第7章輸入輸出接口

1、第第7章章 輸入輸出接口輸入輸出接口l7.1 微機(jī)接口概述l7.2 I/O端口及其編址方式l7.3 端口地址譯碼l7.4 CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式7.1 微機(jī)接口及接口技術(shù)l7.1.1. 設(shè)置接口電路的目的l7.1.2 接口電路中的信息l7.1.3 接口的基本功能l7.1.4 接口的基本結(jié)構(gòu)返返 回回7.1.1.設(shè)置接口電路的目的lCPUCPU與外設(shè)兩者的信號(hào)線不兼容，在信號(hào)線功能定義、邏與外設(shè)兩者的信號(hào)線不兼容，在信號(hào)線功能定義、邏輯定義和時(shí)序關(guān)系上都不一致輯定義和時(shí)序關(guān)系上都不一致l l兩者的工作速度不兼容，兩者的工作速度不兼容，CPUCPU速度高，外設(shè)速度低速度高，外設(shè)速度低 l若

2、不通過(guò)接口，而由若不通過(guò)接口，而由CPUCPU直接對(duì)外設(shè)的操作實(shí)施控制，就直接對(duì)外設(shè)的操作實(shí)施控制，就會(huì)使會(huì)使CPUCPU處于窮于應(yīng)付與外設(shè)打交道之中，大大降低處于窮于應(yīng)付與外設(shè)打交道之中，大大降低CPUCPU的的效率效率 l若外部設(shè)備直接由若外部設(shè)備直接由CPUCPU控制，也會(huì)使外設(shè)的硬件結(jié)構(gòu)依賴(lài)控制，也會(huì)使外設(shè)的硬件結(jié)構(gòu)依賴(lài)于于CPUCPU，對(duì)外設(shè)本身的發(fā)展不利。，對(duì)外設(shè)本身的發(fā)展不利。 數(shù)字化存儲(chǔ)數(shù)字化存儲(chǔ)示波器、數(shù)示波器、數(shù)字化萬(wàn)用表字化萬(wàn)用表終端、調(diào)制終端、調(diào)制解調(diào)器解調(diào)器 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 開(kāi)關(guān)量輸入開(kāi)關(guān)量輸入 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 開(kāi)關(guān)量輸出開(kāi)關(guān)量輸出鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、數(shù)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、數(shù)

3、字化字化 儀、光筆、儀、光筆、圖形輸入儀麥克圖形輸入儀麥克風(fēng)、掃描儀風(fēng)、掃描儀 打印機(jī)打印機(jī)顯示器顯示器磁盤(pán)磁帶磁盤(pán)磁帶軟盤(pán)光盤(pán)軟盤(pán)光盤(pán)智能儀器接口智能儀器接口通信接口通信接口過(guò)程控制接口過(guò)程控制接口輸入接口輸入接口輸出接口輸出接口外存接口外存接口CPU內(nèi)存內(nèi)存 DB AB CB圖圖7-17-1微機(jī)系統(tǒng)各類(lèi)接口框圖微機(jī)系統(tǒng)各類(lèi)接口框圖 返返 回回7.1.2 7.1.2 接口電路中的信息接口電路中的信息 v數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息v狀態(tài)信息狀態(tài)信息v控制信息控制信息習(xí)慣上把分別傳送這三種信息的端口稱(chēng)為習(xí)慣上把分別傳送這三種信息的端口稱(chēng)為數(shù)據(jù)口、狀態(tài)口、控制口數(shù)據(jù)口、狀態(tài)口、控制口 1數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息l（

4、1）數(shù)字量：數(shù)字量： 通常以通常以8位或位或16位的二進(jìn)制數(shù)以及位的二進(jìn)制數(shù)以及ASCII碼的形式傳輸，碼的形式傳輸，主要指由鍵盤(pán)、磁盤(pán)、光盤(pán)等輸入的信息或主機(jī)送給打主要指由鍵盤(pán)、磁盤(pán)、光盤(pán)等輸入的信息或主機(jī)送給打印機(jī)、顯示器、繪圖儀等的信息。印機(jī)、顯示器、繪圖儀等的信息。l（2）模擬量：模擬量： 模擬的電壓、電流或者非電量。對(duì)模擬量輸入而言，需模擬的電壓、電流或者非電量。對(duì)模擬量輸入而言，需先經(jīng)過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)先經(jīng)過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量；如果需要輸出模擬控制量的話，就要進(jìn)行上述過(guò)程量；如果需要輸出模擬控制量的話，就要進(jìn)行上述過(guò)程的逆轉(zhuǎn)換。的逆

