《用户交互接口》PPT课件.ppt

第七章用户交互接口 7 1键盘接口7 2打印机接口7 3显示器接口 本章学习目标 键盘和键盘接口工作原理打印机接口工作原理MC6845CRT控制器CGA的显示模式和逻辑结构 显示程序 7 1键盘接口 键盘 是微型计算机系统中最基本的人机对话输入设备 键盘按键 有机械式 电容式 导电橡胶式 薄膜式等多种 但不管何种形式 其作用都是一个使电路接通与断开的开关 键盘是矩阵式结构 键盘的矩阵式结构 7 1 键盘的分类 1 编码键盘键盘本身带有实现接口主要功能所必需的硬件电路 2 非编码键盘键盘只简单地提供按键开关的行列矩阵 键盘接口必须具有去抖动 防串键 按键识别和键码产生4个基本功能 1 去抖动每个按键在按下或松开时 都会产生短时间的抖动 抖动的持续时间与键的质量相关 一般为5 20ms 键盘接口的功能 所谓去抖动是指在识别被按键和释放键时必须避开抖动状态 只有处在稳定接通或稳定断开状态才能保证识别正确无误 去抖动问题可通过软件延时或硬件电路解决 7 1 2 防串键防串键是为了解决多个键同时按下或者前一按键没有释放又有新键按下时产生的问题 双键锁定 当检测到有两个或两个以上的键被按下时 只把最后释放的键当作有效键 并产生相应键码 N键轮回 当检测到有多个键被按下时 能根据发现它们的顺序依次产生相应键的键码 键盘接口的功能 7 1 3 按键识别 行列扫描法 该方法的基本思想是 由程序对键盘进行逐行扫描 通过检测到的列输出的列输出状态来确定闭合键 键盘接口的功能 先列步进信号在第一列 后发行步电信号扫描一遍 查按键 没有时 列步进一次 然后行步进信号再扫描一遍 行反转法 该方法的基本思想是通过行列颠倒两次扫描来识别闭合键 先行全1 后列全0 读行值先列全1 后行全0 读列值 7 1 4 键码产生一般在内存区中键立一个键盘编码表 通过查表获得按键的键码 键盘接口的功能 7 1 7 1 1标准键盘及其接口1 标准键盘电路 工作原理 行列扫描法 CNT64 0 行扫描CNT32CNT16CNT08CNT04 0000 1111循环计数74159行译码器 送脉冲步进信号 16根行线上 CNT64 1 CNT32 0 列扫描CNT04CNT08CNT16 000 111循环计数74156列译码器 送脉冲步进信号 8根列线上 工作原理 行列扫描法 键按下 T1 18048停止扫描 行列当前计数值 扫描码 工作原理 行列扫描法 键按下 T1 18048停止扫描 行列当前计数值 扫描码P21 CLOCKOUT同步用键盘脉冲P22 DATAOUT按键串行扫描码P10 监视时钟线状态P11 监视数据线状态 2 键盘接口电路 7 1 1 1 串行接收键盘送来的扫描码 完成串并转换后保存 2 收妥一个键盘扫描码后 立即产生一个中断请求信号 3 保存的扫描码可供CPU读取 并通过软件进行相应转换处理 4 接收CPU的命令 输出到键盘 并接收键盘回送的响应信号 接口功能 7 1 1 工作原理 1 组成器件 移位REG 74LS322串行扫描码 并行扫描码 7 1 1 工作原理 1 组成器件 时钟FF 74LS157键盘时钟DIN1移位时钟CLOCK 同步 适时 反向 PCLK 7 1 1 工作原理 1 组成器件 中断FF 74S74串行扫描码转换成并行扫描码时产生中断请求IRQ1 7 1 1 工作原理 1 组成器件 8255 PA7 PA0 PB2 PB6 PB7把并行扫描码送到CPU 7 1 1 7 1 1 2 工作过程 清键盘 PB7 1 7 1 1 封锁时钟 PB6 0 O C门输出禁止键盘时钟 2 工作过程 7 1 1 允许键盘 2 工作过程 PB7 0 解除LS322 74S74清零端 PB6 0键盘输入时钟经PCLK同步 延时 反相后作移位 中断时钟 7 1 1 接收扫描码 DIN2 中间 DI 8位扫描码 0 初始化程序对8255A的设置 MOVAL 99H 模式0 A口 C口输入 B口输出OUT63H AL 将方式控制字写控制寄存器MOVAL 80H PB7 1 PB6 0 清除LS322和中断请求触发器OUT61H ALMOVAL 40H PB7 1 PB6 1 允许LS322工作并输出OUT61H ALIRQ1中断服务程序中扫描码的读取与控制INAL 60H 读8255AA口获取扫描码PUSHAXINAL 61H 读B口输出状态MOVAH ALORAL 80H 置PB7 1OUT61H ALXCHGAH ALOUT61H