第七章用户交互接口

第七章用户交互接口第一页，共50页。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、显示程序第二页，共50页。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。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。第三页，共50页。

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第四页，共50页。（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按下时产生的问题。

①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。

②N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第五页，共50页。（3）按键识别

①行扫描法：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……

②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。

①先行全1，后列全0，读行值②先列全1，后行全0，读列值7.1第六页，共50页。键盘的矩阵式结构7.1第七页，共50页。（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第八页，共50页。7.1.1标准键盘及其接口

1.标准键盘电路第九页，共50页。

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

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：监视数据线状态键盘接口电路O·C门控制工作原理7.1.1第十页，共50页。2.键盘接口电路7.1.1第十一页，共50页。（1）串行接收键盘送来的扫瞄码，完成串行转换后保存。（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第十二页，共50页。（1）组成器件移位REG：LS322串行扫描码→并行扫描码时钟FF：LS157键盘时钟KBDCLK移位时钟CLOCK

中断FF：74S74：串行扫描码转换时并行扫描码时产生中断请求IRQ1

8255：PA7~PA0，PB2，PB6，PB7

把并行扫描码送到CPU工作原理:同步、适时、反向PCLK7.1.1第十三页，共50页。（2）工作过程①清键盘LS322-OE禁止串/并行转换输出PB7=11LS322-CLR74S74-RQ=0IRQ1=0LS322-G=0Q=1清LS322下次中断允许移位允许键盘送进扫描码②封锁时钟PB6=0&O·C门输出禁止KBDCLKLS175-Q2=1→LS322、74S74无时钟7.1.1第十四页，共50页。③允许键盘PB7=0—LS322-OE=0允许传入并出解除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④接收扫描码8位扫描码“0”KBDDATA中间LS157Q2：移位时钟LS322DI12…8“0”→QM=1→74S74_1D98位扫描码→QA～QH

IRQ1=1中断请求LS322-G=1LS322不允许移位74S74-Q=0KBDDATA=0（2）工作过程7.1.1第十五页，共50页。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……..第十六页，共50页。本小节作业

假定有一个34的矩阵键盘通过并行接口芯片8255A与微机相连。8255A的A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。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。PA0PA1PA2PB3PB2PB1PB08255ACPU行0行1行20列3列非编码键盘接口+5v011111101`11111011PAPB11111110第十七页，共50页。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，顺序对所有按键编号。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。实现的功能第十八页，共50页。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BUSY：打印机忙不能接收数据PE：打印机检测到设备没有纸SLCT：打印机处于联机状态ERROR：打印机检测到错误GND7.2打印机接口

（通用并行接口Centronics）第十九页，共50页。

第二十页，共50页。AENLS155双2-4译码器&&=1A3A4A5A6A9A7A82GAB2C1G1C2Y02Y21Y01Y11Y2WPA378H输出锁存数据U4：LS374WPC37AH输出锁存数据U7：LS174RPA378H输入缓冲数据U3：LS244RPB379H输入缓冲状态U2-1G：LS240RPC37AH输入缓冲控制U2-2G：LS240A0A1J1A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00011/001111X00012Y0378HWPA1101111X10012Y237AHWPC1101111X00101Y0378HRPA1101111X01101Y1379HRPB1101111X10101Y237AHRPC第二十一页，共50页。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CRTCRTC命令像素值颜色(亮度)RHSYNCVSYNCR/W…主机图像/图形生成器VRAMCRTC彩色表CRTCCRTVRAM第二十二页，共50页。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VRAM2.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①图形与字符方式：图形位图和字符ASCII码存放在VRAM中编码属性ASCIIA10H28H44H82HFEH82H82H00H7.3第二十三页，共50页。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P1P2P3Pnp1p2p3…Pn-1pn…位平面n屏幕上一次同时显示的颜色数2n②单显与彩显VRAM7.3.1第二十四页，共50页。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。1100

0101

100045H45H00HFFHColorIndex颜色号表地址11000101

1000RGB8个位平面，8位像素值28=256每帧可同时显示颜色数12位颜色值212=4096CRT可以显示的颜色数224=16.7M真彩色CRT上X·Y点7.3.1第二十五页，共50页。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ECDCDRGBIECDRGB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、低亮度及全暗三种颜色、四种亮度4X4X4=64对于数字监视器，增加颜色数量要增加引线的数量7.3.1第二十六页，共50页。（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），21.8KHz4.CRT7.3.1第二十七页，共50页。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第二十八页，共50页。7.3.1

