计算机接口详解

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课程复习

课程总体要求

•1.较深入地了解微机接口的组成及工作原理；

•2.掌握微机的各种接口方式；

•3.掌握分析和设计典型接口（包括软硬件）的方法。

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第2章输入输出技术

•2.1概述

•2.2输入输出的寻址方式：存储器映象寻址方式，I/O映象寻址方式

•2.3输入输出控制方式：无条件传送控制方式，程序查询传送控制

方式，中断传送控制方式，直接存储器存取（DMA）方式

•2.4中断控制器8259A：8259A的内部结构、引脚功能、工作方式、

编程

・2.5DMA控制器8237A：8237A的内部结构、引脚功能、工作方式、编

程

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第3章存储器接口

•3.1概述：存储器的分类、半导体存储器

•3.2典型存储芯片

•3.3存储器与CPU的接口

•3.4动态存储器及其接口

•3.5存储器的扩充与驱动：存储器的扩充、总线的驱动、CPU时序与

存储器存取速度之间的配合

•3.6软盘及软盘控制器：软盘的结构、软盘的分类、软盘驱动器

•3.7硬盘存储器：硬盘与硬盘驱动器、硬盘的几个基本概念、硬盘

适配器

•3.8光盘存储器：光盘存储器的分类、工作原理、CD-ROM光盘结构、

驱动器与适配器、光驱技术

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第1章绪论

・1.1概述：微处理器及其发展，微型机发展趋势，微机系统的组成、

基本结构

•1.2什么是接口

•1.3接口的功能

•1.4接口的基本组成

,1.5接口的分类：按应用分类，按接口功能分类

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接口的分类

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第4章数据通信方式及常用接口芯片

•4.1概述

・4.2可编程并行接口8255A：8255的结构、方式选择、工作方式特点、

•4.3可编程多功能接口8155：8155的结构及引脚、工作方式与基本

操作

•4.4可编程定时/计数器8254：8254的内部结构、引脚功能、工作方

式、编程

・4.5实时时钟与CMOSRAM：MC146818的内部结构、引脚功能、工作

方式、编程

•4.6串行通信基础：串行通信方式、波特率、数据传送方式、调制

与解调

•4.7可编程异步通信接口8250：8250的内部结构、引脚功能、编程

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可编程多功能接口8155

表4.3.18155I/O口编址

】

A7AQ、5A4A3A2AAoI/O口

XXXXX000命令状态寄存器（命令/状态口）

XXXXX001PA□

XXXXX010PB口

XXXXX011PC口

XXXXX100定时器低8位

XXXXX101定时器高8位

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8254的通道结构

内

部

总

线

图4.4.28254通道结构

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MC146818的内部结构

•1.时基输入与时钟输出：可接入三种频率的时钟：4.197304MHz.

