汇编与组成第8章.ppt

1、本章讨论：,第八章 I/O设备与I/O程序设计,I/O设备的分类,打印机原理和驱动程序设计,显示器原理和驱动程序调用,键盘的结构、原理和驱动程序设计,第一节 概 述,8.1.1 I/O设备的分类,按功能用途分类,输入设备,输出设备,外存储器,终端设备,一、输入设备,将外部的信息输入主机,具备信息转换功能与数据传送功能,常见的输入设备有键盘、穿孔输入设 备、数据录入站、图形数字化仪、字 符输入与识别装置、语音输入与识别 装置、光笔、鼠标、跟踪球、操纵杆 等,二、输出设备,将计算机的处理结果输出到外部,需要将二进制代码表达的信息转换为 人或其他系统所能识别的信息形式,常见的输出设备有：显示器、打印

2、机、 绘图仪、传真机、语音输出装置（声 卡）,三、外存储器,存储二进制代码数据,既是输入设备，也是输出设备,一般不进行信息转换,四、终端,与计算机的输出相连接的设备,与主机有一定距离 、独立性较强,与主机关联程度较小、常需由通信线 路连接,按照与主机间距离的远近，终端可分 为本地终端与远程终端,五、其他广义外部设备,工业控制过程数据检测装置，如A/D转 换器、传感器,专用装置如医疗诊断仪器、图象处理 装置、向量运算器等,8.1.2 工作机制中的几个层次,一、调用界面,早期的DOS系统通过一组系统功能 调用INT n对I/O设备的进行操作,WINDOWS操作系统则是通过系统 提供的一组API函数

3、调用来对I/O 接口进行操作,二、设备驱动程序,早期的DOS系统将一组常规I/O设备的驱动程序固化 在BIOS中，使用系统调用来实现对设备的操作。,WINDOWS操作系统通过硬件抽象层屏蔽了硬件的具体特征，向上提供了一组标准的设备驱动接口调用，即Windows SDK，驱动程序主要通过调用SDK实现，实现机制要比dos复杂得多。,设备驱动程序主要完成对设备的控制和读写 操作。,三、设备控制程序,设备控制程序和设备驱动程序的功能相同，只是控制程序I/O设备控制器中处理器执行。,四、I/O设备控制器与I/O接口,主机与I/O设备之间有设备控制器、接口两部分。,设备控制器和接口可以合并或分离，为方便

4、使用，接口需要标准化。,第二节 键 盘,8.2.1 键盘的结构与工作原理,一、键的结构,接触式键 （见图8-1 ）,机械键,干簧键,短行程触摸键,键帽,恢复弹簧,键杆,键块,触点,磁铁,密封玻管,薄膜,衬垫,基底,(a)机械键,(b)干簧键,(c)短行程触摸键,图8-1 按键的基本结构,非接触式键,电容式,感应式,二、键盘组织结构,非扫描式键盘,直接编码式,键的输出直接送往硬件编码电路，硬件成本较高,直接连接式,直接将各键的输出送往键盘接的各输入寄存器，程序结构非常简单，见下图,扫描式键盘,逐行扫描法原理 (见图8-3 ),图8-3 矩阵扫描式键盘构成,去抖动处理 (见图84 ),图8-4 键

5、抖动与去抖动处理,（a）,（b）,扫描程序,开始,行号i=0,置第i行为0,读列状态字CW,CW=全1？,i=i+1,i4?,延时20ms,读列状态字CW,CW=全1？,j=j+1,j=4?,查表获得(i,j)键码， 并送缓冲区,读列状态字CW,j列=0?,Y,N,列号j=0,j列=0?,N,N,N,N,图8-5 44矩阵逻辑扫描程序框图,可编程键盘接口芯片8279,内部有一个单片机，执行内部固化程序,有多种工作方式，扫描速度和去抖时间等均可编程设置,带有去抖逻辑、多种重键处理方式、中断逻辑、总线接口逻辑等,常用于构成小型键盘,三、IBMPC机键盘接口,PC键盘组成与接口,常用PC键盘有101

6、键盘和102键盘,5芯电缆与主机相连,主机板上的键盘微处理器 8042实现键码接收和系统扫描码的转换,键盘驱动程序实现扫描码的读入和ASCII码的转换,PC键盘的工作过程（见图8-6 ）,键盘矩阵 16行X8列,时钟发生器,中断请求 C D,移 位 寄 存 器,CLK,图8-6 PC键盘接口框图,初始化,键盘进行行列扫描,送键码,主机中断处理,8.2.2 键盘驱动程序,一、BIOS的PC键盘的驱动程序特点,二、PC键盘的驱动程序特点设计要点,中断服务程序的设计（扫描码和ASCII码转换的处理 ）,中断服务程序的安装和驻留,三、PC键盘的驱动程序设计例子（见教材）,第三节 打 印 机,8.3.1

7、 打印设备,一、概述,按同时所能打印的字符数，分为串行打印、并行打印,按字形的产生办法，分为字模型、点阵型,按印字原理，可分为击打式、非击打式,打印设备,串行打印,并行打印,击打式,非击打式,字模型,点阵型,字鼓式,字链式,字带式,针式,点阵型,喷墨式,热敏式,击打式,非击打式,字模型,点阵型,点阵型,柱型,球型,菊花瓣型,梳型针式,静电式,激光式,磁式,二、针式点阵打印机,工作模式,文本模式,图形方式,汉字打印,针式打印机的结构,打印头（见图8-7,图8-8 ）,电磁板,衔铁,复位弹簧,导向管,打印针,图8-7 打印头结构,(a)9针排列,(b)24针排列,图8-8 打印针排列,打印头水平运

