计算机组装维修与维护系统功能扩展卡

1、第10章 系统功能扩展卡 本章以声卡为重点，介绍了声卡的功能原理、技术术语和安装方法。还简要介绍了Modem卡、网卡、视频采集卡和I/O多功能卡的技术特点、工作原理和安装方法等。 10.1 声效卡 10.2 调制解调器 10.3 网络适配器 10.4 视频采集卡 10.5 I/O多功能卡退出10.1 声效卡 10.1.1 声卡简介 10.1.1.1 声卡的功能 以前的微机只有一个PC小喇叭，通常只发出提示、报警音，或通过编程使之发出简单的单声道音乐。 声卡Sound Card能使微机系统具备CD质量的立体声音响系统的功能，它是多媒体计算机MPC的最为重要的部件。声卡对电脑音效的产生和开展功不可

2、没，它使微机系统从PC喇叭的单音效果开展到目前具有空间真实感的“6.1声道环绕立体声。声卡支持各种游戏软件和应用程序的自然模拟声、语音和音乐，支持MPEG声音压缩、MIDI电声、WAV录音和MP3等的制作和播放。声卡的外形如图10-1所示。 图10-1 声卡外形 10.1.1.2 声卡的标准 在声卡领域，创通公司Creative在技术上始终处于开创和领先的地位，它一直是声卡新标准的制定者。另外还有YAMAHA、AUREAL和ESS等著名声卡厂商。声卡的技术标准主要有： 1SB 创通的第一代声卡叫“Sound Blaster声霸，于89年11月推出，这就是最初的SB标准。它是8位单声道采样，拥有

3、11个复音的FM合成器和文本语音合成，数字化声音输入/输出，一个MIDI/GAME接口和配套软件。 2SB Pro 创通“Sound Blaster Pro立体声声卡于91年5月推出，这就是多媒体电脑声卡的SB Pro立体声标准。它是8位双声道立体声声卡。 3SB 16 “SB 16是16位双声道立体声声卡。它提供8位和16位立体声的录放，有5KHz至44.1KHz可选的数字采样率，音质到达了CD音质的高水准。 4SB AWE32 “Sound Blaster AWE32声卡于94年3月推出。它具有一个32复音的波表引擎，并集成了1MB容量的音色库，使MIDI合成效果大为提高。 5SB AWE

4、64 96年11月推出“Sound Blaster AWE64和“Sound Blaster AWE64 Gold。这两个声卡采用EMU8000波表合成器，数字音效引擎支持和声与混响，硬件支持32复音和多音色功能，提供16个MIDI通道用于音乐作曲，8位和16位立体声录放，5KHz至44.1KHz可选的采样率。 6SB PCI64 98年4月推出的“Sound Blaster PCI64声卡，率先采用133MB/S数据传输率的PCI总线。为使SB PCI64的3D音频处理能力更加完善，专门配备了4.1环绕立体声音箱系统，由四个环绕音箱和一个低音炮组成，可以感受到理想的三维音效。 7SB PCI

5、128 98年7月推出了“Sound Blaster PCI128声卡，同时推出了第一套用于多通道环绕音响的完整音频系统“PC Works Four Point Surround。 8SB Live! 紧接着推出的“Sound Blaster Live!系列声卡是64位声卡，它们支持PCI 2.1总线接口，具有“5.1环绕立体声系统。 10.1.2 声卡的技术术语及原理 10.1.2.1 根本技术原理与指标 1模拟信号和数字信号的转换 ADCAnalog to Digital Converter和DACDigital to Analog Converter是将模拟信号转换为数字信号和将数字信号

