《接口电路设计》PPT课件.ppt
第四单元 输入/输出系统和设备,刘卫东,教学内容安排,第一讲 输入/输出系统概述和输入/输出方式第二讲总线第三讲接口电路第四讲输入设备和输出设备第五讲本单元小结及考试说明,第三讲接口电路设计,2003年11月,主要教学内容,接口电路的作用接口电路的一般组成串行接口并行接口USB接口SCSI接口,输入/输出系统,控制方式：处理器如何管理设备总线：数据发送和通信接口：总线和设备的连接连接总线和设备（对设备提供编码）接收处理器（主设备）的命令，并提交给外部设备，同时，为主设备提供外部设备的状态数据缓冲对主设备屏蔽外部设备的差异（一种接口可以连接多种类型的设备）设备：完成输入/输出任务,接口的基本功能,提供主机识别（指定、找到）使用的I/O设备的支持（为每个设备规定几个地址码或编号）建立主机和设备之间的控制与通信机制提供主机和设备之间信息交换过程中的数据缓冲机构提供主机和设备之间信息交换过程中的其他特别需求支持,通用可编程接口电路,通用能有多种用法与入/出功能可编程能通过指令指定接口的功能和运行控制参数接口内部组成设备识别电路数据缓冲寄存器（输入/输出）控制寄存器状态寄存器中断电路其他电路,8251的基本功能,可用于同步或异步传送同步传送时 每字可为bits，可用内或外同步，能自动插入同步字符。异步传送时 每字可为bits，接收和发送时钟可为1，16或64倍的波特率。可产生中止字符并自动检测和处理。可用1，1.或位停止位。能检测假启动完全双工，双缓冲的发送器和接受器。具有检测奇偶错，数据丢失错和帧错的能力。全部入出信号为 TTL 电平,D7D0（外部数据总线）,状态缓冲器,接受数据缓冲器,发送数据命令缓冲器,串行异步传送中的有关概念,奇偶校验：传送的波特率：波特率因子：数据采样：,串行：异步、同步：单工，半双工，全双工：,停止位：数据位：起始位：,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,同步?,Y(D1D0=00),N(D1 D0 0 0),D6:外同步检测,1 外同步,SYNDET为输入,0 内同步,SYNDET为输出,D7:同步字符,1 单同步字符,0 双同步字符,规定帧控制,00 无效,01 1个 停止位,10 1.5个停止位,11 2个 停止位,确定字符长度,00 5bits,01 6bits,10 7bits,11 8bits,TxC,RxC,波特率因子,00 同步方式,01 异步1倍,10 异步16倍,11 异步64倍,对奇偶校验的规定,X0 不校验,11 偶校验,01 奇校验,方式命令字的格式,EH,IR,ER,SBBK,RxE,DTR,TxEN,RTS,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,工作命令字的格式,发送器使能信号，1有效,接收器使能信号，1有效,数据终端就绪，使出 为低,/DTR,使三个出错标志位复位,发包 信号,BREAK,请求发送信号，使出 为低,/RTS,发软 信号,RESET,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,DSR,SYNDET,FE,OE,PE,TxE,RxRDY,TxRDY,接口状态寄存器的内容格式,发送器就绪信号，1有效,并到串的发送器空，1有效,接收器就绪信号，1有效,奇偶错,溢出错,数据帧错,数据设备就绪，1有效,INTEL 8251 串行接口芯片,1 D2 D1 28 2 D3 D0 27 3 RXD VCC 26 4GRD/RX C 25 5D4/DTR 24 6D5/RTS 23 7D6/DSR 22 8D7 RESET 21 9/TXC CLK 20 10/WR TX D 19 11/CS TX EMPTY 18 12C/D/CTS 17 13/RD SYNDET/BD 16 14RXRDY TXRDY 15,D7D0:I/O数据,器 件 引 脚 图,CLK：主时钟,/RxC,RxD:接收时钟、数据,/TxC,TxD:发送时钟、数据,/WR、/RD:写、读命令,/CS:片选信号,C/D：控制/数据信号,RESET：总清信号,RxRDY:接收准备就绪,TxRDY:发送准备就绪,TxEMPTY:发送寄存器空,/DTR、/DSR：,/RTS、/CTS：,EH,IR,ER,SBBK,RxE,DTR,TxEN,RTS,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,DSR,SYNDET,FE,OE,PE,TxE,RxRDY,TxRDY,工作命令字的格式,接口状态寄存器的内容格式,内存储器和串行接口存储器由 2 组 8 位区组成，可运行于8 位或16位方式；每组由 1 片 2716 RAM 和 2 片 28C64 ROM芯片组成，亦可选用2764 ROM芯片。对16位地址的最高3位译码，产生 8 个存储器片选信号，各自对应8192 的存储容量。2 路串行接口，其中一路正常运行，另一路经扩展后方可使用。对 8 位 IO 端口地址的最高 4位译码，产生 8 个 IO芯片的片选信号。1 片双 2-4 译码器 139 给出内存和 IO 的读写命令信号。2 片GAL 和 2 片 373 寄存器用于支持中断响应与处理实验。,TEC-2000 机串行口初始化的程序,MVRD R0，4EhOUT 81hMVRD R0,37hOUT 81h,方式设置：0 1 0 0 1 1 1 0,命令设置：0 0 1 1 0 1 1 1,对 OUT 指令而言，81h、83h 为控制寄存器地址；对 IN 指令而言，81h、83h 为状态寄存器地址；,编程用串行口执行输入任务/输出操作,INCH:IN81hSHRR0SHRR0JRNC,INCHIN80hPUSHR1MOVR1,00FFhANDR0,R1POPR1RET,OUTCH:PUSH R0OUT1:IN 83h SHR R0 JR NC,OUT1 POP R0 OUT 82h RET,对 IN 指令而言，80h 是输入数据寄存器地址，对 OUT 指令而言，80h 是输出数据寄存器地址，,双串行口同时运行的程序例子,loop1:in 83 shr r0 shr r0 jr nc,loop in 82 out 82 out 80 jp loop ret,Loop:in 81 shr r0 shr r0 jr nc,loop1 in 80 out 80 out 82,并行接口8255,USB接口,用户不必再设置卡上、设备上的开关或跳线不必打开机箱来安装新的输入输出设备应该只需要一根电缆线就可以将所有设备连接起来输入/输出设备应可以从电缆上得到电源单台计算机最多可以连接127个设备系统应能支持实时设备（声卡、电话）可在计算机运行时安装设备不必重新启动计算机成本低,USB结构,USB协议,USB帧,控制帧配置设备，对设备发出命令，查询设备状态同步帧实时设备同步块传送帧非实时设备的大量数据传送中断帧发出中断帧，收集设备数据,USB线缆,有4根线组成，电源、地和双数据线。同步传输方式,SCSI接口,小型计算机系统接口（Small Computer System Interface）1986年成为国际标准，1991年扩充为SCSI-2成为主机和智能外设连接的统一I/O接口单端输出和差分输出两种输出方式50根线的扁平电缆，25根地线，8位数据线，9条控制线，1根奇偶校验线，其余备用。最多可连接8个设备（包括主机适配器），每个设备有一个ID。采用集中式菊链仲裁。,SCSI接口信号线,SCSI接口参数,
