中央电大专科《微机接口技术》期末考试资料

中央电大专科《微机接口技术》期末考试资料引言《微机接口技术》是计算机应用专业的一门重要技术基础课程，它主要研究微型计算机与外部设备之间的信息交换方式、接口电路的工作原理以及软硬件设计方法。掌握这门课程的知识，对于理解微机系统的组成、提高微机应用系统的设计与开发能力至关重要。本资料旨在梳理课程核心知识点，帮助同学们巩固所学，顺利通过期末考试，并为未来的实际应用打下坚实基础。一、微处理器与总线基础1.1微处理器核心概念微处理器是微型计算机的核心部件，负责执行指令、进行算术逻辑运算、控制数据流向。理解其引脚功能（如地址线、数据线、控制线）是学习接口技术的前提。重点关注与外部交互相关的引脚，如地址总线（AB）、数据总线（DB）、控制总线（CB）的作用及特点。1.2总线分类与时序总线是连接微机各部件的公共信号线。按功能可分为地址总线、数据总线和控制总线。总线时序则描述了总线上信号的时间关系，如指令周期、机器周期、时钟周期。理解时序对于接口电路的正确设计和数据可靠传输至关重要，例如存储器读/写周期、I/O读/写周期的时序图分析。二、输入输出（I/O）接口基本概念2.1I/O接口的功能与作用I/O接口是微机与外部设备之间的桥梁，其主要功能包括：数据缓冲与锁存、信号电平转换、信息格式转换、时序协调、设备选择、中断管理等。它解决了微机与外设之间在速度、电平、数据格式等方面的不匹配问题。2.2I/O端口的编址方式常见的I/O端口编址方式有两种：存储器映象编址（统一编址）和独立编址（I/O映射编址）。*存储器映象编址：将I/O端口地址看作存储器地址的一部分，使用访问存储器的指令来访问I/O端口。其优点是指令丰富，无需专用I/O指令；缺点是占用存储器地址空间。*独立编址：I/O端口地址与存储器地址空间相互独立，有专门的I/O指令（如IN、OUT）。其优点是不占用存储器空间，地址译码简单；缺点是I/O指令功能相对单一。2.3I/O数据传送方式这是本章的重点内容，需深刻理解各种方式的工作原理、特点及适用场景。*程序控制方式：CPU通过执行程序来控制数据传送，包括无条件传送和条件传送（查询方式）。无条件传送适用于简单、状态固定的外设；条件传送则需要CPU不断查询外设状态，效率较低。*中断控制方式：外设主动向CPU发出中断请求，CPU在满足条件时暂停当前程序，转去执行中断服务程序，完成数据传送后返回。这种方式CPU效率高，适用于中速外设和需要及时响应的场合。*直接存储器存取（DMA）方式：通过DMA控制器，在外设与存储器之间直接进行数据传送，不经过CPU。这种方式速度最快，适用于高速大批量数据传送，如磁盘、高速数据采集。三、可编程并行接口芯片8255A3.18255A的内部结构与引脚功能掌握8255A的主要组成部分：数据总线缓冲器、读/写控制逻辑、A组和B组控制电路，以及三个8位并行端口PA、PB、PC（其中PC口可分为PC7-PC4和PC3-PC0两个4位端口，配合PA、PB口工作）。理解各引脚信号的含义，特别是与CPU连接的地址线A1、A0，片选信号CS*，以及控制信号RD*、WR*、RESET。3.28255A的工作方式8255A有三种基本工作方式：*方式0（基本输入/输出方式）：PA、PB、PC口均可工作于此方式，各端口可独立设定为输入或输出，无握手信号，适用于简单的并行数据传送。*方式1（选通输入/输出方式）：PA口和PB口可工作于此方式，需使用PC口的某些引脚作为固定的握手信号和中断请求信号。适用于需要握手信号的外设。*方式2（双向选通输入/输出方式）：仅PA口可工作于此方式，既能发送数据又能接收数据，也需PC口引脚提供握手信号。适用于双向数据传送的外设。3.38255A的控制字与初始化编程8255A的初始化通过写入控制字实现，包括方式选择控制字和C口置位/复位控制字。*方式选择控制字：用于设定各端口的工作方式和输入输出方向。最高位D7为1是其特征位。*C口置位/复位控制字：用于单独设置PC口某一位的状态（置1或清0）。最高位D7为0是其特征位。初始化编程的关键是正确写入控制字，并根据所选工作方式对PC口的状态进行解读或控制。需能根据给定的工作要求，写出相应的初始化程序片段。3.48255A的应用举例结合具体外设（如LED显示器、键盘、打印机等），分析8255A的连接电路和初始化程序，理解其在实际系统中的应用。例如，利用方式0实现简单的LED灯控制或开关状态读取；利用方式1实现与打印机的并行数据传输。四、可编程定时器/计数器芯片8253/82544.18253/8254的内部结构与引脚功能8253/8254内部包含三个独立的16位计数器通道，每个通道结构相同，包括计数器寄存器、初值寄存器、输出锁存器和控制逻辑。