6、转换为模拟信号的专门电路或集成电路IC。 声卡就是将输入的模拟音频信号转换为二进制数字信号，由计算机主机加以处理。反之也将主机处理好的二进制数字信号转换为模拟音频信号输出到音响设备。模拟信号数字化的最大好处是便于对信号进行处理，和在传输和处理中抗躁声能力强。声卡的根本原理如图10-2。图10-2 声卡的根本原理 ADC电路的主要功能是对连续变化的模拟信号的电压电流波形进行采样量化和转换为数字信号，而DAC电路那么是完成ADC的逆过程，即把数字信号转换复原为连续变化的电压电流模拟信号。 模拟信号的数字化精度是ADC和DAC电路的根本指标，由于模拟信号有频率和幅度两个最根本的信息元素，所以ADC和

7、DAC电路的根本指标也确定在这两方面：频率转换的精度由采样频率决定，幅度转换的精度由采样位数决定。见图10-3，横坐标是时间轴，表示采样频率，纵坐标是幅度电压或电流轴，表示采样量化的位数。图10-3 数字化采样原理 2采样频率 它是指在模拟声音信号转换为数字声音信号A/DC时，每秒钟对模拟声音信号电压或电流的采集次数。采样频率决定了模拟声音信号转换为数字声音信号的频谱宽度，即声音频率的保真度。采样频率越高，声音的音质就越好，但是对转换电路、系统速度和内存的要求也就越高。 声音的采样频率一般有22.05KHz、44.1KHz和48KHz三种，分别对应于调频FM播送级、CD音乐级和工业标准级的音质

8、。 如图10-4所示，对于一个正弦信号只要采样频率等于或超过信号频率的2倍，就可以保证在每个正负半周都有至少一个采样点，从而在数字信号中保持了该信号的频率信息，再次转换为模拟信号时原信号的频率不变。还可以看到，采样频率越高效果越好。 上述关于采样频率的原理就是著名的奈奎斯特定理Nyquist，即在对模拟信号进行A/D变换时，要想不产生低频失真，采样频率至少应是模拟信号最高频率的2倍。图10-4 采样频率 普通音乐的最低音为20Hz，最高音为8KHz，频谱范围是8KHz，对其进行数字化使用16KHz采样频率就可以了。如果把反映音乐优美音色的大量泛音包括进去，那么带宽要大得多。 人耳的听力范围是2

9、0Hz到20KHz，要充分满足人们听力的要求，对声音的采样频率至少应是40KHz，再适当留有余地，对CD音乐的采样频率就确定为44.1KHz，这也就是PC机声卡的最高采样频率。 3采样位数 音乐信号是由许许多多振幅和频率各不相同的音频信号合成的，振幅就是声音的强弱，频率就是声调的上下。采样频率决定了模拟声音信号转换为数字信号的频谱宽度，即频率保真度。对于声音强度的变化，就要由采样位数来表达了。 采样位数就是在模拟声音信号转换为数字声音信号A/DC的过程中，对满幅度声音信号规定的量化数值的二进制位数。比方规定最强音量化为“11111111，零强度规定为“00000000，那么采样位数为8位，对声

10、音强度即信号振幅的分辨率为256级。 采样位数决定着声音信号的幅度变化的数字化精度，采样位数越大，量化精度越高，声卡的分辨率也就越高。在PC机的普通声卡中，通常采用16位采样率就可以了，因为普通人的耳朵对声音强度的分辨通常超不过65536级。 以采样频率为采样时钟控制比较电路进行输入模拟信号的采样，就可以把一个个采样点的模拟信号的幅度转换为一个个数字信号，见图10-6。 以44.1KHz的采样频率和16位的采样位数对CD音乐进行采样，就可以得到比较满意的数字化音乐。某些用于MIDI音乐创作的高档声卡到达48KHz的采样频率和64位的采样位数。图10-6 量化位数与精度 4数字化音频的数据量 过

