【導(dǎo)讀】模擬I/O接口是模擬輸入接口/模擬輸出接口的。模擬I/O接口在計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用示例：。典型的DAC集成芯片。壓或電流)的電路。電路結(jié)構(gòu)上均由電壓源、解碼。網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)放和數(shù)據(jù)緩沖器組成。以T型和倒T型電阻DAC在集。成產(chǎn)品中應(yīng)用較多。從任一開(kāi)關(guān)Si向上看過(guò)去的等效電阻都為3R。為二，從該節(jié)點(diǎn)的另外兩條支路流出去。i0和V0除與輸入數(shù)字量大小成正比外，還與R、但在集成DAC中主要是調(diào)VR。有關(guān)，而不取決于電阻的絕對(duì)值?！斑\(yùn)放”輸入端的時(shí)間明顯不相同。動(dòng)態(tài)誤差，影響DAC的轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度。無(wú)論Si接1或接0,對(duì)應(yīng)支路的電流Ii都恒定不變。電流I每經(jīng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)即平均分流一次。度較快，動(dòng)態(tài)過(guò)程中輸出端的尖峰脈沖較小。小成正比，從而實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。精度為±%指最大誤差為VFS的±%。DAC，其分辨能力為滿量程V0或I0的1/2n。穩(wěn)定性，而分辨率則取決于轉(zhuǎn)換器的位數(shù)?！舴N類(lèi)繁多,功能、性能各異。

　　

【正文】 ,而必須用兩條輸入指令才能把 A/D轉(zhuǎn)換的整個(gè)數(shù)字結(jié)果取到 MPU中。 具體接口方法與 ADC芯片的數(shù)據(jù)輸出控制特性有直接關(guān)系。 ADC芯片與 MPU的接口技術(shù) 79 ?ADC芯片提供 2個(gè)數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào) (高、低字節(jié)允許 信號(hào) )時(shí) ,比較簡(jiǎn)單 ,只需提供 2個(gè)輸出端口地址即可。 ADC芯片與 MPU的接口技術(shù) MPU (8位 ) 寫(xiě) 地址 地址譯碼 讀 port1 port2 amp。 amp。 amp。 數(shù)據(jù) START 低字節(jié)允許 高字節(jié)允許 12位 ADC 數(shù)字輸出 8位以上分辨率 ADC與 8位 MPU接口方式之一 軟件編程思想： 寫(xiě) port1 啟動(dòng) A/D 讀 port1輸入 低字節(jié) 主程序 中斷服務(wù)程序 讀 port2輸入 高字節(jié) 80 ?ADC芯片未提供 2個(gè)數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)時(shí) ， 必須在 接口中加緩沖鎖存器 ,以適應(yīng)高 、 低字節(jié)分別讀 取的要求 。 ADC芯片與 MPU的接口技術(shù) 讀 port1輸入低 8位鎖 存高 4位 讀 port2輸 入高位 寫(xiě) port1啟動(dòng) A/D 軟件編程思想： 主程序 中斷服務(wù)程序 寫(xiě) 地址 地址譯碼 讀 MPU (8位 ) port1 port2 amp。 amp。 amp。 OE2 LOAD 鎖存器 三態(tài) D7 D0 D0～ D7 D8～ D11 START OE 12位 ADC D11 D0 數(shù)字輸出 8位以上分辨率 ADC與 8位 MPU接口方式之二 81 分辨率大于 MPU位數(shù)的 ADC與 MPU的接口實(shí)例 : (以 12位分辨率的 AD574A同 8位 PC總線的查詢式接口為例 ) ADC芯片與 MPU的接口技術(shù) D7 D0 PC總線 AEN A9～ A1 A0 IOW IOR 310H EN 1 ≥1 譯碼 312H/313H D11 D4 D3 D0 STS CS A0 R/C CE 12/8 VCC VEE Vi(10) Vi(R) Vo(R) Vi(20) BIPOFF AGND DGND +15V 15V AD574 82 以上頁(yè)圖的電路為基礎(chǔ) ,采集 100個(gè)數(shù)據(jù)的軟件驅(qū)動(dòng)程序如下： MOV SI， 400H ； 存放數(shù)據(jù)內(nèi)存首址 START： MOV DX， 312H ； 啟動(dòng) 12位轉(zhuǎn)換（ A0=0） OUT DX， AL MOV DX， 310H ； 讀狀態(tài)，查 STS是否為 0 LOOP： IN AL， DX AND AL， 80H JNZ LOOP ； 不為 0，仍在轉(zhuǎn)換，循環(huán)查詢 MOV DX， 312H ； 為 0，先讀高 8位 IN AL， DX MOV [SI]， AL ； 送內(nèi)存 INC SI ； 內(nèi)存地址加 1 MOV DX， 313H ； 再讀低 4位 IN AL， DX MOV [SI]， AL ； 送內(nèi)存 INC SI ； 內(nèi)存地址加 1 DEC CX JNZ START ； 采集未完，繼續(xù) HLT ； 采集完，暫停 ADC芯片與 MPU的接口技術(shù) MOV CX， 64H ； 采集次數(shù)設(shè)置 模擬 I/O通道建立 ?模擬 I/O通道概述 ?模擬輸入通道的結(jié)構(gòu)形式 ?模擬輸出通道的結(jié)構(gòu)形式 ?模擬多路開(kāi)關(guān)與采樣保持器 ?模擬 I/O通道的設(shè)計(jì)和建立 84 I/O通道概述 (1)模擬輸入通道 微機(jī)用于對(duì)單個(gè) /多個(gè)模擬量進(jìn)行采集的 A/D通道，也叫前向通道。 ?建立目的：參數(shù)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)視。 ?基本組成： ADC及其與 MPU的接口 核心部件 采樣 /保持器 (S/H) 模擬多路開(kāi)關(guān) (AMUX) 具體取決于 通道結(jié)構(gòu) 85 (2)模擬輸出通道 微機(jī)用來(lái)發(fā)送單路 /多路模擬信號(hào)的 D/A通 道，有時(shí)也叫后向通道。 ?建立目的：參數(shù)控制、記錄顯示 ?基本組成： DAC及其與 MPU的接口 核心部件 數(shù)字或模擬寄存器 模擬多路開(kāi)關(guān) (AMUX) 具體取決于 通道結(jié)構(gòu) 86 單路通道 不帶采樣保持器的單路模入通道 帶采樣保持器的單路模入通道 多路通道 各路獨(dú)立轉(zhuǎn)換的多路模入通道 同時(shí)采樣、分時(shí)轉(zhuǎn)換型多路模入通道 分時(shí)采樣、分時(shí)轉(zhuǎn)換型多路模入通道 87 (1)不帶采樣保持器的單路模入通道 VI ADC I/O 接口 MPU 這是最簡(jiǎn)單的模入通道，實(shí)際上就是 ADC及其 與 MPU的接口。 一般只采集一個(gè)點(diǎn)的直流或低頻信號(hào)時(shí)可用它。 適用條件： ΔVi = max dVi dt max TCONV≤ VFS 2 n =q 88 (2)帶采樣保持器的單路模入通道 VI S/H ADC I/O 接口 MPU 當(dāng) Vi的變化率較大，以致 TCONV dVi dt max ≥ VFS 2 n =q 時(shí)，應(yīng)采用它。 89 (3)各路獨(dú)立轉(zhuǎn)換的多路模入通道 VI2 VIn . . . . . . . . . . . . S/H ADC VI1 S/H ADC I/O S/H ADC I/O I/O MPU ?特點(diǎn)：各路都有自己獨(dú)立的 A/D轉(zhuǎn)換通道，可同時(shí)采樣、同時(shí)轉(zhuǎn)換、同時(shí)得到轉(zhuǎn)換結(jié)果。 ?優(yōu)點(diǎn)：采樣頻率可達(dá)到幾乎與單路一樣高。 ?適用范圍：特別適于要求描述系統(tǒng)性能的各項(xiàng)參數(shù)必須是同一時(shí)刻數(shù)據(jù)的高速采集、控制系統(tǒng)。 90 (4)同時(shí)采樣、分時(shí)轉(zhuǎn)換型多路模入通道 VI1 VI2 . . . VIn S/H S/H S/H . . . 模 擬 多 路 開(kāi) 關(guān) ADC I/O 接口 MPU ?