微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用第三版劉樂(lè)善重要知識(shí)點(diǎn)

1、1. （為什么要設(shè)置接口）設(shè)置接口的目的有兩條：通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)設(shè)備及總線的連接；連接起來(lái)以后，CPU通過(guò)接口對(duì)設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)，即操作或控制設(shè)備。2. 接口分為兩類：設(shè)備接口和總線橋 設(shè)備接口：是指I/O設(shè)備及本地總線（如ISA總線）之間的連接電路并進(jìn)行信息（包括數(shù)據(jù)、地址及狀態(tài)）交換的中轉(zhuǎn)站。 總線橋，是實(shí)現(xiàn)微處理器總線及PCI總線，以及PCI總線及本地總線之間的連接及信息交換（映射）的接口。3. 設(shè)備接口和總線橋的區(qū)別：首先，總線橋及接口的區(qū)別是連接對(duì)象不同。接口連接的的是I/O設(shè)備和本地總線（用戶總線），總線橋連接的是本地總線（用戶總線）和PCI總線。其次，傳遞信息的方法不同。接口是直接傳遞信

2、息，接口兩端的信息通過(guò)硬件傳遞，是一種一一對(duì)應(yīng)的固定關(guān)系。橋是間接傳遞信息，橋兩端的信息是一種映射的關(guān)系，并非通過(guò)硬件一一對(duì)應(yīng)的直接傳輸，即由軟件建立起來(lái)的映射規(guī)則實(shí)現(xiàn)，可動(dòng)態(tài)改變。4. 為什么要設(shè)置I/O設(shè)備接口?為什么要在ISA總線和I/O設(shè)備之間設(shè)置接口電路呢？原因：一、微機(jī)的總線及I/O設(shè)備兩者的信號(hào)線不兼容，在信號(hào)線的功能定義，邏輯定義和時(shí)序關(guān)系上都不一致；二，CPU及I/O設(shè)備的工作速度不兼容，CPU速度高，I/O設(shè)備速度低；三，若不通過(guò)接口，而由CPU直接對(duì)I/O設(shè)備的操作實(shí)施控制，就會(huì)使CPU窮于應(yīng)付及I/O設(shè)備硬件打交道，從而大大降低CPU的效率；四、若I/O設(shè)備直接由CPU

3、控制，也會(huì)使I/O設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)依賴于CPU，對(duì)I/O設(shè)備本身的發(fā)展不利。因此，有必要設(shè)置具有獨(dú)立功能的接口電路，以便協(xié)調(diào)CPU及I/O設(shè)備兩者的工作，提高CPU的效率，不有利于I/O設(shè)備按自身的規(guī)律發(fā)展。5. I/O設(shè)備接口的功能 1.執(zhí)行CPU命令 2.返回外設(shè)狀態(tài) 3.數(shù)據(jù)緩沖 4.信號(hào)轉(zhuǎn)換 5.設(shè)備選擇 6.數(shù)據(jù)寬度及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換 6. I/O設(shè)備接口及CPU交換數(shù)據(jù)的方式 1.查詢方式 2.中斷方式 3.直接存儲(chǔ)器存?。―MA）方式7. D/A轉(zhuǎn)換器的接口采用的數(shù)據(jù)段和交換方式是無(wú)條件傳輸。什么叫無(wú)條件？無(wú)需判斷某個(gè)狀態(tài)，只需詢問(wèn)是否需要轉(zhuǎn)換，需要轉(zhuǎn)換就轉(zhuǎn)，不需要轉(zhuǎn)換就不轉(zhuǎn)。8. 總

4、線橋的具體任務(wù)是？一是負(fù)責(zé)總線及總線之間的連接及轉(zhuǎn)換。二是完成設(shè)備信息的傳遞。三是支持即插即用。9. 總線的概念：總線（Bus）是計(jì)算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束， 按照計(jì)算機(jī)所傳輸?shù)男畔⒎N類，計(jì)算機(jī)的總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號(hào)。10. 為什么要設(shè)置總線標(biāo)準(zhǔn)？總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置主要解決不同廠家各類模塊化產(chǎn)品的兼容問(wèn)題?？偩€標(biāo)準(zhǔn)：微機(jī)系統(tǒng)各組成部件之間，通過(guò)總線進(jìn)行連接和傳輸信息時(shí)，應(yīng)遵守一些協(xié)議和規(guī)范，這些協(xié)議和規(guī)范稱為總線標(biāo)準(zhǔn)。11. 總線的性能參數(shù) 總線頻率 總線寬度 總線傳輸率 同步的方式 多路復(fù)用

