2011年微机原理与接口技术-课件9-11章第

第9章PC系列微机外部设备接口9.1键盘与鼠标接口9.2并行通信（打印）接口9.3软盘和硬盘驱动器接口9.4显示器和显示接口9.5声卡和接口标准9.1键盘与鼠标接口9.1.1键盘1.

键盘的分类微型的计算机使用的键盘有机械触点式和电容式二类：（1）触点式按键：键被按下后两触点导通。手感差，易磨损，故障率较高。（2）电容式按键：通过改变电容器电极之间的距离，产生电容的变化。电容式键盘手感好，寿命长，目前使用的计算机键盘多为电容式无触点键盘按照控制形态，有非编码键盘和编码键盘二类：（1）非编码键盘：这种键盘的编码需要由CPU扫描后获得，CPU效率低，主要用于小型应用系统。（2）编码键盘：由专用控制器对键盘进行扫描，产生对应的编码。这种键盘结构稍复杂，但使用方便。2．PC机键盘结构PC系列微机使用编码式键盘，它的内部由专门的单片机（如8048，8049等）完成键盘开关矩阵的扫描、键盘扫描码的读取和发送。键盘开关矩阵为l6行×8列，按下键时的编码称为接通扫描码（通码），松开键时的编码称为断开扫描码（断码）。图9-1（1）增强型扩展键盘的结构（2）键盘扫描码的发送8048单片机从DATAOUT端输出扫描码，送到五芯插头的2脚，并由CLOCKOUT输出时钟定时信号，送到五芯插头的1脚。主板上的键盘接口电路按照这两个脚的信号同步串行接收数据。主机也可以通过接口1，2引脚向键盘发送信息，包括复位、重新发送、启动、设置速率等。3.键盘接插件标准目前PC上常用的键盘插口有2种:

比较老式的直径13mm的5芯PC键盘插口；

最常用的直径8mm的6芯PS／2键盘插口。4.IBM-PC机键盘中断服务主板上的键盘接口收到一个字节数据后，通过8259的IRQ1向CPU请求中断。键盘中断类型码为09H。图9-29.1.2鼠标1.鼠标的结构和工作原理

鼠标按其结构可分为光电机械式、光电式、轨迹球等。光电机械式是目前最常见的鼠标。鼠标内置X方向滚轴和Y方向滚轴。X，Y滚轴上装有带孔的译码轮，它的转动会阻断或导通LED发出的光线，在光敏晶体管上产生表示位移的脉冲。光电鼠标用发光二极管向底部发射光线，光敏三极管接收经反射的光线，将位移信号转换为电脉冲。由于没有橡胶滚球，日常维护方便。鼠标按照按键数目可分为两类：两键鼠标（MSMOUSE）和三键鼠标（PCMOUSE）。三键鼠标常用中键来控制翻页操作。2.鼠标接口标准鼠标接口有传统的COM、PS/2和新型的USB三种。（1）串行通信口鼠标串口鼠标使用9针D型接口，采用RS-232C标准进行通信。（2）PS／2鼠标PS／2鼠标最早用在IBMPS／2系列微机上而得名。它使用专用的鼠标接插座（6芯DIN型头），安装灵活方便，不占用串口资源。鼠标器软件中断使用指令INT33H。图9-39.2并行通信（打印）接口9.2.1打印机接口1.打印机接口信号图9-4所示是打印机接口的接插件。左边为打印机适配器接口（25芯DB25），右边为打印机联接器（36芯Centronics）。图9-4打印机接口的主要控制信号（输出）：STROBE#：数据选通，低电平有效。AUTO_FD：自动换行，高电平有效。INIT#：初始化信号，低电平有效。SEL：联机控制位，高电平有效。主要状态信号（输入）：BUSY：忙信号，高电平有表示打印机忙。ACK#：确认，低电平有效。PE：纸尽信号，高电平有效。SLCTIN：选择信号，高电平有效。ERROR#:出错信号，低电平有效，表示打印机出错。2.打印机接口内的端口打印机适配器的端口地址可通过跳线或CMOS设置选择378H～37FH（LPT1）或278H～27FH（LPT2）：数据输出端口378H，状态输入端口379H，控制输出端口37AH。控制寄存器格式：状态寄存器格式：D7D6D5D4D3D2D1D0未定义允许中断联机INIT#自动换行选通D7D6D5D4D3D2D1D0BUSY#ACK#PESELTERROR#未定义3.打印机I／O功能调用中断INT17H提供了BIOS的打印机I／O功能，如表9-3所示。调用号入口参数出口参数功能AH＝0DX＝打印机号（0～2AL＝打印数据AH＝打印机状态将AL的内容送打印机输出，并读打印机状态AH＝1DX＝打印机号（0～2）AH＝打印机状态初始化打印机，并读打印机状态AH＝2DX＝打印机号（0～2）AH＝打印机状态读打印机状态4.打印机适配器的工作过程（1）在INIT#上发出负脉冲，对打印机进行初始化。（2）发送打印数据。（3）向打印机发送选通脉冲。由STROBE端向打印机发出一个负脉冲信号，使数据进入打印机。（4）中断方式下，打印机输出一个数据后，返回应答信号ACK#，产生IRQ7请求信号送往8259A。查询方式下，CPU检查BUSY信号，为0时发送下一个字符。重复过程（2）（3）和（4），直到打印完成。

