微型計(jì)算機(jī)接口概述課件

1、微型計(jì)算機(jī)接口概述1 微機(jī)接口技術(shù)微機(jī)接口技術(shù) 武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 主講主講: : 聯(lián)系方式： QQ: 75159262 mailto:mailto: 微型計(jì)算機(jī)接口概述2 n課程學(xué)習(xí)要求課程學(xué)習(xí)要求 1.1.成績(jī)計(jì)算方法成績(jī)計(jì)算方法 平時(shí)成績(jī)平時(shí)成績(jī)30%30%（出勤（出勤+ +試驗(yàn)試驗(yàn)+ +作業(yè)情況）作業(yè)情況） 考試成績(jī)考試成績(jī)70%70% 2.2.課堂紀(jì)律課堂紀(jì)律 上課不要吃東西、講話(huà)上課不要吃東西、講話(huà) 微型計(jì)算機(jī)接口概述3 計(jì)算機(jī)本科專(zhuān)業(yè)核心課程計(jì)算機(jī)本科專(zhuān)業(yè)核心課程 偏重硬件，軟硬結(jié)合偏重硬件，軟硬結(jié)合, ,實(shí)用性強(qiáng)實(shí)用性強(qiáng) 數(shù)字電路、組成原理、匯編、數(shù)字電路、組成原理、匯編、C

2、C語(yǔ)言等語(yǔ)言等 微型計(jì)算機(jī)接口概述4 1.1.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 劉樂(lè)善、陳進(jìn)才主編劉樂(lè)善、陳進(jìn)才主編. .人民郵電出版社人民郵電出版社 2.2.現(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)現(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù) 周功業(yè)、黃文蘭等編著周功業(yè)、黃文蘭等編著. .高教出版社高教出版社 3 3. .3232微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用 劉樂(lè)善劉樂(lè)善 周功業(yè)周功業(yè) 楊柳編著楊柳編著, ,華中科技大學(xué)出版社華中科技大學(xué)出版社 4.4.微型計(jì)算機(jī)（微型計(jì)算機(jī)（XT.AT.386)XT.AT.386)與接口技術(shù)與接口技術(shù) 唐棠等編著唐棠等編著. .南京大學(xué)出版社南京大學(xué)出版社 主要參考書(shū) 微

3、型計(jì)算機(jī)接口概述5 難？難？ 認(rèn)識(shí)這門(mén)課，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)并不難認(rèn)識(shí)這門(mén)課，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)并不難 要實(shí)現(xiàn)接口要實(shí)現(xiàn)接口 硬件硬件 軟件軟件 微型計(jì)算機(jī)接口概述6 n真正認(rèn)識(shí)這門(mén)課真正認(rèn)識(shí)這門(mén)課 微機(jī)系統(tǒng)包括？微機(jī)系統(tǒng)包括？ 接口技術(shù)的重要性接口技術(shù)的重要性 n有關(guān)接口技術(shù)你的認(rèn)識(shí)？有關(guān)接口技術(shù)你的認(rèn)識(shí)？ n你能舉出那些例子？你能舉出那些例子？ n你能說(shuō)出不應(yīng)用接口技術(shù)能方便我們的例子嗎？你能說(shuō)出不應(yīng)用接口技術(shù)能方便我們的例子嗎？ n加入沒(méi)有接口技術(shù)會(huì)怎么樣？加入沒(méi)有接口技術(shù)會(huì)怎么樣？ 微型計(jì)算機(jī)接口概述7 接口技術(shù)接口技術(shù) 改變我們的生活改變我們的生活 藍(lán)牙藍(lán)牙, ,紅外紅外, , USBUSB接口手機(jī)

4、接口手機(jī) PM3 PM4 U盤(pán) USB 充電器 USB數(shù)碼相機(jī) USB小家電 微型計(jì)算機(jī)接口概述8 接口技術(shù)方便了接口技術(shù)方便了 我們的學(xué)習(xí)和工作我們的學(xué)習(xí)和工作 接口技術(shù)是外部設(shè)備的橋梁 微型計(jì)算機(jī)接口概述92021-5-19微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)9 第第1章章 概論概論 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 接口的基本任務(wù)及接口技術(shù)發(fā)展概況接口的基本任務(wù)及接口技術(shù)發(fā)展概況 接口分層次概念接口分層次概念 設(shè)備接口電路的功能與組成設(shè)備接口電路的功能與組成 分析與設(shè)計(jì)設(shè)備接口電路的基本方法分析與設(shè)計(jì)設(shè)備接口電路的基本方法 設(shè)備接口電路設(shè)計(jì)的解決方案設(shè)備接口電路設(shè)計(jì)的解決方案 微型計(jì)算機(jī)接口概述10 2021-5

