微型計算機接口技術(shù)及應用第三版劉樂善--重要知識點

1、1 .為什么要設置接口設置接口的目的有兩條：通過接口實現(xiàn)設備與總線的連接；連接起來以后,CPU通過接口對設備進行訪問,即操作或限制設備.2 .接口分為兩類：設備接口和總線橋 設備接口:是指I/O設備與本地總線如 ISA總線 之間的連接電路并進行信息包括數(shù)據(jù)、地址及狀態(tài)交換的中轉(zhuǎn)站.總線橋,是實現(xiàn)微處理器總線與PCI總線,以及PCI總線與本地總線之間的連接與信息交換映射的接口.3 .設備接口和總線橋的區(qū)別：首先,總線橋與接口的區(qū)別是連接對象不同.接口連接的的是I/O設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.接口是直接傳遞信息,接口兩端的信息

2、通過硬件傳遞,是一種一一對應的固定關(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,并非通過硬件一一對應的直接傳輸,即由軟件建立起來的映射規(guī)那么實現(xiàn),可動態(tài)改變.4 .為什么要設置I/O設備接口為什么要在ISA總線和I/O設備之間設置接口電路呢原因： 一、微機的總線與I/O設備兩者的信號線不兼容,在信號線的功能定義,邏輯定義和時序關(guān) 系上都不一致；二,CPU與I/O設備的工作速度不兼容,CPU速度高,I/O設備速度低；三,假設不通過接口,而由 CPU直接對I/O設備的操作實施限制,就會使CPU窮于應付與I/O設備硬件打交道,從而大大降低CPU的效率；四、假設I/O設備直接由CPU限制,

3、也會使I/O設備的硬件結(jié)構(gòu)依賴于 CPU,對I/O設備本身的開展不利. 因此,有必要設置具有獨立功能 的接口電路,以便協(xié)調(diào) CPU與I/O設備兩者的工作,提升 CPU的效率,不有利于I/O設備 按自身的規(guī)律開展.5.I/O設備接口的功能 1.執(zhí)行CPU命令 2.返回外設狀態(tài) 3.數(shù)據(jù)緩沖 4.信號車t換 5設備 選擇6.數(shù)據(jù)寬度與數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換1.1 /O設備接口與CPU交換數(shù)據(jù)的方式 1.查詢方式2.中斷方式3.直接存儲器存取DMA 方式7 .D/A轉(zhuǎn)換器的接口采用的數(shù)據(jù)段和交換方式是無條件傳輸.什么叫無條件無需判斷某個狀態(tài), 只需詢問是否需要轉(zhuǎn)換, 需要轉(zhuǎn)換就轉(zhuǎn),不需要轉(zhuǎn)換就 不轉(zhuǎn).8 .總

4、線橋的具體任務是 一是負責總線與總線之間的連接與轉(zhuǎn)換.二是完成設備信息的傳 遞.三是支持即插即用.9 .總線的概念：總線Bus是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線,它是由 導線組成的傳輸線束,根據(jù)計算機所傳輸?shù)男畔?種類,計算機的總線可以劃分為 數(shù)據(jù)總線、地址總線和限制總線,分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和限制信號10 .為什么要設置總線標準總線標準的設置主要解決不同廠家各類模塊化產(chǎn)品的兼容問題. 總線標準：微機系統(tǒng)各組成部件之間,通過總線進行連接和傳輸信息時,應遵守一些協(xié)議和標準,這些協(xié)議和標準稱為總線標準.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用負載功能信

5、號線數(shù)總線限制方式其他性能指標電源電壓等級、能否擴展64位寬度12 .總線傳輸操作過程1申請與仲裁階段2尋址階段3傳輸階段4結(jié)束階段1.1 I/O的淵源：設備選擇功能是接口電路應該具備的根本功能之一,因此,作為進行設備端口選擇的I/O端口地址譯碼電路是每個接口電路中不可缺少的局部.16 .端口 Port是接口Interface電路中能被 CPU訪問的存放器地址.17 .端口分類：命令端口、狀態(tài)端口、數(shù)據(jù)端口.18 .獨立編址和統(tǒng)一編址各自的優(yōu)缺點統(tǒng)一編址 方式是從存儲器空間中劃出一局部地址空間給I/O設備使用,把I/O接口中的端口當做存儲器單元一樣進行訪問.優(yōu)點：由于對I/O設備的訪問是使用訪

6、問存儲器的指令,不設置專門的I/O指令,故對存儲器使用的局部指令也可用于端口訪問.這樣就增強了I/O處理水平.另外,統(tǒng)一編址可給端口帶來較大的尋址空間,對大型限制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是很有意義的.缺點：端口占用了存儲器的地址空間,是存儲器容量減小.另外,指令長度比專門的I/O指令要長,因而執(zhí)行時間較長.統(tǒng)一編址方式對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.獨立編址方式是接口中的端口地址單獨編址而不和存儲空間合在一起.優(yōu)點：I/O端口不占用存儲器空間. 使用專門的I/O指令對端口進行操作,I/O指令端,執(zhí)行速度快.對I/O 端口尋址不需要全地址譯碼,地址線少