9.2.2SPP、EPP和ECP接口标准1．标准型并行接口SPP最初的IBMPC机中使用的并口，称为标准并行接口（StandardParallelPort，SPP）。SPP可以同时向外设传送8个位信息，所使用协议类似于早期的Centronics接口协议。在标准型并行接口可以使用以下模式：（1）兼容模式：主机在某一时刻向外设送出一个字节（2）四位组模式：每次在状态端口输入一字节中的四位，剩下的状态位和数据位用作联络信号。2．增强型并行接口EPPEPP（EnhancedParallelPort，增强型并行接口）由Intel和其他厂商共同研制兼容SPP方式。双向传输一个ISA周期完成数据传输与联络适合于需要进行双向数据传输的设备。在EPP接口中，一个控制信号负责确定数据端口的方向。另外两个控制信号用来区分数据线上传输的是数据还是地址信息。EPP接口使用8个寄存器。3．扩展功能接口ECPECP（ExtendedCapabilitiesPort，扩展功能接口）由HP和Microsoft推出。双向传输内置16B缓冲器，可以使用DMA方式传输ECP也可以进行EPP传输。除了传输速度快这一特点之外，ECP传输还有更大的灵活性。8个数据位分别为D0～D7，5个状态位为S3～S7、4个控制位为C0～C3。不同类型适配器的端口地址地址接口类型功能基地址+0SPP，EPP，ECP模式000，001数据端口ECP模式011ECPFIFO（地址）基地址+1所有状态端口基地址+2所有控制端口基地址+3EPPEPP地址基地址+4EPPEPP数据基地址+5EPP不定基地址+6EPP不定基地址+7EPP不定

ECP模式010并口FIFO（数据）基地址+400hECP模式011ECPFIFO（数据）

ECP模式110测试FIFO

ECP模式111配置寄存器A基地址+401hECP模式111配置寄存器B基地址+402hECP所有模式ECR（扩展控制寄存器）打印机接口中各类寄存器：数据寄存器：双向使用。状态寄存器：保存5个输入（S3～S7）的状态。除了S0以外，状态寄存器是只读的。控制寄存器：保存了C0～C3信息。一般用作输出，也可以用作输入。C4：Enableinterruptrequest（允许中断请求）。为高电平时，允许将中断请求信号由ACK#（S6）送往计算机的中断控制电路。C5：DirectionControl（方向控制）。在双向端口中用于设置数据端口的方向。为0时端口用作输出；为1时端口用于输入（禁止数据输出）。双向模式中这个信号有效，在SPP模式中无效。C6，C7：未定义。9.2.3应用实例 并行接口可以控制打印机进行打印操作，也可以用来完成数据采集和其他通信工作。1.打印功能（1）控制打印机进行打印输出待打印的字符在AL中，打印单个字符的子程序：SUBPRINT PROC NEAR PUSH AX ；保护现场

PUSH DXMOV DX， 378H ；指向输出数据端口

OUT DX， AL ；输出待打印的字符 MOV DX， 379H ；指向状态寄存器端口SUBWAIT： IN AL， DX ；读打印机状态

TEST AL， 10000000B ；检查是否忙

JZ SUBWAIT ；忙则等待，继续查询

MOV AL， 00001001B ；选通位为1，发选通信号

MOV DX， 37AH ；指向控制寄存器端口

OUT DX， AL ；选通打印机

MOV AL， 00001000B ；选通位复位 OUT DX， AL ；送打印机选通

POP DX ；恢复现场

POP AXRETSUBPRINT ENDP（2）打印机的BIOS调用 ROMBIOS中提供了对打印控制的中断服务程序，其中断号为17H，它有三个功能模块：AH＝0将AL中的数据字节写入打印机，返回打印机状态入口：AH＝0，AL＝所要打印的字符，

