数字量输入输出

通用并行I/O接口芯片具有以下特点： 每个芯片集成了多个独立的并行数据传输通道， 且每个通道均可编程设置工作方式。 每个通道都提供状态查询功能，芯片有一定 的中断管理功能。
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可编程输入输出接口芯片8255
一 8255A的件
可编程输入输出接口芯片8255
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三、 中断传送方式 1. 优点 可以使CPU和外设同步工作，提高了CPU的工作效率。
2. 中断传送原理 中断传送方式的接口电路
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四、 DMA方式
1. 优点 外设与内存间直接进行数据交换，不通过CPU。DMA方式 由硬件请求信号启动，又由DMAC电路完成数据传送， 整个过程完全由硬件实现，所以传送速率非常高。
A1
A0
RD
操作 WR CS
0
0
0
1
0
读A口
0
1
0
1
0
读B口
1
0
0
1
0
读C口
0
0
1
0
二 状态信息 ➢ 反应当前外设的工作状态，是外设通过接口往CPU传送的。
三 控制信息 ➢ 是CPU通过接口传送给外设的，CPU通过发送控制信息
控制外设的工作。
5.1.2 I/O接口
在计算机中，介于CPU与外设间，实现硬件连接和软件通讯 的装置。
一、 I/O接口的作用
➢对信息的传输形式进行变换。（模数转换和数模转换） ➢ 电平转换和放大 ➢ I/O定向 ➢ 串并转换及并串转换 ➢ 锁存和缓冲
第五章 数字量输入输出
❖ 概述 ❖ 系统总线及接口 ❖ 中断控制系统 ❖ 计数定时接口 ❖ 并行输入输出接口
第一节 概述 北京化工大学微机原理课件
5.1.1 I/O信号的形式
一 数据信息 1. 数字量 二进制形式的数据，或是已经过编码的二进制形式的数据。 最小单位为“位”(bit)，8位称为一个字节(BYTE)。
2. DMA控制器的功能 ➢ 能向CPU发出HOLD信号 ➢ 当CPU发出HLDA信号后，接管总线控制权，进入DMA方式 ➢ 发出地址信息，能对存储器寻址及能修改地址指针 ➢ 能发出读写等控制信号 ➢ 能决定传送字节数及判断DMA传送是否结束 ➢发出DMA结束信号，使CPU恢复正常工作状态。
5.5并行输入输出接口
状态，传送数据
查询式输入的接口电路
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查询式输出接口电路
例：查询式输出的程序段，STATUS_PORT表示状态端口地址， READY_BIT表示状态端口中的准备好位，DATA_PORT表示 数据端口地址，DATA表示输出数据在存储器中存放的位置。
WAITING:
MOV DX,STATUS_PORT IN AL,DX TEST AL,READY_BIT JZ WAITING MOV DX,DATA_PORT MOV AL,DATA OUT DX,AL MOV DX,STATUS_PORT IN AL,DX AND AL,NOT READY_BIT OUT DX,AL
(2) I/O端口的编址方式
➢ 存储器映射方式(统一编址方式)
优点：使用MEM操作指令，不需专用的I/O指令，指令丰富，使I/O 功能更加灵活。 缺点：MEM容量减小，MEM指令长度一般比专用I/O指令长。
➢ I/O映射方式(独立编址方式)
缺点：访问I/O需要专门的I/O指令，指令少，访问不灵活。 优点：不需要占用存储器空间，指令长度短，执行速度快。
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5. 控制信号 片选信号：由系统地址线译码产生，启动CPU与8255A之间 的通信。
读、写信号：控制CPU与8255A之间的数据流向。
RESET复位信号：清控制寄存器，设置A、B、C三个端口为 输入方式。
端口选择信号：经译码四个地址分别对应于A、B、C三个 数据端口和控制端口。
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5.1.4 I/O的控制方式
一.直接传送方式
➢ 适用于总是处于准备 好状态的外设
➢ 优点：软件及接口硬件 简单
➢ 缺点：只适用于简单 外设，适应范围较窄
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二. 查询传送方式
(1) 概念 (2) 三环节 ➢ CPU从接口中
读取状态字 ➢ CPU检测状态字 ➢ 如果外设处于就绪
2. 模拟量 模拟量信号不能直接进入计算机，必须经过A/D(模拟/数字) 转换器，把模拟量转换成数字量，才能输入计算机。当外部 设备需要模拟量信号控制时，D/A(数字/模拟)转换器又能把 数字量转换成模拟量信号。 3.开关量 开关量信号只有两种状态，即“开”或“闭”。这样，只要用一位 二进制数就可表示。
RD 读信号:低电平有效，它控制8255A送出数据和状态信息 至CPU.
WR 写信号，低电平有效，它控制把CPU输出的数据和命令信号 写到8255A。
6. 端口寻址
8255A共有4个端口，3个数据端口，A口，B口，C口，一个 控制端口。
当A1A0＝00，选择端口A； 当A1A0＝01，选择端口B； 当A1A0＝10，选择端口C； 当A1A0＝11，选择控制字寄存器
二、 I/O接口的构成
DB
AB CPU
CB
数据端口 译 状态端口 码
控制端口
I/O 设备
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(1) I/O端口 概念：CPU与外设进行数据传输时，各类信息在接口进入不同 的寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口。 分类：数据端口，状态端口，控制端口。
CPU
数据 状态 控制
外设
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8255A是Intel86系列微处理机的配套并行接口芯片， 它可为86系列CPU与外部设备之间提供并行输入/输 出的通道。由于它是可编程的，可以通过软件来设 置芯片的工作方式，所以，用8255A连接外部设备时， 通常不用再附加外部电路，给使用者带来很大方便。
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可编程输入输出接口芯片8255
一 8255A的结构 1.数据端口A、B、C ➢ 均为8位端口
2. A组控制和B组控制电路 ➢ A组控制电路控制端口A和端口C的高4位的工作方式和读写操作。 ➢ B组控制电路控制端口B和端口C的低4位的工作方式和读写操作。
3.数据总线缓冲器 功能：通过它与系统数据总线相连。 4.读写控制逻辑电路 功能：管理数据传输过程。