第4章：I/O接口基础4.1I/O接口的基本概念再好的CPU，如果不配上一定的外部设备而构成一个完备的微机系统，其强大的功能和优越的性能将无法显示出来，因而也就不具有实用价值。
那么，外设包括那些东西呢？首先，任何计算机必须有一条接收程序和数据的通道，才能接收“外界”的信息来进行处理，这就必须有输入设备，如键盘、鼠标器、光笔、触摸屏、扫描仪等；其次，微机处理的结果还必须送回给要求进行信息处理的“外界”，这就必须有输出设备，如显示器、打印机、绘图仪、记录仪等。
其三，在一些工业控制场合，还需要模/数转换器、数/模转换器、传感器、发光二极管、光电隔离器等。
上述这些设备在信息格式、工作速度、驱动方式等方面差别很大，所以不能直接与CPU 相连，亦即不能直接接入总线，必须通过接口(Interface)电路连接。
I/O(Input/Output,，I/O)接口是CPU与外设之间的桥梁，是用来协助两者完成数据传输的专用电路。
图4-1体现了微机系统中总线、接口、外设的关系。
读者借助此图能更好地学习理解本章内容。
图4-1 微型计算机系统4.1.1 I/O接口的基本功能微机系统可选用的接口的种类很多，作用各异；各外部设备更是千差万别；总线与外设通信的方式也不一样。
但无论哪种接口都是专门为解决CPU与外设之间的速度和时序不匹配、不能协调工作而设置的，它处在总线和外设之间，一般应具有以下基本功能。
1.接口对输入/输出数据进行缓冲、隔离和锁存接口必须具备“输入口有三态、输出口能锁存”的特点。
2接口有寻址功能：.根据输入的地址信息选择相应的端口一个接口含多个端口，正如一个存储器含多个存储单元一样。
端口指I/O接口中可被CPU读/写的寄存器，而外设也接在端口。
若某接口具有多个端口，但CPU在某一段时间内只能与一个端口交换信息，因此需要通过接口地址译码对端口进行寻址，以选定CPU所需的端口，只有选中的端口才能与CPU交换信息。
此即所谓寻址功能。
第3章基本的10接口3.1 I/O概述I/O接口基本概念1 .为什么要引入接口•微机和I/O设施的信息类型和格式可能不一样。
•微机和I/O设施信号传输处理的速度可能不匹配。
•不用接口，I/O直接接CPU,随着外设增加，会大大降低CPU的效率。
•I/O直接接CPU,会使外设硬件结构过于依靠CPU, 对外设本身进展不利。
2.接口的概念3. I/O 接口与I/O 设施不同I/O 设施对应I/O 接口不同。
I/O 接口受CPU 掌握，I/O 设施受I/O 接口掌握。
为增加通用性，I/O 接口的接口电路一般均具有可 编程功能。
微机的应用离不开与外部设施接口的设计、选用和 连接。
4. I /O 接口功能.数据缓冲功能： ,UU u u u u UU ITU 智能仪器接【I 通信接口 过程控制接11 输入接口 输出接口数字化存储示波 器，数字化万用表 终瑞 调制解调器 1TY 电传机 A/D 转换器 开关心输入 D/A 转换器开关证输出键盘数字化仪光笔图形输入声音输入扫描仪 点阵打印CRT 显示 激光打印液晶显 喷壁打印绘图仪X-Y 记录仪 地址线 ππ 控制线通过寄存器或锁存器实现。
存放数据的寄存器或锁存器称之为数据口（输入、输出、双向）。
数据传送的方向以CPU/MPU为基准。
.接受和执行CPU命令功能：存放CPU命令代码的寄存器称之为命令口，存放执行状态信息的寄存器称之为状态口。
一般，命令口为输出口，状态口为输入口。
.设施选择功能：CPU通过地址译码选择不同外设。
即CPU通过地址译码选择不同I/O接口。
・信号转换功能：协调总线信号与I/O设施信号。
转换包括信号的规律关系、时序协作和电平转换。
.中断管理功能：当外设需要准时得到CPU的服务，特殊是在消失故障时，在接口中设置中断掌握电路，为CPU处理有关中断事务（如发出中断恳求、进行中断优先级排队、供应中断向量等），这样既做到微机系统对外界的实时响应，又使CPU与外设并行工作，提高了CPU的效率。
1第四部分输入/输出系统的选择、应用2主要内容：输入/输出接口电路的基本概念 输入/输出端口的编址方式和特点CPU 与外设之间传输数据的几种控制方式的优缺点、适用场合。
各类芯片的特点、功能34.1 基本概念4.1.1 I/O 接口的功能4.1.2 基本组成454.1.1 I/O 接口的功能什么是I/O接口？把外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。
实现外设与主机之间的信息交换。
计算机与外部设备通信时存在的问题速度不匹配信号电平不匹配 信号格式不匹配时序不匹配I/O 接口的功能设置缓冲信号电平转换 格式转换 时序控制地址译码I/O 接口作用：提供数据缓冲，完成信息格式的相容性变换，管理数据的传送，地址译码，设备选择64.1.2 基本组成接口电路的基本结构数据线控制线状态线DBCBAB数据输入寄存器（or 三态门）数据输出寄存器（锁存器）状态寄存器（or 三态门）命令寄存器译码电路控制逻辑接外设接主机74.1.2 基本组成1.数据输入/输出寄存器——暂存输入/输出的数据输入：数据总线连接所有外设，只有此设备此刻需要时才打开，平时关闭——三态门输出：输出数据的脉冲很短，外设来不及读（没准备好），放在锁存器中，让外设准备好，瞬间输出。
——锁存器2.命令寄存器——存放控制命令，用来设定接口功能、工作参数和工作方式。
3.状态寄存器——保存外设当前状态，以供CPU 读取。
84.2 CPU 与I/O 的数据信号4.2.1 数据信息 4.2.2 状态信息4.2.3 控制信息C P UABDB IO/M WR RD接口数据状态控制外部设备94.2.1 数据信息1.数字量:二进制形式的数据键盘→主机，主机→打印机，主机→CRT2.模拟量：电压或电流A/D 模拟→数字: 0~5 V →00~FFD/A 数字→模拟：00~FF →0~5 V3.开关量：“开”、“闭”0 →关（电机）1 →开（电机）4.脉冲量：计数脉冲、定时脉冲或控制脉冲104.2.2 状态信息1.Ready 准备，输入数据Ready=1 输入数据，准备就绪Ready=0 输入数据，没准备就绪2.Busy 输出设备，忙Busy=1 忙，没空接收数据Busy=0 不忙，有空接收数据114.2.3 控制信息OUT 、IN微机外设外设微机OUT IN 输出输入124.3 I/O 端口的寻址方法寻址方法的选择：一般根据所使用的芯片确定。