11、高的采样频率和采样位数会加大数据量，从而加重系统负担和影响信号的处理速度。 对CD质量的立体声双声道音乐，进行1分钟44.1KHz和16位的采样，数据量为： (1628)441006010.6MB。相当于530万个汉字。 如果把采样位数提高到32位，那么数据量增为21MB，相当于1千万个汉字。 10.2.2.2 其它技术术语 1MIDI MIDIMusical Indtrument Digital Interface即音乐设备数字接口。它是电子乐器合成器、电子琴等和制作设备编辑机、计算机等之间的通用数字音乐接口。在MIDI接口上传送的不是直接的音乐信号，而是乐曲元素的编码和控制字。 计算机中存

12、放的“.MID类型的文件就是MIDI格式的音乐文件，它支持MIDI接口和数字音乐系统。 2WAVE WAVE是指波形，也就是用MIC和录音机录制的声音。 计算机中存放的“.WAV类型的文件是记录真实声音信息的文件。 对于存放同样的乐曲信息，WAV文件要比MID文件大许多。比方1分钟立体声音乐，WAV文件为10MB，而MID文件仅为10KB。 因此，对于WAV，声卡必须进行大比例的压缩。 3双工 可以在同一条线路上双向传输数据，但在同一时刻只能在一个方向上传输数据，叫做半双工。 可以同时收发信息的线路才叫做全双工，只有全双功的声卡才可以支持Internet 功能。 43D环绕立体声系统 引入3D

13、环绕立体声系统，利用空间均衡器和声音修正SRSSound Retrieval System，不增加声道就实现3D效果。尽管声音来自左右前方，但让人感觉到声音来自周围各方，现场空间感大为增强。 5声音合成技术 声卡采用的合成技术有FMFrequency Modulation频率调制合成技术和波表Wave Table合成技术。波表又分为软波表和硬波表两种。 6编码和解码 所谓编码是指声卡将模拟声音信号转换成数字信号并对数据进行压缩的处理过程，而解码是指将压缩的数据复原和重放的处理过程。 7S/NR SNRSignal to Noise Ratio即信噪比，是声卡抗噪声能力的一个重要指标。SNR是用

14、信号功率比噪声功率，单位为分贝dB。信噪比的值越大越好，声卡的SNR一般应大于80dB。 8FR FRFrequency Response即频率响应，是声卡的A/D和D/A转换器的频率响应指标。在整个20Hz到20KHz频带上，应有一个均衡的即直线形的功率响应曲线，局部的突起或下陷都会引起信号失真。 10.1.3声卡的接口 声卡的外形如图10-1所示，它提供许多硬件接口， 以连接各种音响设备。 声卡在机箱后部提供了下述连接器： 1扬声器插孔SPKSpeaker 采用3.5mm立体声耳机插座，用于连接低阻抗无源立体声音箱或耳机。 2麦克风插孔MICMicrophone 采用3.5mm立体声耳机插

15、座，用于连接立体声或单声道麦克风。 3音频线路输出插孔LOLine Out 采用3.5mm立体声耳机插座，用于连接立体声功放设备的线路输入端。通常连接有源立体声功放音箱。 4音频线路输入插孔LILine In 采用3.5mm立体声耳机插座，用于连接立体声音响设备的线路输出端。通常可以连接到MPEG解压卡的音频线路输出插孔。 5游戏棒或MIDI系统连接器Game Port/MIDI 采用15针D型插座，用于连接游戏操纵杆，或者连接电子琴等音乐设备的数字接口即MIDI接口。 声卡的15针GAME/MIDI接口有两种连接方式，游戏棒Joystick与GAME接口的连接如图10-7，电子琴等数字音乐设

16、备与MIDI接口的连接如图10-8。接口的1、9脚为+5V电源，4、5脚为GND，2、7脚为游戏棒A的两个按键，3、6脚为游戏棒A的X、Y座标量，10、14脚为游戏棒B的两个按键，11、13脚为游戏棒B的X、Y座标量，12、15脚用作MIDI数据的发送和接收。图10-7 游戏棒电路与接口图10-8 MIDI电缆与接口 在声卡的电路板上有下述内部连接器： 1双声道模拟音频线路输入连接器，通常有几个不同规格插座，以便于连接光驱的音频输出端或别的音频信号源。 2硬波表WAVE TABLE连接器，用于接驳硬件波表子卡。 3光驱接口。在早期的声卡上，为系统扩展了能连接光驱的EIDE等接口，因此老机器必须

