第6章 常用IO接口電路.ppt

1、【本章內(nèi)容】本章主要討論I/O接口和系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸機制。 內(nèi)容包括I/O接口的概念、功能、分類和配置。 CPU與外圍設備之間的數(shù)據(jù)傳輸方式：無條件傳輸方式、查詢傳輸方式、中斷傳輸方式、直接內(nèi)存訪問(DMA )方式、I/O處理器方式。 I/O端口的地址方式簡單的I/O接口電路以及常用數(shù)/模擬(D/A )和模擬/數(shù)字(A/D )轉換電路。 【本章重點難點】重點掌握I/O接口和系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸機制和方式、簡單的I/O接口芯片的應用、常用數(shù)/模(D/A )和模/數(shù)(A/D )轉換電路。第6章常用IO接口電路、6.1.1接口功能、輸入輸出功能數(shù)據(jù)緩沖/鎖存功能應答功能數(shù)據(jù)轉換功能設備選擇和地址功能可編

2、程功能中斷管理功能復位功能錯誤檢測功能電平信號轉換功能、6.1.2接口的分類6.1.3 以數(shù)據(jù)輸入輸出寄存器(2)狀態(tài)寄存器(3)控制寄存器、6.1.4微機與I/O設備的信息交換方式、1無條件傳送方式(1)無條件輸入、2詢問傳送方式DMA方式傳送的數(shù)據(jù)不需要CPU的干擾，在存儲器與高速外圍設備之間直接DMA方法的主要優(yōu)點是速度快。 基于DMA方式的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)源和目的地址的修改、傳輸結束信號和控制信號的傳輸?shù)扔蒁MA控制器硬件進行，因此大幅節(jié)約了CPU的時間，大幅提高了傳輸速度。 DMA方式主要適用于需要大量高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。 DMA方案的主要缺點是硬件電路相對復雜。6.2常用I/O接口電

3、路、6.2.1接口尋址1 .端口、2.I/O端口尋址方式(1)統(tǒng)一尋址方式簡化了指令系統(tǒng)的設置修訂，無需在處理器指令集中包含I/O操作指令。 訪問I/O設備的命令類型很多，功能強大，可以使用內(nèi)存訪問命令方便靈活地操作I/O設備。 I/O地址空間可以很小，可以根據(jù)實際系統(tǒng)上的外圍設備數(shù)量進行調(diào)整。 其缺點在于，外圍設備占用存儲器單元，存儲器容量減少。 由于內(nèi)存操作命令通常比I/O命令的字節(jié)多，因此I/O操作的時間會變長。 (2)獨立地址方式易讀，輸入輸出命令和存儲器訪問命令有很大差異，明確程序。 I/O指令長度短，執(zhí)行速度快。 不占用內(nèi)存空間，因此不會減少內(nèi)存容量。 其缺點是I/O命令少，端口訪

4、問手段遠遠多于存儲器訪問手段，編程靈活性差。 需要存儲和I/O兩種控制邏輯，增加了控制邏輯的復雜性。 綜合地址方式和獨立地址方式各有優(yōu)缺點，根據(jù)一般使用的CPU類型決定I/O地址方式。 8086CPU系統(tǒng)習慣采用獨立的尋址方式。 3.I/O端口地址的解碼I/O端口的地址解碼方式是多種多樣的，綜合主要分為用門電路解碼的2種。 由門電路進行的解碼使用與門、反相門或門等電路的組合來實現(xiàn)。 門電路解碼方法相對簡單，解碼輸出的端口地址是單一的，適用于與請求擴展地址相比較小的情況。 二是用專用的解碼器進行解碼。 6.2.2常用殘奧級I/O接口電路，1 .殘奧級I/O接口的基本概念2 .常用簡單接口芯片(1

5、)緩沖器接口芯片單向緩沖器74LS244雙向緩沖器74LS245 (2) 鎖存器接口鎖存器74LS273鎖存器74LS374 6.2.3常用數(shù)字/模擬和模擬/數(shù)字轉換電路，1 .數(shù)字/模擬(D/A )轉換器(1)D/A轉換原理(2 )D/A轉換器的性能殘奧儀表分辨率轉換精度(3)創(chuàng)建時間-溫度系數(shù)；(3)DAC0832的概要和應用DAC0832的內(nèi)部結構和讀取功能； 單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時接收數(shù)據(jù)，或者僅通過輸入寄存器將DAC寄存器連接為直通方式。 該方式適用于只有1系統(tǒng)模擬量或數(shù)系統(tǒng)模擬量的異步輸出的情況。 二是雙緩沖方式。 雙緩沖方式是使輸入寄存器接收數(shù)據(jù)后，由DAC

6、寄存器控制輸入寄存器的輸出數(shù)據(jù)，即分2次鎖存輸入數(shù)據(jù)的方式。 此方法適用于對同步輸出進行多個D/A轉換。 三是直通方式。 直通方式是不用兩級鎖存器鎖存數(shù)據(jù)(即，一起接地，從而使ILE成為高電平的方式。 此方式適用于連續(xù)反饋控制線路，但使用時，需要配合CPU和D/A的轉換，另外通過I/O接口與CPU連接。 單極和雙極的電壓輸出，2 .模擬/數(shù)字(A/D )轉換器(1)A/D轉換過程(2)A/D轉換器的工作原理A/D轉換器的種類很多，但原理上通常分為計數(shù)器式A/D轉換器的4種(3)A/D轉換器的性能殘奧儀表分解轉換時間：從輸入轉換開始信號到轉換結束所需的時間。 范圍：范圍是指ADC可轉換的模擬輸入電壓范圍。 絕對精度：在ADC輸出端得到規(guī)定的數(shù)字輸出所需的實際模擬輸入值與理論模擬輸入值之差。 相對精度： ADC進行滿刻度校準后，任意數(shù)字輸出