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微机接口技术期末复习题第1章 微机接口技术概述重点：掌握基本概念及地址译码电路的设计方法(必考)第2章 微型计算机系统总线 1、 总线按性质可分为哪几类？在微机中采用总线结构有何好处？答：按总线性质分，可分为三类：数据总线，其上传送数据信息，其数目的多少决定了一次能够传送数据的位数。地址总线，其上传送地址信息，其数目的多少决定了系统能够直接寻址存储器的地址范围。控制总线，其上传送各种控制信息，用于协调系统中各部件的操作。 在微机中采用总线结构意义在于：（1）简化了系统结构。采用总线结构后，系统中各功能部件之间的相互关系变为面向总线的单一关系。整个微机系统的结构简单规整、清晰明了，大大减少各模块间的连线。（2）简化了系统的设计。总线结构使各功能部件间的相互关系变为面向总线的单一关系，也为微机产品的标准化、系列化和通用性提供了方便。硬件、软件的设计简单，且具有互换性和通用性。（3）提高系统的可扩充性。由于总线实行标准化，系统的扩充就十分方便。2、 采用一种总线标准进行微型计算机的硬件结构设计具有什么优点？答：为适应用户不断变化的要求，微机系统设计必须采用模块化设计，不同的模块组合形成一定的功能。模块之间的连接关系采用标准的总线结构可使不同功能的模块便于互连，兼容性好、生命周期长。模块采用标准化总线结构设计可使模块的生产供应规模化、多元化、价格低、有利于用户。3、 一个总线的技术规范应包括哪些部分？答：总线技术规范应包括：(1)机械结构规范：模块尺寸、总线插头插座形式与结点数以及模块与插头插座的机械定位。(2)功能规范：总线信号名称、功能以及相互作用的协议。(3)电气规范：总线中每个信号工作时的有效电平、动态转换时间、负载能力以及电气性能的额定值与最大值。4、 总线的定义是什么？简述总线的发展过程。答：总线就是两个以上模块(或子系统)间传送信息的公共通道，通过它模块间可进行数据、地址码及命令的传输。最早的标准化总线是S-100总线(1975)，80年代初IBM PC/XT个人计算机采用8位ISA总线，之后又在IBM PC/AT机上推出16位ISA总线。随着外设接口对总线性能要求的不断提高，出现了EISA总线及PCI总线。PCI总线目前已被个人计算机广泛采用，成为新的工业标准。5、 为什么要引入局部总线？它的特点是什么？答：早期的扩充总线(ISA总线)工作频率低，不能满足象图形、视频、网络接口等高数据传输率I/O设备的要求。在处理器的系统总线与传统扩充总线之间插入一个总线层次，它的频率高于传统扩充总线，专门连接高速I/O设备，满足它们对传输速率的要求。这一层次的总线就是局部总线。局部总线与系统总线经桥接器相连，局部总线与传统扩充总线也经桥接器相连，三个层次的总线相互隔开，各自工作在不同的频宽上，适应不同模块的需要。6、 总线定时协议分哪几种？各有什么特点？答：总线有三种定时方法。(1)同步定时，信息传输由公共时钟控制，总线信号中包括一个时钟信号，各模块上所有的操作都在时钟开始时启动。(2)异步定时，信息的传输的操作均由源或目的的特定信号跳变所确定，总线上每一个操作的发生均取决于前一个操作的发生，总线操作过程不用公共时钟来同步。(3)半同步定时，总线上各操作之间的时间间隔可以变化，但这个变化只允许为公共时钟周期的整数倍，信号的出现，采样和结束以公共时钟为基础。7、 总线上数据传输分哪几种类型？各有什么特点？答：分单周期方式和突发方式两种。在单周期方式中，每个总线周期只传送一个数据。在突发方式下，占用一次总线要进行多个数据的传输，源模块发出首地址去访问目的模块的数据1，以后的数据是在首地址的基础上按一定的规则去寻址目地模块。8、 总线的指标有哪几项，它工作时一般由哪几个过程组成？答：总线的指标有(1)总线宽度，一次总线操作可以传输的数据位数；(2)总线工作频率，总线上基本定时时钟的频率，它代表总线操作的最高频率；(3)单个数据传输所用时钟周期数。总线上信息传输过程可分解为：(1)请求总线；(2)总线裁决；(3)寻址；(4)数据传送；(5)错误检查。9、 为什么要进行总线仲裁？答：总线结构的特点是，一个传送信息的公共通路总线为多个模块共同使用。但在某一时刻，只能允许一个主模块使用总线进行数据传输。当有多个主模块要占用总线进行数据传输时，要有一个总线的请求及转交的过程，首先按一定规则进行总线使用权的仲裁，把总线的使用权交给优先级最高的请求者。10、 为什么集中式总线仲裁方式优于菊花链式？