第四单元 输入 /输出系统和设备
刘卫东
liuwd@tsinghua.edu.cn
教学内容安排
? 第一讲 输入 /输出系统概述和输入 /输出方
式
? 第二讲 总线
? 第三讲 接口电路
? 第四讲 输入设备和输出设备
? 第五讲 本单元小结及考试说明
第三讲 接口电路设计
2003年 11月
主要教学内容
? 接口电路的作用
? 接口电路的一般组成
? 串行接口
? 并行接口
? USB接口
? SCSI接口
输入 /输出系统
? 控制方式：处理器如何管理设备
? 总线：数据发送和通信
? 接口：总线和设备的连接
– 连接总线和设备（对设备提供编码）
– 接收处理器（主设备）的命令，并提交给外部设备，
同时，为主设备提供外部设备的状态
– 数据缓冲
– 对主设备屏蔽外部设备的差异（一种接口可以连接多
种类型的设备）
? 设备：完成输入 /输出任务
接口的基本功能
? 提供主机识别（指定、找到）使用的 I/O设
备的支持（为每个设备规定几个地址码或
编号）
? 建立主机和设备之间的控制与通信机制
? 提供主机和设备之间信息交换过程中的数
据缓冲机构
? 提供主机和设备之间信息交换过程中的其
他特别需求支持
通用可编程接口电路
? 通用
– 能有多种用法与入 /出功能
? 可编程
– 能通过指令指定接口的功能和运行控制参数
? 接口内部组成
– 设备识别电路
– 数据缓冲寄存器（输入 /输出）
– 控制寄存器
– 状态寄存器
– 中断电路
– 其他电路
8251的基本功能
可用于同步或异步传送
同步传送时
每字可为５～８ bits，可用内或外同步，能自动
插入同步字符。
异步传送时
每字可为５～８ bits，接收和发送时钟可为 1,16
或 64倍的波特率。可产生中止字符并自动检测和处理。
可用 1,1.５或２位停止位。能检测假启动完全双工，
双缓冲的发送器和接受器。具有检测奇偶错，数据丢
失错和帧错的能力。全部入／出信号为 TTL 电平
缓
冲
器
Ｉ／Ｏ
D7~D0（外部数据总线 ）
状态
缓冲器
接受数据
缓冲器
发送数据／命令
缓冲器
接收控制
接收器 S-P Ｒ xＤ
RxRDY
/RxC
Ｔ xＤ
发送器 P-S
发送控制 ／ TxC
TxETxRDY
读／写
控制
逻辑
RESET
CLK
C/ D
/RD
/WR
/CS
调制／解
调器控制
/DTR
/DSR
/RTS
/CTS
串行异步传送中的有关概念
奇偶校验：
传送的波特率：
波特率因子：
数据采样：
接口 CPU终端
串
行 并行
…...
数据位，如 8 位
1位
1,1.5,2位
标
识
态
一次完整的数据传送时间
CPU 接口 接口 CPU串行：
异步、同步：
单工，半双工，全双工：
停止位：
数据位：
起始位：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
同步?
