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1、第7章 常用芯片的接口技术, 接口 接口指CPU和外设之间通过系统总线进行连接的电路部分，是CPU与外界进行信息交换的中转站。 接口技术 接口技术是研究CPU如何与外部世界进行最佳耦合与匹配，实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术，是软件、硬件结合的体现，是微机应用的关键。,7.1 概述, 为什么要用接口电路？ 外设是用来实现人机交互的一些机电设备。外设处理信息的类型、速度、通信方式与CPU不匹配，不能直接挂在总线上，必须通过接口和系统相连。 输入/输出系统 计算机中完成输入/输出（简称I/O）操作部件称为输入/输出系统，包括I/O软件I/O硬件两部分。而I/O硬件和软件的综合设计称为I/O接
2、口技术。,7.1 概述,7.1 概述, I/O硬件,7.1 概述, I/O接口的主要功能 地址选择 控制功能 状态指示 速度匹配 转换信息格式 电平转换 可编程性,7.1 概述, I/O接口的分类 按照与I/O设备的数据传送方式可以分为并行接口和串行接口，它们与I/O设备之间分别以并行和串行方式进行数据传送。,7.1 概述, I/O接口的分类 按照通用性可以分为通用接口和专用接口。通用接口可以适用于多种I/O设备，专用接口只适用于特定的I/O设备。 按照可编程性可以分为可编程接口和不可编程接口。,7.1 概述,不同的接口可以支持不同的输入/输出控制方式（程序直接控制的I/O方式、I/O中断方式
3、、DMA方式等）。为了方便起见，有些接口也能够同时支持多种输入/输出控制方式，比如Intel 8255A既能支持程序直接控制的I/O方式，也能支持I/O中断方式。, I/O接口的分类,7.1 概述, I/O接口的组成,I/O接口的逻辑组成,1. I/O端口 I/O端口就是指I/O接口内部可由CPU进行读写操作的各种寄存器，根据存放信息的不同，这些寄存器分别称为数据端口、控制端口和状态端口。,7.2外设接口的编址方式,2. I/O端口的编址方式 通常情况下一个微型计算机系统内有多个 I/O接口，每个I/O接口内部又有多个I/O端口， CPU在访问某个I/O端口时就需要对其进行地址 选择。选择的方
4、式与访问存储器中存储单元的 情况相似，系统为每个I/O端口分配了一个地 址，这样的地址称为I/O端口地址，或者简称 I/O地址。,7.2外设接口的编址方式,7.2外设接口的编址方式,对I/O端口安排地址的方式称为I/O端口的编址方式。 I/O端口的编址方式有以下两种：,端口与存储器分别独立编址 端口与存储器统一编址,(1)独立编址方式 独立编址方式是指I/O端口与存储器有相互独立的地址空间（如8086 CPU）。两者之间所以有相互独立的地址空间，是因为访问I/O端口和存储器时采用了不同类型的读写信号。CPU对存储器的读或写和对I/O读或写的指令也不相同。,7.2外设接口的编址方式,8086/8
5、088系统是典型的独立编址方式，这是因为虽然它们只提供一种读RD、写WR信号，但是用存储器和I/O选择信号M/IO（8088是IO/M信号）可以区分是进行存储器读写操作还是I/O端口的读写操作，如下图所示。,7.2外设接口的编址方式,(1)独立编址方式,7.2外设接口的编址方式,8086/8088的独立编址方式,独立编址方式优点 存储器的容量可以达到与地址总线所决定的地址空间相同。 访问I/O端口时的地址位数可以较少，提高总线的利用率。 独立编址方式缺点 必须设置专门的I/O指令，增加了指令系统和有关硬件的复杂性。,7.2外设接口的编址方式,(2) 统一编址方式(或称为存储器映射编址) I/O
6、端口与存储器共享同一个地址空间，所有的存储单元只占用其中一部分地址，而I/O端口则占用另外一部分地址。 访问I/O端口和存储器可以使用相同的读写信号，在这种情况下，要求给各个存储单元和各个I/O端口分配互不相同的地址，CPU通过不同地址来选择某一个存储单元或I/O端口进行访问。,7.2外设接口的编址方式,两种编址方式中地址空间的关系:,7.2外设接口的编址方式,(a) 独立编址方式,(b) 统一编址方式,7.2外设接口的编址方式,统一编址方式的优点,无需专门的I/O指令,编程较为灵活。,统一编址方式的缺点,I/O端口占用了存储器的一部分地址空 间因而影响到系统中存储器的容量。 访问存储器和访问I/O端口必须使用相同 位数的地址，使指令地址码加长，总线中 传送信息量增加。,