5、-19微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)10 接口接口是是微處理器微處理器與與外部設(shè)備外部設(shè)備之間的之間的連接橋梁連接橋梁和和信息交換信息交換 的中轉(zhuǎn)站的中轉(zhuǎn)站，在實(shí)際應(yīng)用中，在實(shí)際應(yīng)用中，人們總是利用接口來(lái)加入用戶(hù)人們總是利用接口來(lái)加入用戶(hù) 自己的設(shè)備或模塊構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)自己的設(shè)備或模塊構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)，可見(jiàn)，可見(jiàn)接口技術(shù)接口技術(shù)是是微機(jī)應(yīng)用微機(jī)應(yīng)用 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)必不可少系統(tǒng)開(kāi)發(fā)必不可少的的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)，所以要學(xué)習(xí)接口技術(shù)。，所以要學(xué)習(xí)接口技術(shù)。 1.1 1.1 接口的基本任務(wù)與接口技術(shù)的發(fā)展概況接口的基本任務(wù)與接口技術(shù)的發(fā)展概況 1.1.1 1.1.1 接口的基本任務(wù)接口的基本任務(wù) 微機(jī)接口的微機(jī)接口的基本任務(wù)

6、基本任務(wù)有有兩個(gè)兩個(gè)：一是實(shí)現(xiàn)一是實(shí)現(xiàn)I/OI/O設(shè)備與總線(xiàn)設(shè)備與總線(xiàn)的的連接連接； 二是二是連接起來(lái)以后，連接起來(lái)以后，CPUCPU通過(guò)接口對(duì)通過(guò)接口對(duì)I/OI/O設(shè)備進(jìn)行設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)訪問(wèn)，即操作或控制，即操作或控制 I/OI/O設(shè)備。設(shè)備。 如何如何連接連接是是硬件硬件方面的任務(wù)方面的任務(wù)，怎樣怎樣訪問(wèn)訪問(wèn)是是軟件軟件方面的任務(wù)。方面的任務(wù)。 1.1.2 1.1.2 接口技術(shù)的發(fā)展概況接口技術(shù)的發(fā)展概況 在早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中并沒(méi)有設(shè)置獨(dú)立的接口電路。在早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中并沒(méi)有設(shè)置獨(dú)立的接口電路。接口經(jīng)歷了接口經(jīng)歷了 固定式簡(jiǎn)單接口固定式簡(jiǎn)單接口、可編程復(fù)雜接口可編程復(fù)雜接口和和智能接口智能

7、接口幾個(gè)發(fā)展階段幾個(gè)發(fā)展階段。接口電接口電 路的路的配置形式配置形式，也由采用，也由采用獨(dú)立接口芯片的獨(dú)立接口芯片的外置式外置式接口接口，發(fā)展為采用，發(fā)展為采用接接 口模塊口模塊的的內(nèi)置式內(nèi)置式接口接口。 微型計(jì)算機(jī)接口概述11 2021-5-19微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)11 1.2 1.2 接口的分層次概念接口的分層次概念 由于微機(jī)系統(tǒng)由于微機(jī)系統(tǒng)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)和和操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的發(fā)展變化的發(fā)展變化，使接口在完成，使接口在完成 連接連接與與訪問(wèn)訪問(wèn)設(shè)備任務(wù)時(shí)產(chǎn)生了與傳統(tǒng)根本不同的處理方法，設(shè)備任務(wù)時(shí)產(chǎn)生了與傳統(tǒng)根本不同的處理方法，形成接口分層形成接口分層 次的次的概念概念，把接口分成把接口分成

