计算机接口技术

计算机接口技术第一页，共三十八页，编辑于2023年，星期五一、概述显示器的种类：单色显示器：黑白显示器。 每屏可显示一定数量的字符，字符由点阵组成。显示属性有加亮、闪烁、和反底属性。彩色显示器字符工作方式：每屏可显示一定数量的字符图形工作方式：可以显示字符，也可显示图形。其分辩率由每帧的线数及每线的点线决定。可工作于黑白或彩色模式，因此可具有加亮、闪烁、反底或多种底色或多种显示色的属性。第二页，共三十八页，编辑于2023年，星期五二、ＣＲＴ的工作原理（１）基本原理视频信号或图像信号通过加在阴极射线管的电子枪上，来发射、形成一定能量的电子束，射到荧光屏上产生一定亮度的亮点，来显示字符和图形。黑白：仅有一个电子束彩色：红，绿，蓝三个电子枪，通过与亮度信号的组合，可以得到多种颜色。第三页，共三十八页，编辑于2023年，星期五二、ＣＲＴ的工作原理（２）光栅扫描：通过一定的磁场作用，使电子束从屏幕的左上角沿着略微倾斜的水平方向由左到右匀速地扫描，到达屏幕右端之后，立即回到左端下一线位置，再匀速地向左扫描，直到扫到右下角，又快速返回屏幕的左上角，这种电子束由左到右，从上到下有规律地周期运动，留下一条条扫描线形成光栅，因此，称为光栅扫描。电子束的移动由磁场控制。＞＞水平偏转线圈垂直偏转线圈扫描信号和图像信号的时间配合由同步信号来实现回扫过程中的消隐信号第四页，共三十八页，编辑于2023年，星期五返回

第五页，共三十八页，编辑于2023年，星期五二、ＣＲＴ的工作原理（３）扫描方式：逐行扫描：隔行扫描：显示刷新频率：帧频：＞２５Hz第六页，共三十八页，编辑于2023年，星期五三、ＣＲＴ的信号数据信号：视频信号：决定扫描光束的强弱，使屏幕上出现亮点和暗点。控制信号：同步信号：控制扫描频率消隐信号：在回扫期间，使电子枪不发射电子束。综合视频信号：CRT控制系统将图像信号与消隐信号合成一个综合的视频信号。第七页，共三十八页，编辑于2023年，星期五三、CRT的时钟脉冲帧频：５０Hz

水平扫描频率：50X256=12.8KHz

基本字符频率：100X12.8KHz=1.28MHz

象点频率：8X1.28MHz=10.24MHz点时钟频率：与象点频率相同，是ＣＲＴ控制系统的主时钟，用来控制视频移位寄存器的串行数据的移位输出。

字符时钟：由点时钟频率进行八分频。与字符显示同步的时钟信号。用来控制视频移位寄存器装入一个字符。

水平同步脉冲：由字符时钟进行１００分频，对应于每条扫描线帧同步脉冲：由水平同步脉冲进行２５６分频，对应于每一帧。第八页，共三十八页，编辑于2023年，星期五四、显示器控制系统（１）字符显示的基本原理：当ＣＲＴ工作在字符工作方式下：字符可由点阵构成，如７Ｘ９或５Ｘ７点阵。见图示。字符的ＡＳＣＩＩ码存放在显示存储器中；字符发生器中的只读存储器保存着字符集中的所有字符的点阵，则某字符的点阵由字符发生器产生。CRT显示终端本身就是一个含有CPU的控制系统。它包括了８位的微处理器、显示存储器、字符发生器、移位寄存器和CRT控制器、视频混合器、键盘编码器、串行接口。

