微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 教學(xué)課件 作者 古輝 主編1章-緒論.ppt

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1、第一章緒論1目錄1.1微機(jī)接口的概念1.2接口的組成與數(shù)據(jù)交換1.3接口電路分析與設(shè)計(jì)的基本方法1.4接口技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)21.1微機(jī)接口的概念1.1.1接口的概念1.1.2接口的功能1.1.3接口的分類31.2接口的組成與數(shù)據(jù)交換1.2.1CPU和I/O設(shè)備之間的交換信息1.2.2I/O接口的組成1.2.3CPU與I/O接口之間的數(shù)據(jù)通信方式1.2.4CPU與I/O接口之間的數(shù)據(jù)交換方式4本章要點(diǎn)微機(jī)接口的概念微機(jī)接口與CPU的組成和數(shù)據(jù)交換方式微機(jī)接口電路的基本分析設(shè)計(jì)方法5本章學(xué)習(xí)目標(biāo)了解微機(jī)接口的功能和分類掌握微機(jī)接口的組成掌握微機(jī)接口和CPU之間的幾種數(shù)據(jù)交換

2、方式了解微機(jī)接口電路分析與設(shè)計(jì)的基本方法61.1.1接口的概念通用的微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是由中央處理器（CPU或MPU）、存儲(chǔ)器、I/O（輸入/輸出）設(shè)備及其接口電路組成7接口和接口技術(shù)接口:微機(jī)與外界設(shè)備的連接部件（電路、芯片、器件）是CPU與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站接口的全稱叫輸入輸出接口或I/O接口接口技術(shù):是研究CPU如何與外部世界進(jìn)行最佳耦合與匹配，實(shí)現(xiàn)雙方高效、可靠地交換信息的一門技術(shù)，是軟件、硬件結(jié)合的體現(xiàn)，是微機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵。8微機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖返回本節(jié)91.1.2接口的功能速度匹配問(wèn)題信號(hào)電平和驅(qū)動(dòng)能力問(wèn)題信號(hào)形式匹配問(wèn)題信息格式問(wèn)題時(shí)序匹配問(wèn)題I／O接

3、口要解決的問(wèn)題10I／O地址譯碼與設(shè)備選擇信息的輸入輸出命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)的緩沖與鎖存信息轉(zhuǎn)換聯(lián)絡(luò)功能中斷管理功能可編程功能其他功能I／O接口的功能11按通用性分為兩類：通用接口專用接口1.1.3接口電路的分類12按照可編程性分類，分成硬布線邏輯接口芯片可編程接口芯片可編程接口芯片的功能可以由指令來(lái)控制13按功能分輸入接口輸出接口外存接口過(guò)程控制接口通信接口智能儀器接口14通用接口：可供多種外部設(shè)備使用的標(biāo)準(zhǔn)接口，目的是使微機(jī)正常工作，通用接口通常制造成集成電路芯片，稱為接口芯片。最初的IBM-PC使用了6塊接口芯片：8284、8288、8255、8259、8237、8

4、25382430TX芯片組，由兩片芯片組成：北橋：82439TX南橋：82371AB通用接口15IBM-PC中的通用接口(芯片組)16專用接口：為某種用途或某類外設(shè)而專門設(shè)計(jì)的接口電路，目的在于擴(kuò)充微機(jī)系統(tǒng)的功能。專用接口通常制造成接口卡，插在主板總線插槽上使用。專用接口17接口的功能分類181.2.1CPU和I/O設(shè)備之間交換信息數(shù)據(jù)信息（Data）狀態(tài)信息（Status）控制信息（Control）191.2.2I/O接口的組成I/O接口的基本結(jié)構(gòu)20I/O端口按存放信息的不同，I/O端口可分為三種類型數(shù)據(jù)端口：用于存放CPU與外設(shè)間傳送的數(shù)據(jù)信息狀態(tài)端口：用于暫存

5、外設(shè)的狀態(tài)信息控制端口：用于存放CPU對(duì)外設(shè)或接口的控制信息，控制外設(shè)或接口的工作方式。10010101(狀態(tài)端口)01101010(數(shù)據(jù)端口)11000110(控制端口)地址譯碼數(shù)據(jù)緩沖控制電路外設(shè)ABDBCBCPU2174LS245三態(tài)緩沖器示意圖數(shù)據(jù)緩沖器2274LS244三態(tài)緩沖器示意圖數(shù)據(jù)緩沖器23I/O端口的讀操作控制電路和緩沖器2474LS273的示意圖和真值表數(shù)據(jù)鎖存器2574LS373的示意圖和真值表數(shù)據(jù)鎖存器26I/O端口的寫操作控制電路和鎖存器271.2.3CPU與I/O接口之間的數(shù)據(jù)通信方式并行傳送方式串行傳送方式281.2.4CPU與I/O

6、接口之間的數(shù)據(jù)交換方式程序控制方式(Programeddirectcontrol)無(wú)條件傳送條件傳送（查詢傳送）中斷(Interrupttransfer)方式DMA(Directmemoryaccess)方式通道方式(I/Ochannelcontrol)外圍處理機(jī)方式(Peripheralprocessorunit)29無(wú)條件輸入接口電路三態(tài)緩沖器輸入設(shè)備數(shù)據(jù)線IOR地址譯碼地址線200H000D7~D0A15~A0與非PC總線注意：在邏輯門前輸入信號(hào)的，表示對(duì)信號(hào)求反。與鎖存器、三態(tài)門等控制端的意義不同。30條件傳送方式流程圖31中斷傳送方式流程圖32DMA傳送方

7、式流程圖33通道方式I/O通道控制在輸入輸出系統(tǒng)中的位置341.3接口電路分析與設(shè)計(jì)的基本方法分析接口兩側(cè)情況微機(jī)系統(tǒng)側(cè)外設(shè)側(cè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總線與外設(shè)之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換合理選用接口芯片接口驅(qū)動(dòng)程序分析與設(shè)計(jì)35信號(hào)轉(zhuǎn)換36接口芯片的選擇途徑采用傳統(tǒng)的中、小規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)TTL、CMOS系列集成電路、IC器件及傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行接口電路設(shè)計(jì)。利用現(xiàn)有的各種用途的通用或?qū)Ｓ玫目删幊檀笠?guī)模集成電路接口芯片，并結(jié)合少量的中、小規(guī)模的IC進(jìn)行接口電路設(shè)計(jì)。利用PLD器件等各類可編程邏輯芯片，并借助VHDL或眾多的EDA工具進(jìn)行相應(yīng)的接口設(shè)計(jì)。37接口驅(qū)動(dòng)程序