第5章 微机原理-1

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1、信息工程学院电子信息工程教研室微机原理（三）5.1微机接口与接口技术1.接口的概念2.接口的功能3.接口的组成4.接口电路的结构形式5.CPU与接口交换数据的方式6.分析与设计接口电路的基本方法6.接口技术的发展趋势接口就是微处理器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。原因：（1）CPU与外设两者的信号不兼容，在信号功能定义、信号逻辑定义、信号时序的关系上不一致；（2）CPU与外设两者的工作速度不同；（3）CPU不通过接口直接操作外设，就会降低CPU的效率；（4）外设直接由CPU控制，使得外设硬件依赖于CPU，使得外设不

2、能独立发展。1、接口的概念本章首页中央处理器CPU内存储器I/O接口I/O接口I/O设备I/O设备微机系统结构示意图数据总线（DB）地址总线（AB）控制总线（CB）通常微型计算机的硬件系统由中央处理器（CPU或MPU）、存储器、I/O（输入/输出）设备及其接口电路组成，它们通过系统总线相连，如图所示。三总线2、接口的功能执行CPU命令的功能CPU对外设的控制通过接口电路完成——命令口返回外设状态的功能正常工作状态、故障状态——状态口数据缓冲功能输入/输出缓冲；三态特性——数据口设备选择功能地址代码I/O设备选择信号——端口地址译码电路信号转换功能信号

3、的功能定义、逻辑关系、电平高低、工作时序数据宽度与数据格式转换功能串行通信：串并转换、串行数据格式化基本功能本章首页3、接口的组成硬件电路1）基本逻辑电路（在接口芯片中）命令寄存器、状态寄存器、数据寄存器——核心2）端口地址译码电路（独立于接口芯片）3）供选电路数据传送方式——PIC或DMAC；速率控制、发声——T/C；数据宽度转换——移位寄存器本章首页注：在这里简要说明可编程接口芯片的特点3、接口的组成（续）软件编程1）初始化程序段可编程接口芯片初始化2）传送方式处理程序段查询——检测状态中断——向量修改、允许/屏蔽、中断结束DMA——通道开放/屏

4、蔽3）主控程序段4）程序终止与退出程序段对系统硬件进行保护5）辅助程序段人机对话、菜单设计相互渗透本章首页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用GAL器件设计可编程结构大规模集成芯片——本书重点智能型结构I/O处理器、通用单片微机本章首页5、CPU与接口交换数据的方式查询方式CPU反复地、主动地查询外设的状态特点：无额外的硬件开销，但CPU工作效率低应用：CPU不太忙、传送速度不高无条件方式是查询方式的特例读状态输入/输出准备好？NY查询方式传送一个数据中断方式外设主动向CPU提出中断申请；CPU与外设并行工作特点：增加了硬件开销，提

5、高了CPU工作效率应用：CPU较忙、尤其是实时控制及紧急事件处理直接存储器存取方式（DMA方式）M与I/O、I/O与I/O间直接快速传送快速性原因：硬件取代软件；提供直接通路特点：电路结构复杂，硬件开销大应用：高速外设进行大量数据传送本章首页6、分析与设计接口电路的基本方法两侧分析法CPU一侧：CPU的类型；DB和AB的宽度；CB的逻辑定义；时序特点外设一侧：外部特性（引脚的功能定义和逻辑定义）、工作过程硬软件结合法1）硬件设计方法合理选用外围接口芯片有针对性地设计附加电路——逻辑关系与电平转换、时序配合、驱动能力2）软件设计方法用汇编语言（或高级语

6、言）直接对低层硬件编程——了解硬件电路工作原理用DOS系统功能调用和BIOS调用编程——标准输入/输出设备本章首页7、接口技术的发展趋势本章要点接口的概念微机系统的组成结构为什么要在CPU与外设之间设置接口理解接口实现的主要功能CPU与接口交换数据的方式、各方式的特点及应用场合发展过程：固定式简单接口、可编程复杂接口、功能强大的智能接口发展趋势：智能化、标准化、多功能化、高集成度化本章首页