5、負(fù)載功能 信號(hào)線數(shù) 總線控制方式 其他性能指標(biāo)（電源電壓等級(jí)、能否擴(kuò)展64位寬度）12. 總線傳輸操作過(guò)程 （1）申請(qǐng)及仲裁階段（2）尋址階段（3）傳輸階段（4）結(jié)束階段15. I/O的淵源：設(shè)備選擇功能是接口電路應(yīng)該具備的基本功能之一，因此，作為進(jìn)行設(shè)備端口選擇的I/O端口地址譯碼電路是每個(gè)接口電路中不可缺少的部分。16. 端口（Port）是接口（Interface）電路中能被CPU訪問(wèn)的寄存器地址。17. 端口分類：命令（端）口、狀態(tài)（端）口、數(shù)據(jù)（端）口。18. 獨(dú)立編址和統(tǒng)一編址各自的優(yōu)缺點(diǎn) 統(tǒng)一編址方式是從存儲(chǔ)器空間中劃出一部分地址空間給I/O設(shè)備使用，把I/O接口中的端口當(dāng)做存儲(chǔ)器

6、單元一樣進(jìn)行訪問(wèn)。優(yōu)點(diǎn)：由于對(duì)I/O設(shè)備的訪問(wèn)是使用訪問(wèn)存儲(chǔ)器的指令，不設(shè)置專門的I/O指令，故對(duì)存儲(chǔ)器使用的部分指令也可用于端口訪問(wèn)。這樣就增強(qiáng)了I/O處理能力。另外，統(tǒng)一編址可給端口帶來(lái)較大的尋址空間，對(duì)大型控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是很有意義的。缺點(diǎn)：端口占用了存儲(chǔ)器的地址空間，是存儲(chǔ)器容量減小。另外，指令長(zhǎng)度比專門的I/O指令要長(zhǎng)，因而執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)。統(tǒng)一編址方式對(duì)I/O端口尋址必須全地址線譯碼，增加了地址線，也就增加了地址譯碼電路的硬件開銷。獨(dú)立編址方式是接口中的端口地址單獨(dú)編址而不和存儲(chǔ)空間合在一起。優(yōu)點(diǎn)：I/O端口不占用存儲(chǔ)器空間。使用專門的I/O指令對(duì)端口進(jìn)行操作，I/O指令端，執(zhí)行

7、速度快。對(duì)I/O端口尋址不需要全地址譯碼，地址線少，也就簡(jiǎn)化了地址譯碼電路的硬件。并且，由于I/O端口訪問(wèn)的專門I/O指令及存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令有明顯的區(qū)別，是程序中I/O操作及其他操作的界限清楚、層次分明、程序的可讀性強(qiáng)。由于I/O端口地址和存儲(chǔ)器地址是分開的，故I/O端口地址和存儲(chǔ)器地址可以重疊，而不會(huì)互相混淆。缺點(diǎn)：I/O指令少，PC微機(jī)只使用IN和OUT指令，對(duì)I/O的處理能力不如統(tǒng)一編制方式。由于單獨(dú)設(shè)置I/O指令，故需要增加-IOR和-IOW的控制信號(hào)引腳，這對(duì)CPU芯片來(lái)說(shuō)應(yīng)該是一種負(fù)擔(dān)。19. 全譯碼：所有I/O地址線（A0A9）全部作為譯碼電路的輸入?yún)⒓幼g碼，一般在要求產(chǎn)生單個(gè)端口

