微機接口與通訊：概述

武漢科技大學(xué)計算機學(xué)院微機接口與通訊

(第一章）第一章概述本章內(nèi)容1.1微機接口與接口技術(shù)1.2接口的功能1.3接口的組成1.4接口電路的結(jié)構(gòu)形式1.5CPU與接口交換數(shù)據(jù)的方式1.6分析與設(shè)計接口電路的基本方法1.7接口技術(shù)的發(fā)展趨勢1.1微機接口與接口技術(shù)

接口就是微處理器CPU與“外部世界”的連接電路，是CPU與外界進行信息交換的中轉(zhuǎn)站。

通常微型計算機的硬件系統(tǒng)由中央處理器（CPU或MPU）、存儲器、I/O（輸入/輸出）設(shè)備及其接口電路組成，它們通過系統(tǒng)總線相連，如圖所示。接口1）微機系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)中央處理器CPU內(nèi)存儲器I/O接口I/O接口I/O設(shè)備I/O設(shè)備微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)據(jù)總線（DB）地址總線（AB）控制總線（CB）2）接口的概念本章首頁1.1微機接口與接口技術(shù)(續(xù)）

信號不兼容（功能定義、邏輯定義、時序關(guān)系）速度不兼容為了提高CPU的效率為了利于外設(shè)自身的發(fā)展3）為什么要在CPU與外設(shè)之間設(shè)置接口接口技術(shù)軟件與硬件相結(jié)合接口技術(shù)在微機應(yīng)用中的作用本章首頁1.2接口的功能執(zhí)行CPU命令的功能

CPU對外設(shè)的控制通過接口電路完成——命令口返回外設(shè)狀態(tài)的功能 正常工作狀態(tài)、故障狀態(tài)——狀態(tài)口數(shù)據(jù)緩沖功能

中國最大的資料庫下載 輸入/輸出緩沖；三態(tài)特性——數(shù)據(jù)口設(shè)備選擇功能

地址代碼 I/O設(shè)備選擇信號——端口地址譯碼電路信號轉(zhuǎn)換功能 信號的功能定義、邏輯關(guān)系、電平高低、工作時序數(shù)據(jù)寬度與數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能 串行通信：串并轉(zhuǎn)換、串行數(shù)據(jù)格式化基本功能本章首頁1.3接口的組成硬件電路1）基本邏輯電路（在接口芯片中） 命令寄存器、狀態(tài)寄存器、數(shù)據(jù)寄存器——核心2）端口地址譯碼電路（獨立于接口芯片） 3）供選電路 數(shù)據(jù)傳送方式——PIC或DMAC； 速率控制、發(fā)聲——T/C； 數(shù)據(jù)寬度轉(zhuǎn)換——移位寄存器本章首頁1.3接口的組成（續(xù)）軟件編程1）初始化程序段

可編程接口芯片初始化2）傳送方式處理程序段

查詢——檢測狀態(tài) 中斷——向量修改、允許/屏蔽、中斷結(jié)束

DMA——通道開放/屏蔽3）主控程序段4）程序終止與退出程序段

對系統(tǒng)硬件進行保護5）輔助程序段

人機對話、菜單設(shè)計相互滲透本章首頁1.4接口電路的結(jié)構(gòu)形式固定式結(jié)構(gòu) 不可編程半固定式結(jié)構(gòu) 用GAL器件設(shè)計可編程結(jié)構(gòu) 大規(guī)模集成芯片——本書重點智能型結(jié)構(gòu)

I/O處理器、通用單片微機本章首頁1.5CPU與接口交換數(shù)據(jù)的方式查詢方式

CPU反復(fù)地、主動地查詢外設(shè)的狀態(tài)特點：無額外的硬件開銷，但CPU工作效率低應(yīng)用：CPU不太忙、傳送速度不高無條件方式是查詢方式的特例讀狀態(tài)輸入/輸出準(zhǔn)備好？NY查詢方式傳送一個數(shù)據(jù)中斷方式

外設(shè)主動向CPU提出中斷申請；

CPU與外設(shè)并行工作特點：增加了硬件開銷，提高了CPU工作效率應(yīng)用：CPU較忙、尤其是實時控制及緊急事件處理直接存儲器存取方式（DMA方式）

M與I/O、I/O與I/O間直接快速傳送 快速性原因：硬件取代軟件；提供直接通路特點：電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬件開銷大應(yīng)用：高速外設(shè)進行大量數(shù)據(jù)傳送本章首頁1.6分析與設(shè)計接口電路的基本方法兩側(cè)分析法CPU一側(cè)：CPU的類型；DB和AB的寬度；CB的邏輯定義；時序特點外設(shè)一側(cè)：外部特性（引腳的功能定義和邏輯定義）、工作過程硬軟件結(jié)合法1）硬件設(shè)計方法合理選用外圍接口芯片有針對性地設(shè)計附加電路——邏輯關(guān)系與電平轉(zhuǎn)換、時序配合、驅(qū)動能力2）軟件設(shè)計方法用匯編語言（或高級語言）直接對低層硬件編程——了解硬件電路工作原理用DOS系統(tǒng)功能調(diào)用和BIOS調(diào)用編程——標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出設(shè)備本章首頁1.7接口技術(shù)的發(fā)展趨勢本章要點接口的概念微機系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)為什么要在CPU與外設(shè)之間設(shè)置接口理解