第七章:常用芯片的接口技术

§ 7.1 接口的类型

由于设备的种类很多,要求通信的信息的格式是多样的,所以CPU与设备之间不能直接通信必须在二者之间设计一个电路(I/O接口电路)将二者(CPU(系统总线)和设备)连接起来,这个接口电路也叫I/O硬件,运行在IO接口电路上的程序我们叫做IO软件,IO硬件和软件的综合设计叫做IO接口技术

§ 7.2 IO接口的基本组成

在CPU和IO设备之间必须设计IO接口电路,CPU通过系统总线和IO接口电路相连

CPU把信息发送给接口电路,由接口电路传递给设备

还要根据CPU和IO端口通信的信息的种类来看接口电路内部设计包含多少个端口

一种信息(数据信息(双向),状态信息(入),控制/命令信息(出))通过一个IO端口传送

由于要传送三种信息,所以一个IO接口电路一般需要三个端口其中每一个IO接口都需要分配一个IO地址,然后通过IO地址译码电路的设计来选中IO接口,这一点和存储器的片选信号一样对于数据信息的IO端口需要用锁存器设计,状态信息的IO端口需要用数据缓冲器设计

IO地址的编址方式有独立编址和统一编址

8086CPU采用独立编制,即,内存和IO接口的地址独立,20根地址线的低16位用来编址IO接口,用 $M/\overline{IO}$ 引脚区分IO和内存的地址

独立编址的优缺点在§ 2.1已经说过

§ 7.3 输入/输出方式

无条件输出/输出方式:

在上一节里我们说过IO设备和CPU需要通过接口电路进行通,上一节我们说一般需要三个IO端口,这是有条件的,只有当设备准备好了以后才会通讯,但对于一些IO设备,是不需要这种条件的,例如LED灯泡,我们没办法去询问LED灯是否准备好,因为他随时都是准备好的,我们发送信息他就接收,这种没有条件的傻瓜式输出设备就是无条件的输出

在进行数据通讯时,在输出端我们需要用锁存器,一般使用74LS374,很少使用74LS373

374芯片的片选信号为CP端控制,这个引脚为上升沿有效,由于时序的原因,为了确保系统的可靠性,一定要取后沿

查询法的输入输出方式

对于智能设备而言,CPU必须要一直去检测设备时候准备好,准备好了才传递一次数据

如何检测设备准备好了呢?我们就需要设计状态输入端口,把状态输入端口的地址给DX,然后不断通过IN指令获取状态信息

这种方法电路实现简单,但比较浪费资源,效率低,并且不是很可靠

中断法

有IO设备通过8259向CPU发送一个中断请求,CPU收到中断后在中断服务子程序中向端口发送数据,这就是中断法,当然,由于外设的速度可能很慢,所以这里也需要锁存器,这种方式可以大大提升CPU的效率