ALPOPAXMOVAH AL 本小节作业 假定有一个3 4的矩阵键盘通过并行接口芯片8255A与微机相连 8255A的A口定义为输出口 与键盘行线相连 B口定义为输入口 与键盘列线相连 接口硬件如图所示 设8255AA口地址为40H B口地址为41H 控制寄存器地址为43H 编写实现接口有关功能的程序 1111111011111101 11111011 PA 1 检查是否有键 其方法是 输出扫描码 使所有行线为0 然后读入列线状态 检查是否有列线为0 若有 则表明有行线和列线接通 意味有键按下 2 去抖动 当有键按下时 延时20ms左右 待抖动消失后 在稳定状态下进行被按键识别 3 被按键识别 从第0行第0列开始 通过逐行扫描确定被按键的编号 4 产生键码 根据扫描得到的键编号查找键盘编码表 获得与被按键功能对应的键码 实现的功能 DATA0 DATA7 8位并行数据输出打印 4位输入 输出口STROBE 打印机接收数据选通AUTOFDXT 打印机自动走纸一行INIT 打印机初始化SLCTIN CPU要送数据到打印机5位输入口ACK 数据已接收 可送新数据SLCT 打印机处于联机状态BUSY 打印机忙不能接收数据PE 打印机检测到设备没有纸ERROR 打印机检测到错误 7 2打印机接口 通用并行接口Centronics A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00011 001111X00012Y0378HWPA1101111X10012Y237AHWPC1101111X00101Y0378HRPA1101111X01101Y1379HRPB1101111X10101Y237AHRPC A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00011 001111X00012Y0378HWPA1101111X10012Y237AHWPC1101111X00101Y0378HRPA1101111X01101Y1379HRPB1101111X10101Y237AHRPC 7 3显示器接口 7 3 1光栅扫描图形显示系统概述 主机 图像 图形生成器 VRAM 作图 存图 彩色表 CRT CRTC 命令 像素值 颜色 亮度 R HSYNCVSYNC R W 主机 图像 图形生成器 VRAM CRTC 彩色表 CRTC CRT VRAM 1 图像 图形生成器 根据主机画图命令在VRAM中生成图形的位图 bitmap 把图像输入设备输入的数字信息直接或间接 经过主存 送入VRAM 2 显示缓存 VRAM 1 VRAM中位图数据 像素值 作为彩色表的地址 找出R G B 三原色亮度值 CRT直接作为三原色的亮度值 CRT 2 VRAM组织 图形与字符方式 图形位图和字符ASCII码存放在VRAM中 7 3 单色显示 每个像素1位单色多灰度和彩色显示 每个像素用多位二进制表示组合像素 packed pixel 每个像素所有位在单个bank中位平面 bit plane 结构 像素每一位在不同的bank中 位平面 位平面 2 24个 单显与彩显VRAM 7 3 1 3 彩色表 高速RAM 把像素值转换为R G B三原色的亮度值 即图像 视频信号 控制CRT电子束的通 断 强弱 形成与VRAM所存映像对应的可视画面 7 3 1 4 CRT 1 复合监视器 RGB监视器 接收模拟信号由R G B和同步信息组成复合信号在适配器中形成 由一根电缆传送到CRT 然后在CRT中分开 精确分离彩色信号限制了分辨率EGA不直接支持复合监视器 2 数字RGB监视器 CD和ECD ECD RGB 一条传送低亮度电子束信号 一条传送中亮度电子束信号 混合产生 高 中 低亮度及全暗 7 3 1 3 模拟RGB监视器在三根导线上分别传送RGB信号信号亮度由导线上电压控制色彩的数量基本无限 取决于适配器产生不同电压能力和眼睛区分不同颜色的能力多 同步 扫描频率监视器 可调整其扫描频率以适应适配器的频率 这样的CRT最高频率在30KHz之内ECD支持两种频率 15 74KHz 标准彩显 21 8KHz 4 CRT 7 3 1 5 CRTC 通用图形控制芯片一般功能 帧存储体的R W 刷新控制 行 帧同步及消隐信号 智能功能 线 弧 多边形 填区图形原语及窗口 视口控制 例如 图形时序控制芯片MC6845 1MHz 7 3 1 7 3 1CRTC6845 与微处理器接口的信号 7 3 