西安电子科技大学.doc

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1、西安电子科技大学-西电计算 机接口与通信技术平时作业西电计算机接口与通信技术平时作业分数： 100 分一、 填空题（每空 2 分，合计 40 分） 1计算机系统由 （ 硬件 ）子系统和 （ 软件 ）子系统组成。2由于各种外设的工作原理、 工作速度、 信息格式、驱动方式差异很大，无法 与 CPU 直接匹配，需要有一个（接 口 ）电路来充当它们和CPU间的桥 梁。这部分电路被称为（ I/O 接口电 路）。I/O接口是位于（CPU ）和（ I/O 设备 ）之间。3I/O 端口的编制方法有（独立编址） 和（存储器统一编址）两种方法。4输入 / 输出的传输方式有（程序直接 控制的传输方式） 、（ 直接存

2、储器存取 DMA 传输方式 ） 和 I/O 处理机（器）传输方式5可屏蔽中断是指 （这种中断请求可以 在 CPU 的内部被屏蔽掉，即 CPU 可以 控制这种中断被响应和部被响应） 。 6中断向量是指 （中断服务程序的入口 地址）。7一般来说， 计算机总线分为 （系统总 线）、外部总线和（内部总线）三部分。8RS-232 接口是一种（串行）外部总线接口。9 8255A 可 编 程 并 行 接 口 芯 片 有 （ 3 ）个 8 位并行输入 / 输出端 口。10在串行异步通信中，在一个字符发 送之前，先发送一个（起始位 ）位。11所谓波特率是指 （每秒钟所发送的 二进制位数 ）。12.串行接口芯片8

3、251A的txd引脚的功 能是（串行数据发送引脚 ）。13 UART 中的三种错误标志有奇偶错、 溢出错和（帧错 ）。二、简答题（每题 5 分，合计 40 分）1 利用 8255A 为接口芯片（设 8255A 的端口地址为 8000H8003H）,将A组 置为方式 1 且 A 口作为输入口， PC6 和 PC7 作为输出口， B 组置为方式 1 且 B 口作为输入口。编写初始化程序。MOV DX,8003HMOV AL,10110110BOUT DX,AL2.有哪几种输入 /输出的传送方式，并 分别叙述每种方式的特点。答：主要有以下四种： 1、循环测试 I/O 方式； 2、中断处理方式； 3、

4、直接内存 存取（DMA方式；4、通道方式 程序方式 :指用输入 /输出指令，来控制 信息传输的方式，是一种软件控制方式， 根据程序控制的方法不同，又可以分为 无条件传送方式和条件传送方式。 无条件传送方式接口简单，适用于那些 能随时读写的设备。 条件传送方式 （查询 方式 ） 的特点是接口电路简单， CPU 利 用率低 （程序循环等待 ），接口需向 CPU 提供查询状态。适用于 CPU 不太忙， 传送速度要求不高的场合。要求各种外 设不能同时工作，外设处于被动状态。 中断方式 :当外设准备好时， 由外设通过 接口电路向 CPU 发出中断请求信号， CPU 在允许的情况下， 暂停执行当前正 在执

5、行的程序，响应外设中断，转入执 行相应的中断服务子程序，与外设进行 一次数据传送，数据传送结束后， CPU 返回继续执行原来被中断的程序。其特 点是 CPU 的利用率高，外设具有申请 CPU 中断的主动权， CPU 和外设之间 处于并行工作状态。但中断服务需要保 护断点和恢复断点 （占用存储空间， 降低 速度 ）， CPU 和外设之间需要中断控制 器。适用于 CPU 的任务较忙、传送速 度要求不高的场合，尤其适合实时控制 中的紧急事件处理。 存储器直接存取方式 （DMA）: 外设利用 专用的接口 （DMA 控制器 ）直接与存储 器进行高速数据传送，并不经过 CPU（CPU 不参与数据传送工作

6、），总线 控制权不在 CPU 处，而由 DMA 控制器控制。其特点是接口电路复杂，硬件开销大。大批量数据传送速度极快。适 用于存储器与存储器之间、存储器与外 设之间的大批量数据传送的场合。 3简述串行通信的协议及异步串行通信 的帧格式。答：串口通信的概念非常简单，串口按 位（bit ）发送和接收字节。尽管比按字 节（byte）的并行通信慢，但是串口可 以在使用一根线发送数据的同时用另一 根线接收数据。步串行通信的数据格式 异步通信数 据帧的第一位是开始位，在通信线上没 有数据传送时处于逻辑 “1”状态。当发送 设备要发送一个字符数据时，首先发出 一个逻辑 “0”信号，这个逻辑低电平就是 起始位

