移位寄存器的串行扩展技术
编者按：移位寄存器的串行扩展技术是单片机串行口扩展的一种常用方法。对于ＭＣＳ－５１系列单片机而言，将串口置为工作方式０，串口便工作在移位寄存器方式下了。此时，单片机的ＲＸＤ口作串行数据的发送／接收口，ＴＸＤ口作移位脉冲输出口。利用单片机串口的这一特性，可以十分方便地扩展Ｉ／Ｏ口线，本文便是一例。通过本例，读者除了可以加深对串口工作方式０的理解外，还可以举一反三，将之用于其他需要进行Ｉ／Ｏ口扩展的场合，比如用串口扩展键盘等。
遥控数码报时闹钟
ＣＤ４０９４是带输出锁存和三态控制的串入／并出高速转换器，具有使用简单、功耗低、驱动能力强和控制灵活等优点。
ＣＤ４０９４的引脚定义如图１。其中{1}脚为锁存端，{2}脚为串行数据输入端，{3}脚为串行时钟端。{1}脚为高电平时，８位并行输出口Ｑ１～Ｑ８在时钟的上升沿随串行输入而变化；{1}脚为低电平时，输出锁定。利用锁存端可方便地进行片选和级联输出控制。{15}脚为并行输出状态控制端，{15}脚为低电平时，并行输出端处在高阻状态，在用ＣＤ４０９４作显示输出时，可使显示数码闪烁。{9}脚ＱＳ、{10}
脚Ｑ′Ｓ是串行数据输出端，用于级联。ＱＳ端在第９个串行时钟的上升沿开始输出，Ｑ′Ｓ端在第９个串行时钟的下降沿开始输出。
当ＣＤ４０９４电源为５Ｖ时，输出电流大于３．２ｍＡ，灌电流为１ｍＡ。串行时钟频率可达２．５ＭＨｚ。
１．ＣＤ４０９４作静态ＬＥＤ显示驱动器
图２为用ＣＤ４０９４作驱动器的三位数码管静态显示电路略图。单片机串口工作在方式０，即移位寄存器方式。输出数据首先送到ＩＣ１，第二次输出的数据移至ＩＣ１时，先前输出数据则移到ＩＣ２，依此类推。输出三次后，在ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３的Ｑ１～Ｑ８口分别得到数据３、数据２、数据１。
程序如下：（ＤＩＳＰ为显示子程序）
．．．．．．．．．．．．．．．．．．
ＭＯＶＳＣＯＮ，＃００Ｈ；置串口为方式０
．．．．．．．．．．．．．．．．．．
ＤＩＳＰ：ＣＬＲＰ３．７；输出锁存
ＭＯＶＲ０，＃３３Ｈ；显示值送３３Ｈ、３４Ｈ、３５Ｈ
ＭＯＶＲ７，＃０３Ｈ；置数码管个数３
ＬＰ：ＭＯＶＡ，＠Ｒ０
ＭＯＶＤＰＴＲ，＃ＴＡＢ；置字段码表首址
ＭＯＶＣＡ，＠Ａ＋ＤＰＴＲ；查字段码表
ＭＯＶＳＢＵＦ，Ａ；送字段码
JＮＢＴＩ，$ ；等待传送结束
ＣＬＲＴＩ；清串行中断标志
ＩＮＣＲ０；显缓区地址加１
ＤＪＮＺＲ７，ＬＰ；显示数码是否取完？
ＳＥＴＢＰ３．７；允许输出显示
ＮＯＰ
ＣＬＲＰ３．７；输出锁存
ＲＥＴ
ＴＡＢ：ＤＢ３ＦＨ，０６Ｈ，５ＢＨ，４ＦＨ，６６Ｈ，６ＤＨ，７ＤＨ，０７Ｈ，７ＦＨ
ＤＢ６ＦＨ，００Ｈ
说明：在串行口不作为其他使用，且显示的更新速度很低时，ＳＴＲＯＢＥ端可以始终接高；也可将Ｐ３．７口接到ＣＤ４０９４的{15}脚，从Ｐ３．７口输出一定频率的脉冲，使显示闪烁。
２．ＣＤ４０９４作ＬＥＤ动态显示驱动器
用一片ＣＤ４０９４作段驱动，一片ＣＤ４０９４作位驱动，驱动８位带小数点的数码管（见图３）。程序如下：（ＤＩＳＰ为显示子程序）
ＭＯＶＳＣＯＮ＃００Ｈ；置串口为方式０
……
ＤＩＳＰ：ＣＬＲＰ３．７；输出锁存
ＭＯＶＲ０，＃３０Ｈ；显缓区首址送Ｒ０
ＭＯＶＲ４，＃０８Ｈ；置数码管个数为８
ＭＯＶＲ５，＃０ＦＥＨ；送位码初值
ＬＰ：ＭＯＶＡ，Ｒ５；取位码
ＭＯＶＳＢＵＦ，Ａ；送位码
ＪＮＢＴ１；等待传送结束
ＣＬＲＴ１；清串行中断标志
ＭＯＶＡ，＠Ｒ０；取段码
