計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)第一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五課程復(fù)習(xí)

課程總體要求1．較深入地了解微機(jī)接口的組成及工作原理；2．掌握微機(jī)的各種接口方式；3．掌握分析和設(shè)計(jì)典型接口（包括軟硬件）的方法。第二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第1章緒論

1.1概述：微處理器及其發(fā)展，微型機(jī)發(fā)展趨勢，微機(jī)系統(tǒng)的組成、基本結(jié)構(gòu)1.2什么是接口1.3接口的功能1.4接口的基本組成1.5接口的分類：按應(yīng)用分類，按接口功能分類第三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五接口的分類一、按應(yīng)用分類1．用戶交互接口2．輔助操作接口3．傳感接口4．控制接口第四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第2章輸入輸出技術(shù)

2.1概述2.2輸入輸出的尋址方式：存儲(chǔ)器映象尋址方式，I/O映象尋址方式2.3輸入輸出控制方式：無條件傳送控制方式，程序查詢傳送控制方式，中斷傳送控制方式，直接存儲(chǔ)器存?。―MA）方式2.4中斷控制器8259A：8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能、工作方式、編程2.5DMA控制器8237A：8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能、工作方式、編程第五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第3章存儲(chǔ)器接口

3.1概述：存儲(chǔ)器的分類、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器3.2典型存儲(chǔ)芯片3.3存儲(chǔ)器與CPU的接口3.4動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器及其接口3.5存儲(chǔ)器的擴(kuò)充與驅(qū)動(dòng)：存儲(chǔ)器的擴(kuò)充、總線的驅(qū)動(dòng)、CPU時(shí)序與存儲(chǔ)器存取速度之間的配合3.6軟盤及軟盤控制器：軟盤的結(jié)構(gòu)、軟盤的分類、軟盤驅(qū)動(dòng)器3.7硬盤存儲(chǔ)器：硬盤與硬盤驅(qū)動(dòng)器、硬盤的幾個(gè)基本概念、硬盤適配器3.8光盤存儲(chǔ)器：光盤存儲(chǔ)器的分類、工作原理、CD-ROM光盤結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器與適配器、光驅(qū)技術(shù)第六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第4章數(shù)據(jù)通信方式及常用接口芯片

4.1概述4.2可編程并行接口8255A：8255的結(jié)構(gòu)、方式選擇、工作方式特點(diǎn)、4.3可編程多功能接口8155：8155的結(jié)構(gòu)及引腳、工作方式與基本操作4.4可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8254：8254的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能、工作方式、編程4.5實(shí)時(shí)時(shí)鐘與CMOSRAM：MC146818的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能、工作方式、編程4.6串行通信基礎(chǔ)：串行通信方式、波特率、數(shù)據(jù)傳送方式、調(diào)制與解調(diào)4.7可編程異步通信接口8250：8250的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能、編程第七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五可編程多功能接口8155第八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五8254的通道結(jié)構(gòu)第九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五MC146818的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1．時(shí)基輸入與時(shí)鐘輸出：可接入三種頻率的時(shí)鐘：4.197304MHz、1.048576MHz、32.768KHz。2．中斷周期/方波速率選擇邏輯：用于選擇中斷周期的長短和方波輸出頻率的大小，二者的選擇不是任意的，而是具有連鎖性和相關(guān)性，有固定的16種組合。3．方波輸出邏輯4．總線接口5．時(shí)鐘日歷修改邏輯與BCD/二進(jìn)制增加邏輯：采用二種數(shù)制，即二進(jìn)制計(jì)數(shù)和BCD碼計(jì)數(shù)，由編程選擇。6．寄存器組：有A、B、C、D4個(gè)8位寄存器，用于保存CPU送來的編程控制字和芯片本身的某些狀態(tài)。7．時(shí)鐘、報(bào)警、日歷RAM：用于保存秒、分、時(shí)等時(shí)鐘日歷信息及報(bào)警時(shí)間信息。8．用戶RAM：50個(gè)字節(jié)，可使用戶保存其它信息。第十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五8250內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖第十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院計(jì)算機(jī)接口技術(shù)主講人：趙宏偉教授總學(xué)時(shí)：32

吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

第二講總復(fù)習(xí)第十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第5章總線及其接口

5.1概述：總線、總線標(biāo)準(zhǔn)、總線的分類5.2IBMPC總線5.3ISA總線5.4PCI總線5.5STD總線：模塊化設(shè)計(jì)、STD總線規(guī)范、STD總線工業(yè)控制機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)模式5.6IEEE488總線：IEEE488總線的特點(diǎn)、總線結(jié)構(gòu)、總線定義及功能、總線數(shù)據(jù)的傳送技術(shù)5.7RS-232C串行接口總線：RS-232C總線標(biāo)準(zhǔn)、串行接口應(yīng)用舉例5.8CAN總線第十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五CAN節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)獨(dú)立CAN接口集成CAN接口第十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第6章模擬通道及其接口6.1概述6.2D/A轉(zhuǎn)換及其接口：D/A轉(zhuǎn)換原理、8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832、8位CPU與超過8位的DAC接口、12位D/A轉(zhuǎn)換器DAC1210。6.3A/D轉(zhuǎn)換及其接口：A/D轉(zhuǎn)換原理、8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809、12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器MC14433。6.4V/F轉(zhuǎn)換及其接口：V/F轉(zhuǎn)換原理、V/F轉(zhuǎn)換器LM3316.5采樣保持器：采樣保持原理、采樣保持器的主要性能指標(biāo)、LF398及其應(yīng)用。6.6多路模擬開關(guān)CD4051

第十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五DAC0832的內(nèi)部構(gòu)造第十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)第十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五AD574內(nèi)部結(jié)構(gòu)第十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五由CD4051、LF398等芯片組成的應(yīng)用電路第十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第7章外部設(shè)備及其接口7.1概述7.2LED數(shù)碼顯示器及其接口：LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理、LED顯示器與顯示方式、LED顯示器接口。7.3打印機(jī)及其接口：打印機(jī)概述、微型打印機(jī)。7.4繪圖儀及其接口7.5CRT顯示器及其接口：顯示器的工作原理、CRT控制器、顯示器的基本概念、顯示器技術(shù)。7.6鍵盤及其接口：PC系列機(jī)鍵盤、抖動(dòng)與串鍵、獨(dú)立式鍵盤、矩陣鍵盤、鍵盤工作方式。7.7鼠標(biāo)器及其接口7.8BCD撥碼盤及其接口7.9掃描儀及其接口：掃描儀的工作原理、掃描儀的分類、掃描儀的性能指標(biāo)、幾個(gè)掃描儀的應(yīng)用問題。第二十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五軟件譯碼顯示器接口第二十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五LQ-1600K打印機(jī)主要結(jié)構(gòu)WPD7810HGPLAROM64KBRAM8KBRAM32KBROM(CC0)ROM(CC1)打印頭控制走紙字車電機(jī)控制打印驅(qū)動(dòng)電路字車電機(jī)驅(qū)動(dòng)走紙電機(jī)控制電磁鐵控制電路電磁鐵走紙電機(jī)字車電機(jī)打印頭字庫擴(kuò)展卡A字庫擴(kuò)展卡B接口面板電源第二十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五顯示器的工作原理第二十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五矩陣鍵盤的行掃描法第二十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第8章抗干擾技術(shù)8.1概述：干擾的含義、干擾的來源、干擾竄入的渠道、干擾抑制方法。8.2空間干擾的抑制：屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)。8.3供電系統(tǒng)干擾的抑制8.4過程通道干擾的抑制：去耦和濾波、隔離技術(shù)、光纖傳輸?shù)脑砑皯?yīng)用。8.5軟件抗干擾技術(shù)第二十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五填空題1．打印機(jī)按其結(jié)構(gòu)分為＿擊打式＿和＿非擊打式＿兩種。2．AD574采用的轉(zhuǎn)換原理是＿逐次逼近式＿。3．常見的A/D轉(zhuǎn)換器分為＿計(jì)數(shù)式＿和＿逐次逼近式＿，＿雙積分式＿和＿并行式＿四種。其中抗干擾性最好的是＿雙積分式＿，但它的主要缺點(diǎn)是＿速度慢＿。4．4KB容量的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，若首地址為A4000H，則末地址為＿A5000H＿。5．采用SDLC/HDLC方式時(shí)，標(biāo)志場信息為＿01111110＿。6．鍵盤按其提供編碼方式分為＿編碼鍵盤＿和＿非編碼鍵盤＿兩種。7．LED七段顯示器的顯示方式分為＿靜態(tài)顯示＿和＿動(dòng)態(tài)顯示＿兩種。8．8255A的＿C＿端口可工作于位控方式,＿A＿端口可工作于雙向方式。9．DAC1210的分辨率是＿12位＿。第二十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五簡答題（1）1.接口按應(yīng)用分為哪幾類？每一類試舉一例。答：從應(yīng)用角度分類，微計(jì)算機(jī)接口一般可分為四種基本類型。用戶交互接口：鍵盤接口輔助操作接口：CPU與ROM及RAM接口傳感接口：壓力傳感器接口控制接口：LED顯示燈接口2.什么是接口？接口的功能是什么？答：在微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU與外部設(shè)備之間的聯(lián)系，需要有特定的硬件連接和相應(yīng)的軟件控制。完成這一任務(wù)的軟、硬件綜合稱為接口。接口應(yīng)具有以下功能。（1）地址譯碼或設(shè)備選擇（2）數(shù)據(jù)緩沖和鎖存（3）信息格式與電平轉(zhuǎn)換（4）數(shù)據(jù)傳送的協(xié)調(diào)。