Y( D1D0 = 00 ) N ( D1 D0 0 0 )
D6,外同步检测
1 外同步
SYNDET为输入
0 内同步
SYNDET为输出
D7,同步字符
1 单同步字符
0 双同步字符
规定帧控制
00 无效
01 1个 停止位
10 1.5个停止位
11 2个 停止位
确定字符长度
00 5bits
01 6bits
10 7bits
11 8bits
TxC,RxC
波特率因子
00 同步方式
01 异步 1倍
10 异步 16倍
11 异步 64倍
对奇偶校验的规定
X0 不校验
11 偶校验
01 奇校验
方式命令字的格式
EH IR ER SBBK RxE DTR TxENRTS
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
工作命令字的格式
发
送
器
使
能
信
号
，
1
有
效
接
收
器
使
能
信
号
，
1
有
效
数
据
终
端
就
绪
，
使
出
为
低
/DTR
使
三
个
出
错
标
志
位
复
位
发
包
信
号
BREAK
请
求
发
送
信
号
，
使
出
为
低
/RTS
发
软
信
号
RESET
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
DSR
SYNDET
FE OE PE
TxE
RxRDY
TxRDY
接口状态寄存器的内容格式
发
送
器
就
绪
信
号
，
1
有
效
并
到
串
的
发
送
器
空
，
1
有
效
接
收
器
就
绪
信
号
，
1
有
效
奇
偶
错
溢
出
错
数
据
帧
错
数
据
设
备
就
绪
，
1
有
效
INTEL 8251 串行接口芯片
1 D2 D1 28
2 D3 D0 27
3 RXD VCC 26
4 GRD /RX C 25
5 D4 /DTR 24
6 D5 /RTS 23
7 D6 /DSR 22
8 D7 RESET 21
9 /TXC CLK 20
10 /WR TX D 19
11 /CS TX EMPTY 18
12 C/ D /CTS 17
13 /RD SYNDET/BD 16
14 RXRDY TXRDY 15
D7~D0, I/O数据
器 件 引 脚 图
CLK,主时钟
/RxC,RxD,接收时钟、数据
/TxC,TxD,发送时钟、数据
/WR,/RD,写、读命令
/CS,片选信号
C/ D,控制 / 数据信号
RESET,总清信号
RxRDY,接收准备就绪
TxRDY,发送准备就绪
TxEMPTY,发送寄存器空
/DTR,/DSR：
/RTS,/CTS：
EH IR ER SBBK RxE DTR TxENRTS
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
DSR
SYNDET
FE
OE
PE
TxE
RxRDY
TxRDY
工作命令字的格式
接口状态寄存器的内容格式
A 1 0 ~ A0
A 1 1
A 1 2 A1 0 ~ A 0
A 1 0 ~ A0
D 7 ~ D 0
D 7 ~ D 0
D 7 ~ D 0
A 1 1
WE
CS
OE
OE
CS
CS
OE
WE
WE
1 9 ~ 1 1
1 9 ~ 1 1
1 7 ~ 91 9 2 2 2 3 1 ~ 8
.,,,,,
.,,,,,
短路子
8 位机短接
1 6 位机断开
A 1 1
/ M WR
23
A 1 2 A1 0 ~ A 0
23 2 2 1 2 4 2 5 3 ~ 1 0
V C C
/ M WR
/ M R D
GND
/ M R D
GND
2 2 1 2 4 2 5 3 ~ 1 0
1 9 2 2 2 3 1 ~ 8
2 2 1 2 4 2 5 3 ~ 1 0
2 2 1 2 4 2 5 3 ~ 1 0
A 1 2 A1 0 ~ A 0
A 1 2 A1 0 ~ A 0
D 7 ~ D 0
D 7 ~ D 0
D 7 ~ D 0
1 9 ~ 1 1
1 9 ~ 1 1
A 1 1
A 1 1
23
23
1 7 ~ 9
/ M WR
V C C
/ M WR
WE
/ M WR
V C C
/ M WR
WE
/ M WR
V C C
/ M WR
OE
CS
OE
CS
OE
CS
/ M R D
GND
/ M R D
GND
WE
A 1 1
A 1 1
A 1 1
/ M W R
/ M R D
23
23
23
23
23
23
1 Y 0
1A
2B
2A
G1
G2
1 Y 1
1 Y 2