7、,也就簡化了地址譯碼電路的硬件.并且,由于I/O端口訪問的專門I/O指令與存儲器訪問指令有明顯的區(qū)別,是程序中I/O操作與其他操作的界限清楚、層次清楚、程序的可讀性強.由于I/O端口地址和存儲器地址是分開的,故 I/O端口地址和存儲器地址可以重疊,而不會互相混淆.缺點：I/O指令少,PC微機只使用IN和OUT指令,對I/O的處理水平不如統(tǒng)一編制方式.由于單獨設置I/O指令,故需要增加-IOR和-IOW的限制信號引腳,這對 CPU芯片來說應該是一種負擔.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) 生單個端口時使用. 局部譯碼：只有高位地址線參加譯碼,產(chǎn)生

8、片選信號-CS,而低位地址線不參加譯碼,一般在要求產(chǎn)生多個端口的接口芯片中使用.開關(guān)式譯碼：在局部譯碼方法的根底上,加上地址開關(guān)來改變端口地址.一般在要求I/O端口地址需要改變時采用.20 .內(nèi)部定時：內(nèi)部定時產(chǎn)生運算器、限制器等CPU內(nèi)部的限制時序,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)行過程的定時.外部定時：外部定時是外設在實現(xiàn)某種功能時所需要的一種時序關(guān)系.時序配合：當用戶在把外設和 CPU連接組成一個微機應用系統(tǒng),且考慮兩者的工作時序時,不能脫離計算機內(nèi)部的定時規(guī)定,即應以計算機的時序關(guān)系即內(nèi)部定時為依據(jù), 來設計外部定時機構(gòu),使其既符合計算機內(nèi)部定時的規(guī) 定,又

9、滿足外部設備的工作時序要求,這就是所謂的時序配合.21 .定日/計數(shù)器 82C54A的應用舉例 82C54A用作測量脈沖寬度82C54A用作定時82C54A用作分頻82C54A同時用作計數(shù)與定時22 .中斷是指CPU在正常運行程序時,由于外部/內(nèi)部隨機事件或由程序預先安排的事件,引起CPU暫時中斷正在運行的程序,而轉(zhuǎn)到為外部/內(nèi)部事件或為預先安排的事件效勞的程序中去,效勞完畢,再返回去繼續(xù)執(zhí)行被暫時中斷的程序.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中斷效勞程序:CPU在在處理中斷事件時針對不同中斷源的要求給以不同的解決方案的程序.中斷分類：硬中斷外部中斷、軟中

10、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設備、文件、目錄及內(nèi)存的治理功能,涉及各個方面,可供系統(tǒng)軟件和應用程序調(diào)用；BIOS中斷功能的作用是直接對系統(tǒng)中I/O設備進行設備級限制,可供上層軟件和應用程序調(diào)用.中斷號是系統(tǒng)分配給每個中斷源的代號,以便識別和處理.中斷號的作用：中斷號在中斷處理過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必須通過它才可以找到中斷效勞程序的入口地址,實現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移.23 .中斷號的獲?。篊PU對系統(tǒng)中不同類型

11、的中斷源,獲取它們的中斷號的方法是不同的.可屏蔽中斷的中斷號 是在中斷響應周期從中斷限制器獲取的. 軟中斷INT nH的中斷號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 是由系 統(tǒng)預先設置好的,如 NMI的中斷號為02H,非法除數(shù)的中斷號為 0H,等等.24 .中斷向量IV Interrupt Vector就是指中斷效勞程序的這 4個字節(jié)的入口地址.25 .可屏蔽中斷的處理過程：1.中斷申請與響應握手2.標志位的處理與斷點保存3.向中斷服務程序轉(zhuǎn)移并執(zhí)行中斷效勞程序4.返回斷點26 .82C59A對中斷治理的作用 1.接收和擴充I/O設備的中斷請求 2

12、.進行中斷優(yōu)先級排隊 3.向CPU提供中斷號 4.進行中斷申請的開放與屏蔽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號功能,從向量表中讀取某一中斷號的原中斷向量, 并保存在字變量中2.調(diào)用25H號功能,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.新中斷效勞程序完畢后, 再用25H號功能將保存在字變量中的原中斷向量寫回去,恢復原中斷向量.28 .DMA Direct Memory Access方式是存儲器直接存取方式的簡稱.29 .DMA傳輸?shù)倪^程1.申請階段2.響應階段3.數(shù)據(jù)傳輸階段 4.傳輸結(jié)束階段30 .DMA操作類型1.數(shù)據(jù)傳輸 2.數(shù)據(jù)校驗 3

13、.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.請求詢問方式 4.級聯(lián)方式 32.DMA限制器的兩種工作狀態(tài)DMA與一般的外圍接口芯片不同DMA限制器是作為系統(tǒng)的主控者,能夠?qū)崿F(xiàn)兩種存儲實體之間的直接高速數(shù)據(jù)傳輸,包括存儲器之間、 存儲器與I/O設備之間的數(shù)據(jù)傳輸.因此,它與一般的外圍接口芯片不同,具有接管和限制微機系統(tǒng) 總線包括數(shù)據(jù)、地址和限制線的功能.但是,在它取得總線限制權(quán)之前,有與其他I/O接口芯片一樣,接受 CPU的限制.因此 DMA限制器在系統(tǒng)中有兩種工作狀態(tài)一主動態(tài)和 被動態(tài),處在兩種不同的地位一主控器和受控器.33 .所謂并行接口,是指接口電路與I/O

