計算機接口詳解

k湃8&"鏟々1號正脩-鏟目―人

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課程復習

課程總體要求

?1.較深入地了解微機接口的組成及工作原理；

?2.掌握微機的各種接口方式；

?3.掌握分析和設計典型接口（包括軟硬件）的方法。

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第2章輸入輸出技術

?2.1概述

?2.2輸入輸出的尋址方式：存儲器映象尋址方式，I/O映象尋址方式

?2.3輸入輸出控制方式：無條件傳送控制方式，程序查詢傳送控制

方式，中斷傳送控制方式，直接存儲器存?。―MA）方式

?2.4中斷控制器8259A：8259A的內(nèi)部結(jié)構、引腳功能、工作方式、

編程

?2.5DMA控制器8237A：8237A的內(nèi)部結(jié)構、引腳功能、工作方式、編

程

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第3章存儲器接口

?3.1概述：存儲器的分類、半導體存儲器

?3.2典型存儲芯片

?3.3存儲器與CPU的接口

?3.4動態(tài)存儲器及其接口

?3.5存儲器的擴充與驅(qū)動：存儲器的擴充、總線的驅(qū)動、CPU時序與

存儲器存取速度之間的配合

?3.6軟盤及軟盤控制器：軟盤的結(jié)構、軟盤的分類、軟盤驅(qū)動器

?3.7硬盤存儲器：硬盤與硬盤驅(qū)動器、硬盤的幾個基本概念、硬盤

適配器

?3.8光盤存儲器：光盤存儲器的分類、工作原理、CD-ROM光盤結(jié)構、

驅(qū)動器與適配器、光驅(qū)技術

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第1章緒論

?1.1概述：微處理器及其發(fā)展，微型機發(fā)展趨勢，微機系統(tǒng)的組成、

基本結(jié)構

?1.2什么是接口

?1.3接口的功能

?1.4接口的基本組成

,1.5接口的分類：按應用分類，按接口功能分類

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接口的分類

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第4章數(shù)據(jù)通信方式及常用接口芯片

?4.1概述

?4.2可編程并行接口8255A：8255的結(jié)構、方式選擇、工作方式特點、

?4.3可編程多功能接口8155：8155的結(jié)構及引腳、工作方式與基本

操作

?4.4可編程定時/計數(shù)器8254：8254的內(nèi)部結(jié)構、引腳功能、工作方

式、編程

?4.5實時時鐘與CMOSRAM：MC146818的內(nèi)部結(jié)構、引腳功能、工作

方式、編程

?4.6串行通信基礎：串行通信方式、波特率、數(shù)據(jù)傳送方式、調(diào)制

與解調(diào)

?4.7可編程異步通信接口8250：8250的內(nèi)部結(jié)構、引腳功能、編程

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可編程多功能接口8155

表4.3.18155I/O口編址

】

A7AQ、5A4A3A2AAoI/O口

XXXXX000命令狀態(tài)寄存器（命令/狀態(tài)口）

XXXXX001PA□

XXXXX010PB口

XXXXX011PC口

XXXXX100定時器低8位

XXXXX101定時器高8位

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8254的通道結(jié)構

內(nèi)

部

總

線

圖4.4.28254通道結(jié)構

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MC146818的內(nèi)部結(jié)構

?1.時基輸入與時鐘輸出：可接入三種頻率的時鐘：4.197304MHz.

1.048576MHz、32.768KHzo

?2.中斷周期/方波速率選擇邏輯：用于選擇中斷周期的長短和方

波輸出頻率的大小，二者的選擇不是任意的，而是具有連鎖性和

相關性,有固定的16種組合。

?3.方波輸出邏輯

?4.總線接口

?5.時鐘日歷修改邏輯與BCD/二進制增加邏輯：采用二種數(shù)制，

即二進制計數(shù)和BCD碼計數(shù)，由編程選擇。

?6.寄存器組：有A、B、

C、D4個8位寄存器，用

于保存CPU送乘的編程控

制字和芯片術身的某些

狀態(tài)。

?7.時鐘、報警、日歷

RAM:用于保存秒、分、

時等時鐘日歷信息及報

警時間信息。

-~~8.用戶RAM:50個字節(jié)，

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8250內(nèi)部結(jié)構框圖

D

廠o

CS0

CS1

CAS2

A2

A1

o

ADS-

s

CSOUT

DDIS

DISTR

DISTR

DOSTR

DOSTR

MR

XTAL1

XTAL2>

VCC>

VSS

NC

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計算機接口技木

主講人：趙宏偉教授總學時：32

吉林大學君爵機科學馬技術學院第二講

第5章總線及其接口

?5.1概述：總線、總線標準、總線的分類

?5.2IBMPC總線

?5.3ISA總線

?5.4PCI總線

?5.5STD總線：模塊化設計、STD總線規(guī)范、STD總線工業(yè)控制機的應

用系統(tǒng)模式

?5.6IEEE488總線：IEEE488總線的特點、總線結(jié)構、總線定義及

功能、總線數(shù)據(jù)的傳送技術

?5.7RS-232c串行接口總線：RS-232c總線標準、串行接口應用舉例

?5.8CAN總線

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集成CAN接口

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第6章模擬通道及其接口

?6.1概述

?6.2D/A轉(zhuǎn)換及其接口：D/A轉(zhuǎn)換原理、8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832、8位