1.048576MHz、32.768KHzo

•2.中断周期/方波速率选择逻辑：用于选择中断周期的长短和方

波输出频率的大小，二者的选择不是任意的，而是具有连锁性和

相关性,有固定的16种组合。

•3.方波输出逻辑

•4.总线接口

•5.时钟日历修改逻辑与BCD/二进制增加逻辑：采用二种数制，

即二进制计数和BCD码计数，由编程选择。

・6.寄存器组：有A、B、

C、D4个8位寄存器，用

于保存CPU送乘的编程控

制字和芯片术身的某些

状态。

•7.时钟、报警、日历

RAM:用于保存秒、分、

时等时钟日历信息及报

警时间信息。

-~~8.用户RAM:50个字节，

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8250内部结构框图

D

厂o

CS0

CS1

CAS2

A2

A1

o

ADS-

s

CSOUT

DDIS

DISTR

DISTR

DOSTR

DOSTR

MR

XTAL1

XTAL2>

VCC>

VSS

NC

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计算机接口技木

主讲人：赵宏伟教授总学时：32

吉林大学君爵机科学马技术学院第二讲

第5章总线及其接口

•5.1概述：总线、总线标准、总线的分类

・5.2IBMPC总线

•5.3ISA总线

・5.4PCI总线

•5.5STD总线：模块化设计、STD总线规范、STD总线工业控制机的应

用系统模式

•5.6IEEE488总线：IEEE488总线的特点、总线结构、总线定义及

功能、总线数据的传送技术

•5.7RS-232c串行接口总线：RS-232c总线标准、串行接口应用举例

•5.8CAN总线

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集成CAN接口

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第6章模拟通道及其接口

•6.1概述

・6.2D/A转换及其接口：D/A转换原理、8位D/A转换器DAC0832、8位

CPU与超过8位的DAC接口、12位D/A转换器DAC1210。

•6.3A/D转换及其接口：A/D转换原理、8位A/D转换器ADC0809、12

位A/D转换器AD574、双积分式A/D转换器MC14433。

•6.4V/F转换及其接口：V/F转换原理、V/F转换器LM331

•6.5采样保持器：采样保持原理、采样保持器的主要性能指标、

LF398及其应用。

・6.6多路模拟开关CD4051

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DAC0832的内部构造

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ADC0809内部结构

EOC

OE

D7

D6

*

*

a

*

DO

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AD574内部结构

STS12/8CSA0R/CCEDHD10DQo

图6.3.10AD574的内部结构

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由CD4051、LF398等芯片组成的应用电路

CD4051LF398AD5748255A

PA7-0

PB7.4

PB0

PC7接至

一|启动原

㈡CPU

PC6

PC2PGPCo

图6.6.2CD4051.LF398的应用电路

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第7章外部设备及其接口

•7.1概述

・7.2LED数码显示器及其接口：LED显示器结构与原理、LED显示器与

显示方式、LED显示器接口。

•7.3打印机及其接口：打印机概述、微型打印机。

•7.4绘图仪及其接口

•7.5CRT显示器及其接口：显示器的工作原理、CRT控制器、显示器

的基本概念、显示器技术。

•7.6键盘及其接口：PC系列机键盘、抖动与串键、独立式键盘、矩

阵键盘、键盘工作方式。

•7.7鼠标器及其接口

・7.8BCD拨码盘及其接口

•7.9扫描仪及其接口：扫描仪的工作原理、扫描仪的分类、扫描仪

的性能指标、几个扫描仪的应用问题。

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软件译码显示器接口

8255

8255

PA7-PA01

PB7-PB0

PC7-PC01

图7.2.3通过8255控制的3位图7.2.4通过8255控制的3位

静态LED显示器接口原理图动态LED显示器接口原理图

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某某某CO.,LTD.某某某ConfidentialPage22LOGO

显示器的工作原理

场同步电子束

场扫描电路

荧

-R（红）光

屏

G（绿）视频

显示放大

适配器

B（蓝）驱动

八八八

I亮度

增亮

行同步

行扫描电路

图7.5.2CRT显示器组成框图

水平正程

■____-A

-永平回扫

'、、垂直回扫

垂直正程„'、、

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矩阵键盘的行扫描法

+V

5V

第

第

次

次

第

1C次

1N

描

描

行

行

行

行

行

描

一

.尸

一:

、

'一

输

3111

输^-11

D出

3出21

I广1

-N锁

D11

OV1存1

器

O。11

11

17「I3|2|1|0

端口1|H］一端口2

n列输入

D3—Do

［々］r7cc乙二4"-

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第8章抗干扰技术

•8.1概述：干扰的含义、干扰的来源、干扰窜入的渠道、干扰抑制

方法。

,8.2空间干扰的抑制：屏蔽技术、接地技术。

•8.3供电系统干扰的抑制

•8.4过程通道干扰的抑制：去耦和滤波、隔离技术、光纤传输的原

理及应用。

•8.5软件抗干扰技术

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填空题

•1.打印机按其结构分为_击打式_和_非击打式—两种。

•2.AD574采用的转换原理是.逐次逼近式_。

•3.常见的A/D转换器分为一计数式一和一逐次逼近式_,

—双积分式一和一并行式一四种。其中抗干扰性最好的是

-双积分式_,但它的主要缺点是—速度慢

•4.4KB容量的存储器系统，若首地址为A4000H,则末地址

为_A5000H_0

•5.采用SDLC/HDLC方式时，标志场信息为—。

•6.键盘按其提供编码方式分为—编码键盘一和一非编码

键盘—两种。

•7.LED七段显示器的显示方式分为—静态显示—和—动态

显示_两种。

•8.8255A的—C-端口可工作于位控方式，端口可工

作于双向方式。

•9.DAC1210的分辨率是—12位_0

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简答题（1）

1.接口按应用分为哪几类？每一类试举一例。

­答：

•从应用角度分类，微计算机接口一般可分为四种基本类型。

•用户交互接口：键盘接口

•辅助操作接口：CPU与ROM及RAM接口

•传感接口：压力传感器接口

•控制接口：LED显示灯接口

2.什么是接口？接口的功能是什么？

­答：

•在微计算机系统中，CPU与外部设备之间的联系，需要有

特定的硬件连接和相应的软件控制。完成这一任务的软、

硬件综合称为接口。

•接口应具有以下功能。（1）地址译码或设备选择（2）数

据缓冲和锁存（3）信息格式与电平转换（4）数据传送的

协调。

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简答题（2）

3.设计一个查询式验入的接口电路，并根据这一电路编写相

应的查询输入程序。

­答：

•程序查询方式的硬件接口部分应包括数据端口，状态端口,

端口选择及控制逻辑等三个部分。端口选择及控制逻辑由

地址译码器和逻辑部门电路组成，最终产生有效的数据端

口及状态端口的片选信号（或称设备选择信号）。状态端

口一般就是三态缓冲器，而数据端口可能是三态缓冲器

（对输入设备而言）或数据锁存器（对输出设备而言）。

数据传送通过数据总线进行（8088是8位），而状态信息

往往只需要一位，它可以连接到CPU数据总线的任一位上，

由程序控制识别这一位的状态，进而作出判断：是允许数

据传送，还是需要继续查询状态。

•程序对每个I/O设备的查询，是通过检查该设备的状态标

志来实现的。例如，某一I/O设备的状态标志为“1”,表

示该设备已准备好，可以同CPU交换数据，否则，就不能

与CPU交换数据，而要继续查询状态标志。因此最简单的

查询方法是用输入指令IN逐个读取I/O设备的状态标志，

iL寸上太士一士*/日后ZiA<5111;中

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简答题（3）

4.简述8254的三种读出方式。

•答：

,①简单读出方式。一个计VE道的现有计数值可以通过读取减1计数器

CE而获得（在未锁存的状态下，0L跟随CE,即CE的状态可通过0L读

出）。

•②锁存读出方式。该方式利用一条锁存命令，该命令是控制字中读/

写格式的一种组合，可作为命令的特征码。

•③回读命令方式。回读命令是读取某通道的现有计数值及（或）状态

的命令。

5.简述MC146818的基本功能。

,答：

•MC146818是MOTOROLA公司生产的CMOS实时时钟/日历芯片，该芯片可

产生秒、分、时，星期、日、月及年等7个时标，可通过程序读取或

修改这些时标，可提供100年日历，可编程任意设定定时中断，定时

范围由30.517口至23时59分59秒，还有CMOSRAM存储器，其应用十分

广泛。

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简答题(4)

6.简述模数转换的基本过程。

­答：

•采样与量化是A/D转换的基本过程。

•(1)采样。为了把一个连续变化的模拟信号转变成对应的数字信号，

就必须首先把模拟信号在时间上离散化，也就是对模拟信号进行采样。

采样的过程一般是：先使用一个采集电路，按等距离时间间隔，对模

拟信号进行采样，然后用保持电路将采集来的信号电平保持一段时间,

以便模数转换器正确地将其转换成对应的数字量。

•(2)量化。模拟量输入信号被采样以后，得到的是时间上离散，幅

值上连续的信号，即离散信号，但是要想用计算机处理，就必须把这

种信号转换为时间上和幅值上都离散的信号，即数字信号。这种把离

散信号转变为数字信号的过程，就是量化过程。

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简答题(5)

