计算机控制技术 教学课件 作者 李江全第2章.doc

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1、第2章总线接口与过程通道习题与思考题1．总线有哪些基本操作？总线有哪些性能指标？2．总线标准与接口标准有什么不同？3．为什么计算机应用系统一定要配置I/O接口？4．接口的基本结构是什么？I/O接口有那几种控制方式？5．什么是并行通信，什么是串行通信？它们有什么优缺点？6．异步串行通信接口的基本任务有哪些？7．什么是握手信号？实现发送方和接收方的握手有哪几种方式？8．计算机控制系统的开关量输出信号有何用处？举出几种产生开关信号的传感器。9．查阅文献，了解计算机控制系统中过程通道常用的测控电路（A/D转换器、D/A转换器、多路转换开关、采样保持器、程控

2、增益放大器等）的工作原理、产品信息。解答（部分）1．总线有哪些基本操作？总线有哪些性能指标？总线的基本操作：广义上说，总线就是传输信息的公共通路，挂在总线上的所有设备都可以发出信息传输命令，进行信息传送，此时这个设备称为总线主设备，而其它则被称为总线从设备。挂在总线上的每个设备都可以成为总线主设备，都可以发出信息传输命令，这就有可能发生信息传输时的冲突。显然，为了保证信息传输的正确性，某一时刻只允许一个主设备发布命令，这就需要一个仲裁机构解决某时刻总线的占有权问题。当仲裁机构决定某设备作为总线主设备占有总线时，其它挂在总线上的设备此刻为从设备。主设

3、备将其地址信息放在总线上，以选择与其通信的从设备。从设备应具备识别地址的功能，当主设备地址被某一从设备认可，该从设备即可与主设备进行信息交换，被读或被写。任何设备都不能长期占用总线，当进行一次或几次信息交换之后，必须放弃总线占有权。为了解决总线的占有权，就需要有一套总线规约以管理总线。多数总线操作都采用定时信号进行同步，定时信号用以指明总线上的数据和地址什么时候是有效的。几乎所有的总线都有中断处理机构，以处理总线上某一设备向另一设备发出的请求信号，要求后者注意并进行某种服务。还需要提及的是，为了减少总线信号的数目，有些总线系统采用复用技术，如地址线

4、与数据线分阶段在同样的数据—地址线上传输。显然，复用技术降低了总线的传输速度及性能，但也同样降低了总线的造价。以下就上述总线的基本操作加以说明。1）总线仲裁一般挂在总线上的每一个主设备都设有专用的总线请求及总线允许线作为应答信号，用以决策总线占有权。总线仲裁有三种方案：集中仲裁、链路方式及分布式仲裁方式。集中仲裁方式利用优先级方案进行仲裁，优先级方案则有多种选择，如有一种方案允许优先级高的设备长期占用总线；另一种方案则可按时间仲裁，不允许某设备长期“霸占”总线，这种方案的总线仲裁及数据传送操作并行工作，互不影响，但挂在总线上的设备越多，那么，总线请

5、求，允许线数目也越多，结构越复杂。链路方式中总线请求，允许线是公用的，主设备占用总线的优先级按其在链路中的位置决定。某一设备占用总线，总线允许信号就不下传，从而避免了总线冲突，但最大的问题是无法满足中断请求优先处理问题，离开仲裁电路越远的设备，总线占有率越低。分布式仲裁方案的特点是仲裁过程在每一个主设备中完成，当某一主设备在总线上置起它的优先级代码时，即开始了一个仲裁周期。仲裁周期结束，只有最高优先级仍放置在总线上，当某一主设备检测到总线上的优先级与自己的级别一致，即认为自己为下一个总线主设备。2）总线定时主设备获得总线控制权以后，即进入总线操作周

6、期，进行主设备间的信息交换（包括地址信息和数据信息的交换)。定时信号即用于指明这些信息何时有效。定时信号有异步与同步两种。在异步总线系统中，命令者与响应者之间有一对选通／应答定时信号进行握手，以表示信息的有效和接收。在大多数的同步总线系统中，定时时钟是由系统统一提供的，总线状态的改变只出现在固定的时刻。总线周期的持续时间通常根据挂在总线上最慢的设备速率决定。为了保证总线的通信速率，在总线标准中规定了插入等待周期，以为慢速设备信息传送提供方便。3）寻址寻址是主设备与从设备建立联系的一种总线操作，通常有以下方式。（1）物理寻址。该寻址方式通常是用于选择

7、挂在总线某一特定位置的从设备。大多数从设备都包含若干个寄存器，这种寻址方式常伴有辅助寻址，最终选择的是某从设备的特定寄存器或某一功能。（2）逻辑寻址。该寻址方式用于选择指定存储单元的某一通用区，而不考虑这些存储单元的物理位置，即逻辑寻址是选择与位置无关的设备。（3）广播寻址。该寻址方式用于选择多个从设备作为响应者。为了确保所选从设备都能响应，系统应设这种操作的定时机构。4）数据传输通过寻址，一个主设备可以和一个或多个从设备通过总线沟通，然后进行数据的读／写操作。这个过程根据总线的形式不同，传输方法也各异，通常有并行和串行两种传送方式。并行传送速度较

8、快，方法简单；串行传送还应配置一定的应答信号，所传信息除有效信息外，还应有起始和结束的标志位、校验位等用以保证信息传送的正