主要的I/O接口芯片有可編程并行接口芯片、三態(tài)緩沖器和寄存器等三種。微處理器將控制信號和輸出數(shù)據(jù)送入寄存器寄存后，外部設(shè)備可以隨時取用。通過三態(tài)緩沖器，微處理器就可以將外部設(shè)備的狀態(tài)信號送到數(shù)據(jù)總線，進(jìn)入CPU。可編程并行接口則可以實(shí)現(xiàn)上述兩種功能。I/O接口芯片是CPU與外部數(shù)據(jù)通道包括入機(jī)接口、數(shù)據(jù)采集接口、過程控制接口等)實(shí)現(xiàn)信息傳遞的渠道。與存儲器相比，I/O接口芯片品種繁多，功能各異。它既包括TL、CM(x等各類中規(guī)模集成電路，也包括專為擴(kuò)展微機(jī)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計的各種可編程接口芯片74系列的TTL數(shù)字邏輯電路系國際通用的標(biāo)準(zhǔn)電路，其朋十共分六個大類，其中71為標(biāo)準(zhǔn)型，74L為低功耗型，745為肖特基密位型，74L為高速型，74L5為低功耗肖特基型、74A5為先進(jìn)肖將基型。各種類型都具有相同的管腳與邏輯功能。國際通用的CM05數(shù)字邏輯電路主要有美國幌CA公司首創(chuàng)的CD4000系列和美國MOTO只OLA公司開發(fā)的M門4500系列。近年來由于MOS工藝的發(fā)展出現(xiàn)了74系列的高速CMOS電路：它包括CM05工作電平的74HC、TTL輸入電平的74HCT以及無緩沖級的74HCU等。它們保持了門系列的外引線和邏輯功能，工作速度也與之相當(dāng)，但功耗大為降低。設(shè)計I/O接口時在滿足功能要求的前提下應(yīng)優(yōu)先使用各種中規(guī)模集成電路。這樣既能減小體積，又能降低功耗與成本。大多數(shù)CPU和單片機(jī)提供與T1、L兼容的邏輯電平，也有不少品種為高速CM05產(chǎn)品。它們與丁TL或CM05中規(guī)模集成芯片可以直接連接。一個TL系統(tǒng)可以全部用CM05電路代替。如部分取代，則應(yīng)注意CM05器件的特點(diǎn)。
CM05邏輯電路與其它形式的數(shù)字邏輯相比，有幾個顯著特點(diǎn)：①功耗低。門L5系列的邏輯電路平均功耗為每門2mW，CMOS僅為0.01Mw左右。CM05的功耗之所以這樣低，原因在于它處于靜態(tài)時電流幾乎為零。只有當(dāng)信號頻率升高時才有所上升。此外CM(兒電路的扇出系數(shù)平均拿50，則為8—10。⑥CM05電路電源的電壓范圍寬，特別是標(biāo)準(zhǔn)型cM05可以在3—15v之間任意取值。為了與丁了L兼容PCM05工作電壓可取為5v此時，一個CM05邏輯門能驅(qū)動兩個標(biāo)準(zhǔn)的TTL輸入線。相反地，TTL為邏輯1時輸出電壓卻不足以驅(qū)動一個CM05輸入線。解決的辦法是在TTL輸出端連接一個4．7kn左右的上拉電阻以增強(qiáng)驅(qū)動能力。①CMOS邏輯電路噪聲容限很高，即抗干擾能力強(qiáng)。TTL噪聲容限一般為1．8v名輸入線的電平在1.8v左右時，輸出狀態(tài)是不可靠的。CMOS電路的噪聲容限大子3v，k TTL高出近一倍。假如干擾使輸入線的低電平上升到2.5v左右，則TTL邏輯將產(chǎn)生失誤，而CMOS邏輯卻不受影響。CMOS電路的這一特點(diǎn)，使它非常適合于在各種面向過程的I/O接口電路中使用。但應(yīng)注意cM05的門延時和工作頻率不如TTL。TTL的門延時約為lons標(biāo)準(zhǔn)的CM05卻長達(dá)60n糾TTL工作頻率可達(dá)35MH：以上，CMOS僅為810MH2。
抗干擾能力的數(shù)字電路是NTL高閡值邏輯系列。在15v工作電壓下它具有6v左右的噪聲容限，但門延時長達(dá)gons，工作頻率降低到』一2MH加總的來看，在設(shè)計I/0接口時，應(yīng)區(qū)別不同的情況選用合適的芯片。以速度為主要指標(biāo)的電路使用TTL烈功耗為主要約束條件時宣用CMOS，以抗干擾為主要要求時可以選擇CM05或HTL系列。
在微機(jī)系統(tǒng)的I/〔)接口設(shè)計中，還有各種專門用途的接口芯片可供使用。這些芯片大多為LsI器件，內(nèi)部集成了執(zhí)行各種各樣特定任務(wù)的復(fù)雜邏輯電路，并且可以通過初始化操作選擇和設(shè)置工作方式，使接口設(shè)計變得異常方便、靈活。使用這些芯片組成的外部數(shù)據(jù)通道與CPU之間的信息傳遞，不僅可以在程序控制下進(jìn)行，也可以安排在中斷或DMA方式下完成，從而大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，減免了許多繁雜的程序設(shè)計任務(wù)，這類專用的微機(jī)接口芯片有三個基本系列，即M01、OKOLA的MC68XX系列、I Mtel的8XXX系列、Zil。的8XXX系列。
它們分別與自身公司推出的微機(jī)系列可以直接接口，也可以和其它公司的相互配用。例如Intel公司的接口芯片大多可與Z80 CPU直接配用。表1．4列舉了若干常用接口芯片的型號與類別。具體的擴(kuò)展和使用方法有些在微機(jī)原理中己作過介紹，有些將在本書后續(xù)章節(jié)中討論。其余可參看有關(guān)資料。
應(yīng)當(dāng)指出，無論是存儲器設(shè)計還是I瓜接口設(shè)計，都必然要遇到以譯碼為主要內(nèi)容的邏輯設(shè)計和以存取操作為中心內(nèi)容的時序設(shè)計。鑒于這些內(nèi)容己任微機(jī)原理中作過詳盡討論，此處不再重復(fù)。(本文來源：正航儀器)
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