5、轉(zhuǎn)換。l（3）開(kāi)關(guān)量：開(kāi)關(guān)量： 用用“0”和和“1”來(lái)表示兩種狀態(tài)，如開(kāi)關(guān)的通來(lái)表示兩種狀態(tài)，如開(kāi)關(guān)的通/斷、電機(jī)斷、電機(jī)的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)/停、閥門(mén)的開(kāi)停、閥門(mén)的開(kāi)/關(guān)等。關(guān)等。2狀態(tài)信息狀態(tài)信息lCPU在傳送數(shù)據(jù)信息之前，經(jīng)常需要先了解外在傳送數(shù)據(jù)信息之前，經(jīng)常需要先了解外設(shè)當(dāng)前的狀態(tài)。如輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好、設(shè)當(dāng)前的狀態(tài)。如輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好、輸出設(shè)備是否忙等。輸出設(shè)備是否忙等。l用于表征外設(shè)工作狀態(tài)的信息就叫做狀態(tài)信息，用于表征外設(shè)工作狀態(tài)的信息就叫做狀態(tài)信息，它總是由外設(shè)通過(guò)接口輸入給它總是由外設(shè)通過(guò)接口輸入給CPU的。的。l狀態(tài)信息的長(zhǎng)度不定，可以是狀態(tài)信息的長(zhǎng)度不定，可以是1個(gè)二

6、進(jìn)制位或多個(gè)二進(jìn)制位或多個(gè)，含義也隨外設(shè)的具體情況不同而不同。個(gè)，含義也隨外設(shè)的具體情況不同而不同。3控制信息控制信息l用來(lái)發(fā)布控制命令、控制外設(shè)工作的信息，用來(lái)發(fā)布控制命令、控制外設(shè)工作的信息，例如例如A/D轉(zhuǎn)換器的啟停信號(hào)。轉(zhuǎn)換器的啟停信號(hào)。l控制信息總是控制信息總是CPU通過(guò)接口發(fā)出的。通過(guò)接口發(fā)出的。返返 回回7.1.3 接口的基本功能l1 1 速度協(xié)調(diào)速度協(xié)調(diào)l2 2 數(shù)據(jù)鎖存數(shù)據(jù)鎖存l3. 3. 三態(tài)緩沖三態(tài)緩沖l4 4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換1. 速度協(xié)調(diào)l由于速度上的差異，使得數(shù)據(jù)的由于速度上的差異，使得數(shù)據(jù)的I/O傳送只能以傳送只能以異步方式進(jìn)行，即只能在確認(rèn)外設(shè)已為數(shù)據(jù)傳異步方式

7、進(jìn)行，即只能在確認(rèn)外設(shè)已為數(shù)據(jù)傳送作好準(zhǔn)備的前提下才能進(jìn)行送作好準(zhǔn)備的前提下才能進(jìn)行I/O操作。而要知操作。而要知道外設(shè)是否準(zhǔn)備好，就需要通過(guò)接口電路產(chǎn)生道外設(shè)是否準(zhǔn)備好，就需要通過(guò)接口電路產(chǎn)生或傳送外設(shè)的狀態(tài)，以此進(jìn)行或傳送外設(shè)的狀態(tài)，以此進(jìn)行CPU與外設(shè)之間與外設(shè)之間的速度協(xié)調(diào)。的速度協(xié)調(diào)。2 數(shù)據(jù)鎖存l在接口電路中需設(shè)置鎖存器，以保存輸出數(shù)據(jù)在接口電路中需設(shè)置鎖存器，以保存輸出數(shù)據(jù)直至為輸出設(shè)備所接收。因此數(shù)據(jù)鎖存就成為直至為輸出設(shè)備所接收。因此數(shù)據(jù)鎖存就成為接口電路的一項(xiàng)重要功能。接口電路的一項(xiàng)重要功能。 3. 三態(tài)緩沖l只允許當(dāng)前時(shí)刻正在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)源使用數(shù)據(jù)總只允許當(dāng)前時(shí)刻正