1 Y 3
2 Y 0
2 Y 1
1B
/ M W R
/ M R D
/ W R
/ R D
/ M M R E Q
/ I O R E Q
/ W E
R E Q
M I O
GND
C
B
A
G1
2AG
2BG
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
C
B
A
G1
2AG
2BG
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
8 0 ~ 8 F
9 0 ~ 9 F
A 0 ~ A F
B 0 ~ B F
C 0 ~ C F
D 0 ~ D F
E 0 ~ E F
F 0 ~ F F
0 0 0 0 ~ 1 FF F
2 0 0 0 ~ 3 FF F
4 0 0 0 ~ 5 FF F
E 0 0 0 ~ F FF F
6 0 0 0 ~ 7 FF F
8 0 0 0 ~ 9 FF F
A 0 0 0 ~ B F F F
C 0 0 0 ~ D F F F
A6
A5
A4
A7
A 1 5
A 1 4
A 1 3
GND
GND
V C C
C
B
A
G1
2AG
2BG
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
C
B
A
G1
2AG
2BG
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
D C 1 2
D C 1 1
D C 1 0
D C 2 2
D C 2 1
D C 2 0
L i n k
GND
L i n k
GND
/ S W T OI B
/ R T O I B
/ E T OI B
/ F T OI B
/ S T OI B
/ I N T V H
/ I N T V L
NC
NC
/ G I R
/ G A R H
/ G A R L
/ I N T R
/ D I
/ I N T N
/ E I
3
2
1
13
14
15
4
5
6
7
12
11
1
2
3
4
5
6
15
14
13
12
11
10
9
7
1
2
4
5
6
15
14
13
12
11
10
9
7
15
14
13
12
11
10
9
7
15
14
13
12
11
10
9
7
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
Q3 Q2 Q1 Q0
P3 P2 P1 P0C L K
L o a d
C L R
T
P
V C C GND
V C C
R 1 o u t
R 1 i n T 1 o u t
T 1 i n
R 2 i n T 2 o u t
T 2 i nR 2 o u t
串口 2
1 3 1 4 8 7
1 2 1 1 9 1 0
3 0 7, 2 K H z1 5 3, 6 K H z
D 7 ~ D 0
T x D
C T S
R T S
RD
DC/
CS
R E S E TWR
DC/
C L K T x C R x C
R x D
.,,,,,
.,,,,,
1 5 3, 6 K H z
1, 8 4 3 2 M H z
1, 8 4 3 2 M H z/ W R/ R D
CS
C T S
R T S
/ R E S E T
13 10 21 20 9 25
17
23
8 ~ 1 2 8 2 7
19
3
11
12
A0
I R H 0
M i c r o P
M A C H _ 8 2 5 1 / C S
I / O 地址译码器 8 0 ~ 8 F
D 7 ~ D 0 RD R E S E TWR C L K T x C R x C
T x DR x D
A0
P1 P0 I N T E / I N T
/ I N T R / I N T N / E I / D I
C K 1
R E S E T
I B H 3
I B H 2
/ G I R
D C 2 3
S 2 R 2 S 1 R 1 S 0 R 0
C K 1
I B H I B L
D7 ~ D0
Q7 ~ Q0
用于置中断向量的 3 排插针
Q7 ~ Q0
D7 ~ D4
P1 P0 GND
D 3 ~ D 0
串口 1
17 18 19 20
1
11
7
8
1
10
11
15 1917
2 3 4
2 3 4 5 6 7
中断源2 中断源1 中断源0
D B HA B H, A B L
内存地址译码器
2 0 0 0 ~ 3 FF F