7、。起始位通过通信线传向接收设备，当接收设备检测到这个逻辑低电平 后，就开始准备接收数据位信号。 因此， 起始位所起的作用就是表示字符传送开 始。4简述 UART 中的三种错误标志及意 义。答：UART中的三种错误标志有奇偶错、 溢出错和 帧错误。UART 是一种通用串行数据总线，用于 异步通信。该总线双向通信，可以实现 全双工传输和接收。在嵌入式设计中， UART 用来与 PC 进行通信，包括与监 控调试器和其它器件，如 EEPROM 通 信。 UART 通信 UART 首先将接收到 的并行数据转换成串行数据来传输。消 息帧从一个低位起始位开始，后面是 7 个或 8 个数据位，一个可用的奇偶位

8、和 一个或几个高位停止位。接收器发现开 始位时它就知道数据准备发送，并尝试 与发送器时钟频率同步。如果选择了奇 偶，UART就在数据位后面加上奇偶位。 奇偶位可用来帮助错误校验。 在接收过 程中， UART 从消息帧中去掉起始位和 结束位，对进来的字节进行奇偶校验， 并将数据字节从串行转换成并行。UART 也产生额外的信号来指示发送和 接收的状态。例如，如果产生一个奇偶 错误， UART 就置位奇偶标志。 数据 方向和通信速度 数据传输可以首先从 最低有效位 (LSB) 开始。然而，有些 UART 允许灵活选择先发送最低有效位 或最高有效位 (MSB) 。 微控制器中的 UART 传送数据的速

9、度范围为每秒几百 位到 1.5Mb 。例如，嵌入在 ElanSC520 微控制器中的高速 UART 通信的速度 可以高达1.1152Mbps °UART波特率还 受发送和接收线对距离 (线长度 )的影 响。 目前，市场上有只支持异步通信和 同时支持异步与同步通信的两种硬件可 用于 UART 。前者就是 UART 名字本身 的含义，在摩托罗拉微控制器中被称为 串行通信接口 (SCI) ；Microchip 微控制 器中的通用同步异步收发器 (USART) 和 在富士通微控制器中的 UART 是后者 的两个典型例子。5简述 UART 发送器与接收器的工作 原理。答： UART 首先将接收

10、到的并行数据转 换成串行数据来传输。消息帧从一个低 位起始位开始，后面是 58 个数据位， 一个可用的奇偶位和一个或几个高位停 止位。接收器发现开始位时它就知道数 据准备发送，并尝试与发送器时钟频率 同步。如果选择了奇偶， UART 就在数 据位后面加上奇偶位。奇偶位可用来帮 助错误校验。 在接收过程中， UART 从消息帧中去掉起始位和结束 位，对进来的字节进行奇偶校验，并将 数据字节从串行转换成并行。 UART 也 产生额外的信号来指示发送和接收的状 态。例如，如果产生一个奇偶错误， UART 就置位奇偶标志。 数据传输可以首先从最低有效位 (LSB) 开始。 然而，有些 UART 允许灵

11、活选择 先发送最低有效位或最高有效位 (MSB) 。 微控制器中的 UART 传 送数据的速度范围为每秒几百位到1.5Mb。例如，嵌入在 ElanSC520微控 制器中的高速UART通信的速度可以 高达1.1152Mbps oUART波特率还受发 送和接收线对距离（线长度）的影响。6.说明异步通信的字符格式。画出在 1200波特率下，发送字符数据01010101 的波形图，注出时间关系。假定采用奇 校验，使用一位停止位。答：异步通信的字符格式为：1位起始位；58位数据位；1位奇偶校验位；12位停止位；在1200 波特率下，发送字符数据 01010101 的波形图及时间关系：7简述 I/O 接口

12、、 I/O 端口、 I/O 接 口技术的概念。CPU 与外部设备、 存储器的连接和数据 交换都需要通过接口设备来实现， 前者被称为 I/O 接口，而后者则被 称为存储器接口。存储器通常在 CPU 的同步控制下工作， 接口电路 比较简单；而 I/O 设备品种繁多， 其相应的接口电路也各不相同，因 此，习惯上说到接口只是指 I/O 接 口。接口一般是指硬件连接的接口 ,如 USB 接口， COM 接口,串口等。端口一般是指软件端口，是给信息通讯 所划分的通道口，是相对于软件来 说的，如 HTTP 的 80 端口等。I/O 接口是一电子电路 （以 IC 芯片或接 口板形式出现 ),其内有若干专用 寄