8、上層設(shè)備接口上層設(shè)備接口和和下層總線(xiàn)接口下層總線(xiàn)接口兩個(gè)層次兩個(gè)層次。 1.2.1 1.2.1 硬件分層硬件分層 現(xiàn)代微機(jī)采用多級(jí)總線(xiàn)現(xiàn)代微機(jī)采用多級(jí)總線(xiàn)，除了設(shè)備與用戶(hù)總線(xiàn)，除了設(shè)備與用戶(hù)總線(xiàn)( (如如ISA )ISA )之間的那一層之間的那一層 設(shè)備接口之外，還有總線(xiàn)與總線(xiàn)的接口設(shè)備接口之外，還有總線(xiàn)與總線(xiàn)的接口( (總線(xiàn)橋總線(xiàn)橋) )。作為連接總線(xiàn)作為連接總線(xiàn)與與設(shè)設(shè) 備之間的接口備之間的接口就不再是單一層次的，就不再是單一層次的，就要分層次了就要分層次了。設(shè)備與用戶(hù)總線(xiàn)設(shè)備與用戶(hù)總線(xiàn) 之間的接口之間的接口稱(chēng)為稱(chēng)為設(shè)備接口設(shè)備接口；PCIPCI總線(xiàn)與用戶(hù)總線(xiàn)之間的接口總線(xiàn)與用戶(hù)總線(xiàn)之間的

9、接口稱(chēng)為稱(chēng)為總線(xiàn)接總線(xiàn)接 口口。與早期微機(jī)相比，現(xiàn)代微機(jī)的外設(shè)進(jìn)入系統(tǒng)需要通過(guò)兩級(jí)接口才。與早期微機(jī)相比，現(xiàn)代微機(jī)的外設(shè)進(jìn)入系統(tǒng)需要通過(guò)兩級(jí)接口才 行，即通過(guò)設(shè)備接口和總線(xiàn)接口把設(shè)備連接到微機(jī)系統(tǒng)。行，即通過(guò)設(shè)備接口和總線(xiàn)接口把設(shè)備連接到微機(jī)系統(tǒng)。 1.2.2 1.2.2 軟件分層軟件分層 現(xiàn)代微機(jī)操作系統(tǒng)，現(xiàn)代微機(jī)操作系統(tǒng)，由于保護(hù)機(jī)制由于保護(hù)機(jī)制，不允許不允許應(yīng)用程序應(yīng)用程序直接訪問(wèn)硬件直接訪問(wèn)硬件，應(yīng)應(yīng) 用程序用程序通過(guò)調(diào)用通過(guò)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)程序去去訪問(wèn)底層硬件訪問(wèn)底層硬件，作為操作設(shè)備的作為操作設(shè)備的接口程序接口程序 就不再是只有單一的應(yīng)用程序了，就不再是只有單一的應(yīng)用程序了，也要分

10、層次也要分層次。 微型計(jì)算機(jī)接口概述12 2021-5-19微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)12 分為分為上層用戶(hù)態(tài)應(yīng)用程序上層用戶(hù)態(tài)應(yīng)用程序和和底層核心態(tài)驅(qū)動(dòng)程序底層核心態(tài)驅(qū)動(dòng)程序。與早期微機(jī)相比，。與早期微機(jī)相比， 現(xiàn)代微機(jī)對(duì)外設(shè)的操作與控制需要通過(guò)兩層程序才行，即通過(guò)應(yīng)用現(xiàn)代微機(jī)對(duì)外設(shè)的操作與控制需要通過(guò)兩層程序才行，即通過(guò)應(yīng)用 程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序才能訪問(wèn)設(shè)備。程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序才能訪問(wèn)設(shè)備。 1.2.3 接口技術(shù)內(nèi)容的劃分接口技術(shù)內(nèi)容的劃分 按照接口分層次的概念按照接口分層次的概念，把把接口技術(shù)的內(nèi)容分為接口技術(shù)的內(nèi)容分為兩部分兩部分：一部一部 分是接口的分是接口的上層上層，包括包括設(shè)備接口設(shè)備接口

