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)備與總線的連接；連接起來(lái)以后,CPU通過(guò)接口對(duì)設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn),即操作或限制設(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)備與本地總線如 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(shè)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(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.接口是直接傳遞信息,接口兩端的信息

2、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)那么實(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)的總線與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與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,假設(shè)不通過(guò)接口,而由 CPU直接對(duì)I/O設(shè)備的操作實(shí)施限制,就會(huì)使CPU窮于應(yīng)付與I/O設(shè)備硬件打交道,從而大大降低CPU的效率；四、假設(shè)I/O設(shè)備直接由CPU限制,

3、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)備本身的開展不利. 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與I/O設(shè)備兩者的工作,提升 CPU的效率,不有利于I/O設(shè)備 按自身的規(guī)律開展.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)車t換 5設(shè)備 選擇6.數(shù)據(jù)寬度與數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換1.1 /O設(shè)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(chǔ)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(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)總線與總線之間的連接與轉(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,根據(jù)計(jì)算機(jī)所傳輸?shù)男畔?種類,計(jì)算機(jī)的總線可以劃分為 數(shù)據(jù)總線、地址總線和限制總線,分別用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和限制信號(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. 總線標(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)議和標(biāo)準(zhǔn),這些協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)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)用負(fù)載功能信

5、號(hào)線數(shù)總線限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)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(shè)備選擇功能是接口電路應(yīng)該具備的根本功能之一,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局部.16 .端口 Port是接口Interface電路中能被 CPU訪問(wèn)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(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)器空間中劃出一局部地址空間給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

6、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)器使用的局部指令也可用于端口訪問(wèn).這樣就增強(qiáng)了I/O處理水平.另外,統(tǒng)一編址可給端口帶來(lái)較大的尋址空間,對(duì)大型限制系統(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)行速度快.對(duì)I/O 端口尋址不需要全地址譯碼,地址線少

7、,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指令與存儲(chǔ)器訪問(wèn)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(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的處理水平不如統(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的限制信號(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)端口時(shí)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(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：在局部譯碼方法的根底上,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、限制器等CPU內(nèi)部的限制時(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

9、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 .定日/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)與定時(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)先安排的事件效勞的程序中去,效勞完畢,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)中斷效勞程序: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(duì)設(shè)備、文件、目錄及內(nèi)存的治理功能,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)限制,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)它才可以找到中斷效勞程序的入口地址,實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移.23 .中斷號(hào)的獲取：CPU對(duì)系統(tǒng)中不同類型

11、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)周期從中斷限制器獲取的. 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就是指中斷效勞程序的這 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)與響應(yīng)握手2.標(biāo)志位的處理與斷點(diǎn)保存3.向中斷服務(wù)程序轉(zhuǎn)移并執(zhí)行中斷效勞程序4.返回?cái)帱c(diǎn)26 .82C59A對(duì)中斷治理的作用 1.接收和擴(kuò)充I/O設(shè)備的中斷請(qǐng)求 2

12、.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(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.新中斷效勞程序完畢后, 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)束階段30 .DMA操作類型1.數(shù)據(jù)傳輸 2.數(shù)據(jù)校驗(yàn) 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(qǐng)求詢問(wèn)方式 4.級(jí)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(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)器與I/O設(shè)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(jī)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(dòng)態(tài)和 被動(dòng)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(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 .串行通信的根本特點(diǎn)串行通信與并行通信的比較,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)限制信號(hào). 數(shù)據(jù)與聯(lián)絡(luò)限制信號(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?哪一局部是聯(lián)絡(luò)信號(hào),哪一局部是數(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)

15、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,與TTL不兼容,因此,在通信設(shè)備與計(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?以免因速率的差 異而喪失數(shù)據(jù),故需要進(jìn)行傳輸速率的限制.5.串行通信易受干擾,出錯(cuò)難以預(yù)防,故需要進(jìn)行過(guò)失的檢測(cè)與限制.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)與總傳輸位數(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、交叉奇偶校驗(yàn)等.而在串行通信中應(yīng)用最

16、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)鏈路限制同步通信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)定假設(shè)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(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(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 命令幾局部.為了提升可靠性,往往還在寫內(nèi)部

18、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)車入線 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)中最根本的人機(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)和與工作原理線性鍵盤由假設(shè)干個(gè)獨(dú)立的按鍵組成,每個(gè)按鍵的兩端,一端接地,另一端與接口的數(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10FFH;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(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.假設(shè)是全1,無(wú)鍵按下；假設(shè)不是全 1,那么有鍵按下.