专业课课件计算机逻辑

1、第6章 终端、总线与接口东南大学无线电工程系2003年12月6.1 外部信息与二进制代码之间的转换 4) 模拟信息输入1) 打印输出6.1.1 输入设备的转换原理 1) 直接二进制码输入输入设备 是将输入信息转换为二进制代码，例：磁卡、磁盘、光盘。 2) 键盘输入 设备对输入的信息进行编码， 将按动按键形成的电信号转换成二进制代码的电路称为编码器。 3) 扫描输入6.1.2 输出设备的转换原理 输出设备的任务是将计算机处理的结果（也是一种二进制代码）转换为文字、数字和图象等人们所能接受的信息。2) 视频输出3) 模拟输出-声音、电压(D/A)6.2 数模与模数转换数模转换电路与模数转换电路是模

2、拟系统与数字系统之间的接口。模数转换电路是将输入模拟信息转换为二进制数码的编码器。数模转换电路则是由二进制数码转换为模拟信息的译码器。6.2.1 数模转换的基本原理6.2.2.1 开关树译码方案n6.2.2 常用的D/A转换方案产生2 个标准电压，然后根据输入二进制码，将对应的电压切换到输出端。这种方案明显缺点：随着转换位数的增加，所使用的设备量将急剧增加。3bits码：B2B1B0B0 = 0: 0, 2, 4, 6 1: 1, 3, 5, 7B1 = 0: (0, 4)+B0 1: (2, 6)+B0B2 = 0: 0 + B1B0 1: 4 + B1B06.2.2.2 权电流方案6.2.

3、2.3 双极性DAC6.2.2.4 权电容译码方案优点（1）输出电压有电容的绝对值无关 （2）输出电压的精度只与基准电压Vref有关，不受开关的接通内 阻与基准电压源的内阻影响 （3）电容做得很小，不仅减小了芯片的面积，还因电容的充、 放电极快，获得较高的转换速度。6.2.3 D/A转换的主要技术指标1. 分辨力分辨力又称灵敏度，用来衡量D/A转换的精细程度，其定义为相邻两组二进制代码对应的输出电压之差值S，也就是输入二进制最低有效位（LSB）对应的输出电压。通常并不关心分辨力的绝对值S，而是关心S与电路最大输出Vm之比值。2. 精确度精确度用来衡量D/A转换电路的实际输出值是否精确等于理论输

4、出值。通常用实际输出值与理论输出之差值的最大值表示。（1）平移误差（2）斜率误差（3）非线性误差3. 转换速度通常用输出电流（或输出电压）的建立时间来衡量。输出电流（或输出电压）的建立时间定义为从输入数据加到D/A转换器的输入端到其输出电流（或电压）到达稳态输出值所需要的时间。6.2.4 模数转换的基本原理取样保持量化编码6.2.4.1 模数转换的全过程6.2.4.2 A/D转换的技术指标分辨力 输出二进制码最低有效位对应的输入电压，用来衡量A/D转换的精细程度。2) 精度精度也用转换误差来衡量, 例：LSB。3) 转换速度也用转换时间来表示，它定义为从输入模拟电压加到 A/D转换电路输入端到

5、获得稳定的二进制码输出所需的时间。6.2.5 几种常见的A/D转换方案6.2.5.1 并行比较型优点：速度快缺点：成本高4.32V6.2.5.2 逐次逼近型ADC成本小；但速度低N位ADC，比较(N+1)次6.2.5.3 双积分型A/D转换方案双积分是积分型A/D转换的一种，其基本思想是将被转换的电压转换成与其幅度成正比的时间（V/T转换），然后对时间进行测量，将测量的数据作为A/D转换的结果。优点：精度高，抗干扰 能力强，成本低缺点：速度很低初始状态：计数器清零，积分电容上残余电荷释放掉1)定时积分取样 S1接VIA，积分开始，VB0, Vc: 01,S2接通，计数器计数，计数器计满，产生进

6、位信号(计数器归零)控制电路使S1接向-V Ref ，取样结束；VB = -v IAT/RC, T=2nT0(取样时间)2)定速积分转换S1接向-V Ref ，积分电容反向充电，VBfb，则带内0 fb量化噪声输出信噪比:每增加一倍采样率，相当于ADC增加1.5位一阶-变换器输出量化噪声二阶-变换器带内量化噪声输出信噪比:每增加一倍采样率，相当于ADC增加2.5位二阶-变换器带内量化噪声输出信噪比:每增加一倍采样率，相当于ADC增加2.5位CD Player fb = 20kHz, 要求SNR = 98dB，相当 于n=16bits 用二阶-变换器，1bit输入，fs=6.12MHz 用一阶-

7、变换器，1bit输入，fs=96.78MHz6.3 终端与存储器之间的通信1) 总线及系统结构总线标准:1)IBM PC2)IBM PCAT3)STD4)DEC 5)VME6) Micro channel7)EISA8)PCI9)Compact PCI10)PXI2) 外设与总线的连接三态电路3) 计算机与终端的信息交换方式程序查询 CPU每执行一段程序后，就进入查询程序，若查询到某外设空闭或有对话请求，就与该设备交换信息。优点：电路简单； 缺点：运行速度低程序中断 将主动权交给I/O设备。当某个外设需要与CPU交换信息时，就向CPU发出中断请求，CPU根据中断响应程序，响应中断。c.直接存储

8、器存取（DMA）方式DMA方式撇开了CPU这个中间环节，直接与存储器交换数据，因而省掉了CPU相关的操作，也不需要保护现场、恢复现场等过程，而且DMA不是通过软件实现，而是用硬件电路直接实现的，因而是速度最高的数据交换方式。d. 事件触发(Window) 通过软件申请（多任务），响应比IR慢，实时性差！6.4.2 接口电路举例6.4.2.1 与键盘的接口6.4.2.2 与打印机的接口所谓接口就是这样一些逻辑电路，它们用来（缓冲）寄存需要交换的数据，产生和识别状态信息，选择和读/写数据，以及读/写完毕做善后处理等。接口中，对话双方的约定关系是十分重要的，随着计算机处理的事务的增加，这种约定关系也越来越复杂，通常把这些约定关系称为协议，为了便于扩展和交流，可将这些协议标准化，做成标准通用接口。6.5 计算机数据的远地传送长距离传送信息时，一般采用串行传送。串行传送的速率以每秒种多少比特计算，称之为波特率。6.5.1 数据串行传送方式异步方式：指数据以字节为单位断续地传送，也就是每隔一段时间发送一串8位的二进制序列。同步方式：计算机连续的发送一段数据，在每一段和每个字的开头都有信号同步，否则只要传送过程中有一点错位，就会使后面的数据全部出错。6.5.2 奇偶校验原理奇偶校验分奇校验和偶校验两种，它们