11、及及應(yīng)用程序應(yīng)用程序，構(gòu)成接口的，構(gòu)成接口的基本內(nèi)容基本內(nèi)容； 另一部分是接口的另一部分是接口的下層下層，包括包括總線(xiàn)接口總線(xiàn)接口及及設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，構(gòu)成接口，構(gòu)成接口 的的高級(jí)內(nèi)容高級(jí)內(nèi)容。 用戶(hù)用戶(hù)做一般應(yīng)用開(kāi)發(fā)時(shí)做一般應(yīng)用開(kāi)發(fā)時(shí)，只涉及接口的只涉及接口的基本內(nèi)容基本內(nèi)容，若要若要做原創(chuàng)做原創(chuàng) 性開(kāi)發(fā)性開(kāi)發(fā)，則則需要考慮接口的需要考慮接口的高級(jí)內(nèi)容高級(jí)內(nèi)容。 微型計(jì)算機(jī)接口概述13 2021-5-19微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)13 1.3 1.3 設(shè)設(shè) 備備 接接 口口 1.3.1 1.3.1 設(shè)備接口的功能設(shè)備接口的功能 1. 1.執(zhí)行執(zhí)行CPUCPU命令命令 CPUCPU對(duì)被控對(duì)象外

12、設(shè)的對(duì)被控對(duì)象外設(shè)的控制控制是是通過(guò)接口電路通過(guò)接口電路的的命令寄存器命令寄存器解釋與執(zhí)行解釋與執(zhí)行 CPUCPU命令代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的。命令代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 2.2.返回外設(shè)狀態(tài)返回外設(shè)狀態(tài) 接口電路在執(zhí)行接口電路在執(zhí)行CPUCPU命令過(guò)程中命令過(guò)程中，外設(shè)及接口電路的工作外設(shè)及接口電路的工作狀態(tài)狀態(tài)是是由接由接 口電路口電路的的狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器報(bào)告給報(bào)告給CPUCPU的。的。 3.3.數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖與鎖存與鎖存 在在CPUCPU與與外設(shè)之間外設(shè)之間傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)，主機(jī)高速主機(jī)高速與與外設(shè)低速外設(shè)低速的的矛盾矛盾是是通過(guò)接通過(guò)接 口電路的口電路的數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器緩沖來(lái)解決的。緩沖來(lái)

13、解決的。 4.4.信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換 微機(jī)的微機(jī)的系統(tǒng)系統(tǒng)總線(xiàn)信號(hào)總線(xiàn)信號(hào)與與外設(shè)外設(shè)特有功能的特有功能的信號(hào)信號(hào)的的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換是是通過(guò)接口通過(guò)接口的的邏輯邏輯 電路電路實(shí)現(xiàn)的，包括信號(hào)的實(shí)現(xiàn)的，包括信號(hào)的功能、功能、邏輯關(guān)系、時(shí)序配合及電平匹配的轉(zhuǎn)換。邏輯關(guān)系、時(shí)序配合及電平匹配的轉(zhuǎn)換。 微型計(jì)算機(jī)接口概述14 2021-5-19微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)14 5. 5.數(shù)據(jù)寬度與數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寬度與數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換 有的有的外設(shè)或通信設(shè)備使用外設(shè)或通信設(shè)備使用串行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)，并且要求按照協(xié)議并且要求按照協(xié)議的規(guī)定，的規(guī)定， 以以特定的數(shù)據(jù)格式特定的數(shù)據(jù)格式傳輸傳輸，而，而微處理器是使用微處理器是使用并

14、行數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)和和普通的數(shù)據(jù)格式普通的數(shù)據(jù)格式。 為此，為此，接口電路就應(yīng)具有接口電路就應(yīng)具有數(shù)據(jù)并數(shù)據(jù)并- -串轉(zhuǎn)換串轉(zhuǎn)換和和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的能力。的能力。 6. 6.設(shè)備選擇設(shè)備選擇 當(dāng)當(dāng)CPUCPU與外設(shè)交換信息與外設(shè)交換信息時(shí)，是時(shí)，是通過(guò)接口通過(guò)接口的的I/OI/O地址譯碼電路地址譯碼電路選定需要與選定需要與 自己交換信息的設(shè)備端口自己交換信息的設(shè)備端口，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或通信。，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或通信。 1.3.2 1.3.2 設(shè)備接口的組成設(shè)備接口的組成 1 1硬件電路硬件電路 （1 1）接口電路基本電路）接口電路基本電路 基本電路基本電路包括包括命令寄存器命令寄存器、狀態(tài)寄存