8、在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)源使用數(shù)據(jù)總線，其它數(shù)據(jù)源都必須與數(shù)據(jù)總線處于隔離狀態(tài)。為此線，其它數(shù)據(jù)源都必須與數(shù)據(jù)總線處于隔離狀態(tài)。為此要求接口電路能為數(shù)據(jù)輸入提供三態(tài)緩沖功能。要求接口電路能為數(shù)據(jù)輸入提供三態(tài)緩沖功能。l三態(tài)緩沖電路就是具有三態(tài)輸出的門(mén)電路，因此也稱(chēng)之三態(tài)緩沖電路就是具有三態(tài)輸出的門(mén)電路，因此也稱(chēng)之為三態(tài)門(mén)（為三態(tài)門(mén)（TSL）。所謂三態(tài)，就是指低電平狀態(tài)、高）。所謂三態(tài)，就是指低電平狀態(tài)、高電平狀態(tài)和高阻抗三種狀態(tài)。當(dāng)三態(tài)緩沖器的輸出為高電平狀態(tài)和高阻抗三種狀態(tài)。當(dāng)三態(tài)緩沖器的輸出為高或低電平時(shí)，就是對(duì)數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)三態(tài)緩沖或低電平時(shí)，就是對(duì)數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)三態(tài)緩沖器的

9、輸出為高阻抗時(shí)，就是對(duì)總線的隔離狀態(tài)（也稱(chēng)浮器的輸出為高阻抗時(shí)，就是對(duì)總線的隔離狀態(tài)（也稱(chēng)浮動(dòng)狀態(tài)）。在隔離狀態(tài)下，緩沖器對(duì)數(shù)據(jù)總線不產(chǎn)生影動(dòng)狀態(tài)）。在隔離狀態(tài)下，緩沖器對(duì)數(shù)據(jù)總線不產(chǎn)生影響，猶如緩沖器與總線隔開(kāi)一般。響，猶如緩沖器與總線隔開(kāi)一般。l在電路中，由在電路中，由”三態(tài)控制三態(tài)控制”信號(hào)控制緩沖器的輸出是驅(qū)信號(hào)控制緩沖器的輸出是驅(qū)動(dòng)狀態(tài)還是高阻抗?fàn)顟B(tài)。當(dāng)動(dòng)狀態(tài)還是高阻抗?fàn)顟B(tài)。當(dāng)”三態(tài)控制三態(tài)控制”信號(hào)為低電平信號(hào)為低電平時(shí)，緩沖器輸出狀態(tài)反映輸入的時(shí)，緩沖器輸出狀態(tài)反映輸入的 數(shù)據(jù)狀態(tài)。而當(dāng)數(shù)據(jù)狀態(tài)。而當(dāng)”三三態(tài)控制態(tài)控制”信號(hào)為高電平時(shí)，緩沖器的輸出為高阻抗?fàn)顟B(tài)。信號(hào)為高電平時(shí)，緩

10、沖器的輸出為高阻抗?fàn)顟B(tài)。4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換l 需要使用接口電路進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。其中需要使用接口電路進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。其中包括：模包括：模 / 數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù) / 模轉(zhuǎn)換、串模轉(zhuǎn)換、串 / 并轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)換和并換和并/ 串轉(zhuǎn)換。串轉(zhuǎn)換。7.1.47.1.4接口的基本結(jié)構(gòu)接口的基本結(jié)構(gòu)l1端口l2地址譯碼電路l3數(shù)據(jù)緩沖器與鎖存器1端口lI/O接口通常設(shè)置有若干個(gè)寄存器，用來(lái)暫存接口通常設(shè)置有若干個(gè)寄存器，用來(lái)暫存CPU和外和外設(shè)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息。設(shè)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息。l一般有三類(lèi)寄存器，分別是數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器、一般有三類(lèi)寄存器，分別是數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器、控制寄