17、将光驱连接在声卡上。 早期声卡上还有I/O口地址和IRQ中断请求号的设置跳线，这叫声卡的硬件设置。在安装声卡前必须正确跳线，再在安装声卡驱动软件时进行相同的设置确认，才能防止与原硬件设备产生资源占用冲突。目前的声卡取消了硬件设置跳线，采取PnP方式。 声卡上常常还可能有一些其它的设置跳线，它们可以选择声卡的不同功能。比方有麦克风、扬声器、游戏棒和MPU-401等选择跳线，应根据实际使用的情况在安装声卡前一一设置妥当，以确保声卡发挥最正确性能和防止故障。 10.l.4 声卡实例 创通2000年9月推出的Sound Blaster Live!系列Platinum 5.1声卡的性能： 10.1.5

18、声卡的安装 10.5.5.1 声卡的硬件安装步骤 1翻开主机箱上盖，取下某一个ISA或PCI插槽的背板封片。 2如果声卡需要做硬件设置，那么设置适宜的I/O口地址通常取为缺省值220H和IRQ号通常取为5、10、11或12，并做好其它设置。仔细地把声卡插入总线扩展插槽，上好固定螺丝。 3把来自光驱的音频电缆的小四线插头正确地插到声卡上相应的四针音频插座上。 4盖上主机箱上盖。 5连接好外部的扬声器和麦克风等。 10.1.5.2 在DOS上安装声卡 每个声卡均有一个安装盘，上面有该声卡在DOS、Windows NT和Windows 9x上的自动安装程序SETUP.EXE、各种设备驱动程序、初始化

19、工作参数设置程序、测试程序和声卡的实用软件如调音台播放器RACK等。在DOS上安装声卡驱动程序的步骤： 把声卡的安装软盘插入软驱A，在DOS的A:提示符下键入“SETUP命令，按照安装向导一步步操作，正确配置IRQ等资源，自动修改原有的系统配置文件CONFIG.SYS，增加一行声卡的硬件驱动命令，如“DEVICE=C:SOUNDSNDBL.SYS /T:I/P:220/I:5/D:1，在软件配置文件AUTOEXEC.BAT中增加几行声卡的软件驱动命令，如： “ SET BLASTER=A220 I5 D1 T4 SET SOUND16=C:SOUND C:SOUNDSNDINIT.EXE/6

20、PATH %PATH%；C: 也可以依照上述格式，用DOS的EDIT自己修改CONFIG.SYS和AUTOEXEC.BAT来驱动声卡。声卡的I/O口地址有220H、240H等可选，默认值为220H。IRQ中断请求号有5、7、9、10、11等可选，默认值为5。DMA通道号有0、1、3等可选，默认值为1。 重新启动DOS执行CONFIG.SYS和AUTOEXEC.BAT，使声卡生效。 10.1.5.3 在Windows 9x上安装声卡 如果声卡具备PnP，主板的ROM BIOS程序也具备ISA和PCI总线的PnP，那么因为Windows 9x支持PnP，它会自动搜索到新安装的声卡和引导你跟着安装向

21、导一步步进行声卡驱动软件的安装。如果系统不能正确识别声卡，可以在“控制面板中执行“添加新硬件安装向导。 Windows 98、Windows Me和Windows 2000系统安装盘还包括许多流行声卡的驱动程序。 在Windows 98上，采用CMI8330芯片的声卡驱动程序和实用软件的安装步骤如下： 1主板的BIOS程序应支持ISA总线的PnP功能ISA/PCI BUS PnP。开机后，按【Del】键运行“CMOS SETUP程序，在主菜单上选择“PCI & ONBOARD I/O SETUP，将第一项“PnP BIOS Auto Config选择为“Enabled，使得PnP有效。 2在启

