3.1 并行口(位、段)控制设计与应用(输入/输出方式)
2025年09月21日
3.1 并行口(位、段)控制设计与应用(输入/输出方式)
并行输入/输出接口是嵌入式系统最基本的、使用最多的接口,通过并行口设计实验,可深入理解软件对硬件的控制作用,掌握并行I/O口控制外设的程序设计方法和仿真调试技术。
为什么计算机系统需要接口,这是因为计算机系统中,CPU统一为TTL电平,并行数据格式,而外设的种类繁多,电平各异,信息格式各不相同,必须进行转换使之匹配,转换的任务需要接口完成。而且CPU的数据线是外设或存储器与CPU进行数据传输的唯一公共通道,为了使数据线的使用对象不产生使用总线的冲突,以及快速的CPU和慢速的外设时间上协调,CPU和外设之间必须有接口电路。
CPU的输入/输出数据是依靠输入/输出指令完成的,一条指令的执行时间只有几纳秒或几微秒,而外设(如键盘、打印机等)的动作时间至少是毫秒数量级,输出指令执行完,外设还没来得及接收,数据线上已变成了下一条指令的机器码,因此数据先通过接口锁存,外设从锁存器上索取数据;同时对接口的地址译码可选择当前使用数据线的设备对象,接口传递外设忙闲、准备就绪等工作状态,协调CPU和输入/输出设备执行时间,发布CPU对外设的命令,当CPU数据格式和外设数据格式不一致时,接口还起信息格式转换的功能。因此,接口的功能是缓冲、锁存数据、地址译码识别设备、电平转换、信息格式转换、发布命令、传递状态等。
I/O口有并行口、串行口、定时器/计数器(简称T/C)、A/D转换器、D/A转换器等。用户只需根据外设的不同情况和要求来选择不同的接口芯片。其中,可编程接口是多功能的,通过初始化程序选择应用功能。