微型計算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用(第三版)劉樂善--重要知識點(diǎn)

1、1. （為什么要設(shè)置接口）設(shè)置接口的目的有兩條 ：通過接口實(shí)現(xiàn)設(shè)備與總線的連接；連接起 來以后，CPU通過接口對設(shè)備進(jìn)行訪問，即操作或控制設(shè)備。2. 接口分為兩類：設(shè)備接口和總線橋 設(shè)備接口：是指I/O設(shè)備與本地總線（如 ISA總線） 之間的連接電路并進(jìn)行信息（包括數(shù)據(jù)、地址及狀態(tài)）交換的中轉(zhuǎn)站?？偩€橋，是實(shí)現(xiàn)微 處理器總線與PCI總線，以及PCI總線與本地總線之間的連接與信息交換（映射）的接口。3. 設(shè)備接口和總線橋的區(qū)別：首先，總線橋與接口的區(qū)別是連接對象不同。接口連接的的是I/O設(shè)備和本地總線（用戶總線），總線橋連接的是本地總線（用戶總線）和 PCI總線。其 次，傳遞信息的方法不同。接口

2、是直接傳遞信息，接口兩端的信息通過硬件傳遞， 是一種一一對應(yīng)的固定關(guān)系。 橋是間接傳遞信息， 橋兩端的信息是一種映射的關(guān)系， 并非通過硬件一 一對應(yīng)的直接傳輸，即由軟件建立起來的映射規(guī)則實(shí)現(xiàn)，可動態(tài)改變。4為什么要設(shè)置I/O設(shè)備接口 ？為什么要在ISA總線和I/O設(shè)備之間設(shè)置接口電路呢？原因： 一、微機(jī)的總線與I/O設(shè)備兩者的信號線不兼容，在信號線的功能定義，邏輯定義和時序關(guān) 系上都不一致；二，CPU與I/O設(shè)備的工作速度不兼容，CPU速度高，I/O設(shè)備速度低；三，若不通過接口，而由 CPU直接對I/O設(shè)備的操作實(shí)施控制，就會使CPU窮于應(yīng)付與I/O設(shè)備硬件打交道，從而大大降低CPU的效率；四

3、、若I/O設(shè)備直接由CPU控制，也會使I/O設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)依賴于 CPU，對I/O設(shè)備本身的發(fā)展不利。因此，有必要設(shè)置具有獨(dú)立功能的接口電路，以便協(xié)調(diào) CPU與I/O設(shè)備兩者的工作，提高 CPU的效率，不有利于I/O設(shè)備 按自身的規(guī)律發(fā)展。5.I/O設(shè)備接口的功能 1執(zhí)行CPU命令 2返回外設(shè)狀態(tài) 3數(shù)據(jù)緩沖 4信號轉(zhuǎn)換 5設(shè)備 選擇6數(shù)據(jù)寬度與數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換6.I/O設(shè)備接口與CPU交換數(shù)據(jù)的方式 1查詢方式2中斷方式3直接存儲器存?。―MA） 方式7.D/A轉(zhuǎn)換器的接口采用的數(shù)據(jù)段和交換方式是無條件傳輸。什么叫無條件？無需判斷某個狀態(tài)， 只需詢問是否需要轉(zhuǎn)換，需要轉(zhuǎn)換就轉(zhuǎn)，不需要轉(zhuǎn)換就不轉(zhuǎn)。

4、8總線橋的具體任務(wù)是？ 一是負(fù)責(zé)總線與總線之間的連接與轉(zhuǎn)換。二是完成設(shè)備信息的傳 遞。三是支持即插即用。9. 總線的概念：總線（Bus ）是計算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束，按照計算機(jī)所傳輸?shù)男畔?種類，計算機(jī)的總線可以劃分為 數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號。10. 為什么要設(shè)置總線標(biāo)準(zhǔn)？總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置主要解決不同廠家各類模塊化產(chǎn)品的兼容問題?？偩€標(biāo)準(zhǔn)：微機(jī)系統(tǒng)各組成部件之間，通過總線進(jìn)行連接和傳輸信息時，應(yīng)遵守一些協(xié)議和規(guī)范，這些協(xié)議和規(guī)范稱為總線標(biāo)準(zhǔn)。11. 總線的性能參數(shù)總線頻率總線寬度總線傳輸率同步的方式多路復(fù)用

