微型計算機接口技術(shù)及應(yīng)用習(xí)題答案(劉樂善)

微型計算機接口技術(shù)及應(yīng)用習(xí)題答案（劉樂善）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與外界進行信息交換的中轉(zhuǎn)站。□為什么要在CPU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個原因：□（1）CPU與外設(shè)二者的信號不兼容，包括信號線的功能定義、邏輯定義口和時序關(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）若不通過接口，而由CPU直接對外設(shè)的操作實施控制，會使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，會使外設(shè)的硬件結(jié)構(gòu)依賴于CPU，對外口設(shè)本身的發(fā)展不利。微型計算機的接口一般應(yīng)具備那些功能？微機的接口一般有如下的幾個功能：（1）執(zhí)行CPU命令的功能：CPU將對外設(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CPU于外口設(shè)間傳送的數(shù)據(jù)進行中轉(zhuǎn)（4）設(shè)備尋址的功能：CPU某個時刻只能和一臺外設(shè)交換數(shù)據(jù)，CPU發(fā)口出的地址信號經(jīng)過接口電路中的地址譯碼電路來選中I/O設(shè)備口（5）信號轉(zhuǎn)換的功能：當(dāng)CPU與外設(shè)的信號功能定義、邏輯關(guān)系、電平口高低及工作時序不兼容時接口電路要完成信號的轉(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，接口電路就要完成串、并之間的轉(zhuǎn)換，并進行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。接口技術(shù)在微機應(yīng)用中起的作用？隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，計算機的應(yīng)用越來越廣泛。然而，在微機系統(tǒng)中，微處理器的強大功能必須通過外部設(shè)備才能實現(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實現(xiàn)的，所以，接口技術(shù)成為了一門關(guān)鍵技術(shù)，它直接影響微機系統(tǒng)的功能和微機的推廣應(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：對可編程接口芯片進行初始化編程（2）傳送方式處理程序段：不同的傳送方式（查詢、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：程序退出前對接口電路中硬件進行保護的程序段輔助程序段：人－機對話、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改寫內(nèi)部的邏輯表達式來改變，但邏輯表達式一旦燒入芯片，其功能和工作方式就固定下來了可編程結(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，且種類繁多智能型結(jié)構(gòu)：芯片本身就是一個微處理器，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)用在什么場合？□CPU與接口之間的數(shù)據(jù)傳送方式主要有查詢方式、中斷方式和DMA方式：（1）查詢方式：主要用于CPU不太忙且傳送速度不高的情況下。無條件口傳送方式作為查詢方式的一個特例，主要用于對簡單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，尤其適合實時控口制和緊急事件的處理（3）DMA方式（直接存儲器存取方式）：主要用于高速外設(shè)進行大批量口數(shù)據(jù)傳送的場合。分析和設(shè)計接口電路的基本方法是什么？分析和設(shè)計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的類型、它提供的數(shù)據(jù)口線的寬度、地址線的寬度、控制線的邏輯定義、時序關(guān)系的特點；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)的工作過程（2）硬軟件結(jié)合法：硬件設(shè)計主要是合理選用外圍接口芯片、有針對性地設(shè)計附加電路；軟件設(shè)計可以采用匯編語言（或高級語言）直接對低層硬件編程，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。你認為學(xué)習(xí)接口技術(shù)的難點在哪幾個方面？應(yīng)如何對付？略。習(xí)題二1什么是端口？端口是接口電路中能被CPU直接訪問的寄存器。2I/O端口的編址方式有幾種？各有何特點？i/o端口的編址方式有兩種一一統(tǒng)一編址方式（存儲器映象方式）和獨立編址方式（I/O映象方式、專用I/O指令方式）□（1）統(tǒng)一編址方式：從整個尋址空間中劃出一部分給I/O設(shè)備，其余的口給存儲器，通過地址碼區(qū)分操作對象是存儲器還是I/O,二者的地址碼不重疊。這種方式的優(yōu)點是①I/O端口的編址空間大，且易于擴展②I/O指令豐富、功能齊全；缺點是①存儲器的地址空間減少，達不到系統(tǒng)最大的尋址空間②I/O指令比獨立編址方式的專用I/O指令長，譯碼時間長，執(zhí)行速度慢口（2）獨立編址方式：存儲單元與I/O端口分別編址，地址碼重疊，通過口操作碼區(qū)分操作對象是存儲器還是I/O。這種方式的優(yōu)點是①I/O端口不占存儲器的編址空間，使存儲器的容量可達系統(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；缺點是①I/O端口地址范圍一旦確定，不易擴展②I/O指令種類有限，操作單一3設(shè)計I/O設(shè)備接口卡時，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，用戶可以使用，但對計算機廠家申明保留的地址，不要使用，否則會發(fā)生I/O端口地址重疊和沖突口（5）一般，用戶可使用300H?31FH地址，這是IBM—PC微機留作實口驗卡的，用戶可以使用。