第6章微型计算机的输入/输出6.1CPU与外设通信的特点什么是I/O接口（电路）？I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是接口电路接口I/OI/OCPUCPU电路设备2/36CPU与外设通信具有如下特点：需要接口作为CPU与外设通信的桥梁。需要有数据传送之前的“联络”。传递的信息有3种：状态、数据及控制信息。接口I/OI/OCPUCPU电路设备3/36I/O接口的主要功能对I/O端口进行寻址,以便使CPU能与某一指定的外部设备通信。状态信息的应答,以协调数据传送之前的准备工作。进行中断管理,提供中断信号。对信号的形式和数据的格式进行变换微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量进行电平转换,如TTL电平与MOS电平间的转换。速度协调，对输入输出数据进行缓冲和锁存输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节实际的电路常见:输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节时序控制,提供实时钟信号。4/361.1.接口电路的内部结构接口电路的内部结构I/O端口2.2.接口电路的外部特性接口电路的外部特性3.3.接口电路芯片的分类接口电路芯片的分类4.4.接口电路的可编程性接口电路的可编程性I/O接口电路数据总线DB数据数据寄存器CPU外设地址总线AB状态状态寄存器控制总线CB控制控制寄存器端口I/O接口的典型结构5/36接口电路的内部结构CPU与外设主要有数据、状态和控制信息需要相互交换，从应用角度看内部：⑴数据寄存器输入数据寄存器：保存外设给CPU的数据输出数据寄存器：保存CPU给外设的数据⑵状态寄存器保存外设或接口电路的状态⑶控制寄存器保存CPU给外设或接口电路的命令6/36接口电路的外部特性主要体现在引脚上，分成两侧信号面向CPU一侧的信号：用于与CPU连接主要是数据、地址和控制信号面向外设一侧的信号：用于与外设连接提供的信号五花八门功能定义、时序及有效电平等差异较大7/36接口电路芯片的分类接口电路核心部分往往是一块或数块大规模集成电路芯片（接口芯片）：通用接口芯片支持通用的数据输入输出和控制的接口芯片面向外设的专用接口芯片针对某种外设设计、与该种外设接口面向微机系统的专用接口芯片与CPU和系统配套使用，以增强其总体功能8/36接口电路的可编程性许多接口电路具有多种功能和工作方式，可以通过编程的方法选定其中一种接口需进行物理连接，还需编写接口软件接口软件有两类：初始化程序段——设定芯片工作方式等数据交换程序段——管理、控制、驱动外设，负责外设和系统间信息交换9/366.1.2.I/O端口的寻址方法接口电路占用的I/O端口有两类编排形式I/O端口与存储器统一编址它们共享一个地址空间如M6800I/O端口单独编址I/O地址空间独立于存储地址空间如8086/808810/36(1)I/O端口与存储器统一编址(存储器映象的I/O寻址方式)优点：FFFFF不需要专门的I/O指令I/O数据存取与存储器数据内存存取一样灵活部分存储器空间缺点：I/O端口要占去部分存储器I/O地址空间部分程序不易阅读（不易分清00000访存和访问外设）11/36⑵I/O端口单独编址(I/O映像的I/O寻址)优点：I/O端口的地址空间独立FFFFF控制和地址译码电路相对简单专门的I/O指令使程序清晰易读内存空间缺点：FFFFI/OI/O指令没有存储器指令丰富空间080x86采用I/O端口单独编址12/366.1.3I/O端口地址的形成系统中使用存储器映象的I/O寻址方式系统中使用I/O映象的I/O寻址方式13/36M/IOG1Y0A19G2AY1:+CEAG2BY2I/O14RAMA13CA12BA11AY7CEA10~A0RAM:00000~007FFHI/O:00800~00FFFHA19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0RAM0000000000000000000011111111111I/O0000000010000000000011111111111统一编址14/36A6A15G1Y0:+G2AY1ACE7G2BY2I/OM/IOI/OA5C2#A4B1#A3AY7CEA2~A01#