第一章 接口概述

第一章接口概述第一頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.1接口一、I/O接口基本概念1.為什么要引入接口微機(jī)和I/O設(shè)備的信息類(lèi)型和格式可能不一樣。微機(jī)和I/O設(shè)備信號(hào)傳輸處理的速度可能不匹配。不用接口，I/O直接接CPU，隨著外設(shè)增加，會(huì)大大降低CPU的效率。I/O直接接CPU，會(huì)使外設(shè)硬件結(jié)構(gòu)過(guò)于依賴(lài)CPU，對(duì)外設(shè)本身發(fā)展不利。第二頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

定義：接口是CPU與“外部世界”的連接電路，負(fù)責(zé)“中轉(zhuǎn)”各種信息。2.接口的概念

分類(lèi)：存儲(chǔ)器接口和I/O接口。

位置：介于系統(tǒng)總線與外部設(shè)備之間。第三頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.I/O接口與I/O設(shè)備不同I/O設(shè)備對(duì)應(yīng)I/O接口不同。

I/O接口受CPU控制，I/O設(shè)備受I/O接口控制。為增加通用性，I/O接口的接口電路一般均具有可編程功能。微機(jī)的應(yīng)用離不開(kāi)與外部設(shè)備接口的設(shè)計(jì)、選用和連接。第四頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、接口技術(shù)及應(yīng)用接口技術(shù)：軟硬結(jié)合實(shí)現(xiàn)CPU與“外部世界”進(jìn)行高效可靠的信息交換的技術(shù)應(yīng)用：極其廣泛（“外部世界”復(fù)雜廣泛聲、光、電、磁、圖像）第五頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.2、I/O接口功能

1、數(shù)據(jù)緩沖功能：通過(guò)寄存器或鎖存器實(shí)現(xiàn)。存放數(shù)據(jù)的寄存器或鎖存器稱(chēng)之為數(shù)據(jù)口。

2、接受和執(zhí)行CPU命令功能：存放CPU命令代碼的寄存器稱(chēng)之為命令口。

MOVAL，86HOUT63，AL；8255

3、返回外設(shè)狀態(tài)功能：存放執(zhí)行狀態(tài)信息的寄存器稱(chēng)之為狀態(tài)口

INAL，21H讀8259中斷屏蔽字

4、設(shè)備選擇功能：CPU通過(guò)地址譯碼選擇不同外設(shè)。即CPU通過(guò)地址譯碼選擇不同I/O接口。第六頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

6、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和可編程功能：并串轉(zhuǎn)換特殊格式轉(zhuǎn)換（例如起始位、停止位等）可編程：增加接口的靈活性和智能性。例：8255、8253、8259等5、信號(hào)轉(zhuǎn)換功能：協(xié)調(diào)總線信號(hào)與I/O設(shè)備信號(hào)。轉(zhuǎn)換包括信號(hào)的邏輯關(guān)系、時(shí)序配合和電平轉(zhuǎn)換。

第七頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.3、I/O接口組成（硬、軟）基本邏輯電路、端口譯碼電路、選供電路一、接口硬件第八頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四CPU側(cè)引腳信號(hào)：地址信號(hào)：選擇I/O接口中的不同寄存器；數(shù)據(jù)信號(hào)：根據(jù)命令類(lèi)型，送到對(duì)應(yīng)的寄存器中，或從寄存器中取得數(shù)據(jù)或狀態(tài)；控制信號(hào)：控制命令的執(zhí)行、時(shí)序、信號(hào)同步和片選；狀態(tài)信號(hào)：接口的部分工作狀態(tài)信號(hào)。第九頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四外設(shè)側(cè)引腳信號(hào)：狀態(tài)信號(hào)：外設(shè)工作狀態(tài)送給接口的狀態(tài)寄存器；控制信號(hào)：接口的內(nèi)部控制邏輯控制外設(shè)工作的控制信號(hào)和同步信號(hào)。內(nèi)部控制邏輯：根據(jù)控制寄存器、狀態(tài)寄存器、總線控制信號(hào)及外設(shè)狀態(tài)信號(hào)控制I/O接口的工作。數(shù)據(jù)信號(hào)：接口緩沖寄存器與外設(shè)間的數(shù)據(jù)交換；第十頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、接口軟件（設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序）

1、初始化程序段：設(shè)置接口工作方式及初始條件。（通過(guò)初始化命令字）2、傳送方式處理程序段：CPU針對(duì)不同的I/O設(shè)備有不同的處理方式。（查詢(xún)、中斷、DMA）

3、主控程序段：完成接口任務(wù)的程序。

4、程序終止與退出程序段：接口電路硬件保護(hù)及操作系統(tǒng)中數(shù)據(jù)恢復(fù)。

5、輔助程序段：提供人-機(jī)對(duì)話手段。第十一頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.4接口電路的結(jié)構(gòu)形式1、固定式2、半固定式：GAL、PAL器件構(gòu)成，可由設(shè)計(jì)人員改變一次。GAL小、強(qiáng)、可加密、廣泛3、可編程：8255、8259、8253、82374、智能型：用接口處理器或通過(guò)單片機(jī)就可以構(gòu)成智能接口。（射頻卡接口）第十二頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.5數(shù)據(jù)傳輸控制方式一、查詢(xún)方式（程序控制方式）工作原理：CPU查詢(xún)外設(shè)已準(zhǔn)備好后，才傳送數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：CPU與外設(shè)間自然同步。要求：需要增加表示外部設(shè)備狀態(tài)的簡(jiǎn)單硬件電路。應(yīng)用：適用在CPU不太忙且傳送速度要求不高時(shí)。第十三頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、中斷傳送方式特點(diǎn)：CPU與外設(shè)可同時(shí)工作。要求：接口中需要中斷控制邏輯支持。應(yīng)用：適用與非高速度大量數(shù)據(jù)傳送時(shí)。三、直接存儲(chǔ)器存取(DMA)方式特點(diǎn)：數(shù)據(jù)的傳送不經(jīng)過(guò)CPU，I/O設(shè)備管理由CPU控制，簡(jiǎn)化CPU對(duì)I/O的控制。要求：需要DMA控制器及相關(guān)邏輯支持。應(yīng)用：適用與高速度大量數(shù)據(jù)傳送時(shí)。第十四頁(yè)，共十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四四、I/O處理機(jī)方式特點(diǎn)：I/O處理機(jī)接管了CPU的各種I/O