西安電子科技大學(xué)--西電《計(jì)算機(jī)接口與通信技術(shù)》平時(shí)作業(yè)

1、西電計(jì)算機(jī)接口與通信技術(shù)平時(shí)作業(yè)分?jǐn)?shù)：100分 一、 填空題（每空2分，合計(jì)40分）1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由（ 硬件 ）子系統(tǒng)和（ 軟件 ）子系統(tǒng)組成。2由于各種外設(shè)的工作原理、工作速度、信息格式、驅(qū)動(dòng)方式差異很大，無(wú)法與CPU直接匹配，需要有一個(gè)（接口 ）電路來(lái)充當(dāng)它們和CPU間的橋梁。這部分電路被稱為（ I/O接口電路 ）。I/O接口是位于（ CPU ）和（ I/O設(shè)備 ）之間。3I/O端口的編制方法有（獨(dú)立編址）和（存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址）兩種方法。4輸入/輸出的傳輸方式有（程序直接控制的傳輸方式）、(直接存儲(chǔ)器存取DMA傳輸方式)和I/O處理機(jī)（器）傳輸方式。5可屏蔽中斷是指（這種中斷請(qǐng)求可以在CPU的

2、內(nèi)部被屏蔽掉，即CPU可以控制這種中斷被響應(yīng)和部被響應(yīng)）。 6中斷向量是指（中斷服務(wù)程序的入口地址）。7一般來(lái)說，計(jì)算機(jī)總線分為（系統(tǒng)總線）、外部總線和（內(nèi)部總線）三部分。8RS-232接口是一種（串行 ）外部總線接口。98255A可編程并行接口芯片有（ 3 ）個(gè)8位并行輸入/輸出端口。10在串行異步通信中，在一個(gè)字符發(fā)送之前，先發(fā)送一個(gè)（起始位 ）位。11所謂波特率是指 （每秒鐘所發(fā)送的二進(jìn)制位數(shù) ）。12串行接口芯片8251A的TXD引腳的功能是（串行數(shù)據(jù)發(fā)送引腳 ）。13UART中的三種錯(cuò)誤標(biāo)志有奇偶錯(cuò)、溢出錯(cuò)和（幀錯(cuò) ）。二、簡(jiǎn)答題（每題5分，合計(jì)40分）1利用8255A為接口芯片（設(shè)

3、8255A的端口地址為8000H8003H），將A組置為方式1且A口作為輸入口，PC6和PC7作為輸出口，B組置為方式1且B口作為輸入口。編寫初始化程序。 MOV DX,8003H MOV AL,10110110B OUT DX,AL2有哪幾種輸入/輸出的傳送方式，并分別敘述每種方式的特點(diǎn)。答：主要有以下四種：1、循環(huán)測(cè)試I/O方式；2、中斷處理方式；3、直接內(nèi)存存取（DMA）方式；4、通道方式程序方式:指用輸入/輸出指令，來(lái)控制信息傳輸?shù)姆绞剑且环N軟件控制方式，根據(jù)程序控制的方法不同，又可以分為無(wú)條件傳送方式和條件傳送方式。 無(wú)條件傳送方式接口簡(jiǎn)單，適用于那些能隨時(shí)讀寫的設(shè)備。條件傳送方式

4、(查詢方式) 的特點(diǎn)是接口電路簡(jiǎn)單，CPU利用率低(程序循環(huán)等待)，接口需向CPU提供查詢狀態(tài)。適用于CPU不太忙，傳送速度要求不高的場(chǎng)合。要求各種外設(shè)不能同時(shí)工作，外設(shè)處于被動(dòng)狀態(tài)。 中斷方式:當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好時(shí)，由外設(shè)通過接口電路向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU在允許的情況下，暫停執(zhí)行當(dāng)前正在執(zhí)行的程序，響應(yīng)外設(shè)中斷，轉(zhuǎn)入執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序，與外設(shè)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，CPU返回繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)被中斷的程序。其特點(diǎn)是CPU的利用率高，外設(shè)具有申請(qǐng)CPU中斷的主動(dòng)權(quán)， CPU和外設(shè)之間處于并行工作狀態(tài)。但中斷服務(wù)需要保護(hù)斷點(diǎn)和恢復(fù)斷點(diǎn)(占用存儲(chǔ)空間，降低速度)， CPU和外設(shè)之間需