8、時(shí)使用。部分譯碼：只有高位地址線參加譯碼，產(chǎn)生片選信號(hào)-CS，而低位地址線不參加譯碼，一般在要求產(chǎn)生多個(gè)端口的接口芯片中使用。開關(guān)式譯碼：在部分譯碼方法的基礎(chǔ)上，加上地址開關(guān)來(lái)改變端口地址。一般在要求I/O端口地址需要改變時(shí)采用。20. 內(nèi)部定時(shí)：內(nèi)部定時(shí)產(chǎn)生運(yùn)算器、控制器等CPU內(nèi)部的控制時(shí)序，如取指周期、讀/寫周期、中斷周期等，主要用于CPU內(nèi)部指令執(zhí)行過(guò)程的定時(shí)。外部定時(shí)：外部定時(shí)是外設(shè)在實(shí)現(xiàn)某種功能時(shí)所需要的一種時(shí)序關(guān)系。時(shí)序配合：當(dāng)用戶在把外設(shè)和CPU連接組成一個(gè)微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，且考慮兩者的工作時(shí)序時(shí)，不能脫離計(jì)算機(jī)內(nèi)部的定時(shí)規(guī)定，即應(yīng)以計(jì)算機(jī)的時(shí)序關(guān)系（即內(nèi)部定時(shí)）為依據(jù)，來(lái)設(shè)計(jì)外部

9、定時(shí)機(jī)構(gòu)，使其既符合計(jì)算機(jī)內(nèi)部定時(shí)的規(guī)定，又滿足外部設(shè)備的工作時(shí)序要求，這就是所謂的時(shí)序配合。21. 定時(shí)/計(jì)數(shù)器82C54A的應(yīng)用舉例 82C54A用作測(cè)量脈沖寬度 82C54A用作定時(shí) 82C54A用作分頻 82C54A同時(shí)用作計(jì)數(shù)及定時(shí)22. 中斷是指CPU在正常運(yùn)行程序時(shí)，由于外部/內(nèi)部隨機(jī)事件或由程序預(yù)先安排的事件，引起CPU暫時(shí)中斷正在運(yùn)行的程序，而轉(zhuǎn)到為外部/內(nèi)部事件或?yàn)轭A(yù)先安排的事件服務(wù)的程序中去，服務(wù)完畢，再返回去繼續(xù)執(zhí)行被暫時(shí)中斷的程序。中斷源：中斷的發(fā)生事出有因，引起中斷的事件就是中斷源。中斷處理程序（或者說(shuō)中斷服務(wù)程序）:CPU在在處理中斷事件時(shí)針對(duì)不同中斷源的要求給以

10、不同的解決方案的程序。中斷分類：硬中斷（外部中斷）、軟中斷（內(nèi)部中斷） 硬中斷包括可屏蔽中斷INTR和不可屏蔽中斷NMI 軟中斷包括DOS中斷功能和BIOS中斷功能 軟中斷有DOS中斷和BIOS中斷，作用有什么不一樣 DOS中斷功能的作用是對(duì)設(shè)備、文件、目錄及內(nèi)存的管理功能，涉及各個(gè)方面，可供系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序調(diào)用；BIOS中斷功能的作用是直接對(duì)系統(tǒng)中I/O設(shè)備進(jìn)行設(shè)備級(jí)控制，可供上層軟件和應(yīng)用程序調(diào)用。中斷號(hào)是系統(tǒng)分配給每個(gè)中斷源的代號(hào)，以便識(shí)別和處理。中斷號(hào)的作用：中斷號(hào)在中斷處理過(guò)程中起到很重要的作用，在采用向量中斷方式的中斷系統(tǒng)中，CPU必須通過(guò)它才可以找到中斷服務(wù)程序的入口地址，實(shí)現(xiàn)

11、程序的轉(zhuǎn)移。23. 中斷號(hào)的獲?。篊PU對(duì)系統(tǒng)中不同類型的中斷源，獲取它們的中斷號(hào)的方法是不同的。可屏蔽中斷的中斷號(hào)是在中斷響應(yīng)周期從中斷控制器獲取的。軟中斷INT nH的中斷號(hào)（nH）是由中斷指令直接給出的。不可屏蔽中斷NMI及CPU內(nèi)部一些特殊中斷的中斷號(hào)是由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置好的，如NMI的中斷號(hào)為02H，非法除數(shù)的中斷號(hào)為0H，等等。24. 中斷向量IV（Interrupt Vector）就是指中斷服務(wù)程序的這4個(gè)字節(jié)的入口地址。25. 可屏蔽中斷的處理過(guò)程：1.中斷申請(qǐng)及響應(yīng)握手 2.標(biāo)志位的處理及斷點(diǎn)保存 3.向中斷服務(wù)程序轉(zhuǎn)移并執(zhí)行中斷服務(wù)程序 4.返回?cái)帱c(diǎn) 26. 82C59A對(duì)中斷