DX＝打印机号（0:并行口1，l:并行口2）出口：AH＝打印机状态AH＝1初始化打印机，并返回状态入口：AH＝1，DX＝打印机号（0:并行口l，1:并行口2）出口：AH＝打印机状态AH＝2读取打印机状态入口：AH＝2，DX＝打印机号（0:并行口1，1:并行口2）出口：AH＝打印机状态利用17H号中断打印单个字符：

MOV AH， 0 ；0号功能

MOV AL， '@' ；要打印的字符＠

MOV DX, 0 ；并行口l接打印机

INT 17H ；转BIOS打印机程序

TEST AH， 01H ；检测是否超时

JNZ ERROR ；超时转出错处理ERROR .......ERROR：.....2.计算机并行接口的数据采集应用 利用并行接口的双向功能可以进行数据输入 图9-5的电路可以输入8路转换后的数字信号和4位开关信号。应用并行接口的“字节模式”控制寄存器的C0~C2对8路模拟输入进行选择C3将模拟通道选择信号打入0809并启动转换从状态寄存器S6查询转换是否完成转换数据从数据端口读入4位开关信号通过状态端口S3,S5,S6,S7输入图9-59.3软盘和硬盘驱动器接口9.3.1软盘驱动器和接口标准1．软盘驱动器软盘驱动器由主轴驱动、磁头定位和读、写、擦除电路等部分组成。主轴电机以每分钟300转的速度转动。索引孔旋转到检测点时，检测电路发出索引信号，表示当前位置为一周的起始位置。盘片上下两面各有一个磁头，盘面号就是磁头号。步进电机带动磁头作径向运动，使磁头移向所要求的磁道。磁头移到0磁道（最外圈）时，发出0道信号。驱动器接到主机发送来的读／写命令时，通过控制电路使主轴电机和磁头步进电机工作，把磁头定位在指定扇区的上方，然后由读写电路进行读/写操作。2．软盘控制器软盘控制器(FloppyDiskControlor,FDC)的主要功能：（1）接收并识别处理器输出的各种命令；（2）根据命令要求向驱动器输出相应的控制信号，控制驱动器完成指定操作；（3）监测驱动器有关状态（如定位到00磁道，写保护等），通知处理器；（4）对处理器要存取的数据进行处理：写入时将并行数据转换成串行数据，并按照记录方式编码送驱动器。读出时分离时钟和数据位，将串行数据转换成并行数据，进行校验。一个软盘控制器最多可接4个软盘驱动器。现在该控制器集成在SuperIO芯片中，通过主板的34针插座与驱动器连接。3．软盘控制器编程软盘控制器在系统中占用3个端口地址