1CRTC6845 连接刷新存储器和字符发生器的信号 7 3 1CRTC6845 CRT监视信号 MC6845功能 产生RAM地址 MA0 MA13VRAM16MB产生ROM地址 RA0 RA4光栅地址信号字符ROM低地址选字符点阵上一排点水平同步信号 HSYNC控制画面水平位置水平回扫时间垂直同步信号 VSYNC控制画面垂直位置垂直回扫时间显示允许信号 DISPEN光栅扫描处于有效显示区光标输出信号 CURSOR光标 R14R15 光笔选通输入 LPSSTB当前RAM地址送入光笔R R16R17编程监示器扫描方式 隔行或逐行扫描硬件滚屏 编程改变VRAM中刷新起始地址 7 3 1 7 3 2显示方式和显示标准 MDAmode7CGAmode0 1 2 3 4 5 6 7EGAmodeDH EH FH 10H 兼容CGAVGAmode11H 12H 13H 兼容EGATVGAmode50H 5AH 5BH 62H 兼容VGA 1 显示方式 1 字符显示方式 A N 2 图形显示方式 APA 显示模式见课本286页表7 4 2 显示标准 显示器的显示标准 7 3 2 7 3 3CGA工作原理与编程 1 字符模式显示器上的每个字符在视频缓冲区 VRAM 由2个字节表示 第一个字节是显示字符的ASCII码 而第二个字节是该显示字符的属性 CGA的显存首址 B8000H 空间 16KB 偶字节地址 字符的ASCII B8000H 页起始偏移地址 160X行号 2X列号奇字节地址 字符的属性 B8000H 页起始偏移地址 160X行号 2X列号 1 下面是80 x25字符显示子程序 AX 字符的属性和代码 DX 行号 BX 列号 CX 页起始偏移地址 DIS CHCPROCNEARPUSHAXMOVAX 160MULDXSHLBX 1ADDBX AXADDBX CXMOVAX B800HMOVES AXMOVDX 3DAHCLI WAIT1 INAL DXTESTAL 1JNZWAIT1WAIT2 INAL DXTESTAL 1JZWAIT2POPAXMOVES BX ALSTIRETDIS CHCENDP 7 3 3 1 640X200分辨率640X200 12800016KB 128000一位像素值对应一个像素点 而其像素位置由 行号 列号 表示 即 y x 行号 0 199列号 0 639偶行像素放在显示缓存的前8KB 奇行像素放在其后8KB 2 图形方式 字节地址 B8000H 2000HX 行号mod2 行号 2 X50H 列号 8 位地址 7 列号mod8 列号01234567位号D7D6D5D4D3D2D1D0 7 3 3 编写按高分辨率模式显示一个像素的子程序 AX 行号 BX 列号 设像素显示信息是白色 DIS PIEXLPROCNEARPUSHBXPUSHAXSHRBX 1SHRBX 1SHRBX 1SHRAX 1MOVCX 50HMULCXADDBX AXMOVDX BXPOPAX ANDAX 1JZTHEREADDDX 2000HTHERE POPBXANDBX 007HMOVAL CS TABLE BX MOVBX B800HMOVES BXORES DX ALRETTABLEDB80H 40H 20H 10H 08H 04H 02H 01HDIS PIXELENDP 7 3 3 2 320X200分辨率320X200 64000像素16KB 128000位每个像素用2位表示D7D6D5D4D3D2D1D0像素0 C1C01 C1C02 C1C03 C1C0行号 0 199列号 0 319 字节地址 B8000H 2000HX 行号mod2 行号 2 X50H 列号 4 位地址 6 2X 列号mod4 列号0123位号D6D4D2D0像素0 C01 C02 C03 C0 2 图形方式 7 3 3 3 CGA编程 7 3 3 1 模式控制寄存器MR 写 3D8H 3 CGA编程 7 3 3 1 模式控制寄存器MR 写 3D8H 3 CGA编程 7 3 3 1 模式控制寄存器MR 写 3D8H 3 CGA编程 7 3 3 1 模式控制寄存器MR 写 3D8H 3 CGA编程 7 3 3 2 彩色选择寄存器CR 写 3D9H 320X200图形方式 CR4C1C0CR5CR3CR2CR1CR0IRGBBIBRBGBB16色前景16色背景 3 CGA编程 7 3 3 3 状态寄存器SR 3DAH 只读 3 CGA编程 7 3 3 1 选定操作模式