微机接口技术与应用第一章.ppt

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，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、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,