12、管理的作用 1.接收和擴(kuò)充I/O設(shè)備的中斷請(qǐng)求 2.進(jìn)行中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)3. 向CPU提供中斷號(hào) 4.進(jìn)行中斷申請(qǐng)的開放及屏蔽 5.執(zhí)行中斷結(jié)束命令27.中斷向量修改的步驟：1.調(diào)用35H號(hào)功能，從向量表中讀取某一中斷號(hào)的原中斷向量，并保存在字變量中 2.調(diào)用25H號(hào)功能，將新中斷向量寫入中斷向量表中原中斷向量的位置，取代原中斷向量 3.新中斷服務(wù)程序完畢后，再用25H號(hào)功能將保存在字變量中的原中斷向量寫回去，恢復(fù)原中斷向量。28.DMA（Direct Memory Access）方式是存儲(chǔ)器直接存取方式的簡(jiǎn)稱。29.DMA傳輸?shù)倪^(guò)程 1.申請(qǐng)階段 2.響應(yīng)階段 3.數(shù)據(jù)傳輸階段 4.傳輸結(jié)束階

13、段30.DMA操作類型 1.數(shù)據(jù)傳輸 2.數(shù)據(jù)校驗(yàn) 3.數(shù)據(jù)檢索31.DMA操作方式：1.單字節(jié)方式 2.連續(xù)（塊字節(jié)）方式 3.請(qǐng)求（詢問(wèn)）方式 4.級(jí)聯(lián)方式32.DMA控制器的兩種工作狀態(tài) DMA及一般的外圍接口芯片不同 DMA控制器是作為系統(tǒng)的主控者，能夠?qū)崿F(xiàn)兩種存儲(chǔ)實(shí)體之間的直接高速數(shù)據(jù)傳輸，包括存儲(chǔ)器之間、存儲(chǔ)器及I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。因此，它及一般的外圍接口芯片不同，具有接管和控制微機(jī)系統(tǒng)總線（包括數(shù)據(jù)、地址和控制線）的功能。但是，在它取得總線控制權(quán)之前，有及其他I/O接口芯片一樣，接受CPU的控制。因此DMA控制器在系統(tǒng)中有兩種工作狀態(tài)主動(dòng)態(tài)和被動(dòng)態(tài)，處在兩種不同的地位主控器

14、和受控器。33.所謂并行接口，是指接口電路及I/O設(shè)備之間采用多根數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。34.全雙工：全雙工是通信雙方同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收操作。半雙工：半雙工是通信雙方分時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收操作，即雙方都可發(fā)可收，但不能在同一時(shí)刻發(fā)送和接收。單工：通信雙方只能進(jìn)行一個(gè)方向的傳輸，不能有雙向傳輸。35.串行通信的基本特點(diǎn) 串行通信及并行通信的比較，有以下幾個(gè)不同的特點(diǎn)：1.串行通信是在1根傳輸線上，按位傳輸信息，并且，在一根線上既傳輸數(shù)據(jù)，又傳輸聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)。數(shù)據(jù)及聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)混在一起。2.為了識(shí)別在一根線上串行傳輸?shù)男畔⒘髦?，哪一部分是?lián)絡(luò)信號(hào)，哪一部分是數(shù)據(jù)信號(hào)，以及傳送何時(shí)開始，要求通信雙方約定串

15、行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有固定的格式。這個(gè)格式有異步數(shù)據(jù)格式和同步數(shù)據(jù)格式之分。3.在串行通信中，對(duì)信號(hào)的邏輯定義采用負(fù)邏輯和高壓電平，及TTL不兼容，因此，在通信設(shè)備及計(jì)算機(jī)之間需要進(jìn)行邏輯關(guān)系及邏輯電平的轉(zhuǎn)換。4.串行通信要求雙方數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾时仨氁恢拢悦庖蛩俾实牟町惗鴣G失數(shù)據(jù)，故需要進(jìn)行傳輸速率的控制。5.串行通信易受干擾，出錯(cuò)難以避免，故需要進(jìn)行差錯(cuò)的檢測(cè)及控制。6串行通信既可用于近距離，有可以用于遠(yuǎn)距離。而后者需要外加MODEM。36.誤碼率：是指數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)傳輸后發(fā)生錯(cuò)誤的位數(shù)及總傳輸位數(shù)只比。37.檢糾錯(cuò)編碼方法，具體實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)編碼的方法很多，常用的奇偶校驗(yàn)、循環(huán)冗余碼校驗(yàn)（CRC）、海明校驗(yàn)碼

