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计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 吉林大学远程教育学院 计算机接口技术 主讲人： 赵宏伟 教授 总学时： 32 吉林大学计算机科学与技术学院 第 一 讲 总复习 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 课程复习 课程总体要求 1较深入地了解微机接口的组成及工作原理； 2掌握微机的各种接口方式； 3掌握分析和设计典型接口（包括软硬件）的方法。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 第1章 绪 论 1.1 概 述：微处理器及其发展，微型机发展趋势，微机 系统的组成、基本结构 1.2 什么是接口 1.3 接口的功能 1.4 接口的基本组成 1.5 接口的分类：按应用分类，按接口功能分类 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 接口的分类 一、按应用分类 1用户交互接口 2辅助操作接口 3传感接口 4控制接口 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 第2章 输入输出技术 2.1 概述 2.2 输入输出的寻址方式：存储器映象寻址方式，I/O映 象寻址方式 2.3 输入输出控制方式：无条件传送控制方式，程序查询 传送控制方式，中断传送控制方式，直接存储器存取（DMA ）方式 2.4 中断控制器8259A：8259A的内部结构、引脚功能、工 作方式、编程 2.5 DMA控制器8237A：8237A的内部结构、引脚功能、工 作方式、编程 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 第3章 存储器接口 3.1 概述：存储器的分类、半导体存储器 3.2 典型存储芯片 3.3 存储器与CPU的接口 3.4 动态存储器及其接口 3.5 存储器的扩充与驱动：存储器的扩充、总线的驱动、 CPU时序与存储器存取速度之间的配合 3.6 软盘及软盘控制器：软盘的结构、软盘的分类、软盘 驱动器 3.7 硬盘存储器：硬盘与硬盘驱动器、硬盘的几个基本概 念、硬盘适配器 3.8 光盘存储器：光盘存储器的分类、工作原理、CD-ROM 光盘结构、驱动器与适配器、光驱技术 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 第4章 数据通信方式及常用接口芯片 4.1 概述 4.2 可编程并行接口8255A：8255的结构、方式选择、工 作方式特点、 4.3 可编程多功能接口8155：8155的结构及引脚、工作方 式与基本操作 4.4 可编程定时/计数器8254：8254的内部结构、引脚功 能、工作方式、编程 4.5 实时时钟与CMOS RAM：MC146818的内部结构、引脚功 能、工作方式、编程 4.6 串行通信基础：串行通信方式、波特率、数据传送方 式、调制与解调 4.7 可编程异步通信接口8250：8250的内部结构、引脚功 能、编程 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 可编程多功能接口8155 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 8254的通道结构 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 MC146818的内部结构 1时基输入与时钟输出：可接入三种频率的时钟：4.197304MHz 、1.048576MHz、32.768KHz。 2中断周期/方波速率选择逻辑：用于选择中断周期的长短和方 波输出频率的大小，二者的选择不是任意的，而是具有连锁性和 相关性，有固定的16种组合。 3方波输出逻辑 4总线接口 5时钟日历修改逻辑与BCD/二进制增加逻辑：采用二种数制， 即二进制计数和BCD码计数，由编程选择。 6寄存器组：有A、B、C 、D 4个8位寄存器，用于 保存CPU送来的编程控制 字和芯片本身的某些状态 。 7时钟、报警、日历RAM ：用于保存秒、分、时等 时钟日历信息及报警时间 信息。 8用户RAM：50个字节， 可使用户保存其它信息。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 8250 内部结构框图 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 吉林大学远程教育学院 计算机接口技术 主讲人： 赵宏伟 教授 总学时： 32 吉林大学计算机科学与技术学院 第 二 讲 总复习 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 第5章 总线及其接口 5.1 概述：总线、总线标准、总线的分类 5.2 IBM PC总线 5.3 ISA总线 5.4 PCI总线 5.5 STD总线：模块化设计、STD总线规范、STD总线工业 控制机的应用系统模式 5.6 IEEE 488总线：IEEE 488总线的特点、总线结构、总 线定义及功能、总线数据的传送技术 5.7 RS-232C串行接口总线：RS-232C总线标准、串行接口 应用举例 5.8 CAN总线 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 CAN节点的设计 独立CAN接口 集成CAN接口 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 第6章 模拟通道及其接口 6.1 概述 6.2 D/A转换及其接口：D/A转换原理、8位D/A转换器DAC 0832、8位CPU与超过8位的DAC接口、12位D/A转换器DAC 1210。 