1.I/O接口的基本功能
实际上，任何计算机主机与外设之间的信息交换都必须通过I/O接口来完成。也就是说，在主机和外设之间必须存在相应的I/O接口，这是因为主机与外设之间存在以下主要差异。
①主机和外设的工作速度一般相差几个数量级。
②主机和外设处理的信息格式有较大的差异。
主机只能处理并行的二进制数据；而不同的外设能够处理的数据种类非常繁多，可能是串行数据，也可能是并行数据，可能是二进制数据，也可能是十进制数据或ASCII码数据，可能是数字量，也可能是如声音、温度之类的模拟量。
设置I/O接口的主要目的就是解决主机和外设之间的这些差异。I/O接口一方面应该负责接收、转换、解释并执行CPU发来的命令，另一方面应能将外设的状态或请求传送给CPU，从而完成CPU与外设之间的数据传输。具体地说，I/O接口应具有以下主要功能或其中的一部分功能。
（1）主机与外设的通信联络控制功能
因为主机与外设的工作速度有较大的差别，所以I/O接口的基本任务之一就是必须能够解决两者之间的时序配合问题。例如，CPU应该能通过I/O接口向外设发出启动命令；外设在准备就绪时应能通过I/O接口送回“准备好”信息或请求中断的信号等。
（2）设备选择功能
微型计算机系统中一般有多个外设，主机在不同时刻可能要与不同的外设进行信息交换，I/O接口必须能对CPU送来的外设地址进行译码以产生设备选择信号。
（3）数据缓冲功能
解决高速主机与低速外设矛盾的另一个常用方法是在I/O接口中设置一个或几个数据缓冲寄存器或锁存器，用于数据的暂存，以避免因速度不一致而丢失数据；另一方面，采用数据缓冲或锁存也有利于增大驱动能力。有时I/O接口还需要能向CPU提供内部寄存器“空”或“满”的联络信号。
（4）信号格式转换功能
外设直接输出的信号和所需的驱动信号多与微型计算机总线信号不兼容，因此I/O接口必须具有实现信号格式转换的功能，例如：电平转换功能、A/D转换功能、D/A转换功能、串/并转换功能、并/串转换功能、数据宽度变换功能等。
（5）错误检测功能
在很多情况下，系统还需要I/O接口能够检测和纠正信息传输过程中引入的错误。常见的有传输线路上噪声干扰导致的传输错误以及接收和发送速率不匹配导致的覆盖错误。
（6）可编程功能
可编程功能意味着I/O接口具有较强的通用性、灵活性和可扩充性，即在不改变硬件设计的条件下，I/O接口可以接收并解释CPU的控制命令，从而改变接口的功能与工作方式。(www.xing528.com)
（7）复位功能
接收复位信号，从而使接口本身以及所连的外设进行重新启动。
2.I/O接口的基本结构
（1）I/O接口中的信息种类
从I/O接口的主要功能可以看出，I/O接口中可能存在三种信息，即数据信息、状态信息和控制信息。
①数据信息。CPU与外设交换的数据信息将在I/O接口中被缓冲或锁存。这些信息有如下类型。
数字量：通常以4位、8位或16位二进制数形式出现，如从磁盘输入的数据信息或输出到显示器去的数据信息。
开关量：通常以1位二进制数“0”或“1”来表示相反的两种状态，如控制开关通/断的信息、控制电机转/停的信息。
模拟量：包括电量和非电量。一般接口中会对电模拟量进行A/D或D/A转换以完成CPU与外设之间的数据传送，如电压量或电流量；而非电量需先通过传感器变换成电信号再进行处理，计算机处理完的电信号可通过变换装置重新变换为非电量形式，如声音信息的处理。
②状态信息。用于表征外设工作状态的信息就叫做状态信息，它总是通过I/O接口输入给CPU的。状态信息的长度不定，可能是1位或几位，含义也随外设的不同而不同。常见的状态信息用来表示数据是否准备好、设备是否忙等。
③控制信息。指CPU对外设的控制或管理命令，通常需要通过I/O接口解释并最终通知外设。常见的控制信息包括外设的启动/停止信号、中断的允许/禁止信号、工作方式的选择信号等。控制信息的长度也是不定的。
（2）I/O接口的基本结构
I/O接口电路的典型结构如图6-1所示。无论是数据信息、状态信息、控制信息中的哪一类信息，均需要通过接口电路进行处理和传送，因此接口电路中应包括数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器以暂存各类信息。对CPU来说数据寄存器可读可写，而状态寄存器只读，控制寄存器只写。
I/O接口电路用于连接CPU和外设，因此其外部引脚应分别满足CPU的总线结构和外设的总线结构。接口电路面向CPU的一边一般表现为三总线结构，与之相对应，接口内部应包括总线驱动、地址译码和控制逻辑等功能部分；接口电路面向外设的一边随外设的不同而提供不同的信号，一般把这些信号分为数据信号、状态信号和控制信号三类。
图6-1 I/O接口电路的典型结构
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