内存地址译码器
0 0 0 0 ~ 2 FF F
1 8 1 7 1 4 1 3 8 7 4 3
19 16 1 5 12 9 6 5 2 19 16 1 5 12 9 6 5 2
1 8 1 7 1 4 1 3
8 7 4 3
D C 3 1 3 9
D C 4 1 3 8
D C 5 1 3 8
A 1 1
R O M L 2 8 C 6 4
E x t R O M L 2 8 C 6 4
R A M L 6 1 1 6
R O M H 2 8 C 6 4
27
20
27
20
21
18
27
20
27
20
21
18
E x t R O M H 2 8 C 6 4
R A M H 6 1 1 6
D C 1 1 3 8
D C 2 1 3 8
M A X 2 0 2 161
C O M 2 8 2 5 1
C O M 1 8 2 5 1
I N T P G A L
I N T S G A L
I N T V T H 3 7 4 I N T V T L 3 7 4
5 6 9 10
图3 - 6 存储器、接口、中断线路逻辑图
1 1 ~ 1 4
9
6 ~ 3
1
10
7
2
/ O E
11
C L K C L K
/ O E
11
1
1
CK CK
/ I N T V L/ I N T V H
内存储器和串行接口
存储器由 2 组 8 位区组成，
可运行于 8 位或 16位方式；
每组由 1 片 2716 RAM 和 2 片
28C64 ROM芯片组成，亦可选
用 2764 ROM芯片。
对 16位地址的最高 3位译码，产
生 8 个存储器片选信号，各自对
应 8192 的存储容量。
2 路串行接口，其中一路正
常运行，另一路经扩展后方
可使用。
对 8 位 IO 端口地址的最高 4位
译码，产生 8 个 IO芯片的片选
信号。
1 片双 2-4 译码器 139 给出内存
和 IO 的读写命令信号。
2 片 GAL 和 2 片 373 寄存器用
于支持中断响应与处理实验。
TEC-2000 机串行口初始化的程序
MVRD R0,4Eh
OUT 81h
MVRD R0,37h
OUT 81h
方式设置,0 1 0 0 1 1 1 0
1个停止位
无奇偶校验 字符为 8 bits
16*波特率
命令设置,0 0 1 1 0 1 1 1
不用 请
求
发
送
错
误
标
志
复
位
不
用
允
许
发
送
允
许
接
收
数
据
终
端
准
备
好
对 OUT 指令而言，
81h,83h 为控制寄存器地址；
对 IN 指令而言，
81h,83h 为状态寄存器地址；
编程用串行口执行输入任务 /输出操作
INCH:IN 81h
SHR R0
SHR R0
JR NC,INCH
IN 80h
PUSH R1
MOV R1,00FFh
AND R0,R1
POP R1
RET
OUTCH:PUSH R0
OUT1,IN 83h
SHR R0
JR NC,OUT1
POP R0
OUT 82h
RET
对 IN 指令而言，
80h 是输入数据寄存器地址，
对 OUT 指令而言，
80h 是输出数据寄存器地址，
双串行口同时运行的程序例子
loop1,in 83
shr r0
shr r0
jr nc,loop
in 82
out 82
out 80
jp loop
ret
Loop,in 81
shr r0
shr r0
jr nc,loop1
in 80
out 80
out 82
并行接口 8255
8 2 5 5 A
并 行 输 入
输 出 芯 片
/ C S
A 0 ~ A 1 2
/ W R
/ R D
R E S E T
D 0 ~ D 7
8
8
8
8
端 口 A
端 口 B
端 口 C
USB接口
? 用户不必再设置卡上、设备上的开关或跳线
? 不必打开机箱来安装新的输入输出设备
? 应该只需要一根电缆线就可以将所有设备连接起
来
? 输入 /输出设备应可以从电缆上得到电源
? 单台计算机最多可以连接 127个设备
? 系统应能支持实时设备（声卡、电话）
? 可在计算机运行时安装设备
? 不必重新启动计算机
? 成本低
USB结构
R O O T H U B
主 机
H u b A H u b B
D e v i c e A
D e v i c e B D e v i c e C
USB协议
USB帧
? 控制帧
– 配置设备，对设备发出命令，查询设备状态
? 同步帧
– 实时设备同步
? 块传送帧
– 非实时设备的大量数据传送
? 中断帧
– 发出中断帧，收集设备数据
USB线缆