第二十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五簡答題（2）3.設(shè)計(jì)一個(gè)查詢式輸入的接口電路，并根據(jù)這一電路編寫相應(yīng)的查詢輸入程序。答：程序查詢方式的硬件接口部分應(yīng)包括數(shù)據(jù)端口，狀態(tài)端口，端口選擇及控制邏輯等三個(gè)部分。端口選擇及控制邏輯由地址譯碼器和邏輯部門電路組成，最終產(chǎn)生有效的數(shù)據(jù)端口及狀態(tài)端口的片選信號(hào)（或稱設(shè)備選擇信號(hào)）。狀態(tài)端口一般就是三態(tài)緩沖器，而數(shù)據(jù)端口可能是三態(tài)緩沖器（對(duì)輸入設(shè)備而言）或數(shù)據(jù)鎖存器（對(duì)輸出設(shè)備而言）。數(shù)據(jù)傳送通過數(shù)據(jù)總線進(jìn)行（8088是8位），而狀態(tài)信息往往只需要一位，它可以連接到CPU數(shù)據(jù)總線的任一位上，由程序控制識(shí)別這一位的狀態(tài)，進(jìn)而作出判斷：是允許數(shù)據(jù)傳送，還是需要繼續(xù)查詢狀態(tài)。程序?qū)γ總€(gè)I/O設(shè)備的查詢，是通過檢查該設(shè)備的狀態(tài)標(biāo)志來實(shí)現(xiàn)的。例如，某一I/O設(shè)備的狀態(tài)標(biāo)志為“1”，表示該設(shè)備已準(zhǔn)備好，可以同CPU交換數(shù)據(jù)，否則，就不能與CPU交換數(shù)據(jù)，而要繼續(xù)查詢狀態(tài)標(biāo)志。因此最簡單的查詢方法是用輸入指令I(lǐng)N逐個(gè)讀取I/O設(shè)備的狀態(tài)標(biāo)志，并對(duì)狀態(tài)標(biāo)志進(jìn)行相應(yīng)的測試。第二十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五簡答題（3）4.簡述8254的三種讀出方式。答：①簡單讀出方式。一個(gè)計(jì)VE道的現(xiàn)有計(jì)數(shù)值可以通過讀取減1計(jì)數(shù)器CE而獲得（在未鎖存的狀態(tài)下，OL跟隨CE，即CE的狀態(tài)可通過OL讀出）。②鎖存讀出方式。該方式利用一條鎖存命令，該命令是控制字中讀/寫格式的一種組合，可作為命令的特征碼。③回讀命令方式?；刈x命令是讀取某通道的現(xiàn)有計(jì)數(shù)值及（或）狀態(tài)的命令。5．簡述MC146818的基本功能。答：MC146818是MOTOROLA公司生產(chǎn)的CMOS實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片，該芯片可產(chǎn)生秒、分、時(shí)，星期、日、月及年等7個(gè)時(shí)標(biāo)，可通過程序讀取或修改這些時(shí)標(biāo)，可提供100年日歷，可編程任意設(shè)定定時(shí)中斷，定時(shí)范圍由30.517μs至23時(shí)59分59秒，還有CMOSRAM存儲(chǔ)器，其應(yīng)用十分廣泛。第二十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五簡答題（4）6．簡述模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本過程。答：采樣與量化是A/D轉(zhuǎn)換的基本過程。（1）采樣。為了把一個(gè)連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，就必須首先把模擬信號(hào)在時(shí)間上離散化，也就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣。采樣的過程一般是：先使用一個(gè)采集電路，按等距離時(shí)間間隔，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，然后用保持電路將采集來的信號(hào)電平保持一段時(shí)間，以便模數(shù)轉(zhuǎn)換器正確地將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。（2）量化。模擬量輸入信號(hào)被采樣以后，得到的是時(shí)間上離散，幅值上連續(xù)的信號(hào)，即離散信號(hào)，但是要想用計(jì)算機(jī)處理，就必須把這種信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間上和幅值上都離散的信號(hào)，即數(shù)字信號(hào)。這種把離散信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的過程，就是量化過程。第三十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五簡答題（5）7．