理解CLK（时钟输入）、OUT（输出信号）、GATE（门控信号）的作用。8254是8253的改进型，主要增加了读回命令等功能。4.28253/8254的工作方式6种工作方式（方式0至方式5）是核心内容，需掌握每种方式下的计数过程、输出波形（OUT信号）特点、GATE信号的控制作用以及初值重装特性。*方式0（计数结束中断方式）：计数到0，OUT变高，可用于产生中断请求。*方式1（可编程单稳态触发器）：GATE上升沿触发，产生一个宽度为N个CLK周期的单脉冲。*方式2（频率发生器/分频器）：产生连续的周期性负脉冲，脉冲周期为N个CLK周期。*方式3（方波发生器）：产生占空比为1:1（或近似1:1）的方波。*方式4（软件触发选通）：写入初值后开始计数，计数到0，OUT输出一个CLK周期的负脉冲。*方式5（硬件触发选通）：GATE上升沿触发计数，计数到0，OUT输出一个CLK周期的负脉冲。4.38253/8254的控制字与初始化编程控制字用于设定计数器通道、计数方式、计数初值的读写格式（高8位、低8位或16位）以及计数进制（BCD或二进制）。初始化编程步骤：先写入控制字，再写入计数初值。注意，16位初值需分两次写入；若只写低8位或高8位，另一部分自动为0。读取当前计数值时，需先锁存（通过控制字或专用锁存命令）再读取。4.48253/8254的应用举例掌握如何根据实际需求（如产生特定频率的方波、延时、脉冲宽度调制等）选择合适的工作方式、计算计数初值，并进行初始化编程。例如，利用方式3产生方波控制蜂鸣器发声；利用方式2实现对输入脉冲的分频。五、可编程中断控制器8259A5.18259A的功能与内部结构8259A用于管理8级（可通过级联扩展至更多）中断请求，实现中断优先级判优、中断屏蔽、提供中断向量等功能。理解其内部主要模块：中断请求寄存器（IRR）、中断屏蔽寄存器（IMR）、中断服务寄存器（ISR）、优先级判别器（PR）、控制逻辑、数据总线缓冲器、读/写控制逻辑等。5.28259A的引脚信号重点关注与外设连接的IR0-IR7（中断请求输入），与CPU连接的INT（中断输出）、INTA*（中断响应输入），以及级联相关的CAS0-CAS2、SP*/EN*信号。5.38259A的工作方式理解8259A的主要工作方式，如中断触发方式（边沿触发、电平触发）、中断优先级管理方式（固定优先级、循环优先级）、中断屏蔽方式（普通屏蔽、特殊屏蔽）、中断结束方式（EOI命令，包括自动EOI和非自动EOI，非自动EOI又分普通EOI和特殊EOI）。5.48259A的初始化编程与应用8259A的初始化编程较为复杂，需要按顺序写入初始化命令字（ICW1-ICW4）。在初始化完成后，可写入操作命令字（OCW1-OCW3）进行动态控制。需掌握各命令字的格式和含义。理解8259A在系统中的应用，特别是在IBMPC/XT等经典系统中的配置和中断向量的获取过程。六、DMA控制器8237A（选考，视具体教学大纲而定）了解8237A的基本功能：实现4个DMA通道的管理，提供多种DMA传送方式（如单字节传送、块传送、请求传送）。理解DMA传送的基本过程：DMA请求、DMA响应、数据传送、DMA结束。了解其主要寄存器（如基地址寄存器、当前地址寄存器、基字节计数器、当前字节计数器、模式寄存器、命令寄存器、状态寄存器等）的作用。七、串行通信与可编程串行接口芯片8251A（选考，视具体教学大纲而定）7.1串行通信基本概念理解串行通信的特点、异步通信（起止式）与同步通信的区别，掌握波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等概念。了解RS-232C串行通信标准（电气特性、引脚功能）。7.28251A的内部结构与工作原理了解8251A的主要功能：实现异步和同步串行通信的数据发送与接收。理解其内部的发送器、接收器、调制解调控制、读/写控制逻辑和数据总线缓冲器。7.38251A的控制字、状态字与初始化编程8251A的初始化编程同样重要，需先写入方式字（确定通信格式），再写入命令字（控制其操作）。能读懂状态字，了解接收是否准备好、发送是否准备好、有无错误发生等状态。八、常用外设接口（概述）了解键盘、显示器（LED、LCD）、打印机、A/D转换器、D/A转换器等常用外设的基本接口原理和与微机的连接方法。重点关注其与并行接口或串行接口的配合使用。复习建议1.理解为先：《微机接口技术》注重原理理解，死记硬背效果不佳。要真正理解各类接口芯片的工作机制、时序关系和编程思想。2.动手实践：如果有实验课，务必认真完成，通过实际操作加深对理论知识的理解和应用能力的培养。3.多做习题：通过做习题和往年试题，可以检验学习效果，熟悉出题思路，巩固重点难点。4