? 有 4根线组成，电源、地和双数据线。
? 同步传输方式
SCSI接口
? 小型计算机系统接口（ Small Computer System
Interface）
? 1986年成为国际标准,1991年扩充为 SCSI-2
? 成为主机和智能外设连接的统一 I/O接口
? 单端输出和差分输出两种输出方式
? 50根线的扁平电缆,25根地线,8位数据线,9条
控制线,1根奇偶校验线，其余备用。
? 最多可连接 8个设备（包括主机适配器），每个设
备有一个 ID。
? 采用集中式菊链仲裁。
SCSI接口信号线
主 机 适 配 器 接 口 外 设 控 制 器 接 口
（ 5 0 芯 ）
（ 5 0 芯 ）
数 据 线 8 位
数 据 校 验 线
A C K （ 确 认 ）
R E Q （ 请 求 ）
A T N （ 应 答 ）
R S T （ 复 位 ）
S E L （ 选 择 ）
B S Y （ 忙 ）
C / D （ 命 令 / 数 据 ）
I / O （ 输 入 / 输 出 ）
M S G （ 信 息 字 节 ）
SCSI接口参数
标准 总线
宽度
最高数据
传输率
（ MB/S）
总线最大长度 连接设
备数量单端 差分
SCSI 8 5 6 25 8
Fast SCSI 8 10 3 25 8
Wide SCSI 16 10 3 25 8
Fast Wide SCSI 16 20 3 25 16
Ultra SCSI 8 20 1.5 25 8
Wide Ultra SCSI 16 40 -- 25 16
Ultra2 SCSI 8 40 未定 未定 8
Wide Ultra2 SCSI 16 80 未定 未定 16
刘卫东
liuwd@tsinghua.edu.cn
教学内容安排
? 第一讲 输入 /输出系统概述和输入 /输出方
式
? 第二讲 总线
? 第三讲 接口电路
? 第四讲 输入设备和输出设备
? 第五讲 本单元小结及考试说明
第三讲 接口电路设计
2003年 11月
主要教学内容
? 接口电路的作用
? 接口电路的一般组成
? 串行接口
? 并行接口
? USB接口
? SCSI接口
输入 /输出系统
? 控制方式：处理器如何管理设备
? 总线：数据发送和通信
? 接口：总线和设备的连接
– 连接总线和设备（对设备提供编码）
– 接收处理器（主设备）的命令，并提交给外部设备，
同时，为主设备提供外部设备的状态
– 数据缓冲
– 对主设备屏蔽外部设备的差异（一种接口可以连接多
种类型的设备）
? 设备：完成输入 /输出任务
接口的基本功能
? 提供主机识别（指定、找到）使用的 I/O设
备的支持（为每个设备规定几个地址码或
编号）
? 建立主机和设备之间的控制与通信机制
? 提供主机和设备之间信息交换过程中的数
据缓冲机构
? 提供主机和设备之间信息交换过程中的其
他特别需求支持
通用可编程接口电路
? 通用
– 能有多种用法与入 /出功能
? 可编程
– 能通过指令指定接口的功能和运行控制参数
? 接口内部组成
– 设备识别电路
– 数据缓冲寄存器（输入 /输出）
– 控制寄存器
– 状态寄存器
– 中断电路
– 其他电路
8251的基本功能
可用于同步或异步传送
同步传送时
每字可为５～８ bits，可用内或外同步，能自动
插入同步字符。
异步传送时
每字可为５～８ bits，接收和发送时钟可为 1,16
或 64倍的波特率。可产生中止字符并自动检测和处理。
可用 1,1.５或２位停止位。能检测假启动完全双工，
双缓冲的发送器和接受器。具有检测奇偶错，数据丢
失错和帧错的能力。全部入／出信号为 TTL 电平
缓
冲
器
Ｉ／Ｏ
D7~D0（外部数据总线 ）
状态
缓冲器
接受数据
缓冲器
发送数据／命令
缓冲器
接收控制
接收器 S-P Ｒ xＤ
RxRDY
/RxC
Ｔ xＤ
发送器 P-S
发送控制 ／ TxC
TxETxRDY
读／写
控制
逻辑
RESET
CLK
C/ D
/RD
/WR
/CS
调制／解
调器控制
/DTR
/DSR
/RTS
/CTS
串行异步传送中的有关概念
奇偶校验：
传送的波特率：
波特率因子：
数据采样：
接口 CPU终端
串
行 并行
…...
数据位，如 8 位
1位
1,1.5,2位
标
识
态
一次完整的数据传送时间
CPU 接口 接口 CPU串行：
异步、同步：
单工，半双工，全双工：
停止位：
数据位：
起始位：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
同步?