3F2H：数字输出寄存器（DOR）

3F4H：主状态寄存器（MSR）

3F5H：命令序列寄存器。对软盘控制器的编程需要分五个步骤进行：（1）选择驱动器，设定控制器的操作模式：向数字输出寄存器输出控制字实现；（2）读取主状态，了解控制器和驱动器的当前状态；（3）向命令序列寄存器（3F5H）发出命令序列；（4）等待命令执行完毕；（5）取得结果状态，根据命令序列执行情况，作适当处理。FDC软盘控制器具有15种命令序列，每一种命令序列由若干字节组成。第一个字节为操作码，其他字节为命令参数。主状态寄存器中D7D6＝10时，才可以向FDC发送命令序列。图9-6数字输出寄存器（DOR）格式图9-7主状态寄存器格式4.磁盘数据的错误校验为了保证数据的可靠性，在读、写数据时要进行数据校验：循环冗余码（CRC）校验：写磁盘时用一个16阶的生成多项式产生16bit的CRC校验码，跟在数据后面写入磁盘。读磁盘时把读出的数据连同校验码用相同的生成多项式进行校验。如果检查出错误，进行重读，重读仍未成功，报告错误。9.3.2硬盘驱动器和接口标准1.硬盘驱动器结构与读写过程微型计算机中使用的是温彻斯特硬磁盘，它把磁头、盘片、小车、导轨以及主轴等制作成一个整体，密封安装，简称“温盘”。硬盘存储器由磁头、盘片、硬盘驱动器和读/写控制电路组成。盘片用铝合金材料制成，表面涂有磁性材料。盘面上的一个同心圆周称为一条磁道，数据信息记录在磁道上。磁道从外缘向圆心方向编号，通常把根目录和文件分配表（FAT）存放在0号磁道。每条磁道可分为若干段，每一段称为一个扇区。硬盘的读写过程查找磁道:驱动机构把磁头定位在目标磁道上方，目标扇区旋转到磁头下方时，读/写操作开始。写入时，数据经编码电路变换成相应的写电流，送到磁头写线圈，磁化盘面上的表面磁层，形成一个微小的磁化单元。读出时，磁化单元高速经过磁头，在磁头读线圈中感应出电压信号，经放大，整形和选通后输出。2.硬盘的主要技术指标（1）磁头类型：磁阻磁头MR（MagnetoResistiveheads）和巨磁组磁头GMR（GiantMagnetoResistiveheads）（2）单碟容量：单张碟片的容量越大，硬盘的总容量随之增大。而且，由于存储密度增大，数据读写速度也得到提高。（3）转速：转速多为5400rpm和7200rpm两种。某些SCSI硬盘的转速已经超过10000rpm。转速越高，硬盘的传输速率越快，但由此也带来发热量和噪声增大等问题。（4）Cache：Cache的容量越大，硬盘的实际传输率就越大。目前采用的Cache多为512KB和2MB两种。（5）平均寻道时间：磁头寻找目标磁道的时间直接影响磁盘的工作速度。（6）传输速率：影响传输速率的因素有电机转速、存储密度、Cache容量、接口方式等。3.IDE接口IDE的全称是IntegretedDriverElectronics，即集成驱动器电子部件，由Compaq公司开发，WesternDigital公司生产，是广泛使用的硬盘控制器接口。IDE接口在ST506的基础上进行了改进，把控制器集成到驱动器内。IDE采用40线单组电缆连接，除了对系统总线上的信号做必要的处理之外，其余信号基本上是原封不动地送往硬盘驱动器。IDE实际上是系统级的接口，有的资料上因此也称IDE为ATA（AT-Attachment，AT嵌入式）接口。IDE由于具有多种优点，且成本低廉，在微型计算机中得到了广泛的应用。4.EIDE接口IDE只能管理容量在512MB以下的硬盘，不能满足技术的快速发展。WesternDigital在原有基础上开发了新的EIDE（增强型IDE）接口，它已经成为新一代的标准。与IDE相比，EIDE有以下几个方面的特点：支持大容量的硬盘。EIDE提供两个插座，称为主插座和辅插座，每个插座可连接主、从两个设备，一共可连接4个设备。最大突发数据传输率可达16MB/S（IDE为3MB/S）。EIDE支持三种硬盘工作模式：普通模式（Normal）、逻辑块寻址模式（LogicalBlockAddressing）、大硬盘模式（Large）。9.3.3现代硬盘接口技术UltraDMA/33/66接口是在ATA上发展起来的新型硬盘接口标准。采用此接口的硬盘，其数据传输率理论上可分别达到33MB／s和66MB／s。UltraDMA/66仍然采用40脚插座，但是在连接线缆的每根信号线之间增加了1根地线，线缆宽度达到80。如果使用普通的40线硬盘线，则把UltraDMA/66当作UltraDMA/33接口的硬盘来使用。昆腾公司开发了新一代的ATA/100接口，它允许主机和硬盘之间以100MB/S的传输率进行数据传输。9.4显示器和显示接口9.4.1显示器1．显示器的分类