11、存器。控制寄存器。l接口內(nèi)的寄存器通常被稱(chēng)為端口。根據(jù)寄存器內(nèi)暫存信接口內(nèi)的寄存器通常被稱(chēng)為端口。根據(jù)寄存器內(nèi)暫存信息的類(lèi)型，分別稱(chēng)為數(shù)據(jù)端口、控制端口和狀態(tài)端口。息的類(lèi)型，分別稱(chēng)為數(shù)據(jù)端口、控制端口和狀態(tài)端口。l每個(gè)端口有一個(gè)獨(dú)立的地址，每個(gè)端口有一個(gè)獨(dú)立的地址，CPU可以用端口地址代碼可以用端口地址代碼來(lái)區(qū)別各個(gè)不同的端口，并對(duì)它們分別進(jìn)行讀來(lái)區(qū)別各個(gè)不同的端口，并對(duì)它們分別進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。寫(xiě)操作。2地址譯碼電路地址譯碼電路l 它由譯碼器或能實(shí)現(xiàn)譯碼功能的其它芯它由譯碼器或能實(shí)現(xiàn)譯碼功能的其它芯片構(gòu)成。片構(gòu)成。l它的作用是進(jìn)行設(shè)備選擇，是接口中不可它的作用是進(jìn)行設(shè)備選擇，是接口中不可缺少的

12、部分。這部分電路不包含在集成接缺少的部分。這部分電路不包含在集成接口芯片中，要由用戶(hù)自行設(shè)計(jì)?？谛酒校捎脩?hù)自行設(shè)計(jì)。3數(shù)據(jù)緩沖器與鎖存器數(shù)據(jù)緩沖器與鎖存器l在微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線上，連接著許多能夠向在微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線上，連接著許多能夠向CPU發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備，如內(nèi)存儲(chǔ)器、外設(shè)的數(shù)據(jù)輸入端口等。數(shù)據(jù)的設(shè)備，如內(nèi)存儲(chǔ)器、外設(shè)的數(shù)據(jù)輸入端口等。l為了不使系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的信號(hào)傳輸發(fā)生為了不使系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的信號(hào)傳輸發(fā)生“信息沖突信息沖突”，要求所有的這些連接到系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的設(shè)備具有三態(tài)輸要求所有的這些連接到系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的設(shè)備具有三態(tài)輸出的功能。出的功能。l也就是說(shuō)，在也就是說(shuō)，在CPU選中該設(shè)備時(shí)

13、，它能向系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線選中該設(shè)備時(shí)，它能向系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，而在其它時(shí)刻，它的輸出端必須呈高阻發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，而在其它時(shí)刻，它的輸出端必須呈高阻狀態(tài)。為此，所有接口的輸入端口必須通過(guò)三態(tài)緩沖器狀態(tài)。為此，所有接口的輸入端口必須通過(guò)三態(tài)緩沖器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。返返 回回7.2 I/O端口及其編址方式l7.2.1 I/0端口l7.2.2 I/O端口的編址方式返返 回回7.2.1 I/0端口l端口（端口（portport）是接口電路中能被）是接口電路中能被CPUCPU直接訪問(wèn)的寄存器的地址。直接訪問(wèn)的寄存器的地址。 l計(jì)算機(jī)給接口電路中的每個(gè)寄存器分配一個(gè)端口，因此計(jì)算機(jī)給

14、接口電路中的每個(gè)寄存器分配一個(gè)端口，因此,CPU,CPU在訪在訪問(wèn)這些寄存器時(shí)，只需指明它們的端口，不需指出是什么寄存器。問(wèn)這些寄存器時(shí)，只需指明它們的端口，不需指出是什么寄存器。 lCPUCPU對(duì)數(shù)據(jù)端口進(jìn)行一次讀或?qū)懖僮?，也就是與該接口連接的外設(shè)對(duì)數(shù)據(jù)端口進(jìn)行一次讀或?qū)懖僮鳎簿褪桥c該接口連接的外設(shè)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸lCPUCPU對(duì)狀態(tài)端口進(jìn)行一次讀操作，就可以獲得外設(shè)或接口自身的狀對(duì)狀態(tài)端口進(jìn)行一次讀操作，就可以獲得外設(shè)或接口自身的狀態(tài)代碼態(tài)代碼lCPUCPU把若干位控制代碼寫(xiě)入控制端口，則意味著對(duì)該接口或外設(shè)發(fā)把若干位控制代碼寫(xiě)入控制端口，則意味著對(duì)該接口或外設(shè)發(fā)出一個(gè)控

