微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用習(xí)題答案(劉樂(lè)善)

微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用習(xí)題答案（劉樂(lè)善）習(xí)題一什么是接口？接口就是微處理器CPU與外部世界的連接部件，是CPU與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站?！鯙槭裁匆贑PU與外設(shè)之間設(shè)置接口？口在CPU與外設(shè)之間設(shè)置接口主要有4個(gè)原因：□（1）CPU與外設(shè)二者的信號(hào)不兼容，包括信號(hào)線(xiàn)的功能定義、邏輯定義口和時(shí)序關(guān)系（2）CPU與外設(shè)的速度不匹配，CPU的速度快，外設(shè)的速度慢口（3）若不通過(guò)接口，而由CPU直接對(duì)外設(shè)的操作實(shí)施控制，會(huì)使CPU處于窮于應(yīng)付與外設(shè)打交道之中，大大降低CPU的效率口（4）若外設(shè)直接由CPU控制，會(huì)使外設(shè)的硬件結(jié)構(gòu)依賴(lài)于CPU，對(duì)外口設(shè)本身的發(fā)展不利。微型計(jì)算機(jī)的接口一般應(yīng)具備那些功能？微機(jī)的接口一般有如下的幾個(gè)功能：（1）執(zhí)行CPU命令的功能：CPU將對(duì)外設(shè)的控制命令發(fā)到接口電路中口的命令寄存器（命令口）中，在經(jīng)分析去控制外設(shè)返回外設(shè)狀態(tài)的功能：通過(guò)狀態(tài)寄存器（狀態(tài)口）完成，包括正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)（3）數(shù)據(jù)緩沖的功能：接口電路中的數(shù)據(jù)寄存器（數(shù)據(jù)口）對(duì)CPU于外口設(shè)間傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行中轉(zhuǎn)（4）設(shè)備尋址的功能：CPU某個(gè)時(shí)刻只能和一臺(tái)外設(shè)交換數(shù)據(jù)，CPU發(fā)口出的地址信號(hào)經(jīng)過(guò)接口電路中的地址譯碼電路來(lái)選中I/O設(shè)備口（5）信號(hào)轉(zhuǎn)換的功能：當(dāng)CPU與外設(shè)的信號(hào)功能定義、邏輯關(guān)系、電平口高低及工作時(shí)序不兼容時(shí)接口電路要完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換功能（6）數(shù)據(jù)寬度與數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的功能：由于CPU處理的數(shù)據(jù)都是并行口的，當(dāng)外設(shè)采用串行傳送方式時(shí)，接口電路就要完成串、并之間的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。接口技術(shù)在微機(jī)應(yīng)用中起的作用？隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，在微機(jī)系統(tǒng)中，微處理器的強(qiáng)大功能必須通過(guò)外部設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)，而外設(shè)與微處理器之間的信息交換和通信又是靠接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以，接口技術(shù)成為了一門(mén)關(guān)鍵技術(shù)，它直接影響微機(jī)系統(tǒng)的功能和微機(jī)的推廣應(yīng)用。5.接口電路的硬件一般由哪幾部分組成？接口電路的硬件一般由以下幾部分組成：基本邏輯電路：包括命令寄存器、狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)緩沖寄存器，是接口電路中的核心端口地址譯碼電路：實(shí)現(xiàn)設(shè)備的選擇功能供選電路：根據(jù)不同任務(wù)和功能要求而添加的功能模塊電路。6.接口電路的軟件控制程序一般包括哪幾部分？接口電路的軟件控制程序一般包括以下的程序段，各部分程序是相互滲透、融為一體的：初始化程序段：對(duì)可編程接口芯片進(jìn)行初始化編程（2）傳送方式處理程序段：不同的傳送方式（查詢(xún)、中斷、DMA方式）□程序段不同主控程序段：完成接口任務(wù)的程序段程序終止與退出程序段：程序退出前對(duì)接口電路中硬件進(jìn)行保護(hù)的程序段輔助程序段：人－機(jī)對(duì)話(huà)、菜單等7.