阴极射线管显示器（CRT）

CRT显示器在电子枪与荧光屏间有一个布满栅孔的金属荫罩板，因此也称为荫罩式显示器。CRT显示器分辨率高，图像质量好，价格便宜，使用寿命较长，但体积大，能耗大。液晶显示器（LCD）有源矩阵：又称为薄膜晶体管液晶显示器（TFT）每一个像素点用一个薄膜晶体管控制液晶的透光率。优点：色彩鲜艳，视角宽，图像质量高，响应速度快缺点：成品率低，价格昂贵。无源矩阵：用电阻代替有源晶体管优点：成本低，制造较容易缺点：色彩饱和度差，图像不够清晰，对比度较低，视角窄，响应速度慢。与CRT显示器相比：外尺寸相同的LCD显示器可视面积更大，体积小（薄），外形美观，图形清晰，不存在刷新频率和画面闪烁的问题价格高，分辨率稍低，产品的寿命受背灯影响2．显示器的技术指标（1）尺寸由于显像管的边框占了一部分面积，实际显示面积小于标称尺寸。例如，17英寸的显示器的可视范围只有15英寸。（2）显像管的形状有球面、平面直角、柱面和纯平四种。（3）逐行／隔行扫描隔行扫描显示器在低分辨率下逐行扫描，在高分辨率下改为隔行扫描。隔行扫描显示器对同一屏幕的图像先扫描奇数行，再扫描偶数行，容易造成水平线上的抖动。逐行扫描可以有效地避免上述不足。（4）点距相同颜色的两个相邻荧光体间的距离。点距越小，显示出来的图像越细腻，分辨率越高。目前大多数显示器的点距是0.28mm和0.25mm。（5）刷新频率每秒屏幕刷新的次数。刷新频率越低，图像闪烁得就越明显。一般显示器要求在1024×768的分辨率下要能达到75Hz的刷新率。还有行频和带宽。行频是每秒扫描的行数，如65K/S，与这个指标有关的85K/S等。带宽是每秒扫描像素的点数，常见的是几十兆赫兹，高性能显示器的带宽在100MHz以上。（6）分辨率水平方向和垂直方向上最大像素个数．用水平方向像素数×垂直方向像素数来表示。9.4.2显示接口卡的种类和技术指标1．显示卡的种类MDA（MonochromeDisplayAdaptor）：单色显示适配器。只有字符方式，无图形能力，在早期的PC机中使用。CGA（ColorGraphicsAdaptor）：彩色图形适配器。它支持字符、图形两种方式。分辨率不高，颜色种类较少，是最早的显示卡产品，目前已不使用。EGA（EnhanceColorGraphicsAdaptor）：增强型图形适配器，其字符、图形功能比CGA卡有较大提高，显示分辨率也较高，显示方式也比CGA卡丰富，有11种标准模式。VGA（VideoGraphicsArray）：视频图形阵列，标准分辨率为640×480，16种颜色。VGA卡兼容了上述各种显示卡的显示模式，支持更高的分辨率和更多的颜色种类。SVGA（SupperVideoGraphicsArray），超级VGA。SVGA是VESA（VideoElectronicsStandardsAssociation—视频电子标准协会）所推荐的一种比VGA更强的显示标准。SVGA的标准模式是800×600，新型显示器分辨率可达1280×1024、1600×1200等。随着计算机技术的高速发展，特别是GUI（UserGraphicInterface，用户图形接口）方式操作系统（如Windows系列）的普及，对视频显示系统的要求也越来越高。显示适配器从早期的文本显示方式，到现在第四代3D图形加速卡，在功能、显示速度等方面都有着极大的提高。2．显示卡的性能指标（1）显示分辨率

显示器上每个点的信号来自显示接口，显卡的分辨率不应低于显示器的分辨率。（2）刷新速度

显卡的刷新频率与显示器的扫率频率相同时，才能得到满意的效果。（3）颜色和灰度

色彩数由显卡上每个像素使用的存储器位数决定。例如，每个点用16bit存储，可以有65536种不同的色彩，也称为“16位色”。彩色图形卡连接单色显示器时，用灰度等级代替颜色。9.4.3显示接口卡组成