8237A有哪幾種傳送方式？有哪幾種傳送類型？答：有四種工作方式：（1）單字節(jié)傳送方式。（2）數(shù)據(jù)塊傳送方式。（3）請(qǐng)求傳送方式。（4）級(jí)連方式。采用DMA讀，DMA寫，DMA校驗(yàn)等三種不同的傳送類型。第三十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五簡答題（6）8．機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)的主要特點(diǎn)是什么？如何解決？答：抖動(dòng)是開關(guān)本身的一個(gè)最普遍的問題，它的產(chǎn)生是當(dāng)機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)閉合時(shí)，在達(dá)到穩(wěn)定之前需要短暫抖動(dòng)或彈跳幾下，即反復(fù)閉合，斷開幾次之后，才能達(dá)到可靠地閉合在一起。抖動(dòng)也存在于開關(guān)斷開時(shí)，其情形與開關(guān)閉合時(shí)相同。根據(jù)所用鍵的不同質(zhì)量，鍵的抖動(dòng)時(shí)間可為10～20ms。鍵的抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被讀入多次。解決鍵的抖動(dòng)可以使用硬件濾波方法或軟件延遲方法。硬件濾波是對(duì)每一個(gè)鍵加上R—C濾波電路，或加上RS去抖電路。這種方法通常在鍵數(shù)少的情況下使用。而鍵數(shù)較多時(shí)，則經(jīng)常采用軟件去抖動(dòng)技術(shù)，這種方法的實(shí)質(zhì)就是采用一個(gè)產(chǎn)生20ms左右延遲的子程序，以等待鍵的輸出達(dá)到完全穩(wěn)定后才去讀取代碼。第三十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五簡答題（7）9．LED顯示器的工作原理是什么？何謂共陽極？何謂共陰極？答：LED顯示器是用發(fā)光二極管顯示字形的顯示器件。在應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段顯示器。七段顯示器由七段組成，每一段是一個(gè)發(fā)光二極管，排成一個(gè)“日”字形。通過控制某幾個(gè)發(fā)光二極管的導(dǎo)通發(fā)光而顯示出某一字形，如數(shù)字0～9，字符A、B、C、D、E、F、P等。為了能采用不同的驅(qū)動(dòng)電路，一個(gè)七段顯示器內(nèi)部的七個(gè)發(fā)光二極管的連接有兩種方法。一種叫共陰極接法，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極接在一起，在使用中應(yīng)將陰極接低電平，當(dāng)某個(gè)發(fā)光管的陽極接高電平時(shí)，相應(yīng)發(fā)光二極管就被點(diǎn)亮。另一種接法叫共陽極接法，即把所有發(fā)光管的陽極在內(nèi)部連在一起，使用時(shí)應(yīng)接高電平，當(dāng)某個(gè)發(fā)光管的陰極接低電平時(shí)，相應(yīng)發(fā)光二極管就亮。第三十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五簡答題（8）10．簡述異步通信與同步通信的主要區(qū)別。答：（l）時(shí)鐘要求同步通信：發(fā)送與接收時(shí)鐘頻率精確相等。異步通信：發(fā)送與接收時(shí)鐘頻率基本相等即可。（2）控制信息同步通信：要求對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)塊附加幀信息，用于高速數(shù)據(jù)鏈路。異步通信：要求對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)字符均附加幀信息，用于低速設(shè)備，低速傳送。（3）校驗(yàn)方式同步通信：采用16位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，可靠性高。異步通信：采用1位奇偶校驗(yàn)，可靠性相對(duì)較低。第三十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五簡答題（9）11．以行掃描方式為例，簡述非編碼鍵盤的工作過程。答：行掃描法是步進(jìn)掃描方式，每次向鍵盤的某一行發(fā)出掃描信號(hào)，同時(shí)通過檢查列線的輸出來確定閉合鍵的位置。圖中給出了一個(gè)4×4的鍵盤矩陣，共有16個(gè)鍵。假設(shè)其中第2行第2列的鍵N(2,2)閉合，其余斷開，行掃描的過程是這樣的：微處理器先輸出0000到鍵盤的4根行線。第三十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五分析題1．