7.8237A有哪几种传送方式？有哪几种传送类型？

­答：

•有四种工作方式：

,(1)单字节传送方式。

,(2)数据块传送方式。

•(3)请求传送方式。

•(4)级连方式。

•采用DMA读，DMA写，DMA校验等三种不同的传送类型。

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简答题（6）

8.机械触点开关的主要特点是什么？如何解决？

­答：

•抖动是开关本身的一个最普遍的问题，它的产生是当机械开关的触点

闭合时，在达到稳定之前需要短暂抖动或弹跳几下，即反复闭合，断

开几次之后，才能达到可靠地闭合在一起。抖动也存在于开关断开时,

其情形与开关闭合时相同。

•根据所用键的不同质量，键的抖动时间可为10〜20ms。键的抖动会引

起一次按键被读入多次。解决键的抖动可以使用硬件滤波方法或软件

延迟方法。硬件滤波是对每一个键加上R—C滤波电路，或加上RS去抖

电路。这种方法通常在键数少的情况下使用。而键数较多时，则经常

采用软件去抖动技术，这种方法的实质就是采用一个产生20ms左右延

迟的子程序，以等待键的输出达到完全稳定后才去读取代码。

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简答题（7）

9.LED显示器的工作原理是什么？何谓共阳极？何谓共阴极？

­答：

•LED显示器是用发光二极管显示字形的显示器件。在应用系统中通常

使用的是七段显示器。七段显示器由七段组成，每一段是一个发光二

极管，排成一个“日”字形。通过控制某几个发光二极管的导通发光

而显示出某一字形，如数字0〜9,字符A、B、C、D、E、F、P等。

•为了能采用不同的驱动电路，一个七段显示器内部的七个发光二极管

的连接有两种方法。一种叫共阴极接法，每个发光二极管的阴极接%

一起，点使用中应将阴极接低电平，当某个发光管的阳极接高电平时,

相应发光二极管就被点亮。另一种接法叫共阳极接法，即把所有发光

管的阳极在内部连在一起，使用时应接高电平，当某个发光管的阴极

接低电平时，相应发光二极管就亮。

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简答题(8)

io.简述异步通信与同步通信的主要区别。

­答：

•(1)时钟要求

•同步通信：发送与接收时钟频率精确相等。

•异步通信：发送与接收时钟频率基本相等即可。

・(2)控制信息

•同步通信：要求对整个数据块附加帧信息，用于高速数据链路。

•异步通信：要求对每个数据字符均附加帧信息，用于低速设备，低速

传送。

•(3)校验方式

•同步通信：采用16位循环冗余校验码，可靠性高。

•异步通信：采用1位奇偶校验，可靠性相对较低。

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简答题(9)

ii.以行扫描方式为例，简述非编码键盘的工作过程。

­答：

•行扫描法是步进扫描方式，每次向键盘的某一行发出扫描信号，

同时通过检查列线的输出来确定闭合键的位置。

•图中给出了一个4x4的键盘矩阵，共有16个键。假设其中第2行

第2列的键N(2,2)闭合，其余断开，行扫描的过程是这样的：微

处理器先输出0000到键盘的4根行线。

+V

5V

第

次

第

次

第

2次

描

描

行

行

行

行

行

描

_二

一

输

311

输1

D出

3出21

I口

锁

D1o1

O存1

器

O。11

1

II3I2I1|o

端口1输入缓冲器一端口2

入

D3—Do

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分析题

1.8259A当前最高优先权为IR4,若0CW2命令设置为自动循环优先

权方式，试指出命令执行后8259A的优先权排队顺序。

­答：

•IR5、IR6、IR7、IRO、IRKIR2、IR3、IR4

2.设某存储器系统ROM容量为2KB,末地址为27FFH,RAM为4KB,已

知其地址是连续的，且ROM区在前，RAM区在后，求该存储器系统

的存储器首地址和末地址。