武漢科技大學計算機學院微機接口與通訊

(第一章）第一章概述本章內容1.1微機接口與接口技術1.2接口的功能1.3接口的組成1.4接口電路的結構形式1.5CPU與接口交換數據的方式1.6分析與設計接口電路的基本方法1.7接口技術的發展趨勢1.1微機接口與接口技術

接口就是微處理器CPU與“外部世界”的連接電路，是CPU與外界進行信息交換的中轉站。

通常微型計算機的硬件系統由中央處理器（CPU或MPU）、存儲器、I/O（輸入/輸出）設備及其接口電路組成，它們通過系統總線相連，如圖所示。接口1）微機系統的組成結構中央處理器CPU內存儲器I/O接口I/O接口I/O設備I/O設備微機系統結構示意圖數據總線（DB）地址總線（AB）控制總線（CB）2）接口的概念本章首頁1.1微機接口與接口技術(續）

信號不兼容（功能定義、邏輯定義、時序關系）速度不兼容為了提高CPU的效率為了利于外設自身的發展3）為什么要在CPU與外設之間設置接口接口技術軟件與硬件相結合接口技術在微機應用中的作用本章首頁1.2接口的功能執行CPU命令的功能

CPU對外設的控制通過接口電路完成——命令口返回外設狀態的功能 正常工作狀態、故障狀態——狀態口數據緩沖功能

中國最大的資料庫下載 輸入/輸出緩沖；三態特性——數據口設備選擇功能

地址代碼 I/O設備選擇信號——端口地址譯碼電路信號轉換功能 信號的功能定義、邏輯關系、電平高低、工作時序數據寬度與數據格式轉換功能 串行通信：串并轉換、串行數據格式化基本功能本章首頁1.3接口的組成硬件電路1）基本邏輯電路（在接口芯片中） 命令寄存器、狀態寄存器、數據寄存器——核心2）端口地址譯碼電路（獨立于接口芯片） 3）供選電路 數據傳送方式——PIC或DMAC； 速率控制、發聲——T/C； 數據寬度轉換——移位寄存器本章首頁1.3接口的組成（續）軟件編程1）初始化程序段

可編程接口芯片初始化2）傳送方式處理程序段

查詢——檢測狀態 中斷——向量修改、允許/屏蔽、中斷結束

DMA——通道開放/屏蔽3）主控程序段4）程序終止與退出程序段

對系統硬件進行保護5）輔助程序段

人機對話、菜單設計相互滲透本章首頁1.4接口電路的結構形式固定式結構 不可編程半固定式結構 用GAL器件設計可編程結構 大規模集成芯片——本書重點智能型結構

I/O處理器、通用單片微機本章首頁1.5CPU與接口交換數據的方式查詢方式

CPU反復地、主動地查詢外設的狀態特點：無額外的硬件開銷，但CPU工作效率低應用：CPU不太忙、傳送速度不高無條件方式是查詢方式的特例讀狀態輸入/輸出準備好？NY查詢方式傳送一個數據中斷方式

外設主動向CPU提出中斷申請；

CPU與外設并行工作特點：增加了硬件開銷，提高了CPU工作效率應用：CPU較忙、尤其是實時控制及緊急事件處理直接存儲器存取方式（DMA方式）

M與I/O、I/O與I/O間直接快速傳送 快速性原因：硬件取代軟件；提供直接通路特點：電路結構復雜，硬件開銷大應用：高速外設進行大量數據傳送本章首頁1.6分析與設計接口電路的基本方法兩側分析法CPU一側：CPU的類型；DB和AB的寬度；CB的邏輯定義；時序特點外設一側：外部特性（引腳的功能定義和邏輯定義）、工作過程硬軟件結合法1）硬件設計方法合理選用外圍接口芯片有針對性地設計附加電路——邏輯關系與電平轉換、時序配合、驅動能力2）軟件設計方法用匯編語言（或高級語言）直接對低層硬件編程——了解硬件電路工作原理用DOS系統功能調用和BIOS調用編程——標準輸入/輸出設備本章首頁1.7接口技術的發展趨勢本章要點接口的概念微機系統的組成結構為什么要在CPU與外設之間設置接口理解