ＭＯＶＤＰＴＲ，＃ＴＡＢ；置段码表首址
ＭＯＶＣＡ，＠Ａ＋ＤＰＴＲ；查段码表
ＭＯＶＳＢＵＦ，Ａ；送段码
ＪＮＢＴ１；等待传送结束
ＣＬＲＴ１；清串行中断标志
ＳＴＢＰ３．７；允许输出显示
ＬＣＡＬＬＤＥＬ；延时１ｍｓ
ＭＯＶＡ，Ｒ５；取位码
ＲＬＡ；位码左移一位
ＭＯＶＲ５，Ａ
ＩＮＣＲ０；显缓区地址加１
ＣＬＲＰ３．７；输出锁存
ＤＪＮＺＲ４，ＬＰ；８位显示完否？
ＲＥＴ
ＤＥＬ：ＭＯＶＲ７，＃０２Ｈ；延时１ｍｓ（ｆosc＝１２ＭＨｚ）
ＤＬ：ＭＯＶＲ６，＃０Ｆ８Ｈ
ＤＪＮＺＲ６，$
ＤＪＮＺＲ７，ＤＬ
ＲＥＴ
ＴＡＢ：ＤＢ３ＦＨ，０６Ｈ，５ＢＨ，４ＦＨ，６６Ｈ，６ＤＨ，７ＤＨ，０７ＨＤＢ７ＦＨ，６ＦＨ
第6章单片机串行通信系统习题解答 一、填空题 1．在串行通信中，把每秒中传送的二进制数的位数叫波特率。 2．当SCON中的M0M1=10时，表示串口工作于方式 2 ，波特率为 fosc/32或fosc/64 。 3．SCON中的REN=1表示允许接收。 4．PCON 中的SMOD=1表示波特率翻倍。 5．SCON中的TI=1表示串行口发送中断请求。 6．MCS-51单片机串行通信时，先发送低位，后发送高位。 7．MCS-51单片机方式2串行通信时，一帧信息位数为 11 位。 8．设T1工作于定时方式2，作波特率发生器，时钟频率为，SMOD=0，波特率为时，T1的初值为 FAH 。 9．MCS-51单片机串行通信时，通常用指令 MOV SBUF,A 启动串行发送。 10．MCS-51单片机串行方式0通信时，数据从引脚发送/接收。 二、简答题 1．串行口设有几个控制寄存器它们的作用是什么 答：串行口设有2个控制寄存器，串行控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON。其中PCON中只有的SMOD与串行口的波特率有关。在SCON中各位的作用见下表： 2．MCS-51单片机串行口有几种工作方式各自的特点是什么 答：有4种工作方式。各自的特点为：
3．MCS-51单片机串行口各种工作方式的波特率如何设置，怎样计算定时器的初值 答：串行口各种工作方式的波特率设置： 工作方式O ：波特率固定不变，它与系统的振荡频率fosc 的大小有关，其值为fosc/12。 工作方式1和方式3：波特率是可变的，波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率 工作方式2：波特率有两种固定值。 当SM0D=1时，波特率=（2SM0D/64）×fosc=fosc/32 当SM0D=0时，波特率=（2SM0D/64）×fosc=fosc/64 计算定时器的初值计算： 4．若fosc = 6MHz ，波特率为2400波特，设SMOD =1，则定时/计数器T1的计数初值为多少并进行初始化编程。 答：根据公式 N=256-2SMOD ×fosc /（2400×32×12）= ≈243 =F3H TXDA: MOV TMOD,#20H ;置T1定时器工作方式2 MOV TL1,#0F3H ;置T1计数初值. MOV TH1,#0F3H B f B f N OSC SMOD OSC SMOD ??-=???-=384225612322256