5、負(fù)載功能信號線數(shù)總線控制方式其他性能指標(biāo)（電源電壓等級、能否擴(kuò)展64位寬度）12總線傳輸操作過程（1）申請與仲裁階段（2）尋址階段（3）傳輸階段（4）結(jié)束階段15.I/O的淵源：設(shè)備選擇功能是接口電路應(yīng)該具備的基本功能之一，因此，作為進(jìn)行設(shè)備端口選擇的I/O端口地址譯碼電路是每個接口電路中不可缺少的部分。16.端口（ Port）是接口（ In terface）電路中能被 CPU訪問的寄存器地址。17端口分類：命令（端）口、狀態(tài)（端）口、數(shù)據(jù)（端）口。18. 獨(dú)立編址和統(tǒng)一編址各自的優(yōu)缺點(diǎn)統(tǒng)一編址 方式是從存儲器空間中劃出一部分地址空間給I/O設(shè)備使用，把I/O接口中的端口當(dāng)做存儲器單元一樣進(jìn)行

6、訪問。優(yōu)點(diǎn)：由于對I/O設(shè)備的訪問是使用訪問存儲器的指令，不設(shè)置專門的I/O指令，故對存儲器使用的部分指令也可用于端口訪問。這樣就增強(qiáng)了I/O處理能力。另外，統(tǒng)一編址可給端口帶來較大的尋址空間，對大型控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是很有意義的。缺點(diǎn)：端口占用了存儲器的地址空間，是存儲器容量減小。另外，指令長度比專門的I/O指令要長，因而執(zhí)行時間較長。統(tǒng)一編址方式對I/O端口尋址必須全地址線譯碼，增加了地址線，也就增加了地址譯碼電路的硬件開銷。獨(dú)立編址 方式是接口中的端口地址單獨(dú)編址而不和存儲空間合在一起。優(yōu)點(diǎn)：I/O端口不占用存儲器空間。 使用專門的I/O指令對端口進(jìn)行操作，I/O指令端，執(zhí)行速度快。

7、對I/O 端口尋址不需要全地址譯碼，地址線少，也就簡化了地址譯碼電路的硬件。并且，由于I/O端口訪問的專門I/O指令與存儲器訪問指令有明顯的區(qū)別，是程序中I/O操作與其他操作的界限清楚、層次分明、程序的可讀性強(qiáng)。由于I/O端口地址和存儲器地址是分開的，故I/O端口地址和存儲器地址可以重疊，而不會互相混淆。缺點(diǎn)：I/O指令少，PC微機(jī)只使用IN和OUT指令，對I/O的處理能力不如統(tǒng)一編制方式。由于單獨(dú)設(shè)置I/O指令，故需要增加-IOR和-IOW的控制信號引腳，這對 CPU芯片來說應(yīng)該是一種負(fù)擔(dān)。19. 全譯碼：所有I/O地址線（A0A9 ）全部作為譯碼電路的輸入?yún)⒓幼g碼，一般在要求產(chǎn)生單個端口時

