微型计算机接口技术及应用

第一章概述

退出1/13/20231长江大学地物学院1.1微机接口与接口技术接口(Interface):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。接口产生的原因：

CPU与外设的信号不兼容;CPU与外设的工作速度不兼容;

摆脱CPU与外设的沉重负担;

有利于外设的发展;

1/13/20232长江大学地物学院什么是“外部世界”除CPU本身以外的所有设备(部件)或电路,包括:存储器I/O设备控制设备测量设备通信设备多媒体设备A/D与D/A转换器如图所示:1/13/20233长江大学地物学院微机系统各类接口框图1/13/20234长江大学地物学院接口技术采用硬件和软件相结合的方法,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”进行高效可靠的信息交换的一门技术1/13/20235长江大学地物学院接口技术在微机中的应用CPU孤掌难鸣微机强大的功能离不开外设的支持起着很好的调节作用接口的标准化使外设种类丰富多彩接口技术直接影响微机系统的功能和推广应用1/13/20236长江大学地物学院1.2接口的功能

只有具备下面的功能才是接口电路执行CPU命令的功能:CPU通过接口(命令寄存器)对外部设备进行控制返回外设状态的功能:CPU据此作出判断与处理,如“忙,闲”,“满,空”,等待数据缓冲功能设立数据口,解决速度匹配问题信号转换功能设备选择功能数据宽度与数据格式转换的功能,如“并-串,串-并”转换1/13/20237长江大学地物学院1.3接口的组成一.硬件电路

1.基本逻辑电路:包括命令、状态及缓冲寄存器,核心部分

2.端口地址译码电路,设备选择,必不可少用户自行设计

3.供选电路:根据接口不同的任务和功能要求而添加的功能模块电路,设计者可根据需要加以选择1/13/20238长江大学地物学院二.软件编程1.初始化程序段2.传送方式处理程序段不同的方式对应不同的程序段3.主控程序段如数据采集的程序段,包括转换启动信号,查询转换结束信号,读数据和存数据等4.程序终止与退出程序段完成收尾工作5.辅助程序段如程序界面1/13/20239长江大学地物学院1.4接口电路的结构形式固定式结构不可编程半固定式结构:采用GAL或PAL器件,可进行一次编程可编程结构,其工作方式和功能可通过编程改变,灵活,适应性强智能型结构采用专用的智能处理机构成的接口1/13/202310长江大学地物学院1.5CPU与接口交换数据的方式查询方式CPU问外设是否“准备好”才可传送数据,等待时间长中断方式外设数据准备好后向CPU发出信号,CPU暂停执行当前程序,处理I/O,之后返回被中断的程序继续执行直接存储器存取(DMA)方式无需经过CPU的中转,外设与内存直接进行数据传送1/13/202311长江大学地物学院1.6接口技术的发展趋势早期的外设少且简单,可由CPU直接控制和管理出现简单的接口电路,又出现独立的接口和设备控制器目前单片机采用单个接口芯片超大规模的外围接口芯片1/13/202312长江大学地物学院本章思考题什么是接口,为什么设立接口.接口有那