接口電路的結(jié)構(gòu)有哪幾種形式？接口電路的結(jié)構(gòu)主要有四種：（1）固定式結(jié)構(gòu)：不可編程的接口電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能單一、固定（2）半固定式結(jié)構(gòu)：由PAL或GAL器件構(gòu)成的接口電路，功能和工作口方式可以通過(guò)改寫(xiě)內(nèi)部的邏輯表達(dá)式來(lái)改變，但邏輯表達(dá)式一旦燒入芯片，其功能和工作方式就固定下來(lái)了可編程結(jié)構(gòu)：其功能和工作方式可由編程指定，使用靈活、適應(yīng)面廣，且種類(lèi)繁多智能型結(jié)構(gòu)：芯片本身就是一個(gè)微處理器，外設(shè)的全部管理都由智能接口完成，如I/O處理器I0809或通用單片機(jī)口CPU與接口之間有哪幾種傳送數(shù)據(jù)的方式？它們各應(yīng)用在什么場(chǎng)合？□CPU與接口之間的數(shù)據(jù)傳送方式主要有查詢(xún)方式、中斷方式和DMA方式：（1）查詢(xún)方式：主要用于CPU不太忙且傳送速度不高的情況下。無(wú)條件口傳送方式作為查詢(xún)方式的一個(gè)特例，主要用于對(duì)簡(jiǎn)單I/O設(shè)備的控制或CPU明確知道外設(shè)所處狀態(tài)的情況下。（2）中斷方式：主要用于CPU的任務(wù)比較忙的情況下，尤其適合實(shí)時(shí)控口制和緊急事件的處理（3）DMA方式（直接存儲(chǔ)器存取方式）：主要用于高速外設(shè)進(jìn)行大批量口數(shù)據(jù)傳送的場(chǎng)合。分析和設(shè)計(jì)接口電路的基本方法是什么？分析和設(shè)計(jì)接口電路通常采用兩側(cè)分析法和硬軟件結(jié)合法相結(jié)合：（1）兩側(cè)分析法：CPU一側(cè)，主要是了解CPU的類(lèi)型、它提供的數(shù)據(jù)口線(xiàn)的寬度、地址線(xiàn)的寬度、控制線(xiàn)的邏輯定義、時(shí)序關(guān)系的特點(diǎn)；外設(shè)一側(cè)，主要是了解被連接外設(shè)的外部特性及被控外設(shè)的工作過(guò)程（2）硬軟件結(jié)合法：硬件設(shè)計(jì)主要是合理選用外圍接口芯片、有針對(duì)性地設(shè)計(jì)附加電路；軟件設(shè)計(jì)可以采用匯編語(yǔ)言（或高級(jí)語(yǔ)言）直接對(duì)低層硬件編程，也可以采用DOS系統(tǒng)功能調(diào)用和BIOS調(diào)用編程。:外圍接口芯片在微機(jī)接口技術(shù)中的作用如何？你所知道的外圍接口芯片有那些？略。你認(rèn)為學(xué)習(xí)接口技術(shù)的難點(diǎn)在哪幾個(gè)方面？應(yīng)如何對(duì)付？略。習(xí)題二1什么是端口？端口是接口電路中能被CPU直接訪問(wèn)的寄存器。2I/O端口的編址方式有幾種？各有何特點(diǎn)？i/o端口的編址方式有兩種一一統(tǒng)一編址方式（存儲(chǔ)器映象方式）和獨(dú)立編址方式（I/O映象方式、專(zhuān)用I/O指令方式）□（1）統(tǒng)一編址方式：從整個(gè)尋址空間中劃出一部分給I/O設(shè)備，其余的口給存儲(chǔ)器，通過(guò)地址碼區(qū)分操作對(duì)象是存儲(chǔ)器還是I/O,二者的地址碼不重疊。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是①I(mǎi)/O端口的編址空間大，且易于擴(kuò)展②I/O指令豐富、功能齊全；缺點(diǎn)是①存儲(chǔ)器的地址空間減少，達(dá)不到系統(tǒng)最大的尋址空間②I/O指令比獨(dú)立編址方式的專(zhuān)用I/O指令長(zhǎng)，譯碼時(shí)間長(zhǎng)，執(zhí)行速度慢口（2）獨(dú)立編址方式：存儲(chǔ)單元與I/O端口分別編址，地址碼重疊，通過(guò)口操作碼區(qū)分操作對(duì)象是存儲(chǔ)器還是I/O。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是①I(mǎi)/O端口不占存儲(chǔ)器的編址空間，使存儲(chǔ)器的容量可達(dá)系統(tǒng)的最大尋址能力②I/O指令短、執(zhí)行速度快；指令清晰、可讀性強(qiáng)；缺點(diǎn)是①I(mǎi)/O端口地址范圍一旦確定，不易擴(kuò)展②I/O指令種類(lèi)有限，操作單一3設(shè)計(jì)I/O設(shè)備接口卡時(shí)，為防止地址沖突，選用I/O端口地址的原則是什么？