15、器狀態(tài)寄存器和和數(shù)據(jù)緩沖寄存器數(shù)據(jù)緩沖寄存器。它們它們是是接接 口電路的核心口電路的核心，擔(dān)負(fù)著擔(dān)負(fù)著接收并執(zhí)行命令接收并執(zhí)行命令、返回狀態(tài)返回狀態(tài)和和傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)的基本的基本 任務(wù)，目前，任務(wù)，目前，可編程可編程大規(guī)模集成大規(guī)模集成接口芯片接口芯片中中都包含了這些基本電路都包含了這些基本電路， 是是接口芯片接口芯片編程模型編程模型中中的主要對(duì)象的主要對(duì)象。若。若采用采用FPGAFPGA自行設(shè)計(jì)自行設(shè)計(jì)接口電路模接口電路模 塊塊至少至少也必須也必須包含這幾個(gè)寄存器包含這幾個(gè)寄存器。 微型計(jì)算機(jī)接口概述15 2021-5-19微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)15 （2 2）接口支持電路）接口支持電路 支持

16、電路支持電路包括包括用于數(shù)據(jù)交換方式用于數(shù)據(jù)交換方式的的中斷控制器中斷控制器、DMADMA控制器控制器； 用于尋址用于尋址I/OI/O設(shè)備設(shè)備的的端口地址譯碼器端口地址譯碼器；用于速度、頻率控制用于速度、頻率控制的的定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器。 它們是它們是支持支持各類(lèi)設(shè)備接口的各類(lèi)設(shè)備接口的共用技術(shù)共用技術(shù)，也，也是是CPUCPU的外圍支持電路的外圍支持電路，是是系統(tǒng)系統(tǒng) 配置的資源配置的資源，因此，因此，用戶(hù)用戶(hù)一般不需重新設(shè)計(jì)，一般不需重新設(shè)計(jì)，只申請(qǐng)使用即可只申請(qǐng)使用即可。 （3 3）供選電路）供選電路 根據(jù)接口不同任務(wù)和功能要求根據(jù)接口不同任務(wù)和功能要求而而添加的添加的ICIC電路電

17、路，設(shè)計(jì)者可按照需，設(shè)計(jì)者可按照需 要加以選擇。要加以選擇。例如例如，串串- -并轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)換的的移位寄存器移位寄存器，EAI-TTLEAI-TTL轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換的的邏輯電平邏輯電平 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器；控制速度控制速度的的時(shí)鐘發(fā)生器時(shí)鐘發(fā)生器；增強(qiáng)增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力驅(qū)動(dòng)能力和和進(jìn)行進(jìn)行信號(hào)隔離信號(hào)隔離的的ICIC芯芯 片片等。等。 2 2軟件編程軟件編程 （1 1）初始化程序段）初始化程序段 一般都一般都根據(jù)設(shè)計(jì)要求，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)方式命令或初始化命令，設(shè)置通過(guò)方式命令或初始化命令，設(shè)置工作方工作方 式式、數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式、初始條件初始條件以及以及確定其具體用途確定其具體用途，這是，這是接口程序中的接口程序

18、中的基本基本 部分部分。有人。有人把這個(gè)工作叫做把這個(gè)工作叫做可編程接口芯片的可編程接口芯片的“組態(tài)組態(tài)”。 微型計(jì)算機(jī)接口概述16 2021-5-19微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)16 （2 2）主控程序段）主控程序段 主控程序段主控程序段是是完成接口任務(wù)的核心程序段完成接口任務(wù)的核心程序段。如。如數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集的主主 程序段程序段，包括，包括發(fā)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)發(fā)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)、查轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)查轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)、讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)以及以及 存數(shù)據(jù)存數(shù)據(jù)等內(nèi)容。又如等內(nèi)容。又如步進(jìn)電機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)控制的主程序段主程序段，包括，包括運(yùn)行方式運(yùn)行方式、 運(yùn)行方向運(yùn)行方向、運(yùn)行速度運(yùn)行速度以及以及啟啟/ / ?？刂仆？刂?/p>