CPU與超過8位的DAC接口、12位D/A轉(zhuǎn)換器DAC1210。

?6.3A/D轉(zhuǎn)換及其接口：A/D轉(zhuǎn)換原理、8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809、12

位A/D轉(zhuǎn)換器AD574、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器MC14433。

?6.4V/F轉(zhuǎn)換及其接口：V/F轉(zhuǎn)換原理、V/F轉(zhuǎn)換器LM331

?6.5采樣保持器：采樣保持原理、采樣保持器的主要性能指標、

LF398及其應用。

?6.6多路模擬開關CD4051

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DAC0832的內(nèi)部構造

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ADC0809內(nèi)部結(jié)構

EOC

OE

D7

D6

*

*

a

*

DO

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AD574內(nèi)部結(jié)構

STS12/8CSA0R/CCEDHD10DQo

圖6.3.10AD574的內(nèi)部結(jié)構

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由CD4051、LF398等芯片組成的應用電路

CD4051LF398AD5748255A

PA7-0

PB7.4

PB0

PC7接至

一|啟動原

㈡CPU

PC6

PC2PGPCo

圖6.6.2CD4051.LF398的應用電路

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第7章外部設備及其接口

?7.1概述

?7.2LED數(shù)碼顯示器及其接口：LED顯示器結(jié)構與原理、LED顯示器與

顯示方式、LED顯示器接口。

?7.3打印機及其接口：打印機概述、微型打印機。

?7.4繪圖儀及其接口

?7.5CRT顯示器及其接口：顯示器的工作原理、CRT控制器、顯示器

的基本概念、顯示器技術。

?7.6鍵盤及其接口：PC系列機鍵盤、抖動與串鍵、獨立式鍵盤、矩

陣鍵盤、鍵盤工作方式。

?7.7鼠標器及其接口

?7.8BCD撥碼盤及其接口

?7.9掃描儀及其接口：掃描儀的工作原理、掃描儀的分類、掃描儀

的性能指標、幾個掃描儀的應用問題。

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軟件譯碼顯示器接口

8255

8255

PA7-PA01

PB7-PB0

PC7-PC01

圖7.2.3通過8255控制的3位圖7.2.4通過8255控制的3位

靜態(tài)LED顯示器接口原理圖動態(tài)LED顯示器接口原理圖

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顯示器的工作原理

場同步電子束

場掃描電路

熒

-R（紅）光

屏

G（綠）視頻

顯示放大

適配器

B（藍）驅(qū)動

八八八

I亮度

增亮

行同步

行掃描電路

圖7.5.2CRT顯示器組成框圖

水平正程

■____-A

-永平回掃

'、、垂直回掃

垂直正程?'、、

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矩陣鍵盤的行掃描法

+V

5V

第

第

次

次

第

1C次

1N

描

描

行

行

行

行

行

描

一

.尸

一:

、

'一

輸

3111

輸^-11

D出

3出21

I廣1

-N鎖

D11

OV1存1

器

O。11

11

17「I3|2|1|0

端口1|H］一端口2

n列輸入

D3—Do

［々］r7cc乙二4"-

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第8章抗干擾技術

?8.1概述：干擾的含義、干擾的來源、干擾竄入的渠道、干擾抑制

方法。

,8.2空間干擾的抑制：屏蔽技術、接地技術。

?8.3供電系統(tǒng)干擾的抑制

?8.4過程通道干擾的抑制：去耦和濾波、隔離技術、光纖傳輸?shù)脑?/p>

理及應用。

?8.5軟件抗干擾技術

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填空題

?1.打印機按其結(jié)構分為_擊打式_和_非擊打式—兩種。

?2.AD574采用的轉(zhuǎn)換原理是.逐次逼近式_。

?3.常見的A/D轉(zhuǎn)換器分為一計數(shù)式一和一逐次逼近式_,

—雙積分式一和一并行式一四種。其中抗干擾性最好的是

-雙積分式_,但它的主要缺點是—速度慢

?4.4KB容量的存儲器系統(tǒng)，若首地址為A4000H,則末地址

為_A5000H_0

?5.采用SDLC/HDLC方式時，標志場信息為—。

?6.鍵盤按其提供編碼方式分為—編碼鍵盤一和一非編碼

鍵盤—兩種。

?7.LED七段顯示器的顯示方式分為—靜態(tài)顯示—和—動態(tài)

