计算机控制技术 第2版 教学课件 作者 李江全 第2章 总线接口与过程通道2（IO接口）.ppt

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1、计算机控制技术——I/O接口I/O接口定义微机接口技术是采用硬件与软件相结合的方法，使微处理器与外部设备进行最佳的匹配，实现CPU与外部设备之间的高效、可靠的信息交换的一门技术。接口技术是把由处理器、存储器等组成的基本系统与外部设备连接起来，从而实现计算机与外部设备通信的一门技术。处理器通过总线与接口电路连接，接口电路再与外部设备连接，因此CPU总是通过接口与外部设备发生联系。微机的应用是随着外部设备的不断更新和接口技术的发展而深入到各个领域的，因此接口技术是组成任何实用微机系统的关键技术，任何微机应用开发工作都离不开接口的设计、选用和连接。实际

2、上，任何一个微机应用系统的研制和设计，主要就是微机接口的研制和设计，需要设计的硬件是一些接口电路，所要编写的软件是控制这些电路按要求工作的驱动程序。因此，微机接口技术是一种用软件和硬件综合来完成某一特定任务的技术，掌握微机接口技术已成为当代科技和工程技术人员应用微机必不可少的基本技能。所谓接口就是微处理器CPU与外部连接的部件，是CPU与外部设备进行消息交换的中转站。如源程序或数据要通过接口从输入设备送入计算机，运算结果要通过接口向输出设备送出；控制命令通过接口发出，现场状态通过接口取进来，实现现场的实时控制等。接口可以抽象地定义为一个部件（Un

3、it）或一台设备（Device）与周围环境的理想分界面。这个假设的分界面切断该部件或设备与周围环境的一切联系，当一个组件或设备与外界环境进行任何信息交换和传输时，必须通过这个假想的分界面，我们称这个分界面为接口（Interface）。所谓标准接口，就是指明确定义了几何尺寸、信号功能、信号电平等的接口。有了标准接口，可以使不同类型、不同生产厂家的数据终端和数据通信设备之间方便地进行通信。I/O设备I/O设备外部设备是微机系统的重要组成部分。首先，任何计算机必须有一条接受程序和数据的通道，才能接收外界的信息来进行处理，这就必须有输入设备，如键盘、操纵

4、杆、鼠标器、光笔、触摸屏和扫描仪等。而处理的结果还必须送给要求进行信息处理的人或设备，才能为人或设备所利用，这就必须有输出设备，如CRT显示终端、打印机和绘图仪等。为了将计算机应用于数据采集、参数检测和实时控制等领域，必须向计算机输入反映测控对象的状态和变化的信息，经过中央处理器处理后，再向控制对象输出控制信息。这些输入信息和输出信息的表现形式是干差万别、千姿百态的，可能是开关量或数字量，更可能是各种不同性质的模拟量，如温度、湿度、压力、流量、长度、刚度和浓度等，因此需要把各种传感器和执行机构与微处理器或微机连接起来。所有这些设备统称为外部设备或

5、输入/输出设备，即I/O设备。由于计算机的外围设备品种繁多，几乎都采用了机电传动设备，因此，CPU在与I/O设备进行数据交换时存在以下问题：1）速度不匹配。I/O设备的工作速度一般要比CPU慢许多，而且由于种类不同，它们之间的速度差异也很大，例如硬盘的传输速度就要比打印机快很多。2）时序不匹配。各个I/O设备都有自己的定时控制电路，以自己的速度传输数据，无法与CPU的时序取得统一。3）信息格式不匹配。不同的I/O设备存储和处理信息的格式不同，例如可以分为串行和并行两种；也可以分为二进制格式、ASCII编码和BCD编码等。4）信息类型不匹配。不同I

6、/O设备采用的信号类型不同，有些是数字信号，有些是模拟信号，因此所采用的处理方式也不同。基于以上原因，I/O设备一般不和微机内部直接相连，而是必须通过I/O接口与微机内部进行信息交换。接口的作用主要就是为了解决计算机与外部设备连接时存在的各种矛盾。接口电路接口是计算机系统中一个部件与另一些部件的相互联系，它是系统各部分之间进行信息交换的桥梁。在计算机系统内各部件之间或计算机与外设之间，或更一般的智能设备与智能设备之间的联系实际上都是部件与总线的联系，这样，接口又可定义为部件（此处部件所指小至单一元件、大至一个智能系统）与某一具体总线之间的一切联系

7、，介于该部件与总线之间为实现这种联系所必需的全部电路称为接口电路。接口电路的作用就是将来自外部设备的数据信号传送给CPU，CPU对数据进行适当的加工后再通过接口传回外部设备，所以接口的基本功能就是对数据传送控制。I/O接口电路也简称接口电路，它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件(电路)。为什么要设置接口电路?1)解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题；2)解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题；3)解决CPU的负载能力和外围设备端口选择问题；4)接口电路可实现端口的可编程功能以及错误检测功能。接口1为程序存储器ROM接

8、口，接口2为数据存储器RAM接口；接口3为打印机接口，接口4为显示器接口；接口5为键盘接口；接口6为系统间接接口；RS-232C为通用串