84I/O的扩展及应用 8.4.1IO扩展概述 计算机系统中共有两种数据传送操作。一类是CPU和存储器 之间的数据读写操作;另一类则是CPU和外部设备之间的数据 传输。 1.单片微机为什么需要JO接口电路 由于存储器是半导体电路,与CPU具有相同的电路形式, 数据信号也是相同的(电平信号),能相互兼容直接使用,因 此存储器与CPU之间采用同步定时工作方式。它们之间只要在 时序关系上能相互满足就可以正常工作。存储器与CPU之间的 连接相当简单,除地址线、数据线之外,就是读或写选通信号, 实现起来非常方便
计算机系统中共有两种数据传送操作。一类是CPU和存储器 之间的数据读写操作；另一类则是CPU和外部设备之间的数据 传输。 1．单片微机为什么需要I/O接口电路 由于存储器是半导体电路，与CPU具有相同的电路形式， 数据信号也是相同的（电平信号），能相互兼容直接使用，因 此存储器与CPU之间采用同步定时工作方式。它们之间只要在 时序关系上能相互满足就可以正常工作。存储器与CPU之间的 连接相当简单，除地址线、数据线之外，就是读或写选通信号， 实现起来非常方便。 8.4 I/O 的扩展及应用 8.4.1 I/O扩展概述
CPU和外部设备之间的数据传送却十分复杂。 ①高速CPU与工作速度快慢差异很大的慢速外部设备的矛盾。 ②外部设备的数据信号是多种多样的。 ③外部设备种类繁多。 ④外设的数据传送有近距离的,也有远距离的。 CPU必须在CPU和外设之间有一个接口电路,通过接口 电路对CPU与外设之间的数据传送进行协调
CPU和外部设备之间的数据传送却十分复杂。 ①高速CPU与工作速度快慢差异很大的慢速外部设备的矛盾。 ②外部设备的数据信号是多种多样的。 ③外部设备种类繁多。 ④外设的数据传送有近距离的，也有远距离的。 CPU必须在CPU和外设之间有一个接口电路，通过接口 电路对CPU与外设之间的数据传送进行协调
在数据的1O传送中,接口电路主要有如下几项功能: ①速度协调 由于速度上的差异,使得数据的IO传送只能以异步方式进行, 即只能在确认外设已为数据传送作好准备的前提下才能进行IO 操作。 ②三态缓冲 数据输入时,输入设备向CPU传送的数据也要通过数据总线, 为了维护数据总线上数据传送的有秩序,因此只允许当前时刻正 在进行数据传送的数据源使用数据总线,其它数据源都必须与数 据总线处于隔离状态。为此要求接口电路能为三态缓冲功能。 ③数据转换 有些外部设备需要使用接口电路进行数据信号的转换。其 中包括:模数转换、数模转换、串并转换和并串转换等
在数据的I/O传送中，接口电路主要有如下几项功能： ①速度协调 由于速度上的差异，使得数据的I/O传送只能以异步方式进行， 即只能在确认外设已为数据传送作好准备的前提下才能进行I/O 操作。 ②三态缓冲 数据输入时，输入设备向CPU传送的数据也要通过数据总线， 为了维护数据总线上数据传送的有秩序，因此只允许当前时刻正 在进行数据传送的数据源使用数据总线，其它数据源都必须与数 据总线处于隔离状态。为此要求接口电路能为三态缓冲功能。 ③数据转换 有些外部设备需要使用接口电路进行数据信号的转换。其 中包括：模数转换、数 模转换、串并转换和并串转换等
2.接口与端口 外设之间在数据传送方面的联系。其功能主要是通过电路 实现的。因此称之为接口电路。 在接口电路中应该包含有数据寄存器以保存输入输出数据 状态寄存器以保存外设的状态信息、命令寄存器以保存来自CPU 的有关数据传送的控制命令。由于在数据的传送中,CPU需要对 这些寄存器的状态口和保存命令的命令口寻址等,我们通常把接 口电路中这些已编址并能进行读或写操作的寄存器称之为端口 (port),或简称口。因此,一个接口电路就对应着多个端口地 址。对它们像存储单元一样进行编址
⒉ 接口与端口 外设之间在数据传送方面的联系。其功能主要是通过电路 实现的。因此称之为接口电路。 在接口电路中应该包含有数据寄存器以保存输入输出数据、 状态寄存器以保存外设的状态信息、命令寄存器以保存来自CPU 的有关数据传送的控制命令。由于在数据的传送中，CPU需要对 这些寄存器的状态口和保存命令的命令口寻址等，我们通常把接 口电路中这些已编址并能进行读或写操作的寄存器称之为端口 （port）,或简称口。因此，一个接口电路就对应着多个端口地 址。对它们像存储单元一样进行编址
3.数据隔离技术 输入输出的数据都要通过系统的数据总线进行传送,为 了正确地进行数据的传送,就必须解决数据总线的隔离问题。 对于输出设备的接口电路,要提供锁存器,当允许接收 输出数据时闩锁打开,否则关闭。而对于输入设备的接口电路, 要使用三态缓冲电路或集电极开路门。 (1)三态缓冲电路 三态缓冲电路就是具有三态输出的门电路,也称之为三 态门(TSL)。所谓三态,就是指低电平状态、高电平状态和 高阻抗三种状态。当三态缓冲器的输出为高或低电平时,就是 对数据总线的驱动状态;当三态缓冲器的输出为高阻抗时,就 是对总线的隔离状态。三态缓冲器的控制逻辑如表8-2所示
⒊ 数据隔离技术 输入输出的数据都要通过系统的数据总线进行传送，为 了正确地进行数据的传送，就必须解决数据总线的隔离问题。 对于输出设备的接口电路，要提供锁存器，当允许接收 输出数据时闩锁打开，否则关闭。而对于输入设备的接口电路， 要使用三态缓冲电路或集电极开路门。 ⑴ 三态缓冲电路 三态缓冲电路就是具有三态输出的门电路，也称之为三 态门（TSL）。所谓三态，就是指低电平状态、高电平状态和 高阻抗三种状态。当三态缓冲器的输出为高或低电平时，就是 对数据总线的驱动状态；当三态缓冲器的输出为高阻抗时，就 是对总线的隔离状态。 三态缓冲器的控制逻辑如表8–2所示