答：菊花链式为串行总线仲裁逻辑，离处理器较远的主模块因前级主模块的占用而在较长时间内得不到响应，优先权的级别与逻辑上级连位置有关，因此灵活性差，缺少公平性。集中式为并行总线仲裁逻辑，请求与响应信号都是独立与仲裁逻辑相连，优先级的处理可采用多种方式，不至因为某个请求设备的故障而造成整个仲裁逻辑的瘫痪，灵活性好。11、 ISA 16位总线是在ISA 8位总线基础上扩充了哪些信号而形成的？答：ISA 16位总线在ISA 8位总线基础上把数据线由8位扩充到16位，把地址线由20位扩充到24位；还扩充了中断请求信号、DMA请求与响应信号；还增加了16位数据访问的控制信号等。12、 PCI总线访问时，怎样的信号组合启动一个总线的访问周期，又怎样结束一个访问周期？答：PCI总线上的主设备取得总线控制权以后，在CLK-1期间发出FRAME#有效信号、要访问的从设备的地址信号及操作类型的命令字，从而启动了一个总线访问周期。结束一个访问周期是通过使FRAME#信号变为无效且保持主设备准备就绪信号IRDY#为有效，完成最后的数据传送后结束这个总线操作。此外用STOP#信号从设备可以主动仃止数据访问周期。填空题1、如果一个部件希望向另一个部件发送消息，它必须首先获得总线的，然后通过总线传送数据。2、总线同步定时协议中，事件出现在总线的时刻由总线确定，总线周期的长度是的 3、总线仲裁部件通过采用策略或向量策略，选择其中一个主设备作为总线的下一次控制逻辑，接管总线控制权。4、集中式仲裁分为方式。5、在链式查询方式中，除了一般的总线外，还另外设置了3根控制线，这3根控制线是 6、在链式查询方式中，离中央仲裁器最近的设备具有最高优先权，链式查询通过接口的实现。7、在计时器定时查询中，如果计数器的值与请求总线的设备地址值一致，则该设备对BS线置，表示该设备获得了总线使用权，同时中止记数查询。8、协议要求总线上的所有模块由的时钟脉冲控制操作过程，各模块的所有动作均在时钟周期的开始产生，并且多数动作在个时钟周期内完成。9、数据在总线中的传输模式主要有 10、总线的一次信息传送一般分为请求总线,寻址（目的地址）,信息传送,状态返回共五个阶段。11、PCI总线采用总线仲裁方式，可进行猝发式数据传输。12、PCI总线的数据总线为位，地址总线为位，采用定时协议。13、在电气信号上，总线标准完全兼容PCI标准，该总线对主存的读写操作实行处理第3章 DMA及DMA控制器1. 比较中断与DMA两种传输方式的特点。答：中断方式下，外设需与主机传输数据时要请求主给予中断服务，中断当前主程序的执行，自动转向对应的中断处理程序，控制数据的传输，过程始终是在处理器所执行的指令控制之下。直接存储器访问(DMA)方式下，系统中有一个DMA控制器，它是一个可驱动总线的主控部件。当外设与主存储器之间需要传输数据时，外设向DMA控制器发出DMA请求，DMA控制器向中央处理器发出总线请求，取得总线控制权以后，DMA控制器按照总线时序控制外设与存储器间的数据传输而不是通过指令来控制数据传输，传输速度大大高于中断方式。2. 8237A的地址线为什么是双向的？答：8237A的A0A3地址线是双向的，当8237A被主机编程或读状态处于从属状态，A0A3为输入地址信号，以便主机对其内部寄存器进行寻址访问。当8237A取得总线控制权进行DMA传送时，A0A3输出低4位地址信号供存储器寻址对应单元用，A0A3必需是双向的。3. 说明8237A单字节DMA传送数据的全过程。答：8237A取得总线控制权以后进行单字节的DMA传送，传送完一个字节以后修改字节计数器和地址寄存器，然后就将总线控制权放弃。若I/O的DMA请求信号DREQ继续有效，8237A再次请求总线使用权进行下一字节的传送。4. 8237A单字节DMA传送与数据块DMA传送有什么不同？答：单字节传送方式下，8237A每传送完一个字节数据就释放总线，传送下一字节时再请求总线的控制权。块传送方式下8237A必须把整个数据块传送完才释放总线。5. 8237A什么时候作为主模块工作，什么时候作为从模块工作？在这两种工作模式下，各控制信号处于什么状态，试作说明。答：8237A取得总线控制权后，开始进行DMA传送过程，此时8237A作为主模块工作。8237A在被处理器编程或读取工作状态时，处于从模块工作状态。8237A处于从模块时，若CS#=0、HLDA=0说明它正被编程或读取状态，IOR#与IOW#为输入，A0A3为输入。8237A处于主模块时，输出地址信号A0A15 (低8位经A0A7输出，高8位经DB0DB7输出)。8237A还要输出IOR#、IOW#、MEMR#、MEMW#、AEN、ADSTB等有效信号供DMA传送过程使用。