19、等。等。 （3 3）傳送方式處理程序段）傳送方式處理程序段 若若采用采用查詢(xún)方式查詢(xún)方式，則，則有檢測(cè)外設(shè)有檢測(cè)外設(shè)或或接口狀態(tài)接口狀態(tài)的的程序段程序段；若若采采 用用中斷方式中斷方式，則，則有中斷向量修改有中斷向量修改、對(duì)中斷源的屏蔽對(duì)中斷源的屏蔽/ /開(kāi)放開(kāi)放以及以及 中斷結(jié)束中斷結(jié)束等的等的處理程序段處理程序段，且這種程序段一定是主程序和中斷，且這種程序段一定是主程序和中斷 服務(wù)程序分開(kāi)編寫(xiě)。服務(wù)程序分開(kāi)編寫(xiě)。若若采用采用DMADMA方式方式，則，則有傳輸參數(shù)的設(shè)置有傳輸參數(shù)的設(shè)置、 通道的開(kāi)放通道的開(kāi)放/ /屏蔽屏蔽等等處理程序段處理程序段。 （4 4）輔助程序段）輔助程序段 包括包括

20、人人- -機(jī)對(duì)話(huà)機(jī)對(duì)話(huà)、菜單設(shè)計(jì)菜單設(shè)計(jì)等內(nèi)容。人等內(nèi)容。人- -機(jī)對(duì)話(huà)程序段能增加人機(jī)對(duì)話(huà)程序段能增加人 - - 機(jī)交互作用；設(shè)計(jì)菜單使操作方便。機(jī)交互作用；設(shè)計(jì)菜單使操作方便。 微型計(jì)算機(jī)接口概述17 2021-5-19微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)17 1.3.3 1.3.3 設(shè)備接口與設(shè)備接口與CPUCPU交換數(shù)據(jù)的方式交換數(shù)據(jù)的方式 1. 1.查詢(xún)方式查詢(xún)方式 查詢(xún)方式查詢(xún)方式是是CPUCPU主動(dòng)去檢查主動(dòng)去檢查外設(shè)外設(shè)是否是否“準(zhǔn)備好準(zhǔn)備好”傳輸數(shù)據(jù)的狀態(tài)傳輸數(shù)據(jù)的狀態(tài)，因，因 此，此， CPUCPU需花費(fèi)很多時(shí)間來(lái)等待外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)備，工作效率很低。需花費(fèi)很多時(shí)間來(lái)等待外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸

21、的準(zhǔn)備，工作效率很低。 但但查詢(xún)方式查詢(xún)方式易于實(shí)現(xiàn)易于實(shí)現(xiàn)，在在CPUCPU不太忙不太忙的情況下，的情況下，可以采用可以采用。 2. 2.中斷方式中斷方式 中斷方式中斷方式是是I/OI/O設(shè)備設(shè)備做好數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)備后，做好數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)備后，主動(dòng)向主動(dòng)向CPUCPU請(qǐng)求請(qǐng)求傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)， CPUCPU節(jié)省了等待外設(shè)的時(shí)間。因此，節(jié)省了等待外設(shè)的時(shí)間。因此，中斷方式中斷方式用于用于CPUCPU的任務(wù)比較忙的的任務(wù)比較忙的 場(chǎng)合，尤其場(chǎng)合，尤其適合實(shí)時(shí)控制及緊急事件的處理適合實(shí)時(shí)控制及緊急事件的處理。 3.DMA 3.DMA方式方式 DMADMA方式方式是是DMADMA控制器控制器代替代替CPUC

22、PU進(jìn)行數(shù)據(jù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)在I/OI/O設(shè)備與存儲(chǔ)器之間的的設(shè)備與存儲(chǔ)器之間的的 直接傳輸管理直接傳輸管理，在傳輸過(guò)程中在傳輸過(guò)程中CPUCPU不干預(yù)。這不僅簡(jiǎn)化了不干預(yù)。這不僅簡(jiǎn)化了CPUCPU對(duì)輸入對(duì)輸入/ /輸輸 出的管理，更重要的是大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率。因此，出的管理，更重要的是大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率。因此，DMADMA方式特方式特 別適合高速度、大批量數(shù)據(jù)傳輸別適合高速度、大批量數(shù)據(jù)傳輸。 微型計(jì)算機(jī)接口概述18 2021-5-19微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)18 1.3.4 1.3.4 分析與設(shè)計(jì)設(shè)備接口電路的基本方法分析與設(shè)計(jì)設(shè)備接口電路的基本方法 1 1接口芯片的編程模型方法接口芯片的

