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1、第六章 微型計(jì)算機(jī)的輸入與輸出61 接口電路概述接口的定義:接口(interface)是微處理器與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站。微處理器 接口 外界微機(jī)接口技術(shù)是采用硬件與軟件相結(jié)合的方法,研究微處理器如何與外部世界進(jìn)行最佳耦合與匹配,以在微處理器與外界之間實(shí)現(xiàn)高效、可靠的信息交換的一門(mén)技術(shù)。外界:微處理器之外的所有設(shè)備、電路。 如:存儲(chǔ)器、輸入輸出(I/O)設(shè)備、控制設(shè)備、A/D卡、D/A卡等一、接口電路的功能: 1 數(shù)據(jù)緩沖功能:解決高速CPU與低速外設(shè)之間的矛盾輸出必須要有鎖存功能輸入必須要有緩沖功能 2 提供輸入、輸出過(guò)程中的狀態(tài)信號(hào) 3 解決計(jì)算機(jī)與外設(shè)信號(hào)得不匹配問(wèn)題:信號(hào)轉(zhuǎn)換功能:電
2、平的匹配 4 設(shè)備選擇:多個(gè)外設(shè)時(shí),每一時(shí)刻只能與一臺(tái)外設(shè)交換信息二、接口與端口一種外設(shè)對(duì)應(yīng)一個(gè)接口,一個(gè)接口電路對(duì)應(yīng)有多個(gè)端口:數(shù)據(jù)端口、 狀態(tài)端口 命令端口三、外設(shè)的編址方式有兩種:1 外設(shè)端口單獨(dú)編址有單獨(dú)的指令,單獨(dú)的I/O操作線如:8088優(yōu)點(diǎn):速度快缺點(diǎn):占用CPU的資源2 外設(shè)與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址優(yōu)點(diǎn):不需要單獨(dú)的指令和操作線,節(jié)省CPU資源;訪問(wèn)RAM的指令便可以訪問(wèn)I/O口,靈活方便;缺點(diǎn):占用了RAM空間。3MCS51單片機(jī)接口技術(shù)中的一般問(wèn)題 輸入和輸出指令8031: I/O口和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編碼,無(wú)單獨(dú)I/O指令輸出:MOVX DPTR,A ; MOVX Ri, A ;i
3、=0,1輸入:MOVX A,DPTR ; MOVX A, Ri ;16位地址放入DPTR中,使用Ri,要先置P2口,例1:將地址7FF0H中的數(shù)據(jù)輸入(讀I/O口) MOV DPTR,#7FF0H;I/O口地址MOVX A,DPTR;讀入或:MOV P2,#7FH;高位地址MOV RO,#0F0H;地位地址MOVX A,R0; 讀 例2:將2FH輸出到1FFFH端口 MOV DPTR,#1FFFH;MOV A,#2FH;要輸出的數(shù)據(jù)送A MOVX DPTR,A;或:MOV P2,#1FH;MOV R1,#0FFH;MOV A,#2FH;MOVX R0,A;2 接口時(shí)序 與外部RAM接口時(shí)序一樣
4、: 相關(guān)信號(hào):P2,P0,ALE, T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 OSCALEPSENRDP2 地址A15- A8P0 讀入指令 A7-A0 浮空 數(shù)據(jù)輸入 I/O口讀時(shí)序I/O口操作2個(gè)機(jī)器周期完成,寫(xiě)周期 WR 為低,RD 為高 3 外設(shè)地址的確定譯碼法與外部RAM一樣:線選法和全地址譯碼法線選法:P2.7 0111 1111 1111 1111 7FFFH P2.6?全地址譯碼法:使用譯碼器 74LS138 74LS139 74LS154 8031 P2.7 8255 DAC0832 ADC0809 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 6116 P2.
5、2 2764 CE 2764: 0000H1FFFH6116: E800HEFFFH8255: 7FFCH7FFFH0832: BFFFH0809: DFFFH6.2 輸入/輸出傳送的方式一、 無(wú)條件傳送1 外設(shè)的速度足夠快;如:數(shù)模轉(zhuǎn)換2 兩次傳送的時(shí)間足夠長(zhǎng);如:LED二、查詢式傳送方式(有條件傳送):存在“準(zhǔn)備好”信號(hào)優(yōu)點(diǎn):接口電路簡(jiǎn)單缺點(diǎn):效率低適用場(chǎng)合:速度要求不高,CPU不忙的情況三、 中斷傳送方式:外設(shè)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后,向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng),CPU響應(yīng)中斷后,在中斷服務(wù)程序中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送, 傳送完畢后,CPU返回主程序。優(yōu)點(diǎn):實(shí)時(shí)性強(qiáng)適用:速度不太高,CPU較忙,尤其適用于實(shí)時(shí)控制四、 DMA(存儲(chǔ)器直接存儲(chǔ))方式 在DMA控制器的控制下,數(shù)據(jù)傳送在外設(shè)與存儲(chǔ)器之間直接進(jìn)行,傳送過(guò)程不需要CPU的參與。 優(yōu)點(diǎn):速度快,節(jié)省CPU時(shí)間 缺點(diǎn):需要DMA控制器,電路復(fù)雜,硬件開(kāi)銷(xiāo)大五、設(shè)計(jì)接口電路的基本方法 1 熟悉CPU的結(jié)構(gòu)與外設(shè)的原理 CPU接口方式,電平類(lèi)型,數(shù)據(jù)傳送方式等 外設(shè)工作原理, 數(shù)據(jù)線寬度,電平類(lèi)型 2 合理地選擇元器件 根據(jù)實(shí)際需要,選擇現(xiàn)成的元器件 常用的可編程集成電路:INTEL8255 INTEL8155/8156 8243 8253/8254 MC146818 D
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