8、使用。 部分譯碼：只有高位地址線參加譯碼，產(chǎn)生片選信號-CS，而低位地址線不參加譯碼，一般在要求產(chǎn)生多個端口的接口芯片中使用。開關(guān)式譯碼:在部分譯碼方法的基礎(chǔ)上，加上地址開關(guān)來改變端口地址。一般在要求I/O端口地址需要改變時采用。20. 內(nèi)部定時：內(nèi)部定時產(chǎn)生運(yùn)算器、控制器等CPU內(nèi)部的控制時序，如取指周期、讀/寫周期、中斷周期等，主要用于CPU內(nèi)部指令執(zhí)行過程的定時。外部定時：外部定時是外設(shè)在實(shí)現(xiàn)某種功能時所需要的一種時序關(guān)系。時序配合：當(dāng)用戶在把外設(shè)和 CPU連接組成一個微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，且考慮兩者的工作時序時，不能脫離計算機(jī)內(nèi)部的定時規(guī)定，即應(yīng)以計算機(jī)的時序關(guān)系（即內(nèi)部定時）為依據(jù)， 來設(shè)計

9、外部定時機(jī)構(gòu)，使其既符合計算機(jī)內(nèi)部定時的規(guī)定，又滿足外部設(shè)備的工作時序要求，這就是所謂的時序配合。21. 定時/計數(shù)器 82C54A的應(yīng)用舉例82C54A用作測量脈沖寬度82C54A用作定時82C54A用作分頻 82C54A同時用作計數(shù)與定時22. 中斷是指CPU在正常運(yùn)行程序時，由于外部/內(nèi)部隨機(jī)事件或由程序預(yù)先安排的事件，引起CPU暫時中斷正在運(yùn)行的程序，而轉(zhuǎn)到為外部/內(nèi)部事件或?yàn)轭A(yù)先安排的事件服務(wù)的程序中去，服務(wù)完畢，再返回去繼續(xù)執(zhí)行被暫時中斷的程序。中斷源：中斷的發(fā)生事出有因，引起中斷的事件就是中斷源。中斷處理程序（或者說中斷服務(wù)程序）:CPU在在處理中斷事件時針對不同中斷源的要求給以

10、不同的解決方案的程序。中斷分類：硬中斷（外部中斷）、軟中斷（內(nèi)部中斷）硬中斷包括可屏蔽中斷INTR和不可屏蔽中斷 NMI軟中斷包括DOS中斷功能和 BIOS中斷功能 軟中斷有 DOS中斷和BIOS中斷，作用有什么不一樣DOS中斷功能的作用是對設(shè)備、文件、目錄及內(nèi)存的管理功能，涉及各個方面，可供系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序調(diào)用；BIOS中斷功能的作用是直接對系統(tǒng)中I/O設(shè)備進(jìn)行設(shè)備級控制，可供上層軟件和應(yīng)用程序調(diào)用。中斷號是系統(tǒng)分配給每個中斷源的代號，以便識別和處理。中斷號的作用：中斷號在中斷處理過程中起到很重要的作用，在采用向量中斷方式的中斷系統(tǒng)中， CPU必須通過它才可以找到中斷服務(wù)程序的入口地址，實(shí)

11、現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。23. 中斷號的獲?。篊PU對系統(tǒng)中不同類型的中斷源，獲取它們的中斷號的方法是不同的?？善帘沃袛嗟闹袛嗵?是在中斷響應(yīng)周期從中斷控制器獲取的。軟中斷INT nH的中斷號（nH）是由中斷指令直接給出的。不可屏蔽中斷 NMI及CPU內(nèi)部一些特殊中斷的中斷號 是由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置好的，如 NMI的中斷號為02H，非法除數(shù)的中斷號為 0H，等等。24. 中斷向量IV （Interrupt Vector）就是指中斷服務(wù)程序的這4個字節(jié)的入口地址。25. 可屏蔽中斷的處理過程：1.中斷申請與響應(yīng)握手 2.標(biāo)志位的處理與斷點(diǎn)保存3.向中斷服務(wù)程序轉(zhuǎn)移并執(zhí)行中斷服務(wù)程序4.返回斷點(diǎn)26.82C59A