23、編程模型方法 編程模型編程模型是指是指接口芯片接口芯片或或接口模塊接口模塊內(nèi)部可訪問(wèn)的內(nèi)部可訪問(wèn)的寄存器寄存器及其及其 命令命令、狀態(tài)狀態(tài)，數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式和分配給寄存器的和分配給寄存器的端口地址端口地址3 3個(gè)元素個(gè)元素。了解與掌握了解與掌握 了了一個(gè)芯片這一個(gè)芯片這3 3個(gè)方面的內(nèi)容個(gè)方面的內(nèi)容，也就可以利用它也就可以利用它進(jìn)行接口的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行接口的軟件設(shè)計(jì)了，了， 因此，因此，編程模型編程模型也叫芯片的也叫芯片的軟件模型軟件模型。 編程模型方法編程模型方法的的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)是是強(qiáng)調(diào)對(duì)硬件對(duì)象的應(yīng)用強(qiáng)調(diào)對(duì)硬件對(duì)象的應(yīng)用，而不在意其內(nèi)部結(jié)構(gòu)而不在意其內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 這這大大簡(jiǎn)化了對(duì)硬件對(duì)象復(fù)雜結(jié)構(gòu)大

24、大簡(jiǎn)化了對(duì)硬件對(duì)象復(fù)雜結(jié)構(gòu)的了解的了解，而又不失而又不失對(duì)硬件的應(yīng)用對(duì)硬件的應(yīng)用。 2 2接口兩側(cè)分析方法接口兩側(cè)分析方法 在分析與設(shè)計(jì)在分析與設(shè)計(jì)接口接口時(shí)，顯然應(yīng)該從接口的兩側(cè)入手。時(shí)，顯然應(yīng)該從接口的兩側(cè)入手。 CPUCPU一側(cè)一側(cè)，面向的，面向的是是總線(xiàn)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)的數(shù)據(jù)、地址地址和和控制三總線(xiàn)控制三總線(xiàn)，情況單一情況單一。接。接 口口 電路與之對(duì)接的信號(hào)線(xiàn)，電路與之對(duì)接的信號(hào)線(xiàn)，只要滿(mǎn)足三總線(xiàn)在電平高低只要滿(mǎn)足三總線(xiàn)在電平高低、時(shí)序邏輯時(shí)序邏輯上的要求上的要求 并進(jìn)行號(hào)入座連接即可。并進(jìn)行號(hào)入座連接即可。 I/OI/O設(shè)備一側(cè)設(shè)備一側(cè)，情況很復(fù)雜情況很復(fù)雜。分析。分析重點(diǎn)放在重點(diǎn)放在兩

25、個(gè)方面兩個(gè)方面：一是分析被連一是分析被連 I/OI/O 設(shè)備的外部特性設(shè)備的外部特性- -外設(shè)信號(hào)引腳的外設(shè)信號(hào)引腳的功能功能與與特點(diǎn)特點(diǎn)，以便在接口以便在接口硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，時(shí)， 提供這些信號(hào)線(xiàn)提供這些信號(hào)線(xiàn)，滿(mǎn)足滿(mǎn)足外設(shè)在連接上外設(shè)在連接上的要求的要求；二是分析被控外設(shè)的工作原二是分析被控外設(shè)的工作原 理與工作過(guò)程理與工作過(guò)程，以便在接口以便在接口軟件軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)，時(shí)，按照這種過(guò)程編寫(xiě)程序按照這種過(guò)程編寫(xiě)程序，滿(mǎn)足滿(mǎn)足外外 設(shè)工作條件設(shè)工作條件的要求的要求。以此為依據(jù)來(lái)進(jìn)行接口電路的硬件設(shè)計(jì)與軟件編程。以此為依據(jù)來(lái)進(jìn)行接口電路的硬件設(shè)計(jì)與軟件編程。 微型計(jì)算機(jī)接口概述19 2021-