5、要中斷控制器。適用于CPU的任務(wù)較忙、傳送速度要求不高的場(chǎng)合，尤其適合實(shí)時(shí)控制中的緊急事件處理。 存儲(chǔ)器直接存取方式(DMA):外設(shè)利用專用的接口(DMA控制器)直接與存儲(chǔ)器進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳送，并不經(jīng)過CPU(CPU不參與數(shù)據(jù)傳送工作)，總線控制權(quán)不在CPU處，而由DMA 控制器控制。其特點(diǎn)是接口電路復(fù)雜，硬件開銷大。大批量數(shù)據(jù)傳送速度極快。適用于存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器之間、存儲(chǔ)器與外設(shè)之間的大批量數(shù)據(jù)傳送的場(chǎng)合。3簡(jiǎn)述串行通信的協(xié)議及異步串行通信的幀格式。答：串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線

6、接收數(shù)據(jù)。步串行通信的數(shù)據(jù)格式 異步通信數(shù)據(jù)幀的第一位是開始位，在通信線上沒有數(shù)據(jù)傳送時(shí)處于邏輯“1”狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個(gè)字符數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)出一個(gè)邏輯“0”信號(hào)，這個(gè)邏輯低電平就是起始位。起始位通過通信線傳向接收設(shè)備，當(dāng)接收設(shè)備檢測(cè)到這個(gè)邏輯低電平后，就開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位信號(hào)。因此，起始位所起的作用就是表示字符傳送開始。4簡(jiǎn)述UART中的三種錯(cuò)誤標(biāo)志及意義。答：UART中的三種錯(cuò)誤標(biāo)志有奇偶錯(cuò)、溢出錯(cuò)和 幀錯(cuò)誤。UART是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設(shè)計(jì)中，UART用來(lái)與PC進(jìn)行通信，包括與監(jiān)控調(diào)試器和其它器件，如EEPROM通信

7、。 UART通信 UART首先將接收到的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)來(lái)傳輸。消息幀從一個(gè)低位起始位開始，后面是7個(gè)或8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)可用的奇偶位和一個(gè)或幾個(gè)高位停止位。接收器發(fā)現(xiàn)開始位時(shí)它就知道數(shù)據(jù)準(zhǔn)備發(fā)送，并嘗試與發(fā)送器時(shí)鐘頻率同步。如果選擇了奇偶，UART就在數(shù)據(jù)位后面加上奇偶位。奇偶位可用來(lái)幫助錯(cuò)誤校驗(yàn)。 在接收過程中，UART從消息幀中去掉起始位和結(jié)束位，對(duì)進(jìn)來(lái)的字節(jié)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，并將數(shù)據(jù)字節(jié)從串行轉(zhuǎn)換成并行。UART也產(chǎn)生額外的信號(hào)來(lái)指示發(fā)送和接收的狀態(tài)。例如，如果產(chǎn)生一個(gè)奇偶錯(cuò)誤，UART就置位奇偶標(biāo)志。 數(shù)據(jù)方向和通信速度 數(shù)據(jù)傳輸可以首先從最低有效位(LSB)開始。然而，有些UART

8、允許靈活選擇先發(fā)送最低有效位或最高有效位(MSB)。 微控制器中的UART傳送數(shù)據(jù)的速度范圍為每秒幾百位到1.5Mb。例如，嵌入在ElanSC520微控制器中的高速UART通信的速度可以高達(dá)1.1152Mbps。UART波特率還受發(fā)送和接收線對(duì)距離(線長(zhǎng)度)的影響。 目前，市場(chǎng)上有只支持異步通信和同時(shí)支持異步與同步通信的兩種硬件可用于UART。前者就是UART名字本身的含義，在摩托羅拉微控制器中被稱為串行通信接口(SCI)；Microchip微控制器中的通用同步異步收發(fā)器(USART)和在富士通微控制器中的UART是后者的兩個(gè)典型例子。5簡(jiǎn)述UART發(fā)送器與接收器的工作原理。答：UART首先將

