Microsoft PowerPoint - chap11.ppt

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瑕傅
6 years ago
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1 I/O 裝置與界面電路 I/O 裝置輸入裝置輸出裝置輸入 / 輸出裝置 I/O 埠一般可以分成三種 : 資料埠 (data port) 狀態埠 (status port) 控制埠 (control port) 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.1 簡單的輸入埠例接往 CPU 模組 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 A1 A14 A15 RD Vcc G Q0 D0 Q1 D1 Q2 D2 Q3 D3 Q4 D4 Q5 D5 Q6 D6 Q7 D7 OE GND 74LS373 SDB (a) 電路林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.2 I/O 埠位址解碼2 2. k 8 DIP 開關 (b) 規劃模式

2 解碼器簡單的輸出埠例接往 CPU 模組 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 A1 A14 A15 WR D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Vcc 74LS373 G OE Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 GND DDB (a) 電路解碼器I/O 埠位址解碼16 進制對七段解碼器 MSD LSD (b) 規劃模式林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.3 輸入 / 輸出埠 ( 雙向 I/O 埠 ) 例 I/O 匯流排接往 I/O 裝置 ( 例如解碼器與顯示器 ) 輸出埠輸入埠輸出埠輸入埠規劃模式 MSD LSD 輸出埠規劃模式 (b) 規劃模式 (a) 電路結構林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.4

3 獨立式 I/O 結構 CPU I/O 位址 I/O 資料 I/O 控制 I/O 匯流排記憶器匯流排記憶器 I/O 界面 I/O 裝置 I/O 界面 I/O 裝置特殊的資料與控制線林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.5 獨立式 I/O 結構 0 1 M 0 I/O 位址空間記憶器 64 k 位址空間 (M / IO = 0) (M / IO = 1) 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.6

4 記憶器映成 I/O 結構 CPU 位址資料控制 0 記憶器記憶器 I/O 界面... I/O 界面 I/O 裝置... I/O 裝置系統匯流排(a) 系統結構 (b) I/O 位址空間例特殊的資料與控制線 64 k I/O 位址空間記憶器林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.7 I/O 資料轉移方式轉移類型由程式設定的初值程式動作設定裝置界面暫存器初值 CPU 啟動轉移條件性又稱輪呼式 I/O 或程式 I/O) 裝置啟動轉移中斷 I/O DMA( 即區段資料轉移方式 ) 1. 設定裝置初值, 備妥以中斷方式轉移資料 ; 2. 致能中斷 1. 設定裝置初值 ; 2. 設定 DMAC 暫存器 : 位元組計數器位址 3. 啟動 DMAC 測試裝置狀態直到該裝置備妥, 然後轉移資料 1. 當中斷發生時, 轉移資料 ; 2. 在轉移資料後, 清除中斷要求處理其它事情, 在區段資料轉移完畢後, 才接受 DMAC 的中斷要求林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.8

5 輪呼式 ( 程式 )I/O 輪呼式 I/O 動作流程 1. 自周邊裝置讀取狀態資訊 ; 2. 測試該資訊以決定周邊是否已經備妥資料轉移 ; 若是, 則進行步驟 3, 否則, 回到步驟 1 ; 3. 執行實際的資料轉移林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.9 中斷式 I/O 主程式的動作流程 : 1. 設定中斷要求的初值 ( 例如致能中斷要求與設定中斷要求的中斷向量 ); 2. 設定界面電路相關位元, 以備妥中斷 I/O 資料轉移 ; 3. 微處理器處理其正常的程式中斷服務程式 (ISR) 的動作流程 : 1. 讀取 I/O 裝置的狀態 ; 2. 若狀態顯示有錯誤發生, 則執行錯誤處理程式, 否則, 轉移資料 ; 3. 清除中斷要求狀態旗號, 然後回到被中斷的程式中, 繼續執行林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.10

6 直接記憶器存取 (DMA) CPU CPU ACC 記憶器 ACC 記憶器界面電路界面電路 (a) CPU 控制方式 (b) DMA 控制方式林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 DMA 資料轉移的控制信號 CPU 接往 DMAC 匯流排要求 INT 匯流排持住認知 HOLD INTR HLDA 位址匯流排資料匯流排 IOR IOW MEMR MEMW 在 HLDA = 1 時為高阻抗狀態林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.12

7 典型的 DMA 控制器 (DMAC) 方塊圖資料匯流排資料匯流排緩衝器位址匯流排緩衝器位址匯流排位址暫存器 CS A0 A1 MEMR MEMW HOLD HLDA 界面與控制邏輯RESET INT 位元組計數器控制暫存器內部資料匯流排DREQ DACK IOR IOW 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 DMAC 與 CPU 界接使用 CPU AD D7~D0 位址匯流排資料匯流排 AD D7~D0 INTR INT MEMW MEMR HLDA HLDA IOR IOW HOLD HOLD MEMW AD MEMR DMAC 位址解碼 CS D7~D0 WR RD 記憶器系統資料匯流排 DREQ DACK IOR I/O 裝置界面 IOW 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.14