8259A當(dāng)前最高優(yōu)先權(quán)為IR4，若OCW2命令設(shè)置為自動(dòng)循環(huán)優(yōu)先權(quán)方式，試指出命令執(zhí)行后8259A的優(yōu)先權(quán)排隊(duì)順序。答：IR5、IR6、IR7、IR0、IR1、IR2、IR3、IR42．設(shè)某存儲(chǔ)器系統(tǒng)ROM容量為2KB，末地址為27FFH，RAM為4KB，已知其地址是連續(xù)的，且ROM區(qū)在前，RAM區(qū)在后，求該存儲(chǔ)器系統(tǒng)的存儲(chǔ)器首地址和末地址。答：首地址2000H，末地址37FFH。3．設(shè)異步串行通信的波特率為2400波特，若傳送1KB的數(shù)據(jù)，每幀信息占10個(gè)數(shù)據(jù)位，試計(jì)算傳送所需的時(shí)間。答：1024＊10＊（1／2400）＝4.3（s）4．若同時(shí)鎖存8254的0通道和1通道的狀態(tài)和計(jì)數(shù)值，試寫出其對(duì)應(yīng)的回讀命令字。答：11000110第三十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)用題（1）例：利用DAC0832設(shè)計(jì)一個(gè)三角波信號(hào)發(fā)生器，試畫出接口電路，寫出控制程序。答：

MOVDX，300HR0：MOVCX，0FFHMOVAL，00HR1：OUTDX，ALINCALLOOPR1MOVCX，0FFHR2：DECALOUTDX，ALLOOPR2JMPR0第三十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)用題（2）例：PC/XT機(jī)控制ADC0809構(gòu)成一個(gè)壓力參數(shù)采集系統(tǒng)，要求以查詢方式采集400個(gè)壓力值，存入ADBUF開始的存儲(chǔ)單元，試設(shè)計(jì)硬件接口電路，并編寫程序。答：DATASEGMENTADCBUF