9、接收到的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)來(lái)傳輸。消息幀從一個(gè)低位起始位開始，后面是58個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)可用的奇偶位和一個(gè)或幾個(gè)高位停止位。接收器發(fā)現(xiàn)開始位時(shí)它就知道數(shù)據(jù)準(zhǔn)備發(fā)送，并嘗試與發(fā)送器時(shí)鐘頻率同步。如果選擇了奇偶，UART就在數(shù)據(jù)位后面加上奇偶位。奇偶位可用來(lái)幫助錯(cuò)誤校驗(yàn)。 在接收過程中，UART從消息幀中去掉起始位和結(jié)束位，對(duì)進(jìn)來(lái)的字節(jié)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，并將數(shù)據(jù)字節(jié)從串行轉(zhuǎn)換成并行。UART也產(chǎn)生額外的信號(hào)來(lái)指示發(fā)送和接收的狀態(tài)。例如，如果產(chǎn)生一個(gè)奇偶錯(cuò)誤，UART就置位奇偶標(biāo)志。數(shù)據(jù)傳輸可以首先從最低有效位(LSB)開始。然而，有些UART允許靈活選擇先發(fā)送最低有效位或最高有效位(MSB)。 微控

10、制器中的UART傳送數(shù)據(jù)的速度范圍為每秒幾百位到1.5Mb。例如，嵌入在ElanSC520微控制器中的高速UART通信的速度可以高達(dá)1.1152Mbps。UART波特率還受發(fā)送和接收線對(duì)距離(線長(zhǎng)度)的影響。6說明異步通信的字符格式。畫出在1200波特率下，發(fā)送字符數(shù)據(jù)01010101的波形圖，注出時(shí)間關(guān)系。假定采用奇校驗(yàn)，使用一位停止位。答：異步通信的字符格式為：位起始位；位數(shù)據(jù)位；位奇偶校驗(yàn)位；位停止位；在1200波特率下，發(fā)送字符數(shù)據(jù)01010101的波形圖及時(shí)間關(guān)系：7簡(jiǎn)述I/O接口、 I/O端口、 I/O接口技術(shù)的概念。CPU與外部設(shè)備、存儲(chǔ)器的連接和數(shù)據(jù)交換都需要通過接口設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)

11、，前者被稱為I/O接口，而后者則被稱為存儲(chǔ)器接口。存儲(chǔ)器通常在CPU的同步控制下工作，接口電路比較簡(jiǎn)單；而I/O設(shè)備品種繁多，其相應(yīng)的接口電路也各不相同，因此，習(xí)慣上說到接口只是指I/O接口。接口一般是指硬件連接的接口,如USB接口，COM接口,串口等。 端口一般是指軟件端口，是給信息通訊所劃分的通道口，是相對(duì)于軟件來(lái)說的，如HTTP的80端口等。I/O接口是一電子電路(以IC芯片或接口板形式出現(xiàn) ),其內(nèi)有若干專用寄存器和相應(yīng)的控制邏輯電路構(gòu)成.它是CPU和I/O設(shè)備之間交換信息的媒介和橋梁.CPU與外部設(shè)備、存儲(chǔ)器的連接和數(shù)據(jù)交換都需要通過接口設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，前者被稱為I/O接口，而后者則被稱