ACK BIT 10H SLA DATA 30H SUBA DATA 31H NUMBYTE DATA 32H SDA EQU P1.7 SCL EQU P1.6 MTD EQU 30H MRD EQU 40H ORG 0000H LCALL WRAT24C LCALL RDAT24C LJMP L1 ORG 0030H WRAT24C: MOV SLA,#0A0H MOV NUMBYTE,#8 MOV SUBA,#00H LCALL IWRNBYTE RET IWRNBYTE: MOV A,NUMBYTE MOV R3,A LCALL START MOV A,SLA LCALL WRBYTE LCALL CACK JNB ACK,RETWRN MOV A,SUBA LCALL WRBYTE LCALL CACK MOV R1,#MTD WRDA: MOV A,@R1 LCALL WRBYTE LCALL CACK JNB ACK,IWRNBYTE INC R1 DJNZ R3,WRDA RETWRN: LCALL STOP RET RDAT24C:
MOV SLA,#0A0H MOV NUMBYTE,#8 MOV SUBA,#00H LCALL IRDNBYTE RET IRDNBYTE: MOV R3,NUMBYTE LCALL START MOV A,SLA LCALL WRBYTE LCALL CACK JNB ACK,RETRDN MOV A,SUBA LCALL WRBYTE LCALL CACK LCALL START MOV A,SLA INC A LCALL WRBYTE LCALL CACK JNB ACK,IRDNBYTE MOV R1,#MRD RDN1: LCALL RDBYTE MOV @R1,A DJNZ R3,SACK LCALL MNACK RETRDN: LCALL STOP RET SACK: LCALL MACK INC R1 SJMP RDN1 WRBYTE: MOV R0,#08H WLP: RLC A MOV SDA,C NOP SETB SCL NOP NOP NOP
移位寄存器的串行扩展技术 编者按：移位寄存器的串行扩展技术是单片机串行口扩展的一种常用方法。对于ＭＣＳ－５１系列单片机而言，将串口置为工作方式０，串口便工作在移位寄存器方式下了。此时，单片机的ＲＸＤ口作串行数据的发送／接收口，ＴＸＤ口作移位脉冲输出口。利用单片机串口的这一特性，可以十分方便地扩展Ｉ／Ｏ口线，本文便是一例。通过本例，读者除了可以加深对串口工作方式０的理解外，还可以举一反三，将之用于其他需要进行Ｉ／Ｏ口扩展的场合，比如用串口扩展键盘等。 遥控数码报时闹钟 ＣＤ４０９４是带输出锁存和三态控制的串入／并出高速转换器，具有使用简单、功耗低、驱动能力强和控制灵活等优点。 ＣＤ４０９４的引脚定义如图１。其中{1}脚为锁存端，{2}脚为串行数据输入端，{3}脚为串行时钟端。{1}脚为高电平时，８位并行输出口Ｑ１～Ｑ８在时钟的上升沿随串行输入而变化；{1}脚为低电平时，输出锁定。利用锁存端可方便地进行片选和级联输出控制。{15}脚为并行输出状态控制端，{15}脚为低电平时，并行输出端处在高阻状态，在用ＣＤ４０９４作显示输出时，可使显示数码闪烁。{9}脚ＱＳ、{10} 脚Ｑ′Ｓ是串行数据输出端，用于级联。ＱＳ端在第９个串行时钟的上升沿开始输出，Ｑ′Ｓ端在第９个串行时钟的下降沿开始输出。 当ＣＤ４０９４电源为５Ｖ时，输出电流大于３．２ｍＡ，灌电流为１ｍＡ。串行时钟频率可达２．５ＭＨｚ。 １．ＣＤ４０９４作静态ＬＥＤ显示驱动器 图２为用ＣＤ４０９４作驱动器的三位数码管静态显示电路略图。单片机串口工作在方式０，即移位寄存器方式。输出数据首先送到ＩＣ１，第二次输出的数据移至ＩＣ１时，先前输出数据则移到ＩＣ２，依此类推。