显示接口卡上包括CRT控制器（CRTC）、寄存器、显示存储器、视频BIOS和总线接口等部件。早期的CRT控制器芯片常采用MC6845CRT，新一代的显示控制器则以Nvidia公司的GeForce、ATI公司的Radeon系列为典型代表。它们不仅能高速显示二维图形，而且提供了强大的三维显示能力。1．视频控制芯片CRTC 视频控制芯片（CRTC）是整个视频显示接口电路的核心部件，它决定了整个显示适配器的性能。芯片内含微处理器、定时／计数器、中断寄存器、程序存储器ROM和多个可编程端口寄存器。2．显示存储器（VRAM） 显示器有二类不同的工作模式：文本方式和图形方式。文本方式：VRAM中存放每个待显示字符的编码和属性。字符的编码通过“字符发生器”转变成这个字符字形的点阵信息送显示器。属性规定了字符的颜色（前景色），背景色，闪烁及高亮度等参数。图形显示方式：VRAM中存放每个像素的色彩信息。显示的分辨率越高，颜色越多，显示内存也就越大。1024×768、32位彩色所需的显存为1024×768×32／8＝3147728字节≈3.15MB。为了进行快速的三维图形显示，VRAM还需要储存大量的其他信息。现在的3D显示卡上大多配置了8MB～64MB显存以满足高质量图形的输出。VRAM的读写速度直接影响显卡的工作速度。3．DAC寄存器DAC视频部件含有256个宽18位的寄存器，既用于供用户执行调色板选择功能调用，还具有转换显示数据的作用。在文本方式下，VGA视频控制器自动将刷新缓存中的数据转换成为点阵流，输出视频信号及属性信息。在图形模式下，刷新缓存中的像素信息表示每个像素的颜色。这些信息在颜色代码确定后，会自动转换为模拟视频信号输出。4．VGABIOSVGABIOS是用于显示输出的基本输入输出程序，同时还包含有字符阵列码信息。VGABIOS是用户进行标准输出的底层设备，是显示设备的重要接口。5．总线接口显示适配器通过总线与系统连接。ISA、EISA，与VESA部件扩展能力差，这三种总线均己淘汰。现在使用的PCI与AGP总线有较高的带宽，总线时钟频率高，传输速度快，在现代微型计算机系统中得到广泛的应用。6．显示器接口显卡通过15针（或9针）D型插座与显示器连接。其DB15型插座的形状和信号如图9-8所示图9-89.4.4显卡总线类型1．PCI总线接口

PCI总线的时钟频率为33MHz、峰值带宽133MB/S，已经不能满足三维应用的迅猛发展2．AGP总线接口1996年由Intel公司开发AGP总线使用与外频相同（66MHz或100MHz）的时钟频率进行数据传输，在同样32位数据总线的条件下，AGP总线的数据传输速率为266MB／S。如果再对时钟脉冲进行技术处理，重新建立66MHz的倍频或四倍频时钟，让AGP在一个时钟周期的上升沿和下降沿各传输一次数据，可实现AGP×2（533MB／s）、AGP×4（1066MB／S）的速率，加快了数据传输速率。借助高的传输率，可以使一些原本只能在显存中进行的函数运算扩展到主内存中。Intel称这种技术为DIME（内存直接使用）。AGP有两种模式：“DMA”和“Execute”模式。DMA模式适用于从系统内存到图形内存之间的大批量数据传输，系统内存中的数据不能被图形加速器直接调用，只有调入图形内存才能被加速芯片所寻址。在Execute模式中，加速芯片将图形内存与系统内存看作一体，通过一种叫做图形地址再映象的机制，使加速芯片可直接对系统内存寻址，减轻局部图形内存的压力。9.4.5显示接口电路的新技术（1）多芯片集成采用多块相同功能的图形芯片共同完成图形处理任务，可以提高显卡的处理能力，使性能获得成倍的提升。（2）增加显存的带宽采用高速的显存可以明显提高显卡的性能。在存储芯片速度不能满足要求的情况下，可以用扩展信号线宽度的方法进行弥补。现在大多数显卡在芯片和显存之间采用128位总线。（3）多功能视频采集有些显卡具有视频输出、视频捕获等特殊功能，这是通过在显卡上集成了具有此项功能的DSP（数字信号处理器）芯片来实现的。（4）多显示器支持使用多台显示设备可以增加显示内容，方便设计过程。多头显卡可以支持以下几种不同的显示模式：标准模式：把操作系统的桌面扩展到两台显示器显示；应用独占模式：在不同的显示器上指定显示不同的应用；克隆模式：把相同的内容在两台显示器上重复显示；缩放模式：把主显示器上某一区域在第二台显示器上进行放大或缩小显示。9.5声卡和接口标准