6. 说明8237A初始化编程的步骤。答：(1)写屏蔽字，阻止某通道的DMA请求。(2)写命令字(8号端口地址)，确定信号有效电平、优先级方式、通道工作允许等。(3)写模式字(B号端口地址)，确定某通道传送方式、传送类型、地址寄存器变化方式等。(4)置0先/后触发器。(5)设置基地址寄存器、基字节数寄存器的初值（放在命令字之前也可以）。(6)清除某通道屏蔽位，允许8237A响应其DMA请求。7. 8237A选择存储器到存储器的传送模式必须具备那些条件?答：必须使用8237A内部的暂存器作为数据传送的缓冲器。8237A通道0的地址寄存器存放存储器的源地址、通道1的地址寄存器存放存储器的目的地地址、字节计数器存放传送的字节数，建立通道0的软件DMA请求来启动这一传输过程8掌握8237A的初始化编程方法第4章 串行通信接口1. 试述数据通信的分类及其特点? 答：数据通信根据数据传输方式的不同分为并行通信和串行通信。并行通信是指以字节为传输单位，数据的各位同时进行传送的通信方式，这种方式使用的传输线较多，传输速度较快，一般无固定的格式要求，适合于并行外部设备与计算机进行近距离、大量和快速的信息交换；串行通信是指以位为传输单位，数据的各位一位一位依次顺序进行传送的通信方式，这种方式使用的传输线少，但传输速度较慢，一般有固定的格式要求，适合于串行外部设备与计算机进行远距离、速度要求不很高的信息交换。2. 试述串行通信的分类及其特点?答：串行通信有两种基本工作方式，即异步方式和同步方式。串行异步通信方式是以字符为单位进行传输的，由起始位和停止位来实现字符的界定和同步的；发送/接收工作不同步，由于要在每个字符的前后加上起始位和停止位这样一些附加位，使得传输效率变低了，一般用在数据速率较慢的场合。同步通信方式的数据格式根据控制规程常分为：面向字符及面向比特两种。同步通信方式在每个数据前后不加起始位和停止位，而是将数据顺序连接起来，以一个数据块为传输单位，由同步控制符或规定标志界定；发送/接收工作同步要求高；数据传输速率较高；同步通信方式一般用在传送信息量大，要求传送速率很高的系统中。3. 在串行通信中，什么叫单工、半双工、全双工工作方式？ 答：串行通信时，数据在两个站之间进行传送，按传送方向的不同，可分为三种传输制式，这就是单工、半双工和全双工方式。单工是指通信的两端只允许数据按照一个固定的方向传送，即通信的两端只允许一个发送一个接收；半双工方式是指参加通信的两端均具备接收或发送数据能力，但不允许在同一时刻既发又收；全双工方式是指通信的两端均具备接收或发送数据能力，允许在同一时刻既发又收。4. 在远距离数据传输时，为什么要使用调制解调器？答：在远距离传输时，通常使用电话线进行传输，电话线的频带比较窄，一般只有几KHz，因此传送音频的电话线不适于传输数字信号，高频分量会衰减的很厉害，从而使信号严重失真，以致产生错码。使用调制解调器，在发送端把将要传送的数字信号调制转换成适合在电话线上传输的音频模拟信号；在接收端通过解调，把模拟信号还原成数字信号。5. 全双工和半双工通信的区别是什么？在二线制电路上能否进行全双工通信？为什么？答：全双工和半双工通信，双方都既是发送器又是接收器。两者的区别在于全双工可以同时发送和接收。半双工不能同时双向传输，只能分时进行。在二线制电路上是不能进行全双工通信的，只能单端发送或接收。因为一根信号线，一根地线，同一时刻只能单向传输。6. 同步传输方式和异步传输方式的特点各是什么？答：同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的。7. 在异步传输时，如果发送方的波特率是600，接收方的波特率是1200，能否进行正常通信？为什么？答：不能进行正常通信，因为发送方和接收方的波特率不同，而接收端的采样频率是按传输波特率来设置。8. 一个异步串行发送器，发送具有8位数据位的字符，在系统中使用一位作偶校验，2个停止位。若每秒钟发送100个字符，它的波特率和位周期是多少？答：每个字符需要的发送位数是12位（数据位8位，校验位1位，停止位2位，起始位1位）。每秒发送100个字符共1200位。因此波特率为1200波特，位周期=833s。10. 熟悉可编程异步通信接口8251的编程和使用第5章 人机接口1. 编码键盘与非编码键盘有什么区别? 答：按照键码识别方式的不同,键盘可分为两大类:编码键盘和非编码键盘。编码键盘是指对每一个按键,由编码电路产生与其对应的唯一编码,它是一种用硬件电路来识别按键代码的键盘。