输出三次后，在ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３的Ｑ１～Ｑ８口分别得到数据３、数据２、数据１。 程序如下：（ＤＩＳＰ为显示子程序） ．．．．．．．．．．．．．．．．．． ＭＯＶＳＣＯＮ，＃００Ｈ；置串口为方式０ ．．．．．．．．．．．．．．．．．． ＤＩＳＰ：ＣＬＲＰ３．７；输出锁存 ＭＯＶＲ０，＃３３Ｈ；显示值送３３Ｈ、３４Ｈ、３５Ｈ ＭＯＶＲ７，＃０３Ｈ；置数码管个数３ ＬＰ：ＭＯＶＡ，＠Ｒ０ ＭＯＶＤＰＴＲ，＃ＴＡＢ；置字段码表首址 ＭＯＶＣＡ，＠Ａ＋ＤＰＴＲ；查字段码表
第09章单片机应用系统资源扩展习题解答 一、填空题 1. 8051 单片机扩展I/O 口时占用片外数据存储器的地址。 2. 8051 单片机寻址外设端口时用寄存器间址寻址方式。 3. 8051 单片机PSEN 控制程序存储器读操作。 4. 8051 单片机访问片外存储器时利用ALE 信号锁存来自P0 口的低八位地址信号。 5. 12 根地址线可选4K 个存储单元，32KB存储单元需要15 根地址线。 6. 欲增加8KB× 8 位的RAM区，请问选用Intel 2114(1KB × 4 位) 需购16 片；若改用Intel 6116(2KB× 8 位) 需购 4 片，若改用Intel 6264 (1KB× 8 位)需购8 片。 7．74LS164 是串入并出转换芯片，74LS165 是并入串出转换芯片。 8．74LS138 是具有 3 个输入端的译码器芯片，其输出作为片选信号时，最多可以选中8 块芯片。 9．74LS273 通常用来作简单输出接口扩展；而74LS244 则常用来作简单输入接口扩展。 10．片选方式通常有 3 种形式：线选法、部分译码器法、全译码法 二、简答题 1．简述单片机并行扩展外部存储器时三总线连接的基本原则。 答：P0 口提供数据线，P0、P2 口提供地址线，低位用于片内选择，高位用做片选信号， 用PSEN 控制程序存储器的读操作，用RD 和WR 控制数据存储器或I/O 端口的读写。 2．什么是全译码？什么是部分译码？什么是线选法？有什么特点？ 答：（1）全译码法：先将扩展芯片的地址线与单片机的地址总线从低位开始顺次相连后， 剩余的高位地址线的全部经译码后连接到各扩展芯片的片选线上。全译码法扩展芯片的地址 空间是唯一确定的，不会有地址重叠。但译码电路相对复杂。 （2）部分译码法：与全译码法类似，先将扩展芯片的地址线与单片机的地址总线从低位开 始顺次相连后，剩余的高位地址线的一部分经译码后连接到各扩展芯片的片选线上。部分译 码使存储器芯片的地址空间也有重叠，但硬件上比全译码法简单，重叠情况与线选法相比较 又有所改进。 （3）线选法：先将扩展芯片的地址线与单片机的地址总线从低位开始顺次相连后，剩余的 高位地址线的一根或几根直接连接到各扩展芯片的片选线上。线选法的优点是简单明了，不需增加额外电路。缺点是存储空间不连续，存在地址重叠现象。适用于扩展存储容量较小的