口為了避免端口地址發(fā)生沖突，在選擇I/O端口地址時(shí)一般要遵循以下的原則：□凡是被系統(tǒng)配置所占用了的地址一律不能使用原則上講，未被占用的地址，用戶(hù)可以使用，但對(duì)計(jì)算機(jī)廠家申明保留的地址，不要使用，否則會(huì)發(fā)生I/O端口地址重疊和沖突口（5）一般，用戶(hù)可使用300H?31FH地址，這是IBM—PC微機(jī)留作實(shí)口驗(yàn)卡的，用戶(hù)可以使用。為了避免與其他用戶(hù)開(kāi)發(fā)的插件板發(fā)生地址沖突，最好采用地址開(kāi)關(guān)。4I/O端口地址譯碼電路在接口電路中的作用是什么？□I/O端口地址譯碼電路的作用就是把地址和控制信號(hào)進(jìn)行邏輯組合，從而產(chǎn)生對(duì)接口芯片的選擇信號(hào)。5在I/O端口地址譯碼電路中常常設(shè)置AEN=0,這有何意義？□AEN=1,表示正在進(jìn)行DMA操作，在I/O端口地址譯碼電路中，常常令A(yù)EN=0時(shí)，譯碼輸出才有效，這樣做的目的是為了避免在DMA操作周期中，由DMA控制器對(duì)這些以非DMA方式傳送的I/O端口執(zhí)行DMA方式的傳送。6若要求I/O端口地址為374H，則在圖2.1（b）中的輸入地址線(xiàn)要作哪些改動(dòng)？□為了使1/。端口的地址為374H，圖2.1（b）中地址線(xiàn)A2、A8后的非門(mén)去掉，而在地址線(xiàn)A3、A7后面加上非門(mén)。即修改后地址線(xiàn)A0、A1、A3、A7后有非門(mén)，其余地址線(xiàn)后無(wú)非門(mén)。如圖所示：A9A8A7&1…AEN1IOR17圖2.2是PC機(jī)系統(tǒng)板的I/O端口地址譯碼電路，它有何特點(diǎn)？試根據(jù)圖中地址線(xiàn)的分配，寫(xiě)出DMAC、INTR、T/C以及PPI的地址范圍？口A3A2A1A012111&Y在圖2.2的譯碼電路中，不管芯片本身需要多少個(gè)端口地址，一律分配一個(gè)含有32個(gè)地址的地址范圍。其中DMAC、INTR、T/C和PPI的地址范圍分別是：DMAC：00H?1FH；INTR：20H?3FH；T/C：40H?5FH；PPI：60H?7FH8在圖2.4譯碼電路中，若要改變I/O端口地址，使其地址范圍為300H?307H,則開(kāi)關(guān)S0?S9應(yīng)如何設(shè)置？□由于AEN必須為0,所以S9一定是閉合的，若使譯碼輸出地址范圍為300H?307H,則有如下的分析：A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0000??001100000111S8S7S6S5S4S3S2S1S0開(kāi)開(kāi)合合開(kāi)開(kāi)開(kāi)開(kāi)開(kāi)所以，S0?S9中S5、S6和S9是閉合的，其余的開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)。9GAL器件有那些特點(diǎn)？采用GAL器件進(jìn)行I/O地址譯碼有何優(yōu)點(diǎn)？□略。10采用GAL器件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)地址譯碼電路的步驟和方法如何？□略。.通常所說(shuō)的I/O操作是指CPU直接對(duì)I/O設(shè)備進(jìn)行操作，這話(huà)對(duì)嗎？口這話(huà)不對(duì)，I/O操作是指I/O端口操作，即訪問(wèn)與I/O設(shè)備相關(guān)的端口，而不是對(duì)I/O設(shè)備直接操作。□.在獨(dú)立編址方式下，CPU采用什么指令來(lái)訪問(wèn)端口？口獨(dú)立編址方式下，采用專(zhuān)用的I/O指令一一輸入/輸出指令（如PC系列微機(jī)中的IN、OUT）來(lái)訪問(wèn)端口?！?在I/O指令中端口地址的寬度及尋址方式有哪兩種？□PC系列微機(jī)中，I/O指令對(duì)端口的尋址方式有兩種：直接尋址和間接尋址（必須由DX間址）。直接尋址方式中，端口地址的寬度為8位，即地址范圍是00H?FFH;間接尋址方式中，端口地址的寬度為16位，即地址范圍是0000H?FFFFH。14.CPU從端口讀數(shù)據(jù)或向端口寫(xiě)數(shù)據(jù)是否涉及到一定要與存儲(chǔ)器打交道？通常所說(shuō)的CPU從端口讀數(shù)據(jù)或向端口寫(xiě)數(shù)據(jù)，僅僅是指I/O端口與CPU的累加器之間的數(shù)據(jù)傳送，并未涉及數(shù)據(jù)是否傳送到存儲(chǔ)器。