系统结构图：第九页，共三十八页，编辑于2023年，星期五返回第十页，共三十八页，编辑于2023年，星期五返回第十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期五四、显示器控制系统（２）显示存储器：用来存放要显示字符的ASCII码。CPU将要显示的字符存入显示存储器CRT控制器从显示存储器中读取显示字符数据。字符行缓冲存储器：CRT与CPU对显示存储器的争用规定只有在CRT系统回扫时，CPU才能访问显示存储器。这种方式下，显示画面较稳定，但影响了CPU效率。规定CPU访问级别高，CPU可随时访问显示存储器，提高了处理速度，但会对显示画面造成干扰。分时访问，CPU的效率及对画面的干扰情况介于上面两种情况之间，要求显示存储器的速度较高。第十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期五四、显示器控制系统（３）字符发生器：存放了每个ASCII码的显示字型码。可以将输入的字符的ASCII码转换成点阵形式。工作原理：图示移位寄存器：将字符发生器输出的字符的某行点阵（并行数据），转换成串行数字输出。第十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期五返回第十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期五四、显示器控制系统（４）一个字符的显示过程：访问显示存储器，找到该字符的ASCII码；通过字符发生器，将字符的ASCII码转换成点阵码输出；将并行格式的点阵码送视频移位寄存器，转换成串行数据流，通过视频混合器与消隐信号合成后，送显示器。第十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期五五、CRT与主机的连接主机与CRT之间通过一个串行的异步通信接口连接。TxDRxD地线一般情况下，主机发送数据时，先查询串行接口的发送缓冲器是否为空，如为空，则发送数据。调整主机串行口的波特率与ＣＲＴ的波特率进行匹配，可以在主机和ＣＲＴ之间进行数据的无条件传送。第十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期五输出时钟脉冲的频率：＝工作时钟频率／时间常数波特率＝波特率因子Ｘ发送时钟第十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期五第十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期五六、可编程CRTC（１）CRTC的结构：包括一些寄存器和计数器。点时钟计数器：对基本时钟进行计数，结果与字符宽度寄存器进行比较。字符计数器：对当前扫描线中已经扫描的字符计数，结束一行的扫描时，将产生扫描线时钟、同步脉冲。字符高度计数器：对当前字符行已扫描的线数计数。结果与字符行额定线数比较，可产生字符行计数器的进位脉冲。字符行计数器：对当前一帧中已经显示的字符行数计数，结果与每帧额定字符行数比较，表示一帧显示的结束。帧扫描线计数器：对一帧中已经扫过的扫描线计数，结果与垂直同步开始寄存器比较，产生垂直同步信号；与每帧额定扫描线比较，以开始新的一帧的扫描。第十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期五六、可编程CRTC（２）CRTC的功能：输出各种信号和地址信息。同步信号、消隐信号字符行缓冲器、显示存储器、字符发生器的地址光标控制：记录和控制光标位置，进行光标指示。滚行：指将屏幕显示内容向上或向下调整。硬件滚行：将要显示的文本保存在CRT控制系统的显示存储器中，可任意选取其中一块内容显示到屏幕上。此种方式要求显示存储器较大，可存放几帧的显示内容。软件滚行：滚行时，将需要显示的内容从主机传输到显示存储器中，按屏幕位置调整显示存储器中的内容。也就是通过传送指令，将新的显示内容写到显示存储器中。第二十页，共三十八页，编辑于2023年，星期五六、可编程CRTC（３）MC6845的使用输出信号＞＞功能结构＞＞内部寄存器＞＞使用实例＞＞第二十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期五MC6845的输出信号同步信号：垂直同步信号、水平同步信号输出地址信号:显示存储器的地址信号字符发生器的行选地址信号与CPU接口的信号：８位数据线片选信号、读写允许信号、读写控制信号及寄存器选择信号＜＜第二十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期五MC6845的功能结构水平定时器：水平计数器与各个可编程的内部寄存器比较，产生水平同步脉冲。垂直定时器：字符行计数器与各垂直寄存器比较，产生垂直同步脉冲线性地址发生器：根据字符要显示的位置来确定显示存储器中的位置。光标逻辑电路和光笔信号接收电路＜＜第二十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期五MC6845的内部寄存器地址索引寄存器：设置寄存器号内部数据寄存器：定时寄存器水平显示、同步所用的各寄存器垂直显示、同步所用的各寄存器扫描方式寄存器字符行扫描线数寄存器光标控制寄存器：可决定光标大小，位置其他起始地址寄存器：决定显示存储器中哪个单元内容显示在屏幕上。R12存放高６位地址，R13存放低８位地址。当进行硬件滚行时，可以通过对这２个寄存器内容的修改来实现。＜＜第二十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期五MC6845的使用实例程序完成的功能：按ＡＳＣＩＩ码字符表次序在每行第１列显示１个字符。光标落在字符“？”处每隔１秒钟往下滚动一行，当滚到最后一个ASCII字符位于屏幕中间位置时，再每隔一秒钟向上滚一行，直到显示字符又位于屏幕左上角。显示过程中，任敲一个键，就暂停滚动，再敲一个键，则继续滚动。第二十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期五MC6845的使用实例对显示器接口板及显示存储器进行初始化将字符集中128个可显示字符送显示存储器每个字符在每一行的第１个字符位置显示，因此，每个字符应隔４０个显示位，每个字符占２个字节，则应隔８０个字节置光标地址寄存器