12、對中斷管理的作用1接收和擴(kuò)充I/O設(shè)備的中斷請求 2進(jìn)行中斷優(yōu)先級排隊3.向CPU提供中斷號4.進(jìn)行中斷申請的開放與屏蔽5.執(zhí)行中斷結(jié)束命令27. 中斷向量修改的步驟：1.調(diào)用35H號功能，從向量表中讀取某一中斷號的原中斷向量， 并保存在字變量中2.調(diào)用25H號功能，將新中斷向量寫入中斷向量表中原中斷向量的位置，取代原中斷向量3.新中斷服務(wù)程序完畢后， 再用25H號功能將保存在字變量中的原中斷向量寫回去，恢復(fù)原中斷向量。28. DMA （ Direct Memory Access）方式是存儲器直接存取方式的簡稱。29. DMA傳輸?shù)倪^程1.申請階段2.響應(yīng)階段3.數(shù)據(jù)傳輸階段 4.傳輸結(jié)束階段

13、30. DMA操作類型1.數(shù)據(jù)傳輸 2.數(shù)據(jù)校驗(yàn)3.數(shù)據(jù)檢索31. DMA操作方式：1.單字節(jié)方式2.連續(xù)（塊字節(jié)）方式 3.請求（詢問）方式 4.級聯(lián)方式32. DMA控制器的兩種工作狀態(tài) DMA與一般的外圍接口芯片不同 DMA控制器是作為系統(tǒng)的主控者，能夠?qū)崿F(xiàn)兩種存儲實(shí)體之間的直接高速數(shù)據(jù)傳輸，包括存儲器之間、 存儲器與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。因此，它與一般的外圍接口芯片不同，具有接管和控制微機(jī)系統(tǒng)總線（包括數(shù)據(jù)、地址和控制線）的功能。但是，在它取得總線控制權(quán)之前，有與其他I/O接口芯片一樣，接受 CPU的控制。因此 DMA控制器在系統(tǒng)中有兩種工作狀態(tài)一主動態(tài)和 被動態(tài)，處在兩種不同的地

14、位一主控器和受控器。33. 所謂并行接口，是指接口電路與I/O設(shè)備之間采用多根數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。34. 全雙工：全雙工是通信雙方同時進(jìn)行發(fā)送和接收操作。半雙工：半雙工是通信雙方分時進(jìn)行發(fā)送和接收操作，即雙方都可發(fā)可收，但不能在同一時刻發(fā)送和接收。單工：通信雙方只能進(jìn)行一個方向的傳輸，不能有雙向傳輸。35. 串行通信的基本特點(diǎn)串行通信與并行通信的比較，有以下幾個不同的特點(diǎn)：1.串行通信是在1根傳輸線上，按位傳輸信息，并且，在一根線上既傳輸數(shù)據(jù)，又傳輸聯(lián)絡(luò)控制信號。數(shù)據(jù)與聯(lián)絡(luò)控制信號混在一起。2.為了識別在一根線上串行傳輸?shù)男畔⒘髦校囊徊糠质锹?lián)絡(luò)信號，哪一部分是數(shù)據(jù)信號，以及傳送何時開始，要求

15、通信雙方約定串行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有固 定的格式。這個格式有異步數(shù)據(jù)格式和同步數(shù)據(jù)格式之分。3.在串行通信中，對信號的邏輯定義采用負(fù)邏輯和高壓電平，與TTL不兼容，因此，在通信設(shè)備與計算機(jī)之間需要進(jìn)行邏輯關(guān)系及邏輯電平的轉(zhuǎn)換。4.串行通信要求雙方數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾时仨氁恢?，以免因速率的?異而丟失數(shù)據(jù)，故需要進(jìn)行傳輸速率的控制。5.串行通信易受干擾，出錯難以避免，故需要進(jìn)行差錯的檢測與控制。6串行通信既可用于近距離，有可以用于遠(yuǎn)距離。而后者需要外加MODEM 。36. 誤碼率：是指數(shù)據(jù)經(jīng)過傳輸后發(fā)生錯誤的位數(shù)與總傳輸位數(shù)只比。37. 檢糾錯編碼方法，具體實(shí)現(xiàn)檢錯編碼的方法很多，常用的奇偶校驗(yàn)、循環(huán)冗余碼校