15、制命令，要求該接口或外設(shè)按規(guī)定的要求工作出一個(gè)控制命令，要求該接口或外設(shè)按規(guī)定的要求工作返返 回回7.2.2 I/O端口的編址方式l1 端口地址和存儲(chǔ)器地址統(tǒng)一編址，也稱(chēng)端口地址和存儲(chǔ)器地址統(tǒng)一編址，也稱(chēng)存儲(chǔ)器映射方式存儲(chǔ)器映射方式l2 I/O端口地址和存儲(chǔ)器地址分開(kāi)獨(dú)立編端口地址和存儲(chǔ)器地址分開(kāi)獨(dú)立編址，也稱(chēng)址，也稱(chēng)I/O映射方式映射方式 1 統(tǒng)一編址方式統(tǒng)一編址方式l又稱(chēng)為存儲(chǔ)器映像編制方式，從存儲(chǔ)器空間劃出一部分地址空間又稱(chēng)為存儲(chǔ)器映像編制方式，從存儲(chǔ)器空間劃出一部分地址空間給給I/O設(shè)備，把設(shè)備，把I/O接口中的端口當(dāng)作存儲(chǔ)器單元一樣進(jìn)行訪問(wèn)，不接口中的端口當(dāng)作存儲(chǔ)器單元一樣進(jìn)行訪問(wèn)，

16、不設(shè)置專(zhuān)門(mén)的設(shè)置專(zhuān)門(mén)的I/O指令指令l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：l訪問(wèn)訪問(wèn)I/O端口可實(shí)現(xiàn)輸入端口可實(shí)現(xiàn)輸入/輸出操作，還可以對(duì)端口內(nèi)容進(jìn)行算術(shù)邏輸出操作，還可以對(duì)端口內(nèi)容進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算、移位等等；輯運(yùn)算、移位等等；l 能給端口有較大的編址空間，這對(duì)大型控制系統(tǒng)能給端口有較大的編址空間，這對(duì)大型控制系統(tǒng)l和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是很有意義的；和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是很有意義的；l 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：l 端口占用了存儲(chǔ)器的地址空間，使存儲(chǔ)器容量減??；端口占用了存儲(chǔ)器的地址空間，使存儲(chǔ)器容量減?。籰 指令長(zhǎng)度比專(zhuān)門(mén)指令長(zhǎng)度比專(zhuān)門(mén)I/O指令要長(zhǎng)，因而執(zhí)行速度較慢；指令要長(zhǎng)，因而執(zhí)行速度較慢； 2 獨(dú)立編址方式獨(dú)立編址方式lI/O端口地

17、址空間和存儲(chǔ)器地址空間是獨(dú)立的、分開(kāi)的，即端口地址空間和存儲(chǔ)器地址空間是獨(dú)立的、分開(kāi)的，即I/O端口端口地址不占用存儲(chǔ)器地址空間。地址不占用存儲(chǔ)器地址空間。l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)lI/O端口地址不占用存儲(chǔ)器空間；端口地址不占用存儲(chǔ)器空間；l使用專(zhuān)門(mén)的使用專(zhuān)門(mén)的I/O指令對(duì)端口進(jìn)行操作，指令對(duì)端口進(jìn)行操作，I/O指令短、執(zhí)行速度快；指令短、執(zhí)行速度快；l并且由于專(zhuān)門(mén)并且由于專(zhuān)門(mén)I/O指令與存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令有明顯的區(qū)別，使程序中指令與存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令有明顯的區(qū)別，使程序中I/O操作和存儲(chǔ)器操作層次清晰，程序的可讀性強(qiáng)。操作和存儲(chǔ)器操作層次清晰，程序的可讀性強(qiáng)。 l缺點(diǎn)缺點(diǎn)l這種編址方式中，微處理器對(duì)存儲(chǔ)器及這種編