8 數位信號微處理器系統類比信號資料觸取系統類比信號轉換器轉換器轉換器促動器促動器促動器工廠A A 類比多工器A A A A 類比解多工器類比信號 S/H 數位信號 ADC DAC 數位信號微處理器系統類比信號類比信號放大器林銘波編著 --- 全華科技圖書公司資料觸取系統類比信號轉換器轉換器轉換器促動器促動器促動器工廠A A 數位多工器A A A A 數位解多工器類比信號 ADC ADC ADC DAC DAC DAC 數位信號類比信號放大器林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.16

9 典型的 S/H 電路輸入模式控制 (1: 取樣 ; 0: 保持 ) - + A1-15 V +15 V 開關 - + C A2 +15 V -15 V 輸出林銘波編著 --- 全華科技圖書公司典型的 S/H 電路參數參數經濟型高性能型參數經濟型高性能型孔徑時間 100 ns 10 ns 觸取時間 15 µs 350 ns 下降率 1 µv/s 0.1 µv/s (0.01% 誤差 ) 穿透率 ±0.01% ±0.001% 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.18

10 邏輯電壓位準的匹配 0 V 輸入 +12 V 22 k 3.3 k V +12 V - OP V 輸出 +12 V -12 V 10 k 輸入 +12 V -12 V 5 k 輸出 +0 V (a) 轉換 TTL 位準為 +12 V/-12 V (b) 轉換 +12 V/ -12 V 為 TTL 位準林銘波編著 --- 全華科技圖書公司電流信號與電壓信號的轉換 TTL 輸出光耦合器 (a) 轉換電流信號為 TTL 電壓電流信號輸入 TTL 輸入光耦合器 (b) 轉換 TTL 電壓為電流信號電流信號輸出林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.20

11 重負載 ( 大電流 ) 的驅動 + V S ( 30 V) + V S ( 30 V) R LOAD I LOAD 40 ma 保護電路電感性負載 I/O 埠位元線 7406 (a) 電阻負載 I/O 埠位元線 7406 I LOAD (b) 電感性負載 40 ma 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司重負載 ( 大電流 ) 的驅動 + V S ( 30 V) 1 k 保護電路電感性負載 I/O 埠位元線 I LOAD 4 A k 60 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.22

12 AC 負載的驅動負載 120 Vac I/O 埠位元線 7406 DIP 磁簧繼電器林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 AC 負載的驅動 330 負載 I/O 埠位元線 7406 CdS 光耦合器 120 Vac 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.24

13 數位對類比轉換器 (DAC) V ref D 3 D 2 D 1 D 0 I 3 I 2 I 1 I 0 R 2 R 4 R 8 R I OUT R OUT V OUT - + 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 R-2R 梯形電路的 DAC 電路原理 1 ma 0.5 ma 0.25 ma ma I ref R R R 1 ma 0.5 ma 0.25 ma ma 2 R 2 R 2 R D 3 D 2 D 1 D 0 2 ma 2 R 2 R I out 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.26

14 DAC0800 的等效電路 V+ 13 V LC 1 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0(LSB) V REF ( + ) 14 偏壓網路電流開關 4 2 I out I out V REF ( ) COMP V- 3 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 DAC0800 應用電路 13 5 B7 6 B6 7 B5 8 B B3 10 數位資料輸入 B2 DAC 11 B1 12 B R R2 2.5 k 2.5 k 0.01µ F I REF = 2 ma 5 k +15 V V V OUT -5 V 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.28

15 類比對數位轉換器 (ADC) V a + - 電壓比較器 MSB 控制電路 LSB 轉換啟動 CLK 轉換完畢 V OUT 8 位元 DAC SAR 緩衝暫存器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 ADC0804 接腳分佈圖 CS RD WR CLK IN INTR V IN( + ) V IN( ) A GND V ref /2 D GND Vcc CLK R ADC 0804 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D WR INTR 開始轉換轉換完成假設 CS 與 RD均接地林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.30

16 ADC 0804 晶片上的時脈電路 CLK R 19 R CLK IN 4 CLK C ADC 0804 林銘波編著 --- 全華科技圖書公司應用實例 --- 溫度控制系統 +15 V +15 V LM k -15 V 溫度感側器 1 k V 5k +15 V LM µF 5.1 k 1 k NC V IN ( + ) V IN ( ) CLK IN V ref/ 2 INTR WR P1.1 P1.2 1 k HC µF 振盪器 µF LM329 2 k 參考電壓 0. 1µF 7 3 LM V 2 10 k k 10 µf A GND V CC D7~D0 CS RD ADC 0804 D GND P2.7~P2.0 P1.0 MCS k 10 k 固態繼電器加熱器林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 11.32

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Microsoft PowerPoint - chap12.ppt 步並列資料轉移 CLK 位址與命令資料匯流排週期 (a) 單一時脈週期匯流排週期 CLK 位址與命令資料匯流排週期匯流排週期 (b) 多時脈週期林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 2. 閃脈控制方式 --- 來源裝置啟動來源裝置閃脈控制線標的裝置 (a) 方塊圖成立閃脈控制線 (b) 時序圖標的裝置將資料閘入資料暫存器中林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 2.2 閃脈控制方式