16、、交叉奇偶校驗(yàn)等。而在串行通信中應(yīng)用最多的是奇偶校驗(yàn)和循環(huán)冗余碼校驗(yàn)。38.具體的三種錯(cuò)誤：奇偶校驗(yàn)錯(cuò)、溢出錯(cuò)、幀格式錯(cuò)39.串行通信中的同步問(wèn)題 1.字符同步的方案 ￥對(duì)雙同步通信（BISYNC），接收器通過(guò)搜索12個(gè)特定的同步字符來(lái)判斷1個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始 $對(duì)高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制同步通信（HDLC）,接收器通過(guò)搜索特定字符（01111110）來(lái)判斷一個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始。 %對(duì)起止式異步通信，接收器通過(guò)檢測(cè)起始位來(lái)判斷一個(gè)數(shù)據(jù)字符的開始。 2.位同步方案 接收器通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)接受每一位數(shù)據(jù)，規(guī)定若干個(gè)（如16個(gè)）時(shí)鐘脈沖就接收一位數(shù)據(jù)。40.異步通信方式 異步通信是指字符及字符之間的傳輸是異步的，而字

17、符內(nèi)部位及位之間的傳輸是同步的。同步通信方式 同步通信不僅要求字符內(nèi)部的位及位之間的傳輸是同步的，而且要求字符及字符之間的傳輸也是同步的。41.調(diào)制解調(diào)器的作用 調(diào)制解調(diào)器是將調(diào)制器和解調(diào)器合在一起的一種裝置，它具有既能把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，送到通信線路上去，又能把從通信線路上收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的功能。42.波特率是每秒傳輸串行數(shù)據(jù)的位數(shù)。43.RS-485標(biāo)準(zhǔn)引入了一些新概念和新定義 1.采用雙線平衡方式傳輸 2.采用電位差值定義信號(hào)邏輯 3.允許多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信 4.采用4芯水晶頭連接器44.在異步方式下，8251A的初始化內(nèi)容包括：先寫內(nèi)部復(fù)位命令，再寫方式命令、最后寫命令幾

18、部分。為了提高可靠性，往往還在寫內(nèi)部復(fù)位命令之前，向命令口寫一長(zhǎng)串0，作為空操作。45.A/D轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱ADC）的功能是把模擬量變換成數(shù)字量。46.分辨率是指ADC能夠把模擬量轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。47.轉(zhuǎn)換時(shí)間是指從輸入啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束，得到穩(wěn)定的數(shù)字量輸出為止所需的時(shí)間，一般為ms級(jí)和us級(jí)。48.A/D轉(zhuǎn)換器的外部特性 1.模擬信號(hào)輸入線 2.數(shù)字量輸出線 3.轉(zhuǎn)換啟動(dòng)線 4.轉(zhuǎn)換結(jié)束線49.鍵盤是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最基本的人機(jī)對(duì)話輸入設(shè)備。按鍵有機(jī)械式、電容式、導(dǎo)電橡膠式、薄膜式等多種。50.鍵盤的結(jié)構(gòu)和及工作原理線性鍵盤由若干個(gè)獨(dú)立的按鍵組成，每個(gè)按鍵的兩端，一端接地，另一端及接口的數(shù)據(jù)線直接連接。當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)，所有數(shù)據(jù)線都是高電平，為全1（0FFH）；當(dāng)其中任意一鍵按下時(shí)，它所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線的電平就變成低電平，故邏輯0表示有按鍵閉合。線性鍵盤的接口比較簡(jiǎn)單，把它的數(shù)據(jù)線及并行接口芯片（如82C55A）相連，即完成硬件連接。接口的程序也不復(fù)雜，一是判斷是否有鍵按下，通過(guò)查詢接口輸入數(shù)據(jù)是否為全1.若是全1,無(wú)鍵按下；若不是全1，則有鍵按下。二是確定