18、址方式中，微處理器對(duì)存儲(chǔ)器及I/O端口是采用不同的控制端口是采用不同的控制線進(jìn)行選擇的，因而接口電路比較復(fù)雜。線進(jìn)行選擇的，因而接口電路比較復(fù)雜。 存儲(chǔ)存儲(chǔ)單元單元 統(tǒng)一編址統(tǒng)一編址I/O端口端口2201M內(nèi)存單元內(nèi)存單元21664KI/O端端口口獨(dú)立編址方式獨(dú)立編址方式7.3 端口地址譯碼l7.3.1 門(mén)電路譯碼l7.3.2 譯碼器譯碼l7.3.3 比較器譯碼l7.3.4 可編程邏輯器件譯碼返返 回回7.3.1 門(mén)電路譯碼門(mén)電路譯碼l這是最基本的也是最簡(jiǎn)單的地址譯碼方法通常這是最基本的也是最簡(jiǎn)單的地址譯碼方法通常采用各種門(mén)電路，如與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)等電路采用各種門(mén)電路，如與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)等電路

19、的組合。的組合。l 設(shè)計(jì)時(shí)首先分配好地址，然后寫(xiě)成二進(jìn)制形式，設(shè)計(jì)時(shí)首先分配好地址，然后寫(xiě)成二進(jìn)制形式，再根據(jù)地址總線數(shù)分配各與非門(mén)輸入管腳地址。再根據(jù)地址總線數(shù)分配各與非門(mén)輸入管腳地址。l門(mén)電路譯碼需要芯片種類(lèi)較多，且譯出的端口門(mén)電路譯碼需要芯片種類(lèi)較多，且譯出的端口地址單一，接口中用到的端口地址不能更改。地址單一，接口中用到的端口地址不能更改。7.3.2 譯碼器譯碼譯碼器譯碼l若接口電路中需使用多個(gè)端口地址，則采用譯碼器譯碼若接口電路中需使用多個(gè)端口地址，則采用譯碼器譯碼比較方便。比較方便。l譯碼器的型號(hào)很多，如譯碼器的型號(hào)很多，如38譯碼器譯碼器74LS138；416譯譯碼器碼器74LS

20、154；雙；雙24譯碼器譯碼器74LS139、74LS155等。等。l這些譯碼器通常由三個(gè)部分組成：譯碼控制端，選擇輸這些譯碼器通常由三個(gè)部分組成：譯碼控制端，選擇輸入端，譯碼輸出端。入端，譯碼輸出端。7.3.3 比較器譯碼比較器譯碼l將比較器的將比較器的A(A(或或B)B)輸入端輸入地址信號(hào)，輸入端輸入地址信號(hào)，B(B(或或A)A)端接一組端接一組DIP(Dual In-line Package)DIP(Dual In-line Package)開(kāi)關(guān)。地址總線所送的地址開(kāi)關(guān)。地址總線所送的地址與與DIPDIP所設(shè)置的地址相等時(shí)，產(chǎn)生一選通信號(hào)輸出。所設(shè)置的地址相等時(shí)，產(chǎn)生一選通信號(hào)輸出。l特

21、點(diǎn)特點(diǎn)l可以通過(guò)改變可以通過(guò)改變DIPDIP開(kāi)關(guān)的設(shè)置，很容易地改變接口的地址。開(kāi)關(guān)的設(shè)置，很容易地改變接口的地址。l不但同一功能的模塊在不同微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用中可以被分配不但同一功能的模塊在不同微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用中可以被分配不同的地址，而且即使在同一微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，也可通不同的地址，而且即使在同一微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，也可通過(guò)改變過(guò)改變DIPDIP開(kāi)關(guān)的設(shè)置而控制不同的設(shè)備開(kāi)關(guān)的設(shè)置而控制不同的設(shè)備. .。l這種譯碼電路應(yīng)用非常廣泛，常用的比較器有四位比較器這種譯碼電路應(yīng)用非常廣泛，常用的比較器有四位比較器74LS8574LS85和八位比較器和八位比較器74LS68874LS688。7.3.4 可編程

