【正文】 第 5章 微型計算機輸入輸出接口 輸入／輸出接口 輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞? 開關(guān)量輸入輸出接口 輸入／輸出接口 外部設(shè)備及其信號 I/O接口的功能 I/O端口的編址方法 簡單 I/O接口的組成 外部設(shè)備及其信號 1. 外部設(shè)備（ Peripheral Device） 按照與 CPU數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较騽澐?: （ 1） 輸入設(shè)備 ? 鍵盤 、 鼠標 、 光筆 ? 輸入圖形信息的掃描儀 、 數(shù)碼相機 ? 檢測現(xiàn)場信息的數(shù)字化測試儀表 ? 模擬量采集和模擬量／數(shù)字量轉(zhuǎn)換裝置等 （ 2） 輸出設(shè)備 ? 顯示器 、 打印機 ? 繪圖儀 ? 現(xiàn)場控制的數(shù)字量／模擬量轉(zhuǎn)換裝置和執(zhí)行元件 （ 3） 復合輸入／輸出設(shè)備 外存儲設(shè)備是典型的復合輸入／輸出設(shè)備 : ? 磁帶機 （ Tape Driver） ? 軟磁盤驅(qū)動器 （ Floppy Driver） ? 硬磁盤驅(qū)動器 （ Hard Disk Driver） ? 光盤驅(qū)動器 （ Compact Disk Driver） 許多光盤只能讀出信息，稱為 CD—ROM （ Compact Disk—Read Only Memory）， 只讀光盤只能用作輸入設(shè)備。 2. 外部設(shè)備的信號 （ 1） 數(shù)據(jù)信號 按照信號的物理形態(tài) ， 可分為以下幾種； ? 數(shù)字量： 以二進制形式表述的數(shù)據(jù) 、 圖形或文字信息 。 ? 模擬量： 現(xiàn)場的物理量通過傳感器件 ， 轉(zhuǎn)換為大小與之對應的電壓或電流信號 。 這些量呈連續(xù)變化的形態(tài) ，稱為模擬量 （ Analog） 。 ? 開關(guān)量： 開關(guān)量是只有二種狀態(tài) （ 0， 1） 的量 ， 如開關(guān)的接通 （ ON） 與斷開 （ OFF） ， 電機的啟停等 ? 脈沖量： 計數(shù)脈沖 、 定時脈沖和控制脈沖 ? 對于輸入設(shè)備，數(shù)據(jù)信號從外設(shè)送往 CPU 對于輸出設(shè)備，數(shù)據(jù)信號從 CPU發(fā)往外部設(shè)備。 （ 2） 狀態(tài)信號 ? 狀態(tài)信號表明外部設(shè)備當前的工作狀態(tài)，用來協(xié)調(diào)CPU與外部設(shè)備之間的操作。 ? 典型的狀態(tài)信號： READY, BUSY ? 有的設(shè)備有指示出錯狀態(tài)的信號，如打印機的紙盡（ Paper Out）， 故障（ Fault）。 ? 不同的外設(shè)可以有不同的狀態(tài)信號。 ? 狀態(tài)信號總是從外部設(shè)備發(fā)往 CPU。 （ 3） 控制信號 ? 控制信號是 CPU向外設(shè)發(fā)出的命令，它指定設(shè)備的工作方式，啟動或停止設(shè)備 ? 控制信號的格式因設(shè)備而異 ? 控制信號從 CPU發(fā)往外部設(shè)備 數(shù)據(jù)信號 、 狀態(tài)信號 、 控制信號都是以 “ 數(shù)據(jù) ”的形式 ， 通過 數(shù)據(jù)總線 在 CPU和外部設(shè)備之間進行傳輸?shù)?。 I/O接口的功能 接口：計算機一個部件與另一個部件之間的連接界面 。 功能 ： 1. 設(shè)備選擇功能 ? CPU通過地址代碼來標識和選擇不同的外部設(shè)備 ? 接口對系統(tǒng)總線上傳輸?shù)耐庠O(shè)地址進行譯碼，在檢測到本設(shè)備地址代碼時，產(chǎn)生相應的“選中”信號 2. 信息傳輸功能 設(shè)備被 “ 選中 ” 時 : ? 從 CPU/數(shù)據(jù)總線接收數(shù)據(jù)或控制信息 ? 