顯示_兩種。

?8.8255A的—C-端口可工作于位控方式，端口可工

作于雙向方式。

?9.DAC1210的分辨率是—12位_0

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簡答題（1）

1.接口按應用分為哪幾類？每一類試舉一例。

-答：

?從應用角度分類，微計算機接口一般可分為四種基本類型。

?用戶交互接口：鍵盤接口

?輔助操作接口：CPU與ROM及RAM接口

?傳感接口：壓力傳感器接口

?控制接口：LED顯示燈接口

2.什么是接口？接口的功能是什么？

-答：

?在微計算機系統(tǒng)中，CPU與外部設備之間的聯(lián)系，需要有

特定的硬件連接和相應的軟件控制。完成這一任務的軟、

硬件綜合稱為接口。

?接口應具有以下功能。（1）地址譯碼或設備選擇（2）數(shù)

據(jù)緩沖和鎖存（3）信息格式與電平轉(zhuǎn)換（4）數(shù)據(jù)傳送的

協(xié)調(diào)。

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簡答題（2）

3.設計一個查詢式驗入的接口電路，并根據(jù)這一電路編寫相

應的查詢輸入程序。

-答：

?程序查詢方式的硬件接口部分應包括數(shù)據(jù)端口，狀態(tài)端口,

端口選擇及控制邏輯等三個部分。端口選擇及控制邏輯由

地址譯碼器和邏輯部門電路組成，最終產(chǎn)生有效的數(shù)據(jù)端

口及狀態(tài)端口的片選信號（或稱設備選擇信號）。狀態(tài)端

口一般就是三態(tài)緩沖器，而數(shù)據(jù)端口可能是三態(tài)緩沖器

（對輸入設備而言）或數(shù)據(jù)鎖存器（對輸出設備而言）。

數(shù)據(jù)傳送通過數(shù)據(jù)總線進行（8088是8位），而狀態(tài)信息

往往只需要一位，它可以連接到CPU數(shù)據(jù)總線的任一位上，

由程序控制識別這一位的狀態(tài)，進而作出判斷：是允許數(shù)

據(jù)傳送，還是需要繼續(xù)查詢狀態(tài)。

?程序?qū)γ總€I/O設備的查詢，是通過檢查該設備的狀態(tài)標

志來實現(xiàn)的。例如，某一I/O設備的狀態(tài)標志為“1”,表

示該設備已準備好，可以同CPU交換數(shù)據(jù)，否則，就不能

與CPU交換數(shù)據(jù)，而要繼續(xù)查詢狀態(tài)標志。因此最簡單的

查詢方法是用輸入指令IN逐個讀取I/O設備的狀態(tài)標志，

iL寸上太士一士*/日后ZiA<5111;中

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簡答題（3）

4.簡述8254的三種讀出方式。

?答：

,①簡單讀出方式。一個計VE道的現(xiàn)有計數(shù)值可以通過讀取減1計數(shù)器

CE而獲得（在未鎖存的狀態(tài)下，0L跟隨CE,即CE的狀態(tài)可通過0L讀

出）。

?②鎖存讀出方式。該方式利用一條鎖存命令，該命令是控制字中讀/

寫格式的一種組合，可作為命令的特征碼。

?③回讀命令方式?；刈x命令是讀取某通道的現(xiàn)有計數(shù)值及（或）狀態(tài)

的命令。

5.簡述MC146818的基本功能。

,答：

?MC146818是MOTOROLA公司生產(chǎn)的CMOS實時時鐘/日歷芯片，該芯片可

產(chǎn)生秒、分、時，星期、日、月及年等7個時標，可通過程序讀取或

修改這些時標，可提供100年日歷，可編程任意設定定時中斷，定時

范圍由30.517口至23時59分59秒，還有CMOSRAM存儲器，其應用十分

廣泛。

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簡答題(4)

6.簡述模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本過程。

-答：

?采樣與量化是A/D轉(zhuǎn)換的基本過程。

?(1)采樣。為了把一個連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)變成對應的數(shù)字信號，

就必須首先把模擬信號在時間上離散化，也就是對模擬信號進行采樣。

采樣的過程一般是：先使用一個采集電路，按等距離時間間隔，對模

擬信號進行采樣，然后用保持電路將采集來的信號電平保持一段時間,

以便模數(shù)轉(zhuǎn)換器正確地將其轉(zhuǎn)換成對應的數(shù)字量。

?(2)量化。模擬量輸入信號被采樣以后，得到的是時間上離散，幅

值上連續(xù)的信號，即離散信號，但是要想用計算機處理，就必須把這

種信號轉(zhuǎn)換為時間上和幅值上都離散的信號，即數(shù)字信號。這種把離

散信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的過程，就是量化過程。

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簡答題(5)