26、5-19微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)19 3 3硬軟結(jié)合法硬軟結(jié)合法 以硬件為基礎(chǔ)，硬件與軟件相結(jié)合是設(shè)計(jì)設(shè)備接口電路的以硬件為基礎(chǔ)，硬件與軟件相結(jié)合是設(shè)計(jì)設(shè)備接口電路的 基本方法?；痉椒ā?1.4 1.4 接口電路設(shè)計(jì)的解決方案接口電路設(shè)計(jì)的解決方案 所謂所謂接口電路設(shè)計(jì)的解決方案接口電路設(shè)計(jì)的解決方案是指是指在微機(jī)接口電路總體設(shè)計(jì)時(shí)，在微機(jī)接口電路總體設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)對(duì) 接口電路的配置方式和接口電路芯片的選擇接口電路的配置方式和接口電路芯片的選擇進(jìn)行分析與認(rèn)定。進(jìn)行分析與認(rèn)定。解決方解決方 案與微處理器類(lèi)型有關(guān)案與微處理器類(lèi)型有關(guān)，臺(tái)式微機(jī)（，臺(tái)式微機(jī)（PCPC機(jī)）、嵌入式微機(jī)、機(jī)）、嵌入式微機(jī)、MCU

27、MCU各不各不 相同。相同。 1.4.1 1.4.1 接口電路的配置方式接口電路的配置方式 接口電路的配置方式接口電路的配置方式，是指是指把把接口電路安排在微機(jī)系統(tǒng)的什么地方接口電路安排在微機(jī)系統(tǒng)的什么地方， 有有外置式外置式與與內(nèi)嵌式內(nèi)嵌式之分之分。 1.1.外置式接口電路外置式接口電路 外置式外置式接口電路接口電路是把是把接口電路分立出來(lái)接口電路分立出來(lái)，作為獨(dú)立的電路，放在微作為獨(dú)立的電路，放在微 處處 理器芯片之外理器芯片之外，形成各種外圍接口芯片形成各種外圍接口芯片和和外圍支持芯片外圍支持芯片，如并行接口芯，如并行接口芯 片、串行接口芯片、定時(shí)與計(jì)數(shù)器芯片、中斷控制器芯片等。片、串行

28、接口芯片、定時(shí)與計(jì)數(shù)器芯片、中斷控制器芯片等。使用時(shí)使用時(shí)通通 過(guò)總線(xiàn)與過(guò)總線(xiàn)與CPUCPU進(jìn)行連進(jìn)行連接接，一般多，一般多在臺(tái)式微機(jī)中采用在臺(tái)式微機(jī)中采用。 微型計(jì)算機(jī)接口概述20 2021-5-19微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)20 2.2.內(nèi)置式接口電路內(nèi)置式接口電路 內(nèi)置式內(nèi)置式接口電路接口電路是把是把接口電路當(dāng)做一個(gè)接口功能模塊接口電路當(dāng)做一個(gè)接口功能模塊與與微處微處 理器放在同一芯片理器放在同一芯片中，如中，如嵌入式微機(jī)嵌入式微機(jī)和和單片機(jī)單片機(jī)內(nèi)部?jī)?nèi)部包含包含的的并行并行 接口模塊接口模塊、串行接口模塊、定時(shí)、串行接口模塊、定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器模塊、中斷控制器模計(jì)數(shù)器模塊、中斷控制器模 塊等。塊

29、等。 由于接口模塊由于接口模塊與與微處理器微處理器同在一個(gè)芯片內(nèi)部同在一個(gè)芯片內(nèi)部，CPUCPU與與I/OI/O設(shè)備設(shè)備 之間的之間的接口電路基本結(jié)構(gòu)接口電路基本結(jié)構(gòu)是一組核心寄存器是一組核心寄存器(1.3.2(1.3.2節(jié)中的接口節(jié)中的接口 基本電路基本電路) )，CPUCPU通過(guò)讀寫(xiě)通過(guò)讀寫(xiě)這些寄存器這些寄存器來(lái)與設(shè)備通信來(lái)與設(shè)備通信，在外部只，在外部只 需與需與I/OI/O設(shè)備連接。設(shè)備連接。 1.4.2 接口電路芯片的選擇接口電路芯片的選擇 根據(jù)接口電路所擔(dān)負(fù)任務(wù)的復(fù)雜程度不同，根據(jù)接口電路所擔(dān)負(fù)任務(wù)的復(fù)雜程度不同，搭建接口電路的搭建接口電路的 元器件有多種選擇，元器件有多種選擇，可采用一般