第1节 通用IO接口基本概念及连接方法

pc机中io接口用于连接在计算机系统中，输入/输出（Input/Output，简称I/O）是指计算机与外部设备之间进行数据交换的过程。

而在PC机中，I/O接口就是用于连接计算机主机与外部设备之间的硬件接口。

本文将以PC机中的I/O接口为主题，介绍其作用和常见的接口类型。

一、什么是PC机中的I/O接口在PC机中，I/O接口是计算机主机与外围设备之间进行通信的枢纽。

通过I/O接口，计算机可以将数据发送给外部设备，或者从外部设备接收数据。

它实质上是通过电信号的方式将计算机内部的电信号与外部设备连接起来。

二、PC机中常见的I/O接口类型及其作用1. 串口（Serial Port）串口是一种用于串行通信的接口，它通过一根信号线将数据逐位地传输给外部设备。

串口接口通常用于连接打印机、调制解调器、条码扫描器等设备。

2. 并口（Parallel Port）并口是一种用于并行通信的接口，它能同时传输多个位的数据。

并口接口通常用于连接打印机、扫描仪等需要高速数据传输的设备。

3. USB接口（Universal Serial Bus）USB接口是目前应用最广泛的接口类型之一。

它可以连接多种外部设备，包括鼠标、键盘、摄像头、移动存储设备等。

USB接口的优势在于方便插拔和高速数据传输。

4. 网络接口（Network Interface Controller，NIC）网络接口是用于连接计算机与局域网或互联网的接口。

通过网络接口，计算机可以实现与其他计算机的通信和数据传输，实现Internet上的各种功能。

5. 显卡接口（Graphics Card Interface）显卡接口是用于连接计算机主机与显示器的接口。

通过显卡接口，计算机可以将图形信号发送给显示器，并实现图像的显示。

6. 声卡接口（Sound Card Interface）声卡接口是用于连接计算机主机与音频设备的接口。

通过声卡接口，计算机可以实现音频信号的输入和输出，实现音频的播放和录制功能。

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。

第1节通用I/O接口基本概念及连接方法1．I/O接口的概念I/O接口，即输入输出接口，是微控制器同外界进行交互的重要通道。

这里的接口英文是port，也可以翻译为“端口”，另一个英文单词是 interface，也翻译为接口。

从中文字面看，接口与端口似乎有点区别，但在嵌入式系统中它们的含义是相同的。

有时I/O引脚称为接口（interface），而把用于对I/O引脚进行编程的寄存器称为端口（port），实际上它们是紧密相连的。

因此，不必深究它们之间的区别。

有些书中甚至直接称I/O接口（端口）为I/O口。

在嵌入式系统中，接口千变万化，种类繁多，有显而易见的人机交互接口，如操纵杆、键盘、显示器；也有无人介入的接口，如网络接口、机器设备接口。

2．通用I/O第一章中已经介绍了什么是通用I/O，这里再回顾一下。

所谓通用I/O，也记为GPIO(General Purpose I/O)，即基本的输入/输出，有时也称并行I/O，或普通I/O。

它是I/O的最基本形式。

本书中使用正逻辑，电源(Vcc)代表高电平，对应数字信号“1”；地(GND)代表低电平，对应数字信号“0”。

作为通用输入引脚，MCU内部程序可以通过端口寄存器读取该引脚，知道该引脚是“1”(高电平)或“0”(低电平)，即开关量输入。

作为通用输出引脚，MCU内部程序通过端口寄存器向该引脚输出“1”(高电平)或“0”(低电平)，即开关量输出。

大多数通用I/O引脚可以通过编程来设定工作方式为输入或输出，称之为双向通用I/O。

3．上拉下拉电阻与输入引脚的基本接法芯片输入引脚的外部有三种不同的连接方式：带上拉电阻的连接、带下拉电阻的连接和“悬空”连接。

通俗地说，若MCU的某个管脚通过一个电阻接到电源 (Vcc)上，这个电阻被称为“上拉电阻”。

与之相对应，若MCU的某个管脚通过一个电阻接到地(GND)上，则相应的电阻被称为“下拉电阻”。

通过这种做法，将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平或低电平，电阻同时起限流作用。

7.1I/O接口概述nput/output interface）技术是实现计算机与外部设备之间信息交换的一门技术，在微机系统设计和应用过程中占有极其重要的地路介于主机与外部设备之间，是微处理器与外部设备信息交换的桥梁。