非编码键盘是指利用简单的硬件和一套专用键盘程序来识别按键的位置,然后通过查表程序转换成相应的编码。2. 消除按键抖动影响的方法有几种? 答：抖动现象是指在键盘按键闭合、断开过程中，由于机械触点的弹性作用，在闭合和断开瞬间产生的抖动现象，抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为510ms。通常消除抖动的措施有硬件方法和软件方法两种。硬件方法可用硬件电路来实现,如用RC滤波电路去抖动。软件方法可用延时的方法，即检测到有键按下时,执行一个12ms的延时程序后再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持则确认为真正键按下状态，从而消除了抖动影响。3. 简述行扫描法实现键的识别的方法。答：将行线接输出口，列线接输入口，采用行扫描法，先将某一行输出为低电平，其它行输出为高电平，用输入口来查询列线上的电平，逐次读入列值，如果行线上的值为0时，列线上的值也为0，则表明有键按下。否则，接着读入下一列，直到找到该行有按下的键为止。如该行没有找到有键按下，就按此方法逐行找下去，直到扫描完全部的行和列。4. 简述用反转法实现闭合键的识别的基本方法。答：用反转法识别闭合键，需要用可编程的并行接口。行线和列线分别接在PA和PB 2个并行口上，首先让行线上的PA口工作在输出方式，列线上的PB口工作在输入方式，通过编程使PA口都输出低电平，然后读取PB口的列线值，如果某一列线上的值为0，则判定改列有某一键按下。为了确定是哪一行要对PA和PB进行反转，即对PA口重新进行初始化工作在输入方式，列线上的PB口工作在输出方式，并将刚读取的列线值从列线所接的PB口输出，再读取行线所接的PA口，取得行线上的输入值，在闭合键所在的行线上的值必定为0。这样，当一个键被按下时，必定可读得一对唯一的行值和列值。根据这一对行值和列值就可判断是哪一行哪一列的键被按下。5. LED数码管显示器共阴极和共阳极的接法主要区别是什么？答：LED数码管显示器共阴极的接法是发光二极管的阴极接地，当数码管的笔划发光二极管的阳极为高电平时，该笔划被点亮。共阳极的接法是发光二极管的阳极接高电平，当数码管的笔划发光二极管的阴极为低电平时，该笔划被点亮。总之，主要区别在于LED数码管的接法和驱动笔划的数据电平的不同。6. 设计并画出一个88小键盘及接口电路，用文字叙述方式说明键盘及接口电路的工作原理及行扫描法识别键按下的工作过程。（规定用一片8255A作接口电路，其他元器件自选。）第6章 A/D和D/A转换及其接口技术1、 A/D和D/A转换在微机应用中分别起什么作用？答：在微机应用中A/D转换器完成输入模拟量到数字量的转换，供微机采集数据。D/A转换器完成微机输出数字量到模拟量的转换，实现微机控制。2、 D/A转换器和微机接口中的关键问题是什么？对不同的D/A芯片应采用何种方法连接？答：D/A转换器和微机接口时主要注意两点：第一要了解所选用的D/A转换器本身是否带有数据锁存器，如果芯片内部带有锁存器可以直接和的数据总线相连接；如果芯片内部不带有锁存器，在接口电路中需要通过数据锁存器来连接的数据总线和D/A转换器的数据线。第二是要注意D/A转换器的位数和所要连接的微机数据总线的位数是否一致。以便决定在需要加数据锁存器时，加几级锁存器，如果CPU的数据总线是8位，使用的是大于8位的D/A转换器，通常采用两级缓冲结构和CPU数据总线相连。3、 什么叫D/A转换器的分辨率？答：D/A转换器的分辨率指它所能分辨的最小输出电压与最大输出电压的比值。通常用D/A转换器输入数字量的位数来表示。4、 若一个D/A转换器的满量程（对应于数字量255）为10V。若是输出信号不希望从0增长到最大，而是有一个下限2.0V，增长到上限8.0V。分别确定上下限所对应的数。答： 因为满量程为10V，则每一步的电压变化量为= 0.039V/步于是，下限是 =51.3步 取51，即33H。上限是 = 205.1步 取205，即CDH。5、 DAC与8位总线的微机接口相连接时，如果采用带两级缓冲器的DAC芯片，为什么有时要用三条输出指令才能完成10位或12位的数据转换？答：因为在使用内部不带数据寄存器的DAC时，常常需要在DAC前面增加数据缓冲器，用来锁存CPU通过数据总线发出的数字。如果总线为8位，而DAC超过8位（例如10位或12位）时，CPU必须分2次才能把控制数字送入数据缓冲器，例如先送数据的低8位，然后送剩下的高位，因此需要执行2条输出指令。另外，为了避免DAC在得到局部输