22、邏輯器件譯碼可編程邏輯器件譯碼l 以上的譯碼以及端口的讀寫(xiě)控制都采用傳統(tǒng)的邏輯電以上的譯碼以及端口的讀寫(xiě)控制都采用傳統(tǒng)的邏輯電路或時(shí)序電路完成相應(yīng)的功能，這些邏輯電路或時(shí)序電路路或時(shí)序電路完成相應(yīng)的功能，這些邏輯電路或時(shí)序電路芯片都是中小規(guī)模的集成電路，使用起來(lái)簡(jiǎn)單方便。但如芯片都是中小規(guī)模的集成電路，使用起來(lái)簡(jiǎn)單方便。但如果控制邏輯復(fù)雜，且要求保密性能高，則一般不采用這些果控制邏輯復(fù)雜，且要求保密性能高，則一般不采用這些芯片，而采用可編程器件。芯片，而采用可編程器件。l 可編程器件（可編程器件（PLD）有）有GAL（如（如16V8，20V8等）、等）、PAL以及目前流行的以及目前流行的CPL

23、D、FPGA等高級(jí)可編程器件。等高級(jí)可編程器件。這些可編程器件集成度較高，改變邏輯靈活多變，并具有這些可編程器件集成度較高，改變邏輯靈活多變，并具有可靠的加密功能，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的邏輯和時(shí)器件編可靠的加密功能，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的邏輯和時(shí)器件編程，即可得到各種控制邏輯。程，即可得到各種控制邏輯。 7.4 CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式l7.4.1 程序控制方式l7.4.2 中斷傳送方式l7.4.3 直接存儲(chǔ)器存取方式返返 回回7.4.1 程序控制方式l程序控制方式是指CPU與外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送是在程序的控制下完成的一種數(shù)據(jù)傳送方式。l分為l1. 無(wú)條件傳送方式l2. 查詢(xún)傳送方式1. 無(wú)條件

24、傳送方式l所謂無(wú)條件，就是假設(shè)外設(shè)已處于就緒狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳送所謂無(wú)條件，就是假設(shè)外設(shè)已處于就緒狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳送時(shí)，程序就不必再去查詢(xún)外設(shè)的狀態(tài)，而直接執(zhí)行時(shí)，程序就不必再去查詢(xún)外設(shè)的狀態(tài)，而直接執(zhí)行I/O指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。l當(dāng)簡(jiǎn)單外設(shè)作為輸入設(shè)備時(shí)，其輸入數(shù)據(jù)的保持時(shí)間相當(dāng)簡(jiǎn)單外設(shè)作為輸入設(shè)備時(shí)，其輸入數(shù)據(jù)的保持時(shí)間相對(duì)于對(duì)于CPU的處理時(shí)間要長(zhǎng)得多，所以可直接使用三態(tài)緩的處理時(shí)間要長(zhǎng)得多，所以可直接使用三態(tài)緩沖器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。沖器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。l當(dāng)簡(jiǎn)單外設(shè)作為輸出設(shè)備時(shí)，由于外設(shè)的速度較慢，當(dāng)簡(jiǎn)單外設(shè)作為輸出設(shè)備時(shí)，由于外設(shè)的速度較慢，CPU送出的數(shù)據(jù)必須在接口中保

25、持一段時(shí)間，以適應(yīng)外送出的數(shù)據(jù)必須在接口中保持一段時(shí)間，以適應(yīng)外設(shè)的動(dòng)作，因此輸出采用鎖存器。設(shè)的動(dòng)作，因此輸出采用鎖存器。2查詢(xún)傳送方式l查詢(xún)傳送方式在傳送數(shù)據(jù)前先查詢(xún)外設(shè)的狀態(tài)，當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好時(shí)，查詢(xún)傳送方式在傳送數(shù)據(jù)前先查詢(xún)外設(shè)的狀態(tài)，當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好時(shí)，CPUCPU執(zhí)行執(zhí)行I/OI/O指令傳送數(shù)據(jù)；若未準(zhǔn)備好時(shí)，則指令傳送數(shù)據(jù)；若未準(zhǔn)備好時(shí)，則CPUCPU等待。等待。l要求要求CPUCPU與外設(shè)間的接口電路需要兩個(gè)端口：數(shù)據(jù)端口和狀態(tài)端口。與外設(shè)間的接口電路需要兩個(gè)端口：數(shù)據(jù)端口和狀態(tài)端口。l優(yōu)點(diǎn)：能較好地協(xié)調(diào)外設(shè)與優(yōu)點(diǎn)：能較好地協(xié)調(diào)外設(shè)與CPUCPU之間的定時(shí)關(guān)系，因而比無(wú)條件傳送之間的定