外部设备通过I/O接口电路把信息传送给微处理器进行处理，接口电路传送到外部设备。

如果没有I/O接口电路，微处理器就不可能发挥其应有的作用，人们也就无法使用计算机。

术包括硬件电路和相关的软件编程技术，在学习这部分内容时，不但要求了解I/O接口的基本构成和工作原理，更要着重掌握I/O接方法及编程技术。

的输入/输出设备是计算机系统的重要组成部分，称为外部设备或I/O设备，用于计算机输入/输出信息。

设备有键盘、鼠标、图形扫描仪、条形码读入器、光笔和触摸屏等。

显示器、打印机、绘图仪和影像输出设备等。

中，还会用到模/数转换器、数/模转换器、发光二极管（LED）、按钮、开关等。

此外，还有许多专用I/O设备。

备或装置不仅结构、特性、工作原理和驱动方式不同，而且传送的电平、数据格式和速度差异也很大，同时，在进行数据处理时，其们不能和CPU（或系统总线）直接相连，必须借助于中间电路，这部分电路被称为I/O接口电路，简称I/O接口，定义为：I/O接口路，用来进行速度和工作方式的匹配，并协助完成二者之间的数据传送。

术功能类繁多，并且适用的场合也不同，有用于数据通信的，有用于数据格式转换的，有用于电平转换的，也有用于系统定时/计数和DMA 下：数据提供缓冲、隔离和寄存备与CPU的定时标准不同，数据处理速度也不同，所以需要对传送数据提供缓冲、隔离和寄存（或锁存）。

在输出接口中，一般都设接口中，一般设计有寄存器和缓冲隔离环节（如三态门），用来存放输入的数据，并起到隔离作用，只有被CPU选中的设备才能将数取。

的形式和数据的格式进行转换I/O设备所用的信号形式、数据格式不同时，I/O接口能进行相互之间的转换。

如数字量与模拟量的转换、串行数据与并行数据的格的电平转换等。

新代系统io板接线方法
新代系统 IO 板是用于连接外部设备和新代系统控制器的电路板，它提供了输入和输出信号的接口。

以下是一般新代系统 IO 板的接线方法：
1. 准备工具和材料：确保你拥有适当的工具，如螺丝刀、剥线钳等，以及所需的线缆和连接器。

2. 查看 IO 板手册：参考新代系统 IO 板的手册以获取详细的接线信息和引脚定义。

手册通常提供了每个引脚的功能和接线方式。

3. 确定输入和输出需求：根据你的具体应用，确定需要连接的输入设备（如传感器、开关等）和输出设备（如继电器、指示灯等）。

4. 连接输入设备：对于输入设备，将其信号线连接到 IO 板上相应的输入引脚。

通常，输入引脚可以接受开关量或模拟量信号。

5. 连接输出设备：对于输出设备，将其控制线连接到 IO 板上相应的输出引脚。

输出引脚可以控制继电器、指示灯等设备的开关状态。

6. 确保连接牢固：在连接线缆时，确保线缆插头与 IO 板的引脚连接牢固。

使用螺丝刀或扳手适当拧紧连接器。

7. 进行线缆管理：为了保持线缆整洁和避免干扰，使用线缆扎带或线槽对线缆进行管理。

8. 检查和测试：在完成接线后，仔细检查所有连接，确保没有松动或错误的连接。

然后，可以进行测试以验证输入和输出设备的正常工作。

需要注意的是，具体的接线方法可能因新代系统 IO 板的型号和规格而有所不同。

因此，在进行接线之前，务必仔细阅读相关的手册和文档，以确保正确连接。

如果你对接线过程不确定，建议咨询新代系统的技术支持人员或专业工程师的帮助。

I/O接口技术的基本知识CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。

存储器通常在CPU的同步控制下工作，接口电路比较简单；而I/O设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，因此，习惯上说到接口只是指I/O接口。