Y( D1D0 = 00 ) N ( D1 D0 0 0 )
D6,外同步检测
1 外同步
SYNDET为输入
0 内同步
SYNDET为输出
D7,同步字符
1 单同步字符
0 双同步字符
规定帧控制
00 无效
01 1个 停止位
10 1.5个停止位
11 2个 停止位
确定字符长度
00 5bits
01 6bits
10 7bits
11 8bits
TxC,RxC
波特率因子
00 同步方式
01 异步 1倍
10 异步 16倍
11 异步 64倍
对奇偶校验的规定
X0 不校验
11 偶校验
01 奇校验
方式命令字的格式
EH IR ER SBBK RxE DTR TxENRTS
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
工作命令字的格式
发
送
器
使
能
信
号
，
1
有
效
接
收
器
使
能
信
号
，
1
有
效
数
据
终
端
就
绪
，
使
出
为
低
/DTR
使
三
个
出
错
标
志
位
复
位
发
包
信
号
BREAK
请
求
发
送
信
号
，
使
出
为
低
/RTS
发
软
信
号
RESET
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
DSR
SYNDET
FE OE PE
TxE
RxRDY
TxRDY
接口状态寄存器的内容格式
发
送
器
就
绪
信
号
，
1
有
效
并
到
串
的
发
送
器
空
，
1
有
效
接
收
器
就
绪
信
号
，
1
有
效
奇
偶
错
溢
出
错
数
据
帧
错
数
据
设
备
就
绪
，
1
有
效
INTEL 8251 串行接口芯片
1 D2 D1 28
2 D3 D0 27
3 RXD VCC 26
4 GRD /RX C 25
5 D4 /DTR 24
6 D5 /RTS 23
7 D6 /DSR 22
8 D7 RESET 21
9 /TXC CLK 20
10 /WR TX D 19
11 /CS TX EMPTY 18
12 C/ D /CTS 17
13 /RD SYNDET/BD 16
14 RXRDY TXRDY 15
D7~D0, I/O数据
器 件 引 脚 图
CLK,主时钟
/RxC,RxD,接收时钟、数据
/TxC,TxD,发送时钟、数据
/WR,/RD,写、读命令
/CS,片选信号
C/ D,控制 / 数据信号
RESET,总清信号
RxRDY,接收准备就绪
TxRDY,发送准备就绪
TxEMPTY,发送寄存器空
/DTR,/DSR：
/RTS,/CTS：
EH IR ER SBBK RxE DTR TxENRTS
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
DSR
SYNDET
FE
OE
PE
TxE
RxRDY
TxRDY
工作命令字的格式
接口状态寄存器的内容格式
A 1 0 ~ A0
A 1 1
A 1 2 A1 0 ~ A 0
A 1 0 ~ A0
D 7 ~ D 0
D 7 ~ D 0
D 7 ~ D 0
A 1 1
WE
CS
OE
OE
CS
CS
OE
WE
WE
1 9 ~ 1 1
1 9 ~ 1 1
1 7 ~ 91 9 2 2 2 3 1 ~ 8
.,,,,,
.,,,,,
短路子
8 位机短接
1 6 位机断开
A 1 1
/ M WR
23
A 1 2 A1 0 ~ A 0
23 2 2 1 2 4 2 5 3 ~ 1 0
V C C
/ M WR
/ M R D
GND
/ M R D
GND
2 2 1 2 4 2 5 3 ~ 1 0
1 9 2 2 2 3 1 ~ 8
2 2 1 2 4 2 5 3 ~ 1 0
2 2 1 2 4 2 5 3 ~ 1 0
A 1 2 A1 0 ~ A 0
A 1 2 A1 0 ~ A 0
D 7 ~ D 0
D 7 ~ D 0
D 7 ~ D 0
1 9 ~ 1 1
1 9 ~ 1 1
A 1 1
A 1 1
23
23
1 7 ~ 9
/ M WR
V C C
/ M WR
WE
/ M WR
V C C
/ M WR
WE
/ M WR
V C C
/ M WR
OE
CS
OE
CS
OE
CS
/ M R D
GND
/ M R D
GND
WE
A 1 1
A 1 1
A 1 1
/ M W R
/ M R D
23
23
23
23
23
23
1 Y 0
1A
2B
2A
G1
G2
1 Y 1
1 Y 2
1 Y 3
2 Y 0
2 Y 1
1B
/ M W R
/ M R D
/ W R
/ R D
/ M M R E Q
/ I O R E Q
/ W E
R E Q
M I O
GND
C
B
A
G1
2AG
2BG
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
C
B
A
G1
2AG
2BG
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