6.3 A/D转换及其接口：A/D转换原理、8位A/D转换器ADC 0809、12位A/D转换器AD574、双积分式A/D转换器MC14433 。 6.4 V/F转换及其接口：V/F转换原理、V/F转换器LM331 6.5 采样保持器：采样保持原理、采样保持器的主要性能 指标、LF398及其应用。 6.6 多路模拟开关CD4051 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 DAC 0832的内部构造 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 ADC 0809 内部结构 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 AD574内部结构 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 由CD4051、LF398等芯片组成的应用电路 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 第7章 外部设备及其接口 7.1 概述 7.2 LED数码显示器及其接口：LED显示器结构与原理、 LED显示器与显示方式、LED显示器接口。 7.3 打印机及其接口：打印机概述、微型打印机。 7.4 绘图仪及其接口 7.5 CRT显示器及其接口：显示器的工作原理、CRT控制器 、显示器的基本概念、显示器技术。 7.6 键盘及其接口：PC系列机键盘、抖动与串键、独立式 键盘、矩阵键盘、键盘工作方式。 7.7 鼠标器及其接口 7.8 BCD拨码盘及其接口 7.9 扫描仪及其接口：扫描仪的工作原理、扫描仪的分类 、扫描仪的性能指标、几个扫描仪的应用问题。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 软件译码显示器接口 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 LQ-1600K打印机主要结构 WPD7810HG PLA ROM 64KB RAM 8KB RAM 32KB ROM (CC0) ROM (CC1) 打印头控制 走纸字车电机控制 打印驱动电路 字车电机驱动 走纸电机控制 电磁铁控制电路电磁铁 走纸电机 字车电机 打印头 字库扩展卡A 字库扩展卡B 接 口 面 板 电 源 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 显示器的工作原理 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 矩阵键盘的行扫描法 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 第8章 抗干扰技术 8.1 概述：干扰的含义、干扰的来源、干扰窜入的渠道、 干扰抑制方法。 8.2 空间干扰的抑制：屏蔽技术、接地技术。 8.3 供电系统干扰的抑制 8.4 过程通道干扰的抑制：去耦和滤波、隔离技术、光纤 传输的原理及应用。 8.5 软件抗干扰技术 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 填空题 1打印机按其结构分为击打式和非击打式两种。 2AD574采用的转换原理是逐次逼近式。 3常见的A/D转换器分为计数式和逐次逼近式， 双积分式和并行式四种。其中抗干扰性最好的是 双积分式，但它的主要缺点是速度慢。 44KB容量的存储器系统，若首地址为A4000H，则末地址 为A5000H。 5采用SDLC/HDLC方式时，标志场信息为01111110。 6键盘按其提供编码方式分为编码键盘和非编码键 盘两种。 7LED七段显示器的显示方式分为静态显示和动态 显示两种。 88255A的C端口可工作于位控方式,A端口可工作 于双向方式。 9DAC1210的分辨率是12位。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 简答题 （1） 1.接口按应用分为哪几类？每一类试举一例。 答： 从应用角度分类，微计算机接口一般可分为四种基本类型 。 用户交互接口：键盘接口 辅助操作接口：CPU与ROM及RAM接口 传感接口：压力传感器接口 控制接口：LED显示灯接口 2. 什么是接口？接口的功能是什么？ 答： 在微计算机系统中，CPU与外部设备之间的联系，需要有特 定的硬件连接和相应的软件控制。完成这一任务的软、硬 件综合称为接口。 接口应具有以下功能。（1）地址译码或设备选择（2）数 据缓冲和锁存（3）信息格式与电平转换（4）数据传送的 协调。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 简答题 （2） 3. 设计一个查询式输入的接口电路，并根据这一电路编写相 应的查询输入程序。 答： 程序查询方式的硬件接口部分应包括数据端口，状态端口 ，端口选择及控制逻辑等三个部分。端口选择及控制逻辑 由地址译码器和逻辑部门电路组成，最终产生有效的数据 端口及状态端口的片选信号（或称设备选择信号）。状态 端口一般就是三态缓冲器，而数据端口可能是三态缓冲器 （对输入设备而言）或数据锁存器（对输出设备而言）。 数据传送通过数据总线进行（8088是8位），而状态信息往 往只需要一位，它可以连接到CPU数据总线的任一位上，由 程序控制识别这一位的状态，进而作出判断：是允许数据 传送，还是需要继续查询状态。 程序对每个I/O设备的查询，是通过检查该设备的状态标志 来实现的。例如，某一I/O设备的状态标志为“1”，表示 该设备已准备好，可以同CPU交换数据，否则，就不能与 CPU交换数据，而要继续查询状态标志。因此最简单的查询 方法是用输入指令IN逐个读取I/O设备的状态标志，并对状 态标志进行相应的测试。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 简答题 （3） 4. 