第十二章习题与思考题 典型例题解析 例12-1 总线标准与接口标准的特点 答案：总线标准与接口标准在概念上是不同的，但是，往往把一些接口标准说成是总线标准。实际上两者之间是有其区别特征的。 （1）总线标准的特点 ①公用性，同时挂接多种不同类型的功能模块； ②在机箱内以总线扩展插槽形式提供使用； ③一般为并行传输； ④定义的信号线多，且齐全，包括分离的数据、地址和控制信号线以及电源线。 （2）接口标准的特点 ①专用性，一般是一个接口只接一类或一种设备； ②一般设在机箱外，以接口插头（座）形式提供使用； ③有并行和串行两种传输； ④定义的信号线少，且不齐全，一般是控制信号线、数据信号线、地址信号线共用。 例12-2 计算机系统采用“面向总线”的形式有何优点？ 答案：面向总线结构形式的优点主要有： ①简化了硬件的设计。从硬件的角度看，面向总线结构是由总线接口代替了专门的I/O接口，由总线规范给了传输线和信号的规定，并对存储器、I/O设备和CPU如何挂在总线上都作了具体的规定。所以，面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作CPU插件、存储器插件以及CPU、存储器插件以及I/O插件等，将它们连入总线即可工作，而不必考虑总线的详细操作。 ②简化了系统结构。整个系统结构清晰，连线少，底板连线可以印刷化。 ③系统扩充性好。一是规模扩充，二是功能扩充。规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件；功能扩充仅仅需要按总线标准设计一些新插件。插件插入机器的位置往往没有严格的限制。这就使系统扩充即简单又快速可靠，而且也便于查错。 ④系统更新性能好。因为CPU、存储器、I/O接口等都是按总线规约挂到总线上的，因而只要总线设计恰当，可以随时随着处理器芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件，新的插件插到底板上对系统进行更新，而这种更新只需更新需要新的插件，其他插件和底板连线一般不需更改。
CD4052 单片机串行口扩展技术应用 CD4052 是一种数字控制的模拟数据选择/ 分配器,本文将它用于UART串口扩展,解决了普通单片机UART串口太少的问题。文中给出该器件的主要特性、引脚说明及电气特性,并以A T89C51 单片机为例给出多串口扩展应用电路。 1 概述 当前,以单片机为核心构成的智能化测控系统及电子产品不断涌现,为了满足数字化及智能化要求,许多外围电路功能模块、部件、器件及传感器也具备了UART 串口通信功能,而现阶段的8 位、16 位、32位单片机却大部分仅提供一个UART 串口,这样就很难满足系统中一方面要与具有UART 功能的串口部件通信,另一方面又要与上位机通信的要求。利用CD4052 做多串口扩展器,可很好地解决此问题。 2 封装及引脚功能 该器件具有SOP、SOIC、TSSOP和PDIP四种封装形式,皆是16 个引脚。图1 所示为其PDIP封装引脚分布图,图2 是CD4052 的逻辑图,数字控制真值表见表1。 图1 CD4052PDIP引脚分布图 3 工作特性 CD4052 模拟数据选择/ 分配器是数字控制的模拟开关,具有低导通阻抗和非常低的关断泄漏电流。315V 的数字信号可以控制15VP- P 的模拟信号。例如,若VDD = 5V , VSS = 0V , VEE = - 5V ,则的数字信号可以控制- 5V + 5V 的模拟信号输入输出。数据选择器在整个VDDVSS 和VDDVEE 范围具有非常低的静态功耗,而且与控制信号的逻辑状态无关。 图2 CD4052 的逻辑图
表1 真值表 CD4052 是一个独立的4 通道数据选择器,具有二进制控制输入端A、B 和一个禁止输入INH。A、B的四种二进制组合状态用来在四对通道中选择其中的一对,当逻辑“1”加到INH 输入端时,所有的通道都关闭。CD4052 的器件特性为: 1) 宽范围的数字和模拟信号电平:数字315V ,模拟可达15VP- P。 2) 低导通阻抗:在VDD - VEE = 15V 的条件下,整个15V P - P信号输入范围的典型值为80Ω。