一、I/0接口的概念1.接口的分类I/O接口的功能是负责实现CPU通过系统总线把I/O电路和外围设备联系在一起，按照电路和设备的复杂程度，I/O接口的硬件主要分为两大类：1）I/O接口芯片这些芯片大都是集成电路，通过CPU输入不同的命令和参数，并控制相关的I/O电路和简单的外设作相应的操作，常见的接口芯片如定时／计数器、中断控制器、DMA控制器、并行接口等。

2）I/O接口控制卡有若干个集成电路按一定的逻辑组成为一个部件，或者直接与CPU同在主板上，或是一个插件插在系统总线插槽上。

按照接口的连接对象来分，又可以将他们分为串行接口、并行接口、键盘接口和磁盘接口等。

2.接口的功能由于计算机的外围设备品种繁多，几乎都采用了机电传动设备，因此，CPU 在与I/O设备进行数据交换时存在以下问题：速度不匹配:I/O设备的工作速度要比CPU慢许多，而且由于种类的不同，他们之间的速度差异也很大，例如硬盘的传输速度就要比打印机快出很多。

时序不匹配:各个I/O设备都有自己的定时控制电路，以自己的速度传输数据，无法与CPU的时序取得统一。

信息格式不匹配:不同的I/O设备存储和处理信息的格式不同，例如可以分为串行和并行两种；也可以分为二进制格式、ACSII编码和BCD编码等。

信息类型不匹配:不同I／O设备采用的信号类型不同，有些是数字信号，而有些是模拟信号，因此所采用的处理方式也不同。

基于以上原因，CPU与外设之间的数据交换必须通过接口来完成，通常接口有以下一些功能：1）设置数据的寄存、缓冲逻辑，以适应CPU与外设之间的速度差异，接口通常由一些寄存器或RAM芯片组成，如果芯片足够大还可以实现批量数据的传输；2）能够进行信息格式的转换，例如串行和并行的转换；3）能够协调CPU和外设两者在信息的类型和电平的差异，如电平转换驱动器、数／模或模／数转换器等；4）协调时序差异；5）地址译码和设备选择功能；6）设置中断和DMA控制逻辑，以保证在中断和DMA允许的情况下产生中断和DMA请求信号，并在接受到中断和DMA应答之后完成中断处理和DMA 传输。

IO口基本操作IO口（Input/Output port）是计算机与外部设备进行通信的接口，通过IO口可以读取外部设备的输入信号或将计算机的输出信号传送到外部设备。

在计算机领域，IO口操作是一项基本技能，掌握了IO口的基本操作，可以更好地与外部设备进行数据交互和控制。

一、IO口的基本定义IO口通常指的是计算机硬件上的物理接口，它是计算机与外部设备进行数据传输的桥梁。

不同的计算机和外部设备可能采用不同的IO口类型，包括并行口（Parallel Port）、串行口（Serial Port）、USB口（Universal Serial Bus Port）等。

在使用IO口前，我们需要对其进行初始化和定义。

具体的操作步骤如下：1. 确定IO口类型：根据外部设备的接口类型，选择合适的IO口进行连接。

2. 查找IO口地址：每个IO口都有一个唯一的地址，通过它可以访问和控制IO口。

在使用IO口前，需要确定IO口的地址。

3. 初始化IO口：通过软件程序将IO口的状态设置为适当的模式，初始化IO口的操作包括设置输入输出方向、设置电平和状态等。

4. 执行IO口操作：根据需要，读取或写入IO口的数据。

二、IO口的读取操作IO口的读取操作指的是从外部设备中读取输入信号，将其传送到计算机进行处理。

IO口的读取操作一般分为以下几个步骤：1. 配置IO口方向：将IO口设置为输入模式，以接收外部设备的信号。

2. 读取IO口数据：通过指定的地址，将外部设备输入的信号读取到计算机内部。

3. 数据处理：对读取的数据进行相应的处理，包括解码、转换等操作。

4. 根据需要进行后续操作：根据读取的数据，执行相应的程序逻辑或控制外部设备。

三、IO口的写入操作IO口的写入操作指的是将计算机内部的输出信号传送到外部设备进行控制。

IO口的写入操作一般分为以下几个步骤：1. 配置IO口方向：将IO口设置为输出模式，以向外部设备发送信号。

2. 准备数据：根据需要发送的信号，将数据准备好。