22、动系统前将声卡的“For Windows 9x安装软盘插入A驱动器。也可以将Windows 98系统安装光盘插入光驱。 3在进入Windows 98后将出现一个窗口并提示“发现新硬件CMI8330 Audio Adapter，Windows正在安装它的软件。 4如果使用厂家的安装软盘，那么选择“从硬件制造厂提供的磁盘安装和“OK。如果使用Windows 98系统安装光盘，那么自动选择系统盘进行。 5开始对PnP声卡的设备驱动进行自动安装，安装完毕时，会听到扬声器传出Windows 98的提示音乐声。 6Windows 98本身包含了使用声卡所需的实用程序，在“附件的“娱乐中。如果想安装厂家提供

23、的声卡的实用软件，那么选择执行A盘的“SETUP.EXE，按照提示一步步操作完成。 重新启动Windows 98，使声卡生效。10.2 调制解调器 10.2.1 调制解调器简介 调制解调器Modem是一种使计算机的数字数据能够利用现有的 线路进行传输的设备。由于 线路是目前用户覆盖率最高的通信网络，所以利用它来连接计算机可以方便快捷地形成广域Internet计算机网络。 调制解调器是计算机实现拨号连接因特网的根本设备。 Modem分为外置式和内置式两大类。外置式Modem是一个独立的设备，它有独立的电源，在计算机外面通过串行接口COM与计算机相连。内置式Modem是一个扩展卡，将它插入计算机内

24、部的系统总线插槽，便与主机连接。 目前普通 线路传送的是模拟话音信号，其频带为300Hz到3.4KHz。计算机的数字脉冲信号的带宽高达几千MHz，如果直接送到 线路上传输，那么其高频成分会被严重衰减和抑制，造成信号的严重失真，在接收端就根本无法正确识别。 Modem的根本功能就是将来自计算机的数字数据作为调制信号来调制特定的音频载波，成为一定波特率Baud的模拟信号，再送到模拟 线上通过 网络进行远程传输。而对于来自 网的模拟数据信号，Modem先将其解调复原为数字数据信号后，再送到计算机主机进行处理。 Modem还要进行数据编码、数据压缩、数据纠错和线路均衡等处理。通常Modem还附带 机F

25、ax和发声Voice等功能，自带扬声器输出和麦克风输入。 Modem的标准协议分为信号传输协议、过失控制协议和数据压缩协议三类。 10.2.2 调制解调器分类和安装 10.2.2.1 Modem的分类 按数据传输率的上下Modem分为14.4、28.8、33.6和56Kb/s等多种。 目前多为56K的Modem，它的上载即发送速度到达33.6Kb/s，下载即接收速度到达56Kb/s，传输距离可达30公里。 按制做结构分为卡式、台式、PCMCIA式和组合式等。 Modem卡的外形如图10-9。台式也叫外置式Modem，外形如图10-10。PCMCIA式是连接便携式计算机PCMCIAPersona

26、l Computer Memory Card International Association专用接口的微型Modem。组合式是把多个Modem组装在一起形成一个Modem池，可提供多路设备连接。 另外还有用于公共电缆电视网的Cable Modem和用于无线收发的无线Modem等。图10-9 Modem卡外形图10-10 外置Modem外形 10.2.2.2 Modem的安装 外置Modem通过微机的串行口与主机连接，通常使用25针D型连接器，与COM2相连，串口的信号定义如表10-1。 内置Modem卡需要插入主板的ISA或PCI插槽并安装驱动程序方能使用。它的驱动也有一个虚拟串口，通常为