摘要：集成电路设计越来越向系统级的方向发展,并且越来越强调模块化的设计。SPI(Serial Peripheral Bus)总线是Motorola公司提出的一个同步串行外设接口,容许CPU 与各种外围接口器件以串行方式进行通信、交换信息。本文简述了SPI总线的特点,介绍了其4条信号线,SPI串行总线接口的典型应用。重点描述了SPI串行总线接口在一款802.11b芯片中的位置,及该接口作为基带和射频的通讯接口所完成的功能,并给出了用硬件描述语言Verilog HDL 实现该接口的部分程序。该实现已经在Modelsim 中完成了仿真, 并经过了FPGA 验证, 最后给出了仿真和验证的结果。 在SOC设计中,利用EDA 工具设计芯片实现系统功能已经成为支撑电子设计的通用平台.并逐步向支持系统级的设计方向发展。而且,在设计过程中,越来越强调模块化设计。 SPI总线是Motorola公司提出的一个同步串行外设接口,具有接口线少、通讯效率高等特点。本文给出的是利用Verilog HDL实现的SPI总线模块,该模块是802.11b无线局域网芯片中一个子模块,该模块完成了芯片中基带(base band)与RF的通讯工作. 1 SPI总线接口概述 SPI(Serial Parallel Bus)总线是Motorola公司提出的一个同步串行外设接口,允许CPU 与各种外围接口器件(包括模/数转换器、数/模转换器、液晶显示驱动器等)以串行方式进行通信、交换信息。他使用4条线：串行时钟线(SCK)、主机输入/从机输出线(MISO)、主机输出/从机输入线(MOSI)、低电平有效的使能信号线(CS)。这样,仅需3～4根数据线和控制线即可扩展具有SPI接口的各种I/O 器件其典型结构如图1所示。 SPI总线具有以下特点： (1)连线较少,简化电路设计。并行总线扩展方法通常需要8根数据线、8～16根地址线、2～3根控制线。而这种设计,仅需4根数据和控制线即可完成并行扩展所实现的功能。 (2)器件统一编址,并与系统地址无关,操作SPI独立性好。 (3)器件操作遵循统一的规范,使系统软硬件具有良好的通用性。 2 SPI总线接口的设计与实现 该模块是802.1lb无线局域网芯片中的一子模块,其在芯片中的位置如图2所示。
第九章 串行总线扩展技术 后参考答案（9） 1、C I 2总线的优点是什么？ 答：IIC 总线的优点：（1）具有多主机系统所需的包括总线裁决（2）高低速器件同步功能的高性能串行总线。 2、C I 2总线的起始信号和终止信号是如何定义的？ 答：SCL 线为高电平期间，SDA 线由高电平向低电平的变化表示起始信号；SCL 线为高电平期间，SDA 线由低电平向高电平的变化表示终止信号‘ 3、C I 2总线的数据传送方向如何控制？ 答：IIC 总线的数据传送方向由寻址字节的第8位来控制的，第8位为“0”时，表示主机向从机写数据，为“1”时表示主机由从机读数据。 4、常用的C I 2总线接口器件有哪些？ 答：常用的IIC 总线接口期间有EEPROM 、A/D 转换器、D/A 转换器、LED 及LCD 驱动器、日历时钟电路等。 5、C I 2总线的寻址方式如何？ 答：IIC 总线的寻址方式有三种： （1）主机向从机发送数据，数据传送方向在整个传送过程中不变； （2）主机在第一个字节后，立即由从机读数据 （3）在传送过程中，当需要改变传送方向时，起始信号和从机地址都被重复产生一次，但两次读/写方向正好反向。 