zfbAAA计算机接口技术PPT

1、131.1 1.1 微机接口技术微机接口技术一、接口（一、接口（InterfaceInterface） CPU接口接口外部设备外部设备 外部世界: 除CPU本身以外的所有设备或电路，包括存储器、I/O设备、控制设备、测量设备、通讯设备、多媒体设备等。 微机接口是微处理器CPU与“外部世界”的连接电路,是CPU与外界进行信息交换的中转站。举例:显示卡接口总线接口串行接口并行接口USB接口键盘接口硬盘接口二、什么叫接口技术？二、什么叫接口技术？接口技术是采用硬件与软件相结合的方法，研究微处理器如何与“外部世界”进行最佳连接，以实现CPU与“外部世界”之间高效可靠的信息交换的一门技术。 微机接口技术

2、是采用软硬件结合方法，研究微处理器如何与其外部设 备或电路进行最佳耦合与匹配，以在CPU与外部之间实现高效、可靠的信息交换的一门技术。 外部设备或电路是指除CPU本身以外的存储器、IO设备、控制设备、测量设备、通信设备、多媒体设备、AD、DA转换器等。 涉及课程：微机原理、汇编语言程序设计、 电子技术、数字逻辑设计等。77 外设通过各自的接口电路连到微机系统的总线上。选用某种外设，设计相应的接口电路，接到系统总线上，就可构成所要求的应用系统。在具体连接时，考虑到信号在总线上的停留时间短、总线的带负载能力不是无限的。DB上常用有三态和驱动能力的双向缓冲器(如74LS145)，CB和AB常用三态驱

3、动器(如74LS244)一、接口信息一、接口信息 数据信号数据信号 如：8位、16位、32位数据； 状态信号状态信号 表示外设是否准备好信号。 如：READY、BUSY、ACK 控制信号控制信号 表示启动、停止外设之类的信号。1.2 1.2 接口功能接口功能CPU地址数据控制数据控制状态外部设备接口电路接口数数据据缓缓存存器器高速主机低速外设TTL+/-3V10101接收和执行CPU命令CPU控制命令接口的命令寄存器(命令口)。接口电路识别和分析命令代码，形成若干控制信号 IO设备。2. 返回外设状态用于同CPU联络。接口常设有状态寄存器(状态口)。提供数据口的“空”、“满”及外设“就绪”、“

4、忙”、“闲”等状态信号。为CPU下一步操作提供判断依据。1111 可见，CPU与外设之间有“控制”、“状态”、“数据”三种信息的传递。4信号转换功能外设所需的控制信号和它的状态信号往往同微机的总线信号不兼容。因此，信号转换就成为接口设计中的一个重要任务。包括CPU的信号与外设的信号的逻辑关系上，时序配合上以及电平匹配上的转换。1212 微机系统中一般带有多个外设，而CPU在同时间里只能与一台外设交换信息，这就要对接口进行选择，即所谓片选。而接口内还有若干不同的端口，CPU要与它们进行交互，还要进行片内的端口寻址，因此需要I/O端口地址译码电路。通常，用CPU发送到ABUS的地址信号中的若干高位

5、地址用于芯片选择(广义地说就是外设选择)，若干低位地址进行芯片内部端口的选择，以选定与CPU交换信息的外设。1313CPU所处理的是并行数据(8位、16位或32位)，而有的外设(如串行通信设备、磁盘驱动器等)只能处理串行数据。在这种情况下，接口就应具有数据“并串”的变换能力。为此，在接口中要设置移位寄存器。有些外设与CPU在交换的数据，在交换过程中有一定的格式要求。如，串行通信中的起止式异步通信数据格式及面向字符的同步通信数据格式。这就要求接口有数据格式的转换功能。一、硬件电路一、硬件电路支撑作用支撑作用1515二、软件编程二、软件编程驱动控制驱动控制一个完整的接口程序通常包括如下一些程序段：

6、一个完整的接口程序通常包括如下一些程序段： 1717接口程序常包含以下程序段： 1. 初始化程序段：设置可编程接口芯片工作方式及初始条件。 2. 传送方式处理程序段：CPU与外设的数据交换可以有查询、中断、DMA等不同方式。必须要有相应的程序段保证其实现。比如，查询方式要检测外设或接口的状态；中断方式要修改中断向量，开放/屏蔽中断源；DMA方式要开放/屏蔽有关通道等。 3. 主控程序段：完成接口任务的程序段。如，实现数据采集；控制步进电机起停、方向、速度等。 4. 程序终止与退出程序段：包含对接口中硬件的保护程序段。如，芯片中某些引脚的电平高低。 5. 辅助程序段：包含人-机对话、菜单设计等。

7、接口电路的结构形式一般有以下几种：接口电路的结构形式一般有以下几种： 1919 1. 固定式结构：用中、小规模集成电路IC逻辑芯片设计实现、具有固定的工作方式和功能的不可编程的接口电路。用于简单任务。 2. 半固定结构：指用GAL、PAL构成的接口电路。它是把用户设计接口时设计的各种“与”、“或”逻辑表达式，通过专门的编程软件或编程器烧入GAL、PAL而形成的接口电路。一旦烧入，其工作方式和功能也就固定了。2020 4. 智能型结构：采用专门的I/O处理器或通用的单片机组成的接口电路。此微处理器可以对外设进行全面管理，使CPU得以解脱，从而大大提高了系统的效率。 在微机中，在微机中，CPUCP

8、U与接口之间传送数据一与接口之间传送数据一般有三种方式：般有三种方式：优点：优点：不需要额外的硬件电路，易于实现。缺点：缺点：CPU的工作效率很低。适用于：适用于：CPU不太忙且传送速度不高的场合。 查外设状态准备好？传送数据YN主程序执行子程序转向返回继续执行优点：优点：CPU与外设可并行工作， 提高CPU的利用率。缺点：缺点：需设置中断控制器， 增加了硬件开销。适用于：适用于：实时控制和紧急事件的处理。 RAMCPU外设DMA控制器优点：优点：简化了CPU对输入/输出的控制，传送速率很高。缺点：缺点：需要设置DMA控制器，硬件开销大。适用于：适用于：高速大批量数据传送。 一、两侧分析法一、

9、两侧分析法二、软硬结合法二、软硬结合法26261. 两侧分析法凡接口都有两侧，一侧是CPU。另一侧是外设。对CPU一侧，要弄清：CPU类型；数据总线的宽度(8位、16位、32值等)；地址总线的宽度(16位、20位、24位)；控制总线的逻辑定义(高电平有效、低电平有效、脉冲上升沿/下降沿)；时序关系。控制总线往往因CPU不同，其定义与时序配合差别较大、故重点要放在控制总线的分析上。27272828、硬件设计：设计硬件接口来提供外设工作所需的各种信号线。要做2个工作： .合理选用外围接口芯片。需要去了解这些芯片的功能、工作原理、外部特性、价格等。 .自行设计附加电路。针对所选的接口芯片不能完成的某些功能进行的相应电路的设计。如逻辑关系与电平转换，时序配合与驱动能力等。可采用反相器、缓冲器、与门、或门、驱动器等2929 解决