CRTC6845第二十九页，共50页。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）与当前RAM地址相等时字符窗光笔选通输入：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第三十页，共50页。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～AH,5BH～62H,兼容VGA1、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7.42.显示标准第三十一页，共50页。适配器显示方式字符分辨率颜色VRAM地址MDAA/N80X25720X350单色B0000H，4KBCGAA/N，APA40X2580X25320X200640X20016色单色B8000H，16KB七种显示模式，兼容MDAEGAA/N80X25（7）单色B0000H，4KBA/N，APA40X2580X25（5,4）320X200（6）640X200（DH）320X200（EH）640X200（DH）640X350（10H）640X350单，4色单16色16色单色16色138000HA0000H，64KB4X16KB位平面16X6彩色表A0000H，2X16KB位平面黑、白、闪、亮白色，4X64KV位平面EGA的BIOS从C0000H起VGAA/N，APA兼容EGA（11H）640X480（12H）640X480（13H）320X200单色16色256色B8000H，256KB总色数256K种同时显示16色或256色显示器的显示标准7.3.2第三十二页，共50页。7.3.3

CGA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：16KBBIRedGreenBlueIRedGreenBlue闪烁位背景颜色前景颜色D7D6D5D4D3D2D1D0彩色文本方式字符属性偶字节地址（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第三十三页，共50页。下面是80x25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_CHCPROCNEAR PUSHAX MOVAX,160 MULDX SHLBX,1 ADDBX,AX ADDBX,CX MOVAX,B800H MOVES,AX MOVDX,3DAH CLIWAIT1: INAL,DX TESTAL,1 JNZWAIT1WAIT2: INAL,DX TESTAL,1 JZWAIT2 POPAX MOVES:[BX],AL STI RETDIS_CHCENDP7.3.3第三十四页，共50页。（1）640X200分辨率640X200=12800016384X8=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8KB2、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D7D6D5D4D3D2D1D07.3.3第三十五页，共50页。（2）320X200分辨率320X200=64000像素16384X8=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：C02、图形方式7.3.3第三十六页，共50页。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_PIEXLPROCNEAR PUSHBX PUSHAX SHRBX,1 SHRBX,1 SHRBX,1 SHRAX,1 MOVCX,50H MULCX ADDBX,AX MOVDX,BX POPAX ANDAX,1 JNZTHERE ADDDX,2000HTHERE: POPBX ANDBX,007H MOVAL,CS:TABLE[BX] MOVBX,B800H MOVES,BX ORES:[DX],AL RETTABLEDB80H,40H,20H,10H,08H ,04H,02H,01HDIS_PIXELENDP7.3.3第三十七页，共50页。3.CGA编程端口地址寄存器名称3D4H索引寄存器3D5H参数寄存器3D8H模式控制寄存器3D9H彩色选择寄存器3DAH状态寄存器3DBH消除光笔触发锁存器3DCH预置光笔触发器7.3.3第三十八页，共50页。（1）模式控制寄存器MR(写,3D8H)MR7MR6MR5MR4MR3MR2MR1MR0未用00101010101010闪烁亮度640X200其它允许禁止单色彩色图形字符80X2540X2540X25单色字符1011002CH彩色字符10100028H80X25单色字符1011012DH彩色字符10100129H320X200彩色图形X010102AH320X200单色图形X011102EH640X200单色图形X111101EH3.CGA编程7.3.3第三十九页，共50页。（2）彩色选择寄存器CR(写,3D9H)CR5CR4CR3CR2CR1CR0CSI′IRGB320X200色组选择不加兰:0:绿、红、黄加兰：1:青、绛红、白（0～3）字符背景亮度（4～5）320X200图形前景亮度加强C1C0（0～3）字符屏幕外框（4～5）320X200图形背景色（6）640X200图形前景色320X200图形方式：CR4C1C0CR5CR3CR2CR1CR0IRGBBIBRBGBB16色前景16色背景3.CGA编程7