8 0 ~ 8 F
9 0 ~ 9 F
A 0 ~ A F
B 0 ~ B F
C 0 ~ C F
D 0 ~ D F
E 0 ~ E F
F 0 ~ F F
0 0 0 0 ~ 1 FF F
2 0 0 0 ~ 3 FF F
4 0 0 0 ~ 5 FF F
E 0 0 0 ~ F FF F
6 0 0 0 ~ 7 FF F
8 0 0 0 ~ 9 FF F
A 0 0 0 ~ B F F F
C 0 0 0 ~ D F F F
A6
A5
A4
A7
A 1 5
A 1 4
A 1 3
GND
GND
V C C
C
B
A
G1
2AG
2BG
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
C
B
A
G1
2AG
2BG
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
D C 1 2
D C 1 1
D C 1 0
D C 2 2
D C 2 1
D C 2 0
L i n k
GND
L i n k
GND
/ S W T OI B
/ R T O I B
/ E T OI B
/ F T OI B
/ S T OI B
/ I N T V H
/ I N T V L
NC
NC
/ G I R
/ G A R H
/ G A R L
/ I N T R
/ D I
/ I N T N
/ E I
3
2
1
13
14
15
4
5
6
7
12
11
1
2
3
4
5
6
15
14
13
12
11
10
9
7
1
2
4
5
6
15
14
13
12
11
10
9
7
15
14
13
12
11
10
9
7
15
14
13
12
11
10
9
7
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
Q3 Q2 Q1 Q0
P3 P2 P1 P0C L K
L o a d
C L R
T
P
V C C GND
V C C
R 1 o u t
R 1 i n T 1 o u t
T 1 i n
R 2 i n T 2 o u t
T 2 i nR 2 o u t
串口 2
1 3 1 4 8 7
1 2 1 1 9 1 0
3 0 7, 2 K H z1 5 3, 6 K H z
D 7 ~ D 0
T x D
C T S
R T S
RD
DC/
CS
R E S E TWR
DC/
C L K T x C R x C
R x D
.,,,,,
.,,,,,
1 5 3, 6 K H z
1, 8 4 3 2 M H z
1, 8 4 3 2 M H z/ W R/ R D
CS
C T S
R T S
/ R E S E T
13 10 21 20 9 25
17
23
8 ~ 1 2 8 2 7
19
3
11
12
A0
I R H 0
M i c r o P
M A C H _ 8 2 5 1 / C S
I / O 地址译码器 8 0 ~ 8 F
D 7 ~ D 0 RD R E S E TWR C L K T x C R x C
T x DR x D
A0
P1 P0 I N T E / I N T
/ I N T R / I N T N / E I / D I
C K 1
R E S E T
I B H 3
I B H 2
/ G I R
D C 2 3
S 2 R 2 S 1 R 1 S 0 R 0
C K 1
I B H I B L
D7 ~ D0
Q7 ~ Q0
用于置中断向量的 3 排插针
Q7 ~ Q0
D7 ~ D4
P1 P0 GND
D 3 ~ D 0
串口 1
17 18 19 20
1
11
7
8
1
10
11
15 1917
2 3 4
2 3 4 5 6 7
中断源2 中断源1 中断源0
D B HA B H, A B L
内存地址译码器
2 0 0 0 ~ 3 FF F
内存地址译码器
0 0 0 0 ~ 2 FF F
1 8 1 7 1 4 1 3 8 7 4 3
19 16 1 5 12 9 6 5 2 19 16 1 5 12 9 6 5 2
1 8 1 7 1 4 1 3
8 7 4 3
D C 3 1 3 9
D C 4 1 3 8
D C 5 1 3 8
A 1 1
R O M L 2 8 C 6 4
E x t R O M L 2 8 C 6 4
R A M L 6 1 1 6
R O M H 2 8 C 6 4
27
20
27
20
21
18
27
20
27
20
21
18
E x t R O M H 2 8 C 6 4
R A M H 6 1 1 6
D C 1 1 3 8
D C 2 1 3 8
M A X 2 0 2 161
C O M 2 8 2 5 1
C O M 1 8 2 5 1
I N T P G A L
I N T S G A L
I N T V T H 3 7 4 I N T V T L 3 7 4
5 6 9 10
图3 - 6 存储器、接口、中断线路逻辑图
1 1 ~ 1 4