“？”的ASCII码为3FH（６３），则所在位置应在６３行第一个字符处，即光标所在位置为４０＊６３，光标寄存器的值应置为此值。扫描键盘有否键按下直接使用键盘输入中断调用功能:INT16H先调用１号功能扫描键盘，再调用0号功能从键盘读字符。第二十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期五MC6845的使用实例滚动显示：DIRECTION：为０时，向下滚行，为１是向上滚行行指针COUNT:为０时开始向下滚行，为１１６时开始向上滚行BASE:保存起始地址寄存器R12，R13的值。滚行时，作＋４０的修改起始寄存器R12，R13的修改地址索引寄存器：选择寄存器号１２，１３对起始寄存器进行写入新值＜＜第二十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期五七、IBMPC/XT的显示器接口板单色显示器接口板>>彩色显示器接口板>>第二十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期五单色显示器接口板结构MC68454K字节的显示存储器＞＞8K字节的字符发生器功能:将待显示的字符内容转换成相应的视频输出信号送显示器。端口:16个端口MC6845:地址索引寄存器和数据寄存器CRT显示端口：控制和状态端口打印机端口：数据、控制和状态端口第二十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期五显示字符的存储单元一个显示字符占用２个字节的存储单元ASCII码：低位字节（偶地址单元）字符属性代码：高位字节（奇地址单元)＞＞对于显示一屏（８０Ｘ２５）的字符需要：８０Ｘ２５Ｘ２＝４Ｋ显示存储器的起始单元：B0000H<<第三十页，共三十八页，编辑于2023年，星期五<<第三十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期五彩色显示器接口板结构工作方式端口使用编程第三十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期五结构MC6845方式选择寄存器：决定显示器接口板工作方式显示存储器(16K)：B8000~BC000H字符发生器(8K)定时器彩色编码器：将点阵码与配色器输出产生相应的三基色，送彩色显示器。第三十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期五工作方式字符方式：显示存储器存放ASCII码，通过转换成对应的点阵码，最终输出串行视频信号送显示器。显示存储器按在屏幕上显示的位置存放相应的字符的ASCII码及其属性。图形方式显示存储器存放的是显示图形的显示代码，可直接将显示存储器的内容送串行化电路，经彩色编码器输出显示信号。屏幕上１个象点对应于显示存储器中相应的若干个二进制数位。第三十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期五端口第三十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期五使用编程（１）初始化：对MC6845内部寄存器预置参数。４０字符／行Ｘ２５行８０字符／行Ｘ２５行图形方式对MC6845内部寄存器设置时两个步骤：设置地址索引器值，输出要读写的内部寄存器号。（3D4H或3D0H）设