14、設備之間采用多根數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)傳輸.34 .全雙工：全雙工是通信雙方同時進行發(fā)送和接收操作.半雙工：半雙工是通信雙方分時進行發(fā)送和接收操作,即雙方都可發(fā)可收,但不能在同一時刻發(fā)送和接收.單工：通信雙方只能進行一個方向的傳輸,不能有雙向傳輸.35 .串行通信的根本特點串行通信與并行通信的比較,有以下幾個不同的特點：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)絡限制信號. 數(shù)據(jù)與聯(lián)絡限制信號混在一起.2.為了識別在一根線上串行傳輸?shù)男畔⒘髦?哪一局部是聯(lián)絡信號,哪一局部是數(shù)據(jù)信號,以及傳送何時開始,要求通信雙方約定串行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有固 定的格式.這個格式有異步數(shù)據(jù)

15、格式和同步數(shù)據(jù)格式之分.3.在串行通信中,對信號的邏輯定義采用負邏輯和高壓電平,與TTL不兼容,因此,在通信設備與計算機之間需要進行邏輯關(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?以免因速率的差 異而喪失數(shù)據(jù),故需要進行傳輸速率的限制.5.串行通信易受干擾,出錯難以預防,故需要進行過失的檢測與限制.6串行通信既可用于近距離,有可以用于遠距離.而后者需要外加 MODEM .36 .誤碼率：是指數(shù)據(jù)經(jīng)過傳輸后發(fā)生錯誤的位數(shù)與總傳輸位數(shù)只比.37 .檢糾錯編碼方法,具體實現(xiàn)檢錯編碼的方法很多,常用的奇偶校驗、循環(huán)冗余碼校驗CRC、海明校驗碼、交叉奇偶校驗等.而在串行通信中應用最

16、多的是奇偶校驗和循環(huán)冗余碼校驗.38.具體的三種錯誤：奇偶校驗錯、溢出錯、幀格式錯39 .串行通信中的同步問題1.字符同步的方案 ¥對雙同步通信BISYNC ,接收器通過搜索12個特定的同步字符來判斷 1個數(shù)據(jù)塊的開始 $對高級數(shù)據(jù)鏈路限制同步通信HDLC ,接收器通過搜索特定字符01111110來判斷一個數(shù)據(jù)塊的開始.對起止式異步通信,接收器通過檢測起始位來判斷一個數(shù)據(jù)字符的開始.2.位同步方案接收器通過時鐘信號來接受每一位數(shù)據(jù),規(guī)定假設干個如 16個時鐘脈沖就接收一位數(shù)據(jù).40 .異步通信方式 異步通信是指字符與字符之間的傳輸是異步的,而字符內(nèi)部位與位之間的傳輸是同步的.同步通信

17、方式同步通信不僅要求字符內(nèi)部的位與位之間的傳輸是同步的, 而且要求字符與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)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號,送到通信線路上去,又能把從通信線路上收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的功能.42 .波特率是每秒傳輸串行數(shù)據(jù)的位數(shù).43 .RS-485標準引入了 一些新I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邏輯3.允許多點對多點通信 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)部復位命令,再寫方式命令、最后寫 命令幾局部.為了提升可靠性,往往還在寫內(nèi)部

18、復位命令之前,向命令口寫一長串0,作為空操作.45 .A/D轉(zhuǎn)換器簡稱 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)換成二進制數(shù)的位數(shù).47 .轉(zhuǎn)換時間是指從輸入啟動轉(zhuǎn)換信號開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束,得到穩(wěn)定的數(shù)字量輸出為止所需的 時間,一般為 ms級和us級.48 .A/D轉(zhuǎn)換器的外部特性 1.模擬信號車入線 2.數(shù)字量輸出線 3.轉(zhuǎn)換啟動線4.轉(zhuǎn)換結(jié)束線 49.鍵盤是微型計算機系統(tǒng)中最根本的人機對話輸入設備.按鍵有機械式、電容式、導電橡 膠式、薄膜式等多種.50 .鍵盤的結(jié)構(gòu)和與工作原理線性鍵盤由假設干個獨立的按鍵組成,每個按鍵的兩端,一端接地,另一端與接口的數(shù)據(jù)線直接連接.當無鍵按下時,所有數(shù)據(jù)線都是高電平,為全10FFH;當其中任意一鍵按下時,它所對應的數(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單,把它的數(shù)據(jù)線與并行接口芯片如 82C55A 相連,即完成硬件 連接.接口的程序也不復雜,一是判斷是否有鍵按下,通過查詢接口輸入數(shù)據(jù)是否為全1.假設是全1,無鍵按下；假設不是全 1,那么有鍵按下.