声卡（也称为音频卡、声效卡）是多媒体计算机不可缺少的重要部件。现在的声卡不仅仅作为发声之用，还兼备了声音的采集、编辑，语音识别，网络电话等多种用途。在相应软件的支持下，声卡应具备以下大部分或全部功能：（1）录制、编辑和回放数字声音文件对来自话筒、收／录音机以及激光唱盘等处的声音信号采样，转换成数字信息并将它们以文件的形式存储；在软件控制下，对声音文件进行编辑；把声音文件中的数据还原成声音信号并播放出来。（2）控制各声源的音量并混合在一起随声卡提供的软件有一个叫做Mixer的程序。它显示一个有多个滑键的控制面板，用来调节话筒、CD唱盘和其他音源的输入音量，调节MIDI、声音文件和主输出电路的回放音量。（3）对声波文件进行压缩和解压缩高质量的数字声音文件占用很大的存储空间，例如，1秒的语音就需要8KB的容量，通过压缩，可以缩小至500B。声音的压缩与解压缩可以由固化在声卡上的硬件完成，也可以由软件完成。（4）语音合成技术在相应软件的支持下，把文字信号转换成声音，如朗读英文文本。由于声音是合成的，所以听起来不太自然，但可以用来帮助用户检查文章中句法和语法错误。两种语音生成技术：基于字典技术，根据单词查到发音代码并送到合成器基于规则，它将文本转换成语音并输出（5）MIDI接口（乐器数字接口）计算机可以控制多台带MIDI接口的电子乐器MIDI文件比WAV格式（声波文件）存放的文件更节省空间。9.5.1声卡的结构和工作原理（1）数字信号处理器（DSP）DSP（DigitalSignalProcessor）是声卡的核心部件，用于FM合成、语音识别、实时音频压缩以及回声加入等效果。对输入的数字声音进行编码和压缩，形成WAV格式文件送入计算机磁盘存储。输出声音时，将磁盘中的WAV文件解码后变成数字声音信号送至D／A转换部分。高档声卡中增加了ASP(高级数字信号处理器)芯片。可以实现180度立体声扩展和更强的语音识别及压缩解压缩功能。ASP采用硬件手段实现音频数据的压缩和解压缩，节省CPU的开销，操作速度快。图9-9模数转换器ADC把声音从模拟信号转换成数字信号。不同采样频率录制声音的音质：11KHz/8bit：MonoPCM，电话音质，不能如实记录5KHz以上的声音，声音含浑沉闷；22KHz/8bit：StereoPCM，采样分辨率较低，有背景杂音；22KHz/16bit：StereoPCM，音质明亮干净，相当于音乐磁带的音质水平；44KHz/16bit：StereoPCM，相当于音乐CD水平的音质，细腻传神。数模转换器DAC是把数字信号还原为模拟信号，驱动音箱的扬声器单元振动发声。（2）混合信号处理器 混合声音处理器内置数模混音器，混音器的声源可以是MIDI信号、CD音频、线性输入、话筒等，可以将一个声源或将几个不同声源进行混合录音。（3）音乐合成器 播放MIDI音乐时，MIDI信息从文件中读出，经MIDI接口送至合成器，转换成乐器的音阶、音色、持续时间等，经处理后变成声音信号输出。（4）总线接口和控制器 总线接口和控制器由数据总线双向驱动器、总线接口控制逻辑、总线中断逻辑和DMA控制逻辑组成。目前声卡一般采用PCI总线。（5）I/O设备的支持 声卡一般都设有游戏操纵杆接口、麦克风输入、线路输入、音箱输出、MIDI等接口。9.5.2声卡的插孔（1）Line-In：连接其他外部声源，如微型CD播放器、调谐器、数字录音机等，进行播放或录音。（2）Line-Out：连接有源音箱。（3）MIC：连接语音输入话筒（麦克风）。（4）Spacker：接连无源音箱、耳机或小功率音箱。（5）游戏杆/MIDI：连接游戏操纵杆或者数字电声乐器MIDI设备，也可以用来连接其他简单控制设备。（6）CD音源连接器(CDAudioInterface)：连接光驱尾部的四针连接器。光驱播放音乐CD时，将输出的音频信号送往声卡，处理后输出。（7）PC喇叭连接器：连接主板上的PC喇叭。9.5.3AC'97音频控制器当前微机配备声卡有两种形式：接插在总线扩展槽中的音频卡，有PCI总线音频扩展卡（如著名的SoundBlaster音频卡）和音频CNR卡直接将音频卡集成到主板上，它又有两种情况：将音频卡的所有部分都设计在主板上利用主板芯片组中集成的音频卡数字部分而将模拟部分放到主板上现代微机采用815、845等芯片组，它们集成了符合AC'97标准的音频/控制器，很多主板都利用此控制器并将音频卡的模拟部分做在主板上，使主板直接提供音频卡的功能。1.AC'97标准AC‘97（AudioCodec’97）是Intel等公司