简述8254的三种读出方式。 答： 简单读出方式。一个计VE道的现有计数值可以通过读取 减1计数器CE而获得（在未锁存的状态下，OL跟随CE，即CE 的状态可通过OL读出）。 锁存读出方式。该方式利用一条锁存命令，该命令是控 制字中读/写格式的一种组合，可作为命令的特征码。 回读命令方式。回读命令是读取某通道的现有计数值及 （或）状态的命令。 5简述MC146818的基本功能。 答： MC146818是MOTOROLA公司生产的CMOS实时时钟/日历芯片， 该芯片可产生秒、分、时，星期、日、月及年等7个时标， 可通过程序读取或修改这些时标，可提供100年日历，可编 程任意设定定时中断，定时范围由30.517s至23时59分59 秒，还有CMOS RAM存储器，其应用十分广泛。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 简答题 （4） 6简述模数转换的基本过程。 答： 采样与量化是A/D转换的基本过程。 （1）采样。为了把一个连续变化的模拟信号转变成对应的 数字信号，就必须首先把模拟信号在时间上离散化，也就 是对模拟信号进行采样。采样的过程一般是：先使用一个 采集电路，按等距离时间间隔，对模拟信号进行采样，然 后用保持电路将采集来的信号电平保持一段时间，以便模 数转换器正确地将其转换成对应的数字量。 （2）量化。模拟量输入信号被采样以后，得到的是时间上 离散，幅值上连续的信号，即离散信号，但是要想用计算 机处理，就必须把这种信号转换为时间上和幅值上都离散 的信号，即数字信号。这种把离散信号转变为数字信号的 过程，就是量化过程。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 简答题 （5） 78237A有哪几种传送方式？有哪几种传送类型？ 答： 有四种工作方式： （1）单字节传送方式。 （2）数据块传送方式。 （3）请求传送方式。 （4）级连方式。 采用DMA读，DMA写，DMA校验等三种不同的传送类型。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 简答题 （6） 8机械触点开关的主要特点是什么？如何解决？ 答： 抖动是开关本身的一个最普遍的问题，它的产生是当机械 开关的触点闭合时，在达到稳定之前需要短暂抖动或弹跳 几下，即反复闭合，断开几次之后，才能达到可靠地闭合 在一起。抖动也存在于开关断开时，其情形与开关闭合时 相同。 根据所用键的不同质量，键的抖动时间可为1020ms。键 的抖动会引起一次按键被读入多次。解决键的抖动可以使 用硬件滤波方法或软件延迟方法。硬件滤波是对每一个键 加上RC滤波电路，或加上RS去抖电路。这种方法通常在 键数少的情况下使用。而键数较多时，则经常采用软件去 抖动技术，这种方法的实质就是采用一个产生20ms左右延 迟的子程序，以等待键的输出达到完全稳定后才去读取代 码。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 简答题 （7） 9LED显示器的工作原理是什么？何谓共阳极？何谓共阴极 ？ 答： LED显示器是用发光二极管显示字形的显示器件。在应用系 统中通常使用的是七段显示器。七段显示器由七段组成， 每一段是一个发光二极管，排成一个“日”字形。通过控 制某几个发光二极管的导通发光而显示出某一字形，如数 字09，字符A、B、C、D、E、F、P等。 为了能采用不同的驱动电路，一个七段显示器内部的七个 发光二极管的连接有两种方法。一种叫共阴极接法，每个 发光二极管的阴极接在一起，在使用中应将阴极接低电平 ，当某个发光管的阳极接高电平时，相应发光二极管就被 点亮。另一种接法叫共阳极接法，即把所有发光管的阳极 在内部连在一起，使用时应接高电平，当某个发光管的阴 极接低电平时，相应发光二极管就亮。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 简答题 （8） 10简述异步通信与同步通信的主要区别。 答： （l）时钟要求 同步通信：发送与接收时钟频率精确相等。 异步通信：发送与接收时钟频率基本相等即可。 （2）控制信息 同步通信：要求对整个数据块附加帧信息，用于高速数据 链路。 异步通信：要求对每个数据字符均附加帧信息，用于低速 设备，低速传送。 （3）校验方式 同步通信：采用16位循环冗余校验码，可靠性高。 异步通信：采用1位奇偶校验，可靠性相对较低。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 简答题 （9） 11以行扫描方式为例，简述非编码键盘的工作过程。 答： 行扫描法是步进扫描方式，每次向键盘的某一行发出扫描信号， 同时通过检查列线的输出来确定闭合键的位置。 图中给出了一个44的键盘矩阵，共有16个键。假设其中第2行第 2列的键N(2,2)闭合，其余断开，行扫描的过程是这样的：微处理 器先输出0000到键盘的4根行线。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 分析题 1 8259A当前最高优先权为IR4，若OCW2命令设置为自动循环优先 权方式，试指出命令执行后8259A的优先权排队顺序。 答： IR5、IR6、IR7、IR0、IR1、IR2、IR3、IR4 2设某存储器系统ROM容量为2KB，末地址为27FFH，RAM为4KB，已 知其地址是连续的，且ROM区在前，RAM区在后，求该存储器系统 的存储器首地址和末地址。 答： 首地址2000H，末地址37FFH。 3设异步串行通信的波特率为2400波特，若传送1KB的数据，每帧 信息占10个数据位，试计算传送所需的时间。 答： 102410（12400）4.3（s） 4若同时锁存8254的0通道和1通道的状态和计数值，试写出其对应 的回读命令字。 答： 1100 0110 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 应用题 （1） 例：利用DAC 0832 设