微机接口技术：I/O接口详解与8254、8255、8250芯片

"微机接口技术第四章 输入与输出接口，涵盖了I/O接口的基础知识，包括接口的功能特性、端口编址方式，以及三种可编程芯片的详细讲解：8254可编程定时/计数器、8255可编程外围接口和8250通用异步收发器。" 在微机系统中，输入与输出接口是CPU与外部设备间通信的关键。I/O接口的基础主要包括以下几个方面： 1. I/O接口的功能与特性： - 数据缓冲：接口内含的数据寄存器或锁存器用于存储数据和状态信息，确保CPU和外设之间速度不匹配时的数据准确传输。 - 接收控制命令：通过控制端口，CPU可以向接口发送读、写、片选等命令，接口解析这些命令并执行相应的操作。 - 信号转换：接口能够将CPU的并行信号转换为串行，或者反之，以适应不同的通信需求。 - 设备选择：通过I/O地址译码，接口能够识别并选择合适的外部设备。 - 中断管理：接口处理来自外设的中断请求，使得CPU能并行处理其他任务，提高效率。 - 可编程性：接口的某些功能可以通过程序进行控制，增强了其灵活性和可扩展性。 2. I/O接口的结构： - 控制端口：接收CPU的命令。 - 状态端口：提供设备的状态信息。 - 数据端口：用于数据的输入和输出。 - 在某些设计中，控制端口和状态端口可能合并为一个共享端口，通过读写信号区分其功能。 3. I/O接口的端口编址方式： - 端口统一编址：这种编址方式将I/O端口和内存地址空间合并，使得CPU使用相同的地址格式访问两者。优点是简化了硬件设计，但可能导致地址空间的紧张。 接下来，我们将深入探讨三种关键的可编程接口芯片： - 8254可编程定时/计数器： - 它具备计数和定时两种功能，有多种工作模式，通过工作控制字来设定。 - 其内部结构包括多个计数通道，每个通道都有特定的工作方式，如计数、分频、定时等。 - 软件编程控制8254，可以设置工作模式、初始计数值和控制字，以满足不同应用场景的需求。 - 8255可编程外围接口： - 提供了三个可编程接口：PA、PB和PC，用于连接不同类型的外设。 - 通过工作控制字，可以配置每个端口为输入、输出或双向模式。 - 掌握8255的编程，可以实现灵活的外设控制策略，如数据的并行传输和串行传输。 - 8250通用异步收发器： - 这是一种常见的串行通信接口，用于实现串行数据的收发。 - 了解8250的内部寄存器结构和功能，例如波特率发生器、接收和发送缓冲区等，对于实现串行通信至关重要。 - 数据传输率、通信链路、数据帧格式和调制速率等概念是串行通信的基础，8250的编程涉及到这些参数的设置。 通过学习本章，读者将掌握CPU如何通过I/O接口与外部设备交互，理解不同接口芯片的结构、功能，并学会如何通过编程控制这些接口，为实际的系统设计和调试奠定坚实基础。