6、C I 2总线的数据传送时，应答是如何进行的？ 答：由于某种原因从机不对从机寻址信号应答时（如从机正在进行实时的处理工作而无法接收总线上的数据），它必须将数据线置于高电平，而由主机产生一个终止信号以结束总线的数据传送。 如果从机对主机进行了应答，当在数据从送一段时间后无法继续接收更多的数据，从机可以通过对无法接收的第一个数据字节的“非应答”通知主机，主机则应发出终止信号以结束数据的继续发送。 当主机接收数据时，它收到最后一个数据字节后，必须向从机发出一个结束传送的信号。这个信号时由对从机的“非应答”来实现的。然后，从机释放SDA 线，以允许主机产生终止信号。 7、有哪些单片机具备C I 2总线接口？ 答：由一些品种的片上配置了IIC 总线接口，如Philips 的80c552. 8、具备C I 2总线接口的PROM E 2 芯片有哪几咱型号？容量如何？寻址方法如何？ 答：带IIC 总线接口的EEPROM 芯片常用的有：Philips 公司的PCF8582、ATMEL 公司的AT24C 系列和NS 公司的NM24C 系列。容量范围为：128字节~2K 字节。
一．选择题 1．根据总线在微机系统的位置分类为：（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 2．根据总线功能分类，总线可分为（ ）、（ ）、（ ）以及电源和地线、备用线。 3．总线的数据传送方式有（ ）、（ ）和（ ）三种方式。 4．串行通信的传送方向有单工、（ ）、（ ）三种。半双工，全双工 5．一次总线的信息传送过程大致可以分为4个阶段，依次为（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 6.在微机系统的发展史中，主流微机系统通常采用三种总线标准是（ ）、（ ）和（ ）。7．现代的计算机都采用总线结构来实现同外界的信息传送。总线有三类，其中系统总线包括（ ）、（ ）和（ ）。，其中只有（ ）是双向总线。 8．地址总线用（ ）表示，数据总线用（ ）表示，控制总线用（ ）表示。 9．用来连接计算机各插件板的总线是（ ）总线，其表现形式是位于主机板上的（ ）。 10．信息在总线上的传送方式有（ ）传送、（ ）传送。 11．总线总裁的方法有（ ）、（ ）和（ ）。 12．总线通信协议分为（ ）总线协议和（ ）总线协议。 13．总线上完成一次数据传输一般要经历（ ）阶段、（ ）阶段、（ ）阶段和（ ）阶段。 14．总线带宽是指总线上每秒传输的（ ），用（ ）为单位。 15．总线的位宽是指总线能够同时传输的（ ）。总线带宽与位宽成（ ）比。 16．如果总线的频率为88MHz，总线的位宽为8位，则总线的带宽应为（ ）。 17．PC总线是PC机采用的总线标准，用于（ ）位数据传送。表现为（ ）引脚插槽。 18．ISA总线也称为（ ）总线，是AT机采用的标准，用于（ ）位数据传送，表现为（ ）引脚插槽。 19．EIAS总线是（ ）总线的扩展，支持（ ）位数据的传送。内存寻址能力达（ ）。20．PCI总线的含义是（ ），是一种特殊的高速插槽，其总线宽度为（ ）位，可升级为（ ）位，最大传输率可达（ ）MB/s。 21．外部总线也称为（ ）总线，其中RS-232C是一种（ ）行通用总线。 22．串行通信用（ ）传送，并行通信用（ ）传送。 23．串行传送时，需要（ ）根传输线，而并行传送时，通信需要（ ） 每个数据为
