第5章 输入/输出接口技术 学习要点
1. 了解接口的基本概念 2. 了解CPU与外设之间的数据传送方式
第5章 输入/输出接口技术
第1节 接口技术的概述 一、接口的概念和功能 二、I/O接口电路的典型结构 三、端口的编址和操作
第2节 CPU与外设间的数据传送方式 一、无条件传送方式 二、条件传送方式 三、中断传送方式 四、DMA传送方式
中断控制器
8259A
DMA控制器
8237A、Z80‐DMA
键盘控制器
8279
CRT控制器
8275、6845
硬盘控制器
6843
D/A转换器
DAC0832
A/D转换器
ADC0809
MSP430 I/O端口x 基本输入/输出示意图 ( 不考虑其他模块功能时，相关编程I/O寄存器)
MAB
CPU
MCB MDB8
从编程角度看，接口内部主要包括一个或多个 CPU可以进行读/写操作的寄存器，又称为I/O端口。
各I/O端口由端口地址区分。
AB
地址
C
译码
P
DB 数据 缓冲
U
CB 控制
电路
1001 0101
(状态端口)
外
0110 1010 (数据端口)
1100 0110
设
(控制端口)
按存放信息的不同，I/O端口可分为三种类型 数据端口：用于存放CPU与外设间传送的数据信息 状态端口：用于暂存外设的状态信息 控制端口：用于存放CPU对外设或接口的控制信息，
026h
P1REN
0P2IN P2OUT P2DIR
P2 P2IFG P2IES P2IE P2SEL
P2REN P2SEL2 P3IN P3OUT P3DIR P3 P3SEL
P3REN P3SEL2
端口地址 028h 029h 02Ah 02Bh 02Ch 02Dh 02Eh
Comp A+
ADC10
8
8
8
Port 1 Port 2 Port 3
带中断 带中断
16位 RSIC
JTAG
CPU 调试
模块
MAB 16‐bit MDB 16‐bit
MCB
总线 控制
MDB 8‐bit
SBW
掉电 WDT+ Timer0 Timer1
保护
A3 A3
USCIA0 USCIB0
POR 比较器 (UART (SPI
地址 译码
控制 电路
数据 缓冲
PxSEL PxSEL2 PxDIR PxREN PxOUT
PxIN
引脚
Px.0
Px.1
Px.2
输入
Px.3 Px.4
输出 电路
Px.5 Px.6 Px.7
I/O接口电路的典型结构
AB
地址
C
译码
P
DB 数据 缓冲
U
CB 控制
电路
I/O端口1
外
I/O端口2
I/O端口3
设
02Fh 042h 018h 019h 01Ah 01Bh
010h 043h
模块 端口名称 端口地址
基本 时钟
DCOCTL BCSCTL1 BCSCTL2
056h 057h 058h
BCSCTL3
比 CACTL1
较 器
CACTL2
A
CAPD
ADC10AE0
053h 059h 05Ah 05Bh 04Ah
可编程集成接口电路
为增加接口电路的灵活性，采用可编程的方式设计接口电路，
通过对接口芯片编程，设置接口芯片的工作状态。
MSP430G2553
MSP430G2553
P2SEL =0; //置P2.0~2为基本I/O P2SEL2 =0; P2DIR =0; //置P2.0~2为输入 Key=P2IN; //读入按键状态
CPU 信息类型 数字量
工作速度 快 通信方式 并行
接口作用 模/数转换(A/D)
数/模转换(D/A) 三态缓冲、锁存 解决传送方式
串/并转换
并/串转换 三态缓冲、锁存
外设 模拟量 数字量
慢 串行 并行
二、I/O接口电路的典型结构
各种接口电路 并行接口 定时器 串行接口 中断接口 A/D转换接口 D/A转换接口 ......
SVS
A
SPI) IIC)
MSP430G2553内部各模块I/O寄存器例
模块 端口名称 端口地址
IE1
特 殊
IE2
功 IFG1
能 IFG2
000h 001h 002h 003h
P1IN
020h
P1OUT 021h
P1DIR
022h
P1IFG P1 P1IES
023h 024h
P1IE
025h
P1SEL
I/O地址 0020~003F 0040~005F 0060~006F 0070~007F 00A0~00BF 00C0~00DF 0170~0177 01F0~01F7 02F8~02FF 0378~03FF 03B0~03DF 03F0~03F7 03F8~03FF
实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术， 是软件、硬件结合的体现，是计算机应用的关键。
外部世界：除CPU以外的所有设备或电路， 包括存储器、输入/输出设备等
2、常见外设的信号类型、特点和接口电路的作用
外设是用来实现人机交互的一些机电设备。 外设的信息类型、速度、通信方式与CPU不匹配, 不能直接挂在总线上，必须通过接口和系统相连
A ADC10AE1 D ADC10DT0
C ADC10DT1
1 0
ADC10SA
ADC10MEM
04Bh 048h 049h 1BCh 1B4h
ADC10CTL0 1B0h
ADC10CTL1 1B2h
I/O端口是计算机硬件系统的一种重要资源
在Windows下查看PC机硬件IO端口资源的分配情况
与Intel 80x86 PC 微机兼容的 I/O端口地址分配
P2SEL =0; //置P2.0~2为基本I/O P2SEL2 =0; P2DIR =0xFF; //置P2.0~2为输出 P2OUT=0x3F; //输出显示信息
接口芯片举例：
并行接口芯片 8255A、8155A、Z80‐PIO
串行接口芯片 8251A、8250、Z80‐SIO
定时/计数器
8253、8254、Z80‐CTC
第1节 接口技术的概述 一、 接口的概念和功能
1. 接口和接口技术
2. 常见外设的信号类型、特点和接口电路的作用
1. 接口和接口技术 接口
指CPU、存储器、外设之间通过总线进行连接的电路， 是CPU与外界进行信息交换的桥梁, 用于实现CPU与外设间速度、电平、信息类型等的正确匹配。
接口技术
是研究CPU如何与外部世界在信息类型、通信方式、 信号电平、操作时序上进行最佳匹配，
控制外设或接口的工作方式。
MSP430G2553内部各模块含CPU可以操作的I/O寄存器
(XIN/P2.6 XOUT/P2.7)
P1 P2 P3
DVcc DVss RST/NMI
TEST
振荡器 ACLK 系统 SMCLK 时钟
F18421l6KKKKaKBBBBsBh
MCLK
RAM 512B 256B