微机原理与接口技术——第7章.ppt

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1、第七章输入输出和接口技术课程要求：学习各种类型接口芯片的基本工作原理基本程序设计芯片与CPU连接将各种芯片按要求的地址空间分配，设计电路原理图冯.诺依曼计算机结构输入输出接口输入输出设备是计算机与外界交换信息的设备。输入输出接口则是中央处理器与输入输出设备之间的控制电路。接口设计涉及两个基本问题：中央处理器如何识别各个设备；中央处理器如何控制设备的工作、响应设备的请求和进行数据交换。计算机的总线结构计算机组成：CPU，内存条，硬盘驱动器（软盘驱动器），键盘，显示器，电源，机箱。磁盘控制器，显示卡，声卡……通过计算机系统内部总线联接：

2、数据总线、地址总线、控制总线……接口的功能和基本结构基本功能：实现在不同功能部件之间信息的有效的传输。接口电路一般由数据变换、数据缓冲（锁存），以及控制和反映状态的电路组成。接口电路数据口：数据传送。（与系统数据总线连接）。地址总线+片选信号：片选信号的惟一性。控制口：用来完成对接口电路的操作。状态口：保存外设的工作状态。由一组寄存器构成。有的接口电路本身就带有微处理器，称为智能型接口。数据传送形式只有两种方式：串行传送和并行传送。相对应分串行接口与并行接口。串行数据传送方式：任一时刻只能传送一位二进制数据。并行数据传送方式：同一时

3、刻可传送多位二进制数据，每一位数据对应一根线路（数据总线组成）。信道并行数据传送若干根传送数据的导线，组成数据总线。根据同时可传送的数据位数，有不同的总线宽度。8、16、32……为控制数据传送过程，还需要表示数据状态的信息，和控制数据传送（方向）等控制信息。读、写和使能等信号——控制总线。ALE、IO/M、RD、WR、DT/R、DEN、（CS）（INTR、INTA）数据传送控制方式对处理器而言，数据传送仍然为输入输出操作过程。8086/8088的传送指令MOV和输入输出指令IN、OUT。RD、WR、（M/IO）可有三种工作方式：查询

4、、中断和DMA。查询方式：处理器询问外设。简单，效率不高，占用处理器较多的时间，或对外设服务不及时。用于对发光二极管、开关、继电器、电动机等简单设备操作和状态测试。传送控制方式中断方式：中断方式是外设主动向处理器申请服务。处理器工作效率高，并且能使外设及时得到服务。（第六章的中断系统）。DMA方式：在存储器与外设之间开辟一条高速数据通道，在传送过程中不需要处理器参与。大量数据传输时效率高。（第8章）。简单输出接口采用（缓冲）锁存器作为输出接口。锁存器74LS373（74LS374，74LS273）：封装相同，功能相似，引脚定义基本相

5、同。与8282的逻辑功能类似。功能上的差别：373：电平触发，三态输出374：边沿触发，三态输出273：边沿触发，带总清。非三态输出8282逻辑及真值表简单输入接口缓冲器作为输入接口：必须具有三态输出功能。74LS244，74LS245等。与8286芯片逻辑类似。锁存器作为输入接口：带寄存器。（74LS373，74LS374）信号经“缓冲”后，增强驱动能力（可驱动8个TTL芯片）。74LS244，74LS245。74LS244分为两组，每组4位。单向缓冲器、三态输出。控制信号：G74LS2458位双向缓冲器、三态输出。控制信号：DI

6、R、G8286逻辑及真值表采用74LS245和74LS373作为输入输出接口。注意：再简单的接口也有地址问题，CS为片选信号，确定地址。图中，一为输出、一为输入，因此CS可以不同，也可以相同（用同一地址）。每一个373可接8个发光二极管，每一个245（244）可接8个开关。简单接口实验LAB6000带的硬件实验3、4。要求大约每一秒钟采样开关状态一次，并显示开关状态。（根据开关状态，改变显示方式：循环左移、循环右移、8位同时闪烁、间隔闪烁……）输入输出接口扩展CPU引脚数有限，（直接带负载能力有限）。扩大系统的适应能力只要适合应用目

7、的的芯片都可以用。（注意逻辑与电平的匹配问题。）可编程芯片，功能比普通TTL、CMOS等芯片功能强，有多种工作方式。根据应用目的专门设计。适合特定的工作领域。通用可编程芯片：PAL、GAL、CPLD、FPGA。并行接口电路8255A一种通用、可编程、接口电路芯片，（3个8位并行数据接口）。扩展了CPU端口。40个引脚，双列直插式封装；单5V电源，TTL电平；3种工作方式，可构成各种类型的接口电路。8255A内部有与外设接口和与处理器接口两部分组成。8255A的内部结构和引脚与处理器接口双向数据总线D7~D0；读信号、写信号：、；地址

8、信号A1、A0；片选信号。复位信号RESET：高电平时复位8255A，使所有内部寄存器(包括控制寄存器)均被清除，所有数据端口(端口A、B和C)均被置成输入方式。8255A扩展端口共有3个八位的并行端口（A、B、C）。对应的引脚分别是