12、為存儲(chǔ)器接口。存儲(chǔ)器通常在CPU的同步控制下工作，接口電路比較簡(jiǎn)單；而I/O設(shè)備品種繁多，其相應(yīng)的接口電路也各不相同，因此，習(xí)慣上說到接口只是指I/O接口。8 8.假定在串行通信時(shí)設(shè)定的數(shù)據(jù)傳輸率為1200bit/s，8位數(shù)據(jù)位，無(wú)校驗(yàn)，一個(gè)停止位，則傳送完4KB的文件，需要多長(zhǎng)時(shí)間？答：因?yàn)橐粠?位數(shù)據(jù)位，個(gè)停止位，加上起始位共位， 波特率為1200bit/s，所以，傳送完4KB的文件，所需時(shí)間為： 1/1200410241034ms三、設(shè)計(jì)題（每題5分，合計(jì)20分）1 若在PC/XT系統(tǒng)總線上擴(kuò)充設(shè)計(jì)一個(gè)輸出端口，分配給該輸出端口的地址為288H，輸出鎖存器選用74LS273，試畫出該

13、輸出端口與系統(tǒng)總線的接口電路圖。2利用8255A為接口芯片（設(shè)8255A的端口地址為280H283H），將PA口設(shè)置為方式0輸入， PB口設(shè)置為方式1輸入，PC口設(shè)置為方式0輸出，試寫出初始化程序。解：MOV DX,283HMOV AL,92HOUT DX,AL8INTI50： MOV DX ,02FBHMOV AL ,80HOUT DX ,AL ;將通信控制寄存器D7=1MOV DX ,2F8HMOV AL ,0CHOUT DX ,AL ;鎖存除數(shù)低8位 INC DX MOV AL ,0OUT DX ,AL ;鎖存除數(shù)高8位 MOV DX ,2FBHMOV AL ,0AH ;初始化通信線控制

14、寄存器 OUT DX ,AL ;數(shù)據(jù)為7位，停止位為1位，奇校驗(yàn) MOV DX ,2FCH ;初始化MODEM控制器 MOV AL ,03H ;使DTR和RTS均為低電平 OUT DX ,ALMOV DX ,2F9HMOV AL ,03HOUT DX ,AL ;寫中斷允許寄存器 從上面的初始化程序可以看到，首先寫除數(shù)鎖存器。為了寫除數(shù)，首先寫通信線控制寄存器，使DLAB=l，然后寫入16位的除數(shù)000CH，即十進(jìn)制數(shù)12。由于加在XTAL1上的時(shí)鐘頻率為18432MHZ，故波特率為9600波特。 分頻系數(shù)=基準(zhǔn)時(shí)鐘(16波特率)3試編寫使8251A可以發(fā)送數(shù)據(jù)的一段程序。將8251A設(shè)定為異步

15、傳送方式，波特率系數(shù)為64，采用偶校驗(yàn)，1位停止位，8位數(shù)據(jù)位。8251A與外設(shè)有握手信號(hào)，采用查詢方式發(fā)送數(shù)據(jù)。假設(shè)8251A的數(shù)據(jù)端口地址為04AOH，控制口地址為04A2H。（12分）MOV DX,2F3H MOV AL,80HOUT DX,AL ;8255A初始化MOV DX,2F0HMOV AL,3FHOUT DX,AL ;向PA口輸出0字符代碼但在8251A初始化之前應(yīng)用軟件方法使8251A復(fù)位。 4 某一A/D變換器的電原理圖及主要工作時(shí)序如下圖所示。啟動(dòng)變換開始1usSTARTEOC 8位A/D變換器 D0D7EOCSTARTEOC VA 變換結(jié)束EOC 模擬信 號(hào)輸入 變換時(shí)間電原理圖 工作時(shí)序 若分配給8255A的端口地址為2F0H2F3H，試將此A/D變換器通過8255A與PC/XT系統(tǒng)總線連接起來(lái)。 編寫包括8255A初始化在內(nèi)的對(duì)模擬輸入信號(hào)采集變換一次的程序，并將變化后的數(shù)據(jù)存入DL。答： A/D變換器通過8255A與PC/XT系統(tǒng)總線的連接： 編寫包括8255A初始化在內(nèi)的對(duì)模擬輸入信號(hào)采集變換一次的程序，并將變化后的數(shù)據(jù)存入DL。 MOV DX,2F3HMOV AL,10010001