特點(diǎn)：各路都有自己獨(dú)立的放大、采樣保持器，然后通過(guò)模擬多路開(kāi)關(guān)分時(shí)復(fù)用 ADC，實(shí)現(xiàn)并行采樣、串行轉(zhuǎn)換。 ?優(yōu)缺點(diǎn)：比各路獨(dú)立轉(zhuǎn)換模入通道節(jié)省了硬件，降低了成本，但影響精度和速度。 ?適用范圍：在多點(diǎn)參數(shù)巡回檢測(cè)系統(tǒng)中，應(yīng)用非常廣泛。 91 (5)分時(shí)采樣、分時(shí)轉(zhuǎn)換型多路模入通道 VI1 VI2 VIn . . . 模 擬 多 路 開(kāi) 關(guān) . . S/H ADC I/O 接口 MPU ?特點(diǎn)：將各路分時(shí)共享的范圍擴(kuò)大到全套 A/D通道設(shè)備。 ?優(yōu)缺點(diǎn)：比同時(shí)采樣、分時(shí)轉(zhuǎn)換型進(jìn)一步節(jié)省了硬件，降低了成本，但速度更慢。精度與之差不多。 ?適用范圍：在實(shí)際測(cè)控系統(tǒng)特別是多點(diǎn)參數(shù)巡回檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用特別廣泛。 92 單路通道 多路通道 數(shù)字分配型多路模出通道 模擬分配型多路模出通道 93 (1)單路模出通道 MPU I/O 接口 DAC VO （數(shù)據(jù)緩存器） 實(shí)際上就是 DAC及其與 MPU的接口 94 (2)數(shù)字分配型多路模出通道有兩種結(jié)構(gòu)形式。 口地址譯碼 MPU DB AB 數(shù)據(jù)寄存器 DAC DAC 數(shù)據(jù)寄存器 VO1 VOn ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?特點(diǎn)： ● 各路通道分時(shí)送數(shù)、分時(shí) D/A轉(zhuǎn)換、分時(shí)輸出模擬量。 ● CPU將表示各路輸出數(shù)據(jù)的數(shù)字量分配給相應(yīng)通道。 ?說(shuō)明：如果 DAC芯片上含有輸入緩存器 (大多數(shù) DAC芯片 都是如此 )，則圖中各個(gè)數(shù)據(jù)寄存器不必另加。 結(jié)構(gòu)形式一： 95 結(jié)構(gòu)形式二： 緩存器 緩存器 DAC DAC 輸入寄存器 輸入寄存器 MPU DB AB 口地址譯碼 VO1 VOn ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?特點(diǎn)：各路通道分時(shí)送數(shù)、同時(shí)轉(zhuǎn)換、同時(shí)輸出模擬量。 ?說(shuō)明：如果 DAC芯片內(nèi)集成了兩級(jí)輸入緩存器，就不必 外加圖中兩級(jí)寄存器。 ?適用范圍：適于用在對(duì)描述系統(tǒng)性能的各項(xiàng)參數(shù)需要 同時(shí)更新的實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合。 96 (3)模擬分配型多路模出通道 ①結(jié)構(gòu)之一： 保持器 保持器 MPU I/O DAC 模擬多路開(kāi)關(guān) VO1 VOn ? ? ? ? ? ? ? ? ? ★特點(diǎn)：各路共用一個(gè) DAC， 各用一個(gè)保持器。 各路輸出數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量由 MPU分時(shí)送到同一個(gè) DAC， 轉(zhuǎn)換成 VO， 然后由 AMUX分配到相應(yīng)通道的保持器去存儲(chǔ)下來(lái)。顯然，這里分配的是各路轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)。 97 ②結(jié)構(gòu)之二： MPU I/O DAC VO1 VOn ? ? ? ? ? ? ? ? ? S/H S/H ?當(dāng)通道數(shù)目較多時(shí)，結(jié)構(gòu)二比結(jié)構(gòu)一的造價(jià)要高得多。 ?兩種模擬分配型結(jié)構(gòu)均必須通過(guò)軟件來(lái)定時(shí)刷新數(shù)據(jù)。方法是編制程序，使輸入到 DAC的數(shù)字量在一個(gè)輸出周期內(nèi)不斷循環(huán)更新。