26、時(shí)關(guān)系，因而比無(wú)條件傳送方式容易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確傳送。方式容易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確傳送。l缺點(diǎn)缺點(diǎn): :該方式需要不斷查詢(xún)外設(shè)的狀態(tài)，大量時(shí)間花在等待循環(huán)中，該方式需要不斷查詢(xún)外設(shè)的狀態(tài)，大量時(shí)間花在等待循環(huán)中，當(dāng)主機(jī)與中、低速外設(shè)交換信息時(shí)，大大降低了當(dāng)主機(jī)與中、低速外設(shè)交換信息時(shí)，大大降低了CPUCPU利用率。利用率。查詢(xún)傳送方式 例例7-3l設(shè)接口電路中狀態(tài)端口的地址為設(shè)接口電路中狀態(tài)端口的地址為STATUS，數(shù)，數(shù)據(jù)端口的地址為據(jù)端口的地址為DATA，則，則CPU讀取輸入設(shè)備讀取輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)應(yīng)執(zhí)行下列程序段：的數(shù)據(jù)應(yīng)執(zhí)行下列程序段：l POLL: IN AL, STATUS ；l TEST AL, 80

27、H ；l JE POLL ；l IN AL, DATA ；例例7-4l設(shè)接口電路中狀態(tài)端口的地址為設(shè)接口電路中狀態(tài)端口的地址為STATUS，數(shù)，數(shù)據(jù)端口的地址為據(jù)端口的地址為DATA，則，則CPU將內(nèi)存將內(nèi)存STORE單元的內(nèi)容送至輸出設(shè)備應(yīng)執(zhí)行下列程序段：?jiǎn)卧膬?nèi)容送至輸出設(shè)備應(yīng)執(zhí)行下列程序段：l POLL: IN AL, STATUS ；l TEST AL, 80H ；l JNE POLL ；l MOV AL, STORE ；l OUT DATA， AL ；返返 回回7.4.2 中斷傳送方式 l含義含義: :在中斷方式下，外設(shè)掌握向在中斷方式下，外設(shè)掌握向CPUCPU申請(qǐng)服務(wù)的主動(dòng)權(quán)，申請(qǐng)

28、服務(wù)的主動(dòng)權(quán)，當(dāng)輸入設(shè)備將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，或者輸出設(shè)備已做好接收數(shù)當(dāng)輸入設(shè)備將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，或者輸出設(shè)備已做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備時(shí)，向據(jù)的準(zhǔn)備時(shí)，向CPUCPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，要求發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，要求CPUCPU為其服為其服務(wù)。若此時(shí)中斷允許觸發(fā)器是開(kāi)放的，則務(wù)。若此時(shí)中斷允許觸發(fā)器是開(kāi)放的，則CPUCPU暫停目前暫停目前的工作，與外設(shè)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸，等的工作，與外設(shè)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸，等I/OI/O操作完成以操作完成以后，后，CPUCPU繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :保證了保證了CPUCPU對(duì)外設(shè)的實(shí)時(shí)服務(wù)，又不會(huì)因?qū)Ω鲗?duì)外設(shè)的實(shí)時(shí)服務(wù)，又不會(huì)因?qū)Ω鱅/OI/O設(shè)備的隨時(shí)關(guān)照而花費(fèi)設(shè)備的隨時(shí)關(guān)照而花費(fèi)CPUCPU太多的機(jī)時(shí)，使高速運(yùn)行的太多的機(jī)時(shí)，使高速運(yùn)行的CPUCPU與速度參差不齊的各種外設(shè)之間形成了良好的匹配與速度參差不齊的各種外設(shè)之間形成了良好的匹配( (并行工作并行工作) )關(guān)系，確保了關(guān)系，確保了CPUCPU的高效率