9
6 ~ 3
1
10
7
2
/ O E
11
C L K C L K
/ O E
11
1
1
CK CK
/ I N T V L/ I N T V H
内存储器和串行接口
存储器由 2 组 8 位区组成，
可运行于 8 位或 16位方式；
每组由 1 片 2716 RAM 和 2 片
28C64 ROM芯片组成，亦可选
用 2764 ROM芯片。
对 16位地址的最高 3位译码，产
生 8 个存储器片选信号，各自对
应 8192 的存储容量。
2 路串行接口，其中一路正
常运行，另一路经扩展后方
可使用。
对 8 位 IO 端口地址的最高 4位
译码，产生 8 个 IO芯片的片选
信号。
1 片双 2-4 译码器 139 给出内存
和 IO 的读写命令信号。
2 片 GAL 和 2 片 373 寄存器用
于支持中断响应与处理实验。
TEC-2000 机串行口初始化的程序
MVRD R0,4Eh
OUT 81h
MVRD R0,37h
OUT 81h
方式设置,0 1 0 0 1 1 1 0
1个停止位
无奇偶校验 字符为 8 bits
16*波特率
命令设置,0 0 1 1 0 1 1 1
不用 请
求
发
送
错
误
标
志
复
位
不
用
允
许
发
送
允
许
接
收
数
据
终
端
准
备
好
对 OUT 指令而言，
81h,83h 为控制寄存器地址；
对 IN 指令而言，
81h,83h 为状态寄存器地址；
编程用串行口执行输入任务 /输出操作
INCH:IN 81h
SHR R0
SHR R0
JR NC,INCH
IN 80h
PUSH R1
MOV R1,00FFh
AND R0,R1
POP R1
RET
OUTCH:PUSH R0
OUT1,IN 83h
SHR R0
JR NC,OUT1
POP R0
OUT 82h
RET
对 IN 指令而言，
80h 是输入数据寄存器地址，
对 OUT 指令而言，
80h 是输出数据寄存器地址，
双串行口同时运行的程序例子
loop1,in 83
shr r0
shr r0
jr nc,loop
in 82
out 82
out 80
jp loop
ret
Loop,in 81
shr r0
shr r0
jr nc,loop1
in 80
out 80
out 82
并行接口 8255
8 2 5 5 A
并 行 输 入
输 出 芯 片
/ C S
A 0 ~ A 1 2
/ W R
/ R D
R E S E T
D 0 ~ D 7
8
8
8
8
端 口 A
端 口 B
端 口 C
USB接口
? 用户不必再设置卡上、设备上的开关或跳线
? 不必打开机箱来安装新的输入输出设备
? 应该只需要一根电缆线就可以将所有设备连接起
来
? 输入 /输出设备应可以从电缆上得到电源
? 单台计算机最多可以连接 127个设备
? 系统应能支持实时设备（声卡、电话）
? 可在计算机运行时安装设备
? 不必重新启动计算机
? 成本低
USB结构
R O O T H U B
主 机
H u b A H u b B
D e v i c e A
D e v i c e B D e v i c e C
USB协议
USB帧
? 控制帧
– 配置设备，对设备发出命令，查询设备状态
? 同步帧
– 实时设备同步
? 块传送帧
– 非实时设备的大量数据传送
? 中断帧
– 发出中断帧，收集设备数据
USB线缆
? 有 4根线组成，电源、地和双数据线。
? 同步传输方式
SCSI接口
? 小型计算机系统接口（ Small Computer System
Interface）
? 1986年成为国际标准,1991年扩充为 SCSI-2
? 成为主机和智能外设连接的统一 I/O接口
? 单端输出和差分输出两种输出方式
? 50根线的扁平电缆,25根地线,8位数据线,9条
控制线,1根奇偶校验线，其余备用。
? 最多可连接 8个设备（包括主机适配器），每个设
备有一个 ID。
? 采用集中式菊链仲裁。
SCSI接口信号线
主 机 适 配 器 接 口 外 设 控 制 器 接 口
（ 5 0 芯 ）
（ 5 0 芯 ）
数 据 线 8 位
数 据 校 验 线
A C K （ 确 认 ）
R E Q （ 请 求 ）
A T N （ 应 答 ）
R S T （ 复 位 ）
S E L （ 选 择 ）
B S Y （ 忙 ）
C / D （ 命 令 / 数 据 ）
I / O （ 输 入 / 输 出 ）
M S G （ 信 息 字 节 ）
SCSI接口参数
标准 总线
宽度
最高数据
传输率
（ MB/S）
总线最大长度 连接设
备数量单端 差分
SCSI 8 5 6 25 8
Fast SCSI 8 10 3 25 8
Wide SCSI 16 10 3 25 8
Fast Wide SCSI 16 20 3 25 16
Ultra SCSI 8 20 1.5 25 8
Wide Ultra SCSI 16 40 -- 25 16
Ultra2 SCSI 8 40 未定 未定 8
Wide Ultra2 SCSI 16 80 未定 未定 16
