服务程序输入数据外设准备数据4、DMA方式DMA(DirectMemoryAccess):是存储器与外设或存储器之间进行大量数据传送的方法，是在DMA控制器(DMAC)的控制下进行的。CPU总线存储器外设程序

7、控制的数据输入/输出DMADMA与程序控制数据传送路径比较DMA与程序控制数据传送路径的比较传送方式的比较无条件传送：慢速外设需与CPU保持同步查询传送：简单实用，效率较低中断传送：外设主动，可与CPU并行工作，但每次传送需要大量额外时间开销DMA传送：DMAC控制，外设直接和存储器进行数据传送，适合大量、快速数据传送微机系统的信息交换有并行通信和串行通信两种方式。并行通信是以微处理器的字长为传输单位；适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换。实现并行通信的接口称之为并行接口。9.28255A概述22西

8、北农林科技大学水利与建筑工程学院Intel公司的80/85系列接口电路都可以直接与MCS-51接口。常用的接口器件为：8255：可编程通用并行接口电路；8253/8254：可编程定时/计数器；8155/8156：可编程RAM/IO/TIMER扩展芯片；8251：可编程串行接口电路；8279：可编程键盘显示接口电路；以上器件最大的特