外部設(shè)備的數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息發(fā)往數(shù)據(jù)總線 /CPU 3. 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能 外設(shè)使用的數(shù)據(jù)格式與 CPU數(shù)據(jù)格式不同時 ， 接口要進行二種數(shù)據(jù)格式之間的相互轉(zhuǎn)換 。 4. 聯(lián)絡(luò)功能 ? 從系統(tǒng)總線或外設(shè)接收一個數(shù)據(jù)后 ， 發(fā)出“數(shù)據(jù)到”聯(lián)絡(luò)信號，通知外設(shè)或 CPU取走數(shù)據(jù) ? 數(shù)據(jù)傳輸完成，向?qū)Ψ桨l(fā)出信號，準備進行下次傳輸 5. 中斷管理功能 ? 向 CPU申請中斷； ? 向 CPU發(fā)中斷類型號； ? 中斷優(yōu)先權(quán)的管理； ? 在以 8086為 CPU的系統(tǒng)中 ， 這些功能大部份可以由專門的中斷控制器實現(xiàn) 。 6. 復位功能 接口在接收系統(tǒng)的復位信號后 ， 將接口電路及其所連接的外部設(shè)備置成初始狀態(tài) 。 7. 可編程功能 有些接口具有可編程特性 ， 可以用指令來設(shè)定接口的工作方式 、 工作參數(shù)和信號的極性 。 8. 錯誤檢測功能 （ 1） 物理信道上的傳輸錯誤 ? 信號在線路上傳輸時 ， 如果遇到干擾信號 ， 可能發(fā)生傳輸錯誤 。 ? 檢測傳輸錯誤的常見方法是奇偶檢驗 。 （ 2） 數(shù)據(jù)傳輸中的覆蓋錯誤 ? 輸入設(shè)備完成一次輸入操作后 ， 把所獲得的數(shù)據(jù)暫存在接口內(nèi) ? 如果在該設(shè)備完成下一次輸入操作之后 ， CPU還沒有從接口取走數(shù)據(jù) ， 那么 ， 在新的數(shù)據(jù)送入接口后 ， 上一次的數(shù)據(jù)被覆蓋 ， 從而導致數(shù)據(jù)的丟失 ? 輸出操作中也可能產(chǎn)生類似的錯誤 ? 覆蓋錯誤導致數(shù)據(jù)的丟失 ， 易發(fā)生在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊? I/O端口的編址方法 有兩種不同的 I/O端口編址方式： 1. I/O端口與內(nèi)存統(tǒng)一編址 ? 把內(nèi)存的一部分地址分配給 I/O端口，一個 8位端口占用一個內(nèi)存單元地址，也稱為 存儲器映射編址方式 ? 優(yōu)點： ? 訪問內(nèi)存單元和 I/O端口使用相同的指令，使用方便 ? 降低 CPU電路的復雜性 ? 缺點： ? 減少了內(nèi)存可用范圍 ? 難以區(qū)分訪問內(nèi)存和 I/O的指令，降低了程序的可讀性和可維護性 2. I/O端口與內(nèi)存獨立編址 ? 內(nèi)存儲器和 I/O端口各自有自己獨立的地址空間 ? 訪問 I/O端口需要專門的 I/O指令 ? 8086/8088 CPU采用這種方式 ? 訪問內(nèi)存儲器 ? 使用 20根地址線 A0~A19 ? 使 M/IO=1 ? 內(nèi)存地址范圍為 00000～ 0FFFFFH共 1MB ? 訪問 I/O端口 ? 使用低 16根地址線 A0~A15 ? 使 M/IO= 0 ? I/O端口地址范圍為 0000～ 0FFFFH共 64K 3． IBM PC 微型計算機 I/O端口地址分配 ? 在 PC系列微機中 ， 僅使用 A0～ A9共 10條地址線定義I/O端口 （ 設(shè) A11~A15= 0） ， 尋址范圍為 0～ 3FFH ? 前 256個端口地址供主板上尋址 I/O接口芯片使用 ， 后768個供擴展槽接口卡使用 ? 用戶設(shè)計 I/O接口電路的時候 ， 應使用系統(tǒng)未占用的端口地址區(qū)域 ? 為避免所選擇的地址與其他擴展卡沖突 ， 最好將其設(shè)計成地址可選的型式 ? IBMPC微機系統(tǒng)板各 I/O接口器件端口地址見表 51。 簡單 I/O