1、第六章第六章 微型计算机的输入与输出微型计算机的输入与输出61 接口电路概述接口电路概述接口的定义接口的定义：接口接口（interface）是微处理器与外界进行信息交换的中是微处理器与外界进行信息交换的中转站。转站。微处理器微处理器接口接口外界外界微机接口技术是采用硬件与软件相结合的方法微机接口技术是采用硬件与软件相结合的方法， 研究微处理器如何与研究微处理器如何与外部世界进行最佳耦合与匹配外部世界进行最佳耦合与匹配， 以在微处理器与外界之以在微处理器与外界之间实现高效间实现高效、可靠的信息交换的一门技术。可靠的信息交换的一门技术。外界：微处理器之外的所有设备外界：微处理器之外的所有设备、电路
2、。电路。如：存储器如：存储器、输入输出（输入输出（I/O）设备）设备、控制设备控制设备、A/D 卡卡、D/A 卡等卡等一一、接口电路的功能：接口电路的功能：1 数据缓冲功能：解决高速数据缓冲功能：解决高速 CPU 与低速外设之间的矛盾与低速外设之间的矛盾输出必须要有锁存功能输出必须要有锁存功能输入必须要有缓冲功能输入必须要有缓冲功能2 提供输入、输出过程中的状态信号提供输入、输出过程中的状态信号3 解决计算机与外设信号得不匹配问题：解决计算机与外设信号得不匹配问题：信号转换功能：电平的匹配信号转换功能：电平的匹配4 设备选择：多个外设时，每一时刻只能与一台外设交换信息设备选择：多个外设时，每一
3、时刻只能与一台外设交换信息二、接口与端口二、接口与端口一种外设对应一个接口，一种外设对应一个接口，一个接口电路对应有多个端口：数据端口、一个接口电路对应有多个端口：数据端口、状态端口状态端口命令端口命令端口三、外设的编址方式三、外设的编址方式有两种：有两种：1外设端口单独编址外设端口单独编址有单独的指令，单独的有单独的指令，单独的 I/O 操作线操作线如：如：8088优点：速度快优点：速度快缺点：占用缺点：占用 CPU 的资源的资源2外设与存储器统一编址外设与存储器统一编址优点：不需要单独的指令和操作线，节省优点：不需要单独的指令和操作线，节省 CPU 资源；资源；访问访问 RAM 的指令便可
4、以访问的指令便可以访问 I/O 口，灵活方便；口，灵活方便；缺点：占用了缺点：占用了 RAM 空间。空间。3MCS51 单片机接口技术中的一般问题单片机接口技术中的一般问题输入和输出指令输入和输出指令8031： I/O 口和数据存储器统一编码，无单独口和数据存储器统一编码，无单独 I/O 指令指令输出：输出：MOVX DPTR，A；MOVX Ri，A；i =0，1输入：输入：MOVXA，DPTRDPTR；MOVXMOVX A,A, RiRi；1616 位地址放入位地址放入 DPTRDPTR 中，中，使用使用 RiRi，要先置，要先置 P2P2 口，口，例例 1 1：将地址：将地址 7FF0H7
5、FF0H 中的数据输入（读中的数据输入（读 I/OI/O 口）口）MOVMOV DPTRDPTR，#7FF0H#7FF0H；I/OI/O 口地址口地址MOVXMOVX A A，DPTRDPTR；读入；读入或：或：MOVMOV P2P2，#7FH#7FH；高位地址；高位地址MOVMOV RORO，#0F#0F0 0H H；地位地址；地位地址MOVXMOVX A A，R0R0； 读读例例 2 2：将：将 2FH2FH 输出到输出到 1FFFH1FFFH 端口端口MOVMOV DPTRDPTR，#1FFFH#1FFFH；MOVMOV A A，#2FH#2FH；要输出的数据送；要输出的数据送 A AM
6、OVXMOVX DPTRDPTR，A A；或：或： MOVMOV P2P2，#1FH#1FH；MOVMOV R1R1，#0FFH#0FFH；MOVMOV A A，#2FH#2FH；MOVXMOVX R0R0，A A；2 2 接口时序接口时序与外部与外部 RAMRAM 接口时序一样：接口时序一样：相关信号：相关信号：P2P2，P0P0，ALEALE，RD，WRT1T1T2T2T3T3T4T4T5T5T6T6T7T7T8T8T9T9T10T10OSCOSCALEALEPSENPSENRDRDP2P2地址地址 A15-A15- A8A8P0P0读入指令读入指令A7-A0A7-A0浮空浮空数据输入数据
7、输入I/O 口读时序口读时序I/O 口操作口操作 2 个机器周期完成，个机器周期完成，写周期写周期 WR 为低，为低，RD 为高为高3 外设地址的确定外设地址的确定译码法译码法与外部与外部 RAM 一样：线选法和全地址译码法一样：线选法和全地址译码法线选法：线选法：P2.7 0111 1111 1111 11117FFFHP2.6？全地址译码法：使用译码器全地址译码法：使用译码器 74LS13874LS13974LS1548031P2.78255DAC0832ADC0809P2.6P2.5P2.4P2.36116P2.22764CE2764：0000H1FFFH6116：E800HEFFFH8
8、255：7FFCH7FFFH0832：BFFFH0809：DFFFH6.2 输入输入/输出传送的方式输出传送的方式一、一、 无条件传送无条件传送1外设的速度足够快；如：数模转换外设的速度足够快；如：数模转换2两次传送的时间足够长；如：两次传送的时间足够长；如：LED二、查询式传送方式（有条件传送二、查询式传送方式（有条件传送） ：存在：存在“准备好准备好”信号信号优点：接口电路简单优点：接口电路简单缺点：效率低缺点：效率低适用场合：速度要求不高，适用场合：速度要求不高，CPU 不忙的情况不忙的情况三、三、 中断传送方式：外设准备好数据后，向中断传送方式：外设准备好数据后，向 CPU 发出中断申
9、请，发出中断申请，CPU 响应中断后，在中断服务程序中进行数据传送，响应中断后，在中断服务程序中进行数据传送，传送完毕后，传送完毕后，CPU 返回主程序。返回主程序。优点：实时性强优点：实时性强适用：速度不太高，适用：速度不太高，CPU 较忙，较忙，尤其适用于实时控制尤其适用于实时控制四、四、DMA（存储器直接存储）方式（存储器直接存储）方式在在 DMA 控制器的控制下，数据传送在外设与存储器之间直接控制器的控制下，数据传送在外设与存储器之间直接进行，传送过程不需要进行，传送过程不需要 CPU 的参与。的参与。优点：速度快，节省优点：速度快，节省 CPU 时间时间缺点：需要缺点：需要 DMA
10、控制器，电路复杂，硬件开销大控制器，电路复杂，硬件开销大五五、设计接口电路的基本方法设计接口电路的基本方法1 熟悉熟悉 CPU 的结构与外设的原理的结构与外设的原理CPU 接口方式，电平类型，数据传送方式等接口方式，电平类型，数据传送方式等外设工作原理，外设工作原理， 数据线宽度，电平类型数据线宽度，电平类型2 合理地选择元器件合理地选择元器件根据实际需要，选择现成的元器件根据实际需要，选择现成的元器件常用的可编程集成电路：常用的可编程集成电路：INTEL8255INTEL8155/815682438253/8254MC146818DS1288782598237827968456847T6963AMCC5933PCI90523 编写相应的软件编写相应的软件软件与硬件相结合软件与硬件相结合测试软件：检查硬件的好坏测试软件：检查硬件的好坏应用软件：具体应用应用软件：具体应用
