微机接口技术.ppt

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1、微机接口技术2第一章概述1.1微机接口与接口技术1.2接口功能1.3接口的组成1.4接口电路的结构形式1.5CPU与接口交换数据的方式1.6分析与设计接口电路的基本方法31.1微机接口与接口技术1.接口技术：微机接口技术是采用软硬件结合方法，研究微处理器如何与其外部设备或电路进行最佳耦合与匹配，以在CPU与外部之间实现高效、可靠的信息交换的一门技术。外部设备或电路是指除CPU本身以外的存储器、I／O设备、控制设备、测量设备、通信设备、多媒体设备、A／D、D／A转换器等。2.接口(电路)：接口(interface)就是CPU与外界的连接部件(电路)。CPU据此

2、与其外部进行数据交换。43.接口与总线的连接外设通过各自的接口电路连到微机系统的总线上。选用某种外设，设计相应的接口电路，接到系统总线上，就可构成所要求的应用系统。在具体连接时，考虑到信号在总线上的停留时间短、总线的带负载能力不是无限的。DB上常用有三态和驱动能力的双向缓冲器(如74LS145)，CB和AB常用三态驱动器(如74LS244)5接口电路的作用在于：①、解决CPU与外设在信号线的功能定义、逻辑定义(高电平有效、低电平有效、脉冲上升沿/下降沿触发)和时序关系上的不兼容问题。②、解决CPU与外设的速度不匹配。③、避免CPU直接对外设实施控制，从而提高

3、CPU的效率。④、使外设的硬件结构不依赖与CPU，有利于外设自身的发展。61.2接口功能1．接收和执行CPU命令CPU控制命令→接口的命令寄存器(命令口)。接口电路识别和分析命令代码，形成若干控制信号→I／O设备。2.返回外设状态用于同CPU联络。接口常设有状态寄存器(状态口)。提供数据口的“空”、“满”及外设“就绪”、“忙”、“闲”等状态信号。为CPU下一步操作提供判断依据。73.数据缓冲功能用于解决主机与外设速度不匹配的矛盾、避免丢失数据。接口中设置数据缓冲寄存器或锁存器(数据口)，暂时存放输入输出的数据。由于它们直接连在系统数据总线上，故必须具有三态特

4、性。可见，CPU与外设之间有“控制”、“状态”、“数据”三种信息的传递。4．信号转换功能外设所需的控制信号和它的状态信号往往同微机的总线信号不兼容。因此，信号转换就成为接口设计中的一个重要任务。包括CPU的信号与外设的信号的逻辑关系上，时序配合上以及电平匹配上的转换。85．设备选择功能微机系统中一般带有多个外设，而CPU在同—时间里只能与一台外设交换信息，这就要对接口进行选择，即所谓片选。而接口内还有若干不同的端口，CPU要与它们进行交互，还要进行片内的端口寻址，因此需要I/O端口地址译码电路。通常，用CPU发送到ABUS的地址信号中的若干高位地址用于芯片选

5、择(广义地说就是外设选择)，若干低位地址进行芯片内部端口的选择，以选定与CPU交换信息的外设。96．数据宽度与数据格式的转换CPU所处理的是并行数据(8位、16位或32位)，而有的外设(如串行通信设备、磁盘驱动器等)只能处理串行数据。在这种情况下，接口就应具有数据“并←→串”的变换能力。为此，在接口中要设置移位寄存器。有些外设与CPU在交换的数据，在交换过程中有一定的格式要求。如，串行通信中的起止式异步通信数据格式及面向字符的同步通信数据格式。这就要求接口有数据格式的转换功能。101.3接口的组成：一、硬件电路11二、软件编程接口程序常包含以下程序段：1.初

6、始化程序段：设置可编程接口芯片工作方式及初始条件。2.传送方式处理程序段：CPU与外设的数据交换可以有查询、中断、DMA等不同方式。必须要有相应的程序段保证其实现。比如，查询方式要检测外设或接口的状态；中断方式要修改中断向量，开放/屏蔽中断源；DMA方式要开放/屏蔽有关通道等。3.主控程序段：完成接口任务的程序段。如，实现数据采集；控制步进电机起停、方向、速度等。4.程序终止与退出程序段：包含对接口中硬件的保护程序段。如，芯片中某些引脚的电平高低。5.辅助程序段：包含人-机对话、菜单设计等。121.4接口电路的结构形式1.固定式结构：用中、小规模集成电路IC

7、逻辑芯片设计实现、具有固定的工作方式和功能的不可编程的接口电路。用于简单任务。2.半固定结构：指用GAL、PAL构成的接口电路。它是把用户设计接口时设计的各种“与”、“或”逻辑表达式，通过专门的编程软件或编程器烧入GAL、PAL而形成的接口电路。一旦烧入，其工作方式和功能也就固定了。133.可编程结构：采用大规模集成接口芯片构成的接口电路，工作方式和功能可通过编程来改变，使用灵活方便、适应面宽。4.智能型结构：采用专门的I/O处理器或通用的单片机组成的接口电路。此微处理器可以对外设进行全面管理，使CPU得以解脱，从而大大提高了系统的效率。141.5CPU与接

8、口交换数据的方式程序控制方式：分为无条件传送方式和条