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1、微机接口技术与应用 (第一章）,主讲教师: 洪家平,微机 原理 及 接口 技术,课程 介绍,典型机型：IBM PC系列机,基本系统：8088CPU和半导体存储器,I/O接口电路及与外设的连接,硬件接口电路原理 软件接口编程方法,课程性质:专业技术基础课 1、硬件系列课程之一 计算机组成原理 微机原理及接口技术 计算机体系结构 2、指定选修课 以技术为主 面向应用 软硬件相结合,课程 特点,先修课程 1、数字逻辑 提供硬件基础 2、计算机组成原理 确立计算机部件功能 掌握计算机工作原理 4、汇编语言程序设计 建立必备软件基础 掌握指令系统、程序格式,先修 课程,学习方法很重要 复习并掌握先修课的
2、有关内容 课堂：听讲与理解、适当笔记 课后：认真读书、完成作业 实验：充分准备、勇于实践 总成绩考试成绩 实验成绩平时成绩,学习 要求,第一章 概述,本章内容 1.1 微机接口与接口技术 1.2 接口的功能 1.3 接口的组成 1.4 接口电路的结构形式 1.5 CPU与接口交换数据的方式 1.6 分析与设计接口电路的基本方法 1.7 接口技术的发展趋势,1.1、 微机接口与接口技术,接口就是微处理器CPU与“外部世界”的连接电路，是CPU与外界进行信息交换的中转站。,通常微型计算机的硬件系统由中央处理器（CPU或MPU）、存储器、I/O（输入/输出）设备及其接口电路组成，它们通过系统总线相连
3、，如图所示。,1、接口 1）微机系统的组成结构,2）接口的概念,本章首页,信号不兼容（功能定义、逻辑定义、时序关系） 速度不兼容 为了提高CPU的效率 为了利于外设自身的发展,3）为什么要在CPU与外设之间设置接口,2、接口技术 软件与硬件相结合 3、接口技术在微机应用中的作用,本章首页,1. 2、 接口电路的功能,1.2 接口的功能,执行CPU命令的功能 CPU对外设的控制通过接口电路完成命令口 返回外设状态的功能 正常工作状态、故障状态状态口 数据缓冲功能 输入/输出缓冲；三态特性数据口 设备选择功能 地址代码 I/O设备选择信号端口地址译码电路,信号转换功能 信号的功能定义、逻辑关系、电
4、平高低、工作时序 数据宽度与数据格式转换功能 串行通信：串 并转换、串行数据格式化,基本功能,本章首页,1.3 接口的组成,硬件电路 1）基本逻辑电路（在接口芯片中） 命令寄存器、状态寄存器、数据寄存器核心 2）端口地址译码电路（独立于接口芯片） 3）供选电路 数据传送方式PIC或DMAC； 速率控制、发声T/C； 数据宽度转换移位寄存器,本章首页,1.3、 接口的组成,软件编程 1）初始化程序段 可编程接口芯片初始化 2）传送方式处理程序段 查询检测状态 中断向量修改、允许/屏蔽、中断结束 DMA通道开放/屏蔽 3）主控程序段 4）程序终止与退出程序段 对系统硬件进行保护 5）辅助程序段 人
5、机对话、菜单设计,相互渗透,本章首页,1.4 、接口电路的结构形式,固定式结构 不可编程 半固定式结构 用GAL器件设计 可编程结构 大规模集成芯片本书重点 智能型结构 I/O处理器、通用单片微机,本章首页,1.5 、CPU与接口交换数据的方式,查询方式 CPU反复地、主动地查询外设的状态 特点：无额外的硬件开销，但CPU工作效率低 应用：CPU不太忙、传送速度不高 无条件方式是查询方式的特例,中断方式 外设主动向CPU提出中断申请； CPU与外设并行工作 特点：增加了硬件开销，提高了CPU工作效率 应用：CPU较忙、尤其是实时控制及紧急事件处理,直接存储器存取方式（DMA方式） M与I/O、
6、I/O与I/O间直接快速传送 快速性原因：硬件取代软件；提供直接通路 特点：电路结构复杂，硬件开销大 应用：高速外设进行大量数据传送,本章首页,1.6 、分析与设计接口电路的基本方法,两侧分析法 CPU一侧：CPU的类型；DB和AB的宽度；CB的逻辑定义；时序特点 外设一侧：外部特性（引脚的功能定义和逻辑定义）、工作过程 硬软件结合法 1）硬件设计方法 合理选用外围接口芯片 有针对性地设计附加电路逻辑关系与电平转换、时序配合、驱动能力 2）软件设计方法 用汇编语言（或高级语言）直接对低层硬件编程了解硬件电路工作原理 用DOS系统功能调用和BIOS调用编程标准输入/输出设备,本章首页,1.7 、接口技术的发展趋势,本章要点 接口的概念 微机系统的组成结构 为什么要在CPU与外设之间设置接口 理解接口实现的主要功能 CPU与接口交换数据的方式、各方式的特点及应用场合,发展过程：固定式简单接口、可编程复杂接口、功能强大的智能接口 发展趋势：智能化、标准化、多功能化、高集成度化,本章首页,