13、存器和相应的控制逻辑电路构成 它是 CPU 和 I/O 设备之间交换信息 的媒介和桥梁 .CPU 与外部设备、 存储器的连接和数据交换都需要通 过接口设备来实现，前者被称为 I/O 接口，而后者则被称为存储器 接口。存储器通常在 CPU 的同步 控制下工作，接口电路比较简单； 而 I/O 设备品种繁多，其相应的接 口电路也各不相同，因此，习惯上 说到接口只是指 I/O 接口。8 假定在串行通信时设定的数据传输 率为 1200bit/s，8 位数据位，无校验， 一个停止位， 则传送完 4KB 的文件，需 要多长时间？答：因为一帧包含8位数据位，1个停 止位，加上起始位共10位，波特率为1200b

14、it/s，所以，传送完4KB的文件，所需时间为：1/1200 4X 1024 X 134ms三、.设计题（每题5分，合计20分）1.若在PC/XT系统总线上扩充设计 一个输出端口，分配给该输出端口 的地址为288H输出锁存器选用 74LS273试画出该输出端口与系统 总线的接口电路图。2-lsial±lli15LieLL2 o 12 3 4 5 6 7 QQQQQQQQ 03334567 -Ep DDDDDDDDOC3r4T-L5l14l一17I一aj1TUJOECP0上升常000上弭證1100/1X保持1XX为高阻2利用 8255A 为接口芯片（设 8255A 的端口地址为 280

15、H283H ），将 PA 口设置为方式 0 输入， PB 口设置为 方式 1 输入， PC 口设置为方式 0 输 出，试写出初始化程序。解： MOV DX,283HMOV AL,92HOUT DX,AL8INTI50 ： MOV DX ,02FBHMOV AL ,80HOUT DX ,AL; 将通信控制寄存器 D7=1MOV DX ,2F8HMOV AL ,0CHOUT DX ,AL;锁存除数低8位INC DXMOV AL ,0絆DX ,AL;锁存除数高8MOV DX ,2FBHMOV AL ,0AH;初始化通信线控制寄存器OUT DX ,AL;数据为 7位，停止位为 1 位，奇校验MOV D

16、X ,2FCH ; 初 始 化MODEM 控制器; 使 DTR 和 RTSMOV AL ,03H 均为低电平 OUT DX ,AL MOV DX ,2F9H MOV AL ,03HOUT DX ,AL; 写中断允许寄存器 从上面的初始化程序可以看到，首先 写除数锁存器。为了写除数，首先写 通信线控制寄存器，使 DLAB=l ，然 后写入 16 位的除数 000CH ，即十进 制数 12。由于加在 XTAL1 上的时钟 频率为 1 8432MHZ ，故波特率为 9600 波特。分频系数=基准时钟*（16波特率）3 试编写使8251A可以发送数据的一 段程序。将8251A设定为异步传送方式， 波特

17、率系数为 64，采用偶校验， 1 位停 止位，8位数据位。8251A与外设有握手 信号，采用查询方式发送数据。假设 8251A的数据端口地址为 04AOH控制口 地址为04A2H（ 12分）MOVDX,2F3H MOVAL,80HOUT DX,AL;8255A 初始化MOV DX,2F0HMOV AL,3FHOUT DX,AL; 向 PA 口输出 0 字符代码但在 8251A 初始化之前应用软件方法使 8251A 复位。4.某一 A/D变换器的电原理图及主要 工作时序如下图所示。号输入变换结束工作时序A1us启动变换开始,D0>8STA*'位乍0C-Ak-换时间电原理图|D7 ：

18、STA-I-模t 信EOC 若分配给8255A的端口地址为2F0H- 2F3H试将此A/D变换器通过8255A与PC/XT系统总线连接起来。 编写包括8255A初始化在 内的对模拟输入信号采集变换 一次的程序，并将变化后的数 据存入DL.答： A/D 变换器通过8255A 与PC/XT 系统总线的连接:矚*BESETransEi-TO?TO帝LIAOPSOPCD 编写包括8255A 初始化在内的对模拟输入信号采集变换一次的程序，并将变化后 的数据存入DL。MOVDX,2F3HMOVAL,10010001BOUTDX,AL;8255A 初始化MOVDX,2F1HMOVAL,00HOUTDX,AL;PB0=STRAT=0MOVAL,01HOUTDX,AL;PB0=STRAT=1NOPMOVAL,00HOUTDX,AL;PB0=STRAT=0MOVDX,2F2HWAIT1:INAL,DX;读EOC状态TESTAL,00000001BJZWAIT1;查询A/D 转换结束？MOVDX,2F0HINAL,DX ；读 A/D 转换结果MOVDL,AL ；存结果