计算机接口技术及应用 第1讲 .ppt

计算机接口技术及应用第一讲 计算机基本接口原理 计算机系统和总线接口 计算机系统和总线接口 主要内容可扩展的计算机系统计算机总线的基本结构总线和接口电路相关的概念目的回顾计算机基本结构 初步了解计算机总线 以及总线相关的概念要求了解计算机的基本结构 掌握总线的基本结构及相关的概念 重点是总线的基本结构 TTL和CMOS逻辑电平与电压关系 回顾通用计算机系统的基本组成 回顾嵌入式计算机系统的基本组成 可扩展的计算机系统模型 所有计算机系统的基本模型 众所周知的 CPU单元 存储器单元和I O单元的互联模型 计算机的功能扩展可以通过 三总线 DB AB CB 来扩展其它的存储器 数字I O 模拟I O等单元 计算机总线的结构 数据总线双向三态结构 三态 高电平 低电平和高阻状态 总线宽度 单次传送操作的二进制位数 8位 16位 32位地址总线单向或双向三态结构 多主控总线的DB和CB都是双向的 总线宽度为n位 寻址范围为2n字节控制总线读 写信号 I Oport或memory访问控制其它信号时钟信号 中断信号 定位信号 电源 通过总线扩展外设的接口示例 为外设设计合适的接口电路是本课程的主要任务 接口需要解决的几个 匹配问题 所有外设的信息类型可以分为两种数字量 离散信号 模拟量 连续信号 为保证外设与CPU 或DMA 之间可靠地进行数据交换所有接口都必须解决以下几个 匹配问题 信号形式的匹配问题 数字量 数字量 模拟量 数字量 信息格式的匹配问题 总线宽度匹配 串行格式 并行格式 时序的匹配问题 每种总线操作周期都有各自特殊的时序 信号电平的匹配问题 高 低电压的TTL电平和CMOS电平 负载 即驱动能力 的匹配问题 功率驱动 传输速度的匹配问题 高速CPU和慢速外设 这些是本课程的核心任务 总线相关的概念 总线的定义总线是一组公用导线或信息通道发送者可以利用它将信息传送到另一个或多个接收者从以下几点掌握开放总线的特点机械规范 说明连接器外型 尺寸 以及信号位置和间距等信息 电气规范 说明信号及其电平 负载能力 传输速度等 操作时序总线的操作时序总线中单个信号的编码方式 一般采用不归零码 和波形图总线在执行特定操作时各相关信号线 或子线束 在时间空间上的相互关系 本课程需要掌握ISABUS 其详细内容在第6讲中讨论 接口电路相关的概念 射极输出 集电极开路电路 OC输出 分析和比较射极输出和集电极开路输出OC结构的电路需要外部上拉电阻 使输出稳定为高或低电平三态电路和三态门高阻 抗 状态 或称浮空状态 锁存器触发信号有4种 上升沿锁存 高电平锁存 下降沿锁存和低电平锁存各种TTL电平 CMOS电平及电压之间关系接口互联时 信号电平的匹配问题 假设A B点输入的电压足够高 可以使T1工作在反向模式 此时T1的发射极电流可以忽略 而T1的基极电流通过其集电极给T2基极提供电流 使T2饱和导通 那么T3的基极电压 VC VBE4 0 95V 如果T4也饱和导通 那么T3的发射极电压 VD3 VCE4 0 95V 这样T3是截止的 那么T4导通输出C为低电平 通过电路分析这种容易得出T4饱和导通时其灌电流能达到 2 45mA 假设A B点输入至少有1个是地电压 那么T1的发射极和基极之间有偏置电压使T1能从T2的基区汲取电荷而正常饱和导通 T2截止 使T4也截止 T3饱和 输出C为高电平 当A B点输入电压都为地电压时 同样 射极输出和集电极开路输出电路结构 a 错误的连接 b 正确的连接信号互联时需要注意的问题 线与 电路示例 采用三态输出的反相器内部结构 三态反相器电路示例 请问 右边电路与下面哪个符号对应 双相三态门的电路示意和符号 真值表 符号 D型锁存器示例 直接输出的D型锁存器 4种不同触发方式 三态输出的D型锁存器 TTL和CMOS电平与相应的电压 Out In 总结 回顾通用计算机系统的可扩展结构回顾嵌入式计算机系统的可扩展结构计算机系统的 三总线 及其结构介绍总线和接口电路相关的概念介绍TTL和CMOS逻辑电平相应的电压 文献查阅 在图书馆找 计算机组成原理 等相关的参考书 了解计算机的基本组成和基