第6章  I/O接口的扩展应用

由于外部设备（简称外设）与CPU的速度差异很大，且外设的种类繁多，数据信号形式多样，控制方案复杂，所以外设不能与CPU直接相连，必须通过接口电路使CPU与外设之间达到最佳耦合与匹配。因此，接口是CPU与外设连接的桥梁，是信息交换的中转站。

大多数情况下，外设的速度是很慢的，无法跟上微秒级的单片机速度，为了保证数据传输的安全、可靠，必须设计合适的单片机与外设的I/O接口电路。I/O接口是指输入/输出接口，分为并行接口和串行接口两种，是CPU和输入/输出设备进行数据传输的通道。I/O接口通常由大规模集成电路组成，可以和CPU集成在同一块芯片上，也可以是一块独立的芯片。常见的输入设备有键盘、开关及各种传感器等，输出设备有LED显示、打印机等。MCS-51系列单片机内部有4个并行I/O接口和1个串行I/O接口。并行接口采取多位数据同时传输数据。串行接口采用逐位串行移位方式传输数据。对于简单的I/O设备单片机可以直接连接，当连接设备有特殊要求，或系统较为复杂，需要使用较多的I/O接口时，就必须通过外接I/O接口芯片来完成单片机与I/O设备的连接，如图6-1所示。

图6-1 单片机与I/O接口、I/O设备的连接

I/O接口与I/O端口的区别如下：

I/O接口是CPU与外界的连接电路，是CPU与外界进行数据交换的通道，CPU发出命令和输出运算结果以及外设输入数据或状态信息都是通过I/O接口电路。

I/O端口是CPU与外设直接通信的地址，通常是I/O接口电路中能够被CPU直接访问的寄存器地址或缓冲器称为端口。CPU通过这些端口发送命令、读取状态或传输数据。一个接口电路可以有一个或多个端口，包含地址端口、数据端口、控制端口、命令端口、状态端口等。例如，可编程并行接口芯片8255A包含一个命令/状态端口和3个数据端口，有些端口只读不写，有些端口只写不读。