由于累加器只能保存一個(gè)數(shù)據(jù)，所以在實(shí)際中通常是I/O與存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)。15.I/O端口地址譯碼電路一般有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？□I/O端口地址譯碼電路一般有兩種結(jié)構(gòu)形式：□固定式端口地址譯碼一一硬件電路不改動(dòng)，譯碼輸出的地址或地址范圍不變口可選式端口地址譯碼一一電路中有若干個(gè)DIP開(kāi)關(guān)，硬件電路不改動(dòng)，只改變開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，就可以使譯碼輸出的地址或地址范圍發(fā)生變化。I/O地址線(xiàn)用作端口尋址時(shí)，高位地址線(xiàn)和低位地址線(xiàn)各作何用途？如何決口定低位地址線(xiàn)的根數(shù)？一般情況下，高位地址線(xiàn)與控制信號(hào)線(xiàn)進(jìn)行邏輯組合，經(jīng)譯碼電路產(chǎn)生I/O口CS□接口芯片的片選信號(hào) 一一實(shí)現(xiàn)片間選擇；低位地址線(xiàn)不參與譯碼，直接與I/O接口芯片的地址線(xiàn)相連一一實(shí)現(xiàn)I/O接口芯片的片內(nèi)端口選擇?！醯臀坏刂肪€(xiàn)的根數(shù)由I/O接口芯片內(nèi)部的端口數(shù)量決定，如果I/O接口芯片口n內(nèi)部有2個(gè)端口（其引腳上一定有n根地址線(xiàn)），那么，尋址端口時(shí)，低位地址線(xiàn)的根數(shù)就是n。□.可選式I/O端口地址譯碼電路一般由哪幾部分組成？口可選式I/O端口地址譯碼電路一般由地址開(kāi)關(guān)（DIP開(kāi)關(guān)）、譯碼器、比較器或異或門(mén)組成。.采用GAL器件設(shè)計(jì)地址譯碼電路時(shí)，其核心是編寫(xiě)GAL器件輸入源文件口（即GAL設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）。現(xiàn)利用GAL16V8設(shè)計(jì)一個(gè)擴(kuò)展系統(tǒng)的地址譯碼電路，要求該系統(tǒng)的I/O端口地址范圍分別為300H?31FH和340H?35FH；存儲(chǔ)器地址范圍為D0000H?EFFFFH。試編寫(xiě)GAL16V8的編程輸入源文件。略?！?若將圖2.3中DIP開(kāi)關(guān)狀態(tài)設(shè)置為：S2和S1合上（ON）；S3和S0斷開(kāi)（OFF）,口試指出74LS138輸出端Y5 的地址范圍，并與圖中在DIP開(kāi)關(guān)原來(lái)的狀態(tài)下Y5輸出端所產(chǎn)生的地址范圍進(jìn)行比較，有何變化？如果S2和S1合上（ON）；S3和S0斷開(kāi)（OFF）,Y5有效時(shí),各位地址線(xiàn)的狀態(tài)如下：A9A8A7A6A5A4A3A210010101S3S2S1S0開(kāi)合合開(kāi)所以,這種開(kāi)關(guān)狀態(tài)下,Y5的地址范圍是254H?257H；而DIP開(kāi)關(guān)在原來(lái)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下， 的地址范圍是314H?317H。這兩個(gè)地址范圍A9?A6Y5口的狀態(tài)不同，因?yàn)锳9?A6的狀態(tài)是由開(kāi)關(guān)的狀態(tài)決定的；而二者的A5?A2是相同的，因?yàn)樗鼈儾皇荛_(kāi)關(guān)狀態(tài)的影響。習(xí)題三1計(jì)數(shù)、定時(shí)與頻率、聲音以及音樂(lè)之間有什么關(guān)系？定時(shí)和計(jì)數(shù)的本質(zhì)是相同的,當(dāng)計(jì)數(shù)的基本脈沖是標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間單元時(shí),計(jì)數(shù)就變成了定時(shí)。定時(shí)輸出脈沖的周期的倒數(shù)就是頻率。由定時(shí)輸出的脈沖可以產(chǎn)生聲音,脈沖的頻率就決定了聲音的頻率。脈沖頻率高,聲音的音調(diào)高（聽(tīng)起來(lái)尖銳）；脈沖頻率低,聲音的音調(diào)低（聽(tīng)起來(lái)低沉）。而由頻率不同、持續(xù)時(shí)間不同的聲音就可以產(chǎn)生動(dòng)聽(tīng)的音樂(lè)。2微機(jī)系統(tǒng)的定時(shí)有哪兩類(lèi)？何謂時(shí)序配合？微機(jī)系統(tǒng)中的定時(shí)