16、驗(yàn)（CRC）、海明校驗(yàn)碼、交叉奇偶校驗(yàn)等。而在串行通信中應(yīng)用最多的是奇偶校驗(yàn)和循環(huán)冗 余碼校驗(yàn)。38.具體的三種錯誤：奇偶校驗(yàn)錯、溢出錯、幀格式錯39. 串行通信中的同步問題1.字符同步的方案 Y對雙同步通信（BISYNC ），接收器通過搜索12個特定的同步字符來判斷 1個數(shù)據(jù)塊的開始 $對高級數(shù)據(jù)鏈路控制同步通信 （HDLC ）, 接收器通過搜索特定字符（01111110）來判斷一個數(shù)據(jù)塊的開始。%對起止式異步通信，接收器通過檢測起始位來判斷一個數(shù)據(jù)字符的開始。2.位同步方案 接收器通過時鐘信號來接受每一位數(shù)據(jù)，規(guī)定若干個（如16個）時鐘脈沖就接收一位數(shù)據(jù)。40. 異步通信方式 異步通信是指

17、字符與字符之間的傳輸是異步的，而字符內(nèi)部位與位之間的傳輸是同步的。同步通信方式同步通信不僅要求字符內(nèi)部的位與位之間的傳輸是同步的， 而且要求字符與字符之間的傳輸也是同步的。41. 調(diào)制解調(diào)器的作用 調(diào)制解調(diào)器是將調(diào)制器和解調(diào)器合在一起的一種裝置，它具有既能把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，送到通信線路上去，又能把從通信線路上收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的功能。42波特率是每秒傳輸串行數(shù)據(jù)的位數(shù)。43. RS-485標(biāo)準(zhǔn)引入了一些新概念和新定義1.采用雙線平衡方式傳輸2.采用電位差值定義信號邏輯3.允許多點(diǎn)對多點(diǎn)通信 4.采用4芯水晶頭連接器44. 在異步方式下，8251A的初始化內(nèi)容包括：先寫內(nèi)部復(fù)位

18、命令，再寫方式命令、最后寫 命令幾部分。為了提高可靠性，往往還在寫內(nèi)部復(fù)位命令之前，向命令口寫一長串0,作為 空操作。45. A/D轉(zhuǎn)換器（簡稱 ADC ）的功能是把模擬量變換成數(shù)字量。46. 分辨率是指ADC能夠把模擬量轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。47. 轉(zhuǎn)換時間是指從輸入啟動轉(zhuǎn)換信號開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束，得到穩(wěn)定的數(shù)字量輸出為止所需的 時間，一般為 ms級和us級。48. A/D轉(zhuǎn)換器的外部特性1.模擬信號輸入線 2.數(shù)字量輸出線 3.轉(zhuǎn)換啟動線4.轉(zhuǎn)換結(jié)束線49. 鍵盤是微型計算機(jī)系統(tǒng)中最基本的人機(jī)對話輸入設(shè)備。按鍵有機(jī)械式、電容式、導(dǎo)電橡 膠式、薄膜式等多種。50. 鍵盤的結(jié)構(gòu)和與工作原理線性鍵盤由若干個獨(dú)立的按鍵組成，每個按鍵的兩端，一端接地，另一端與接口的數(shù)據(jù)線直接連接。當(dāng)無鍵按下時，所有數(shù)據(jù)線都是高電平，為全1（ 0FFH）；當(dāng)其中任意一鍵按下時，它所對應(yīng)的數(shù)據(jù)線的電平就變成低電平，故邏輯0表示有按鍵閉合。線性鍵盤的接口比較簡單，把它的數(shù)據(jù)線與并行接口芯片（如82C55A ）相連，即完成硬件連接。接口的程序也不復(fù)雜，一是判斷是否有鍵按下，通過查詢接口輸入數(shù)據(jù)是否為全1.若是全1,無鍵按下；若不是全