文档介绍：第七章输入输出及其接口芯片
1、输入输出设备通过接口电路与CPU连接
7-1 输入输出概述
存
储
器
I/O
接
口
输
入
设
备
I/O
接
口
数据总线 DB
控制总线 CB
地址总线 AB
输
出
设
备
CPU
CPU
控制寄存器
输入缓冲寄存器
输出缓冲寄存器
状态寄存器
数据总线
地址
译码
读信号
写信号
准备好
中断请求
地址
片选
A
0
A
1
输
入
设
备
数据输入
数据输入准备好
数据输入回答
输
出
设
备
数据输出
数据输出准备好
数据输出回答
由图可见,外设通过I/O接口电路与CPU相连。每个接口电路包含多个寄存器:数据输入寄存器、数据输出寄存器、状态寄存器、控制寄存器。
通常称这些寄存器为I/O端口(PORT),每个端口有一个端口地址。
CPU与端口通过数据总线交换信息,信息类型包括:数据、对外设的控制信息、外设的状态信息,分别存放在接口电路的不同寄存器中。
端口选择通过地址总线产生。
2、接口电路的作用(为什么要用接口电路)
(1)速度的匹配
外设的读写速度可能很慢。CPU与端口进行快速数据交换,端口与外设进行慢速交换。
(2)信息格式的变换
外部设备的数据形式可能是数字量、模拟量或开关量等,数字量可能采用并行方式或串行方式。接口电路的功能之一是将不同信息格式变换为CPU能接收的标准并行信息,如电平转换、串并转换、A/D、D/A转换等;
(3)提供主机和外设间传送数据的状态和控制信息
如WR、RD、READY、INTR等
(4)时序的匹配
CPU时序与外设时序可能不一致,由接口电路实现匹配。
3、I/O端口的编址方式
CPU对I/O端口编址有两种方式:
1)与存储器统一编址方式;
2)I/O端口独立编址方式。
统一编址方式将外设端口与存储器一致处理,使用相同的指令访问外设和存储器。
独立编址方式需要专用的访问外设指令,硬件上需要有控制线来区分访问存储器还是外设。
8086 CPU采用外设端口独立编址方式。
7-2 可编程并行接口芯片8255
1、性能概要
8255是一个可编程并行接口芯片。
有三个8位输入输出端口:端口A、端口B、端口C,以及控制8255内部工作方式的控制字寄存器,共4个端口。
每个端口可编程设定为输入端口或输出端口,并可设定为不同的工作方式。
端口A、端口B通常作为输入输出数据端口。
端口C可作为数据端口使用;也可分成两个4位端口,作为A口和B口的控制和状态端口。
控制字寄存器接收CPU写入的控制字,对A、B、C端口进行控制,以决定其工作方式。
reset
D7
~
D0
A7
~
A2
A1
A0
RD
WR
片选
译码
数据
缓冲器
读写
控制
片内
译码
CS
RESET
A1
A0
RD
WR
PC7
~
PC0
PB7
~
PB0
PA7
~
PA0
控制字
端口
端口A
端口C
端口B
+5V
GND
D7
~
D0
外
设
8255A
总线
8255A
PA3
PA2
PA1
PA0
RD
CS
GND
A1
A0
PC7
PC6
PC5
PC4
PC3
PC2
PC1
PC0
PB0
PB1
PB2
PA4
PA5
PA6
PA7
WR
RESET
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Vcc
PB7
PB6
PB5
PB4
PB3
2、8255芯片引脚
3、端口寻址