8、动机构,走纸机构,色带机构,检测报警机构,控制系统,打印机控制器举例(见图8-9 ),主CPU6803,从CPU6801,电机驱动电路,图8-9 打印机控制系统举例,并行针式打印机简介,多打印头式,梳式,三、激光打印机和喷墨式打印机简介,激光打印机,原理（见图8-10 ）,缓 冲 存 储 器,字 符 发 生 器,调 制 解 调 器,激 光 器,来自接口,多面转镜,图8-10激光打印机原理图,激光打印机特点,工作噪声低,打印速度快,打印分辨率高,喷墨式打印机,核心可控喷墨打印头（墨盒）,特点墨盒价格昂贵,8.3.2 打印机驱动程序,一、打印机管理软件的层次,应用程序,打印机驱动程序,打印机控制程

9、序,二、打印机设备驱动程序举例,PC机并行打印机接口（LPT1）,数据端口：输出端口 378H,控制信息端口 输出端口 37AH,状态信号端口 输入端口 379H,例程：把AL中的字符送给打印机打印 见教材,第四节 显 示 器,8.4.1 CRT显示器,一、概述,像素,灰度级与颜色数,分辨率,静态显示与动态刷新显示,二、CRT显示器工作原理,CRT显像管（见图8-12，图8-13）,电子枪,聚焦 系统,垂直偏 转线圈,水平偏 转线圈,扫描偏转电路,图8-12 CRT结构示意,阴极,彩色荧光屏,(a)CRT管,(b) 荫罩,(c)三色荧光屏,图8-13 单枪三束彩显管的荫罩示意图,CRT显示器的

10、扫描方式,随机扫描方式,显示速度快、图像清晰,控制比较复杂,只能用于字符和静态图形显示,光栅扫描方式（见图8-14）,逐行扫描,隔行扫描,(a)逐行扫描,(b)隔行扫描,1,3,5,7,0,2,4,6,图8-14 光栅扫描过程示意图,字符显示原理,点阵字形的产生,字符的点阵图案构成 见下图,点阵字形的产生 见图8-15,7（横）8（纵）点阵形成字符A图案,图8-15 点阵字形的产生,字 符 发 生 器 ROM,字符编码 （ASCII）,RA30,视频缓存VRAM,屏幕位置与VRAM单元之间的对应关系如图8-16所示,第0行,第1行,第24行,第0列,第79列,（0，0）,（0，1）,（0，79

11、）,（1，0）,（1，79）,（24，79）,VRAM,第0行,第1行,第24行,图8-16 屏幕位置与VRAM单元之间的对应关系,字符显示器的组成原理,字符显示器的组成框图见图8-17,VRAM 80X25,点脉冲,字符列计数器 7+2分频,字符 计数器 80+18分频,字符行计数器 14分频,字符排计数器 25+1分频,字符发生器,移 位 寄 存 器,放大,行扫描电路,场扫描电路,图8-17 CRT字符显示器的组成原理框图（字符区间914 ）,图形显示器原理,分辨率640列480行，16色的VRAM的结构(见图8-18),图8-18 VRAM结构,像素的位面地址确定,第5行第17列像素的位

12、面地址为,位号为17（mode8）1,403,显示器控制逻辑（见图8-19 ）,点脉冲,列计数器 80+18分频,8分频,行计数器 480+8分频,图8-19 彩色CRT控制逻辑框图,8.4.2 CRT适配器技术指标,IBM定义的各种显示器显示方式以及显示模式下显示器缓冲区地址（见表8-2 ）,VRAM逻辑屏划分 （见图8-20 ）,图8-20逻辑屏结构,8.4.3 LCD液晶显示器和等离子显示技术,一、概述,液晶显示特点：,显示质量高,没有电磁辐射,可视面积大,应用范围广,画面效果好,数字式接口,“身材”匀称小巧,功率消耗小,二、液晶显示器的原理 （见图8-21 ）,图8-21 液晶显示器显

13、像原理,三、液晶显示器的分类,扭曲向列相（TN）显示,图8-22 TN型液晶显示器件的构造,构造（见图8-22 ）,原理 （见图8-23 ）,图8-23 (a) TN型器件分子排布与透过光示意图,图8-23 （b）TN型电光效应的原理示意图,显示响应曲线（见图8-24 ）,图8-24 TN型液晶显示响应曲线,超扭曲向列相（STN）显示,图8-25 STN型液晶显示器件原理示意图,原理 （见图8-25 ）,四、液晶显示器的驱动电路,静态驱动,图8-26 LCD静态驱动示意图,LCD静态驱动 （图8-26 ）,图8-27 驱动电路原理图,驱动电路原理 （图8-27 ）,图8-28 静态波形,静态波形 （图8-28 ）,多路驱动,图8-29 多路驱动电极阵列,基本思想 （图8-29 ）,五、等离子（PDP）显示技术简介,利用惰性气体放电时