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第九章 I/O 扩展

第九章 I/O 扩展. 9.1 I/O 口扩展概述及应用. 9 .1.1 接口的概念 9 .1.2 接口的功能 9 .1.3 接口电路的分类 9 .1.4 I/O 接口基础知识. 9.1.1 接口的概念. 图 9-1 微机系统结构示意图. 接口和接口技术. 接口 : 微机与外界设备的连接部件（电路、芯片、器 件）是 CPU 与外界进行信息交换的中转站。 接口的全称叫输入输出接口或 I/O 接口。. 接口技术 : 研究 CPU 如何与外部世界进行 最佳耦合与匹配 ，

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第九章 I/O 扩展

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  1. 第九章 I/O扩展

  2. 9.1I/O口扩展概述及应用 • 9.1.1 接口的概念 • 9.1.2 接口的功能 • 9.1.3 接口电路的分类 • 9.1.4 I/O接口基础知识

  3. 9.1.1 接口的概念 图9-1 微机系统结构示意图

  4. 接口和接口技术 接口 : 微机与外界设备的连接部件（电路、芯片、器 件）是CPU与外界进行信息交换的中转站。 接口的全称叫输入输出接口或I/O接口。 接口技术 : 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。

  5. 9.1.2 接口的功能 • I／O地址译码与设备选择 • 信息的输入输出 • 命令、数据和状态的缓冲与锁存 • 信息转换 • 联络功能 • 中断管理功能 • 可编程功能 • 其他功能

  6. 9.1.3 接口电路的分类 • 按通用性分为两类： • 通用接口 • 专用接口

  7. 通用接口： 可供多种外部设备使用的标准接口，目的是使微机正常工作，通用接口通常制造成集成电路芯片，称为接口芯片。 • 最初的IBM-PC使用了6块接口芯片： 8284、8288、8255、8259、8237、8253

  8. 专用接口： • 为某种用途或某类外设而专门设计的接口电路，目的在于扩充微机系统的功能。专用接口通常制造成接口卡，插在主板总线插槽上使用。

  9. 按照可编程性分为两类： 硬布线逻辑接口芯片 可编程接口芯片

  10. 按功能分为六类： 输入接口 输出接口 外存接口 过程控制接口 通信接口 智能仪器接口

  11. 图9-2接口的功能分类

  12. 9.1.4I/O接口基础知识 1. CPU和I/O设备之间交换信息 • 数据信息（Data） • 状态信息（Status） • 控制信息（Control）

  13. 2. I/O接口的组成 图9-3 I/O接口的基本结构

  14. 数据缓冲器 74LS245三态缓冲器示意图

  15. 数据缓冲器 74LS244三态缓冲器示意图

  16. 数据锁存器 74LS373的示意图和真值表

  17. 3. CPU与I/O接口之间的数据交换方式 • 程序控制方式(Programed direct control) 无条件传送 条件传送（查询传送） • 中断(Interrupt transfer)方式 • DMA (Direct memory access)方式

  18. 无条件输入接口电路 数据 线 三 态 缓冲器 输入 设备 D7 ~ D0 PC 总 线 地址 译码 地址线 200H A15 ~ A0 0 与 非 0 0 IOR

  19. 4. 接口电路分析与设计的基本方法 • 分析接口两侧情况 微机系统侧 外设侧 • 实现系统总线与外设之间的信号转换 • 合理选用接口芯片 • 接口驱动程序分析与设计

  20. 信号转换

  21. 接口芯片的选择途径 • 采用传统的中、小规模的标准TTL、CMOS系列集成电路、IC器件及传统的数字逻辑系统的设计方法进行接口电路设计。 • 利用现有的各种用途的通用或专用的可编程大规模集成电路接口芯片，并结合少量的中、小规模的IC进行接口电路设计。 • 利用PLD器件等各类可编程逻辑芯片，并借助VHDL或众多的EDA工具进行相应的接口设计。

  22. 接口驱动程序分析与设计 • 掌握接口芯片的编程结构、编程方法 • 确定接口的工作方式，设计接口工作过程 • 根据硬件连接关系，编写接口程序 • 接口的调试

  23. 注意事项 • 软、硬件应综合考虑 • 注意信号的转换 在逻辑上(高电平、低电平、边沿信号) 当信号 在电平上( TTL电平、非TTL电平 ) 在时序上 等不匹配，需转换匹配后，方能连接 • 注意数据线的连接 • 考虑是否需加三态缓冲、锁存器等

  24. 5. 接口技术的发展趋势 • 标准化 • 多功能化 • 高度集成化 • 智能化

  25. 9.1节要点： • 接口的概念 • 接口的功能 • CPU与I/O接口之间的数据交换方式

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