為了避免與其他用戶開發(fā)的插件板發(fā)生地址沖突，最好采用地址開關(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進行邏輯組合，從而產(chǎn)生對接口芯片的選擇信號。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,表示正在進行DMA操作，在I/O端口地址譯碼電路中，常常令A(yù)EN=0時，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）中的輸入地址線要作哪些改動？□為了使1/。端口的地址為374H，圖2.1（b）中地址線A2、A8后的非門去掉，而在地址線A3、A7后面加上非門。即修改后地址線A0、A1、A3、A7后有非門，其余地址線后無非門。如圖所示：A9A8A7&1…AEN1IOR17圖2.2是PC機系統(tǒng)板的I/O端口地址譯碼電路，它有何特點？試根據(jù)圖中地址線的分配，寫出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端口地址，一律分配一個含有32個地址的地址范圍。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開開合合開開開開開所以，S0?S9中S5、S6和S9是閉合的，其余的開關(guān)全部斷開。9GAL器件有那些特點？采用GAL器件進行I/O地址譯碼有何優(yōu)點？□略。10采用GAL器件設(shè)計開發(fā)一個地址譯碼電路的步驟和方法如何？□略。.通常所說的I/O操作是指CPU直接對I/O設(shè)備進行操作，這話對嗎？口這話不對，I/O操作是指I/O端口操作，即訪問與I/O設(shè)備相關(guān)的端口，而不是對I/O設(shè)備直接操作。□.在獨立編址方式下，CPU采用什么指令來訪問端口？口獨立編址方式下，采用專用的I/O指令一一輸入/輸出指令（如PC系列微機中的IN、OUT）來訪問端口?！?在I/O指令中端口地址的寬度及尋址方式有哪兩種？□PC系列微機中，I/O指令對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)或向端口寫數(shù)據(jù)是否涉及到一定要與存儲器打交道？通常所說的CPU從端口讀數(shù)據(jù)或向端口寫數(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)是否傳送到存儲器。由于累加器只能保存一個數(shù)據(jù)，所以在實際中通常是I/O與存儲器交換數(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，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DIP開關(guān)，硬件電路不改動，只改變開關(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地址線用作端口尋址時，高位地址線和低位地址線各作何用途？如何決口定低位地址線的根數(shù)？一般情況下，高位地址線與控制信號線進行邏輯組合，經(jīng)譯碼電路產(chǎn)生I/O口CS□接口芯片的片選信號 一一實現(xiàn)片間選擇；低位地址線不參與譯碼，直接與I/O接口芯片的地址線相連一一實現(xiàn)I/O接口芯片的片內(nèi)端口選擇。□低位地址線的根數(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個端口（其引腳上一定有n根地址線），那么，尋址端口時，低位地址線的根數(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關(guān)（DIP開關(guān)）、譯碼器、比較器或異或門組成。.采用GAL器件設(shè)計地址譯碼電路時，其核心是編寫GAL器件輸入源文件口（即GAL設(shè)計說明書）?，F(xiàn)利用GAL16V8設(shè)計一個擴展系統(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；存儲器地址范圍為D0000H?EFFFFH。試編寫GAL16V8的編程輸入源文件。略。□.若將圖2.3中DIP開關(guān)狀態(tài)設(shè)置為：S2和S1合上（ON）；S3和S0斷開（OFF）,口試指出74LS138輸出端Y5 的地址范圍，并與圖中在DIP開關(guān)原來的狀態(tài)下Y5輸出端所產(chǎn)生的地址范圍進行比較，有何變化？如果S2和S1合上（ON）；S3和S0斷開（OFF）,Y5有效時,各位地址線的狀態(tài)如下：A9A8A7A6A5A4A3A210010101S3S2S1S0開合合開所以,這種開關(guān)狀態(tài)下,Y5的地址范圍是254H?257H；而DIP開關(guān)在原來的開關(guān)狀態(tài)下， 的地址范圍是314H?317H。這兩個地址范圍A9?A6Y5口的狀態(tài)不同，因為A9?A6的狀態(tài)是由開關(guān)的狀態(tài)決定的；而二者的A5?A2是相同的，因為它們不受開關(guān)狀態(tài)的影響。習(xí)題三1計數(shù)、定時與頻率、聲音以及音樂之間有什么關(guān)系？定時和計數(shù)的本質(zhì)是相同的,當(dāng)計數(shù)的基本脈沖是標(biāo)準(zhǔn)的時間單元時,計數(shù)就變成了定時。定時輸出脈沖的周期的倒數(shù)就是頻率。由定時輸出的脈沖可以產(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（聽起來尖銳）；脈沖頻率低,聲音的音調(diào)低（聽起來低沉）。而由頻率不同、持續(xù)時間不同的聲音就可以產(chǎn)生動聽的音樂。2微機系統(tǒng)的定時有哪兩類？何謂時序配合？微機系統(tǒng)中的定時