7.8237A有哪幾種傳送方式？有哪幾種傳送類型？

-答：

?有四種工作方式：

,(1)單字節(jié)傳送方式。

,(2)數(shù)據(jù)塊傳送方式。

?(3)請求傳送方式。

?(4)級連方式。

?采用DMA讀，DMA寫，DMA校驗等三種不同的傳送類型。

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簡答題（6）

8.機械觸點開關的主要特點是什么？如何解決？

-答：

?抖動是開關本身的一個最普遍的問題，它的產(chǎn)生是當機械開關的觸點

閉合時，在達到穩(wěn)定之前需要短暫抖動或彈跳幾下，即反復閉合，斷

開幾次之后，才能達到可靠地閉合在一起。抖動也存在于開關斷開時,

其情形與開關閉合時相同。

?根據(jù)所用鍵的不同質(zhì)量，鍵的抖動時間可為10?20ms。鍵的抖動會引

起一次按鍵被讀入多次。解決鍵的抖動可以使用硬件濾波方法或軟件

延遲方法。硬件濾波是對每一個鍵加上R—C濾波電路，或加上RS去抖

電路。這種方法通常在鍵數(shù)少的情況下使用。而鍵數(shù)較多時，則經(jīng)常

采用軟件去抖動技術，這種方法的實質(zhì)就是采用一個產(chǎn)生20ms左右延

遲的子程序，以等待鍵的輸出達到完全穩(wěn)定后才去讀取代碼。

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簡答題（7）

9.LED顯示器的工作原理是什么？何謂共陽極？何謂共陰極？

-答：

?LED顯示器是用發(fā)光二極管顯示字形的顯示器件。在應用系統(tǒng)中通常

使用的是七段顯示器。七段顯示器由七段組成，每一段是一個發(fā)光二

極管，排成一個“日”字形。通過控制某幾個發(fā)光二極管的導通發(fā)光

而顯示出某一字形，如數(shù)字0?9,字符A、B、C、D、E、F、P等。

?為了能采用不同的驅(qū)動電路，一個七段顯示器內(nèi)部的七個發(fā)光二極管

的連接有兩種方法。一種叫共陰極接法，每個發(fā)光二極管的陰極接%

一起，點使用中應將陰極接低電平，當某個發(fā)光管的陽極接高電平時,

相應發(fā)光二極管就被點亮。另一種接法叫共陽極接法，即把所有發(fā)光

管的陽極在內(nèi)部連在一起，使用時應接高電平，當某個發(fā)光管的陰極

接低電平時，相應發(fā)光二極管就亮。

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簡答題(8)

io.簡述異步通信與同步通信的主要區(qū)別。

-答：

?(1)時鐘要求

?同步通信：發(fā)送與接收時鐘頻率精確相等。

?異步通信：發(fā)送與接收時鐘頻率基本相等即可。

?(2)控制信息

?同步通信：要求對整個數(shù)據(jù)塊附加幀信息，用于高速數(shù)據(jù)鏈路。

?異步通信：要求對每個數(shù)據(jù)字符均附加幀信息，用于低速設備，低速

傳送。

?(3)校驗方式

?同步通信：采用16位循環(huán)冗余校驗碼，可靠性高。

?異步通信：采用1位奇偶校驗，可靠性相對較低。

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簡答題(9)

ii.以行掃描方式為例，簡述非編碼鍵盤的工作過程。

-答：

?行掃描法是步進掃描方式，每次向鍵盤的某一行發(fā)出掃描信號，

同時通過檢查列線的輸出來確定閉合鍵的位置。

?圖中給出了一個4x4的鍵盤矩陣，共有16個鍵。假設其中第2行

第2列的鍵N(2,2)閉合，其余斷開，行掃描的過程是這樣的：微

處理器先輸出0000到鍵盤的4根行線。

+V

5V

第

次

第

次

第

2次

描

描

行

行

行

行

行

描

_二

一

輸

311

輸1

D出

3出21

I口

鎖

D1o1

O存1

器

O。11

1

II3I2I1|o

端口1輸入緩沖器一端口2

入

D3—Do

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分析題

1.8259A當前最高優(yōu)先權為IR4,若0CW2命令設置為自動循環(huán)優(yōu)先

權方式，試指出命令執(zhí)行后8259A的優(yōu)先權排隊順序。

-答：

?IR5、IR6、IR7、IRO、IRKIR2、IR3、IR4

2.設某存儲器系統(tǒng)ROM容量為2KB,末地址為27FFH,RAM為4KB,已

知其地址是連續(xù)的，且ROM區(qū)在前，RAM區(qū)在后，求該存儲器系統(tǒng)

的存儲器首地址和末地址。