27、COM2，资源为IRQ 3和2F8H。 在Modem后面板上都有“Line和“Phone两个 专用插口，前者连接 线路，后者连接 机。 在安装了具备PnP功能的Modem后，启动Windows 9x时系统会自动提示发现的Modem类型，并以“硬件安装向导引导你一步步安装好Modem驱动程序，配置使用的串口。 在“控制面板中有一个“调制解调器图标，用它可以修改Modem驱动、进行配置和测试。 Modem安装无误后，便可以在“我的电脑中用“拨号网络建立新的拨号如2631等来连接Internet了。如果可以顺利拨号上网，就说明Modem的安装成功了。10.3 网络适配器 10.3.1 网络适配器简介

28、 10.3.1.1 网络适配器的功能 网络适配器也叫网络接口卡Network Interface Card，缩写为NIC，简称网卡，它是计算机与局域网的线路连接的关键部件。将它插入主板的扩展插槽并安装相应的驱动程序，利用它提供的网络线路接口，就可以实现计算机与局域网的连接和通讯。 网卡的根本功能是提供网站主机的网络接口电路、数据缓存器的管理、数据链路管理、编码解码和网络内部的收发等。 接头来连接50欧的细同轴电缆。AUI为15针D型附加插座，它通过外接一个收发器来连接50欧粗同轴电缆。RJ-45用来连接非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP。网卡的外形和接口如图10-11所示。 RJ-45接头也

29、叫水晶头，有8个引脚，1为信号发送TX+，2为信号发送TX-，3为信号接收RX+，6为信号接收RX-，其余脚未用。这种网线通常如在两个Hub间为交叉连接，即一个插头的1、2、3、6分别连接另一个插头的3、6、1、2。 网卡除了有相应的驱动程序外，通常还有诊断程序Setup。如果在无盘工作站上，需要通过网卡来远程引导操作系统，还应在网卡上加装远程引导ROM芯片，执行Setup设置。图10-11 网卡的外形图 10.3.1.2 网卡的种类 网卡按照数据宽度可分为8、16、32和64位网卡。按总线扩展接口可分为ISA、EISA和PCI等，也有专门用于便携式电脑的PCMCIA式网卡。网卡按照信号带宽可

30、分为10Mb/s和100Mb/s，千兆网也已推出。 目前采用的多为10/100BASE自适应网卡。这类网卡可在10Mbps和100Mbps两种速度上工作，在10Mbps时可以用3、4、5类非屏蔽双绞线UTP，在100Mbps时可以用5类UTP。提供10BASE-T或100BASE-TX下的全双功操作。支持PnP，驱动程序安装简易，用软件进行自动配置和诊断。有引导ROM插座，可支持系统远程启动。支持Novell Netware、Windows 9x、Windows NT、Windows for Workgroups等各种操作系统。 10.3.2 网卡的选择与安装 10.3.2.1 网卡的选择 选

31、择网卡时通常要考虑网络类型、计算机总线类型、网线类型等根本因素。另外应当具有10/100Mb自适应和PnP功能，要支持最流行的操作系统如Novell 3.x/4.x、DOS、Windows 3.x/9x、Windows NT 3.x/4.x和TCP/IP等。要有足够的缓存RAM16KB或32KB，并具有台式机管理接口DMI从而支持简单网络管理协议SNMP。要有网卡安装盘，其中包括驱动程序、实用程序、说明书README等。 1计算机系统I/O总线的选择： 2网络接线方式的选择： 以太网Ethernet和快速以太网Fast Ethernet接线方式的选择分别如表10-2和10-3。 10.3.2.2 网卡的安装 安装网卡的步骤如下： 1如果需要以效劳器远程引导系统，首先要在网卡上安装远程引导Remote BootROM芯片。 2将网卡插入主板总线插槽，固定。连接网络电缆。 3开机引导系统。在Windows 9x下，系统会自动提示网卡类型，并以“硬件安装向导引导你一步步安装好网卡驱动程序，IRQ号和I/O地址也是自动配置。如果需要人为安装，可以在“控制面板中执行“添加新硬件，选择