通用串行总线(USB)原理及接口设计 类别：接口电路阅读：1964 作者：广州五山华南理工大学电子与通信工程系９８级硕士研究生（510641）刘炎冯穗力叶梧来源：《电子技术应用》 通用串行总线(USB)原理及接口设计摘要：以ＵＳＢ１．１为基础讨论了ＵＳＢ的基本原理、工作流程、通信协议和相应的关键技术，并介绍了一种ＵＳＢ接口的１０Ｍ以太网卡的设计方案。已经发布的ＵＳＢ２．０支持４８０Ｍｂｐｓ的高速数据传输，这将使ＰＣ可以通过ＵＳＢ接口传输更高速更大量的数据。还论述了ＵＳＢ２．０的改进和优点。关键词：通用串行总线(ＵＳＢ) 设备驱动程序ＷＤＭ 通用串行总线ＵＳＢ(ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ)是Ｉｎｔｅｌ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ等大厂商为解决计算机外设种类的日益增加与有限的主板插槽和端口之间的矛盾而于１９９５年提出制定的。它是一种用于将适用ＵＳＢ的外围设备连接到主机的外部总线结构，主要用在中速和低速的外设。ＵＳＢ同时又是一种通信协议，支持主机和ＵＳＢ的外围设备之间的数据传输。目前较多设备支持的是ＵＳＢ１．１ １ ，最新的ＵＳＢ２．０ ３ 已于２０００年４月正式发布。 ＵＳＢ设备具有较高的数据传输率、使用灵活、易扩展等优点。 ＵＳＢ１．１有全速和低速两种方式，低速方式的速率为１．５Ｍｂｐｓ，支持一些不需要很大数据吞吐量和很高实时性的设备，如鼠标等；全速模式为１２Ｍｂｐｓ，可以外接速率更高的外设。在刚刚发布的ＵＳＢ２．０中，增加了一种高速方式，数据传输率达到４８０Ｍｂｐｓ，可以满足更加高速的外设的需要。 安装ＵＳＢ设备不必打开主机箱，它支持即插即用(ＰｌｕｇａｎｄＰｌａｙ) 和热插拔(ＨｏｔＰｌｕｇ)。当插入ＵＳＢ设备的时候，主机检测该外设并且通过自动加载相关的驱动程序来对该设备进行配置，并使其正常工作。 １ＵＳＢ的结构与工作原理 １．１物理结构 ＵＳＢ的物理拓扑结构如图１所示。在ＵＳＢ２．０中，高速方式下Ｈｕｂ使全速和低速方式的信令环境独立出来，图２中显示了高速方式下Ｈｕｂ的作用。 通过使用集线器(Ｈｕｂ)扩展可外接多达１２７个外设。ＵＳＢ的电缆有四根线，两根传送的是５Ｖ的电源，另外的两根是数据线。功率不大的外围设备可以直接通过ＵＳＢ总线供电，而不必外接电源。ＵＳＢ总线最大可以提供５Ｖ５００ｍＡ电流，并支持节约能源的挂机和唤醒模式。 １．２ＵＳＢ设备逻辑结构 ＵＳＢ的设备可以分成多个不同类型，同类型的设备可以拥有一些共同的行为特征和工作协议，这样可以
思考题： 【7-1】什么是并行通信和串行通信？各有什么特点? 它们分别适用于什么场合? 【7-2】什么是串行同步通信？串行异步通信的数据帧格式是怎样的？同步通信传送的是数据块这种表达是否正确? 【7-3】同步通信和异步通信二者哪种传送数据效率高？哪种对收、发双方的时钟同步性要求低？ 【7-4】51单片机的串行口属于异步通信方式这个判断是否正确？ 【7-5】51单片机的串行口数据传送方向属于半双工方式这种判断是否正确？ 【7-6】80C51系列单片机的串行口除可以实现串行异步通信，还可以作为同步移位寄存器使用，这种说法是否正确？ 【7-7】51系列单片机的串行口包括几个缓冲器？其占有的地址相同在使用中如何区分？【7-8】51系列单片机的串行口控制寄存器SCON中的TI、RI均为零时，CPU执行MOV SBUF，A指令可以启动发送？执行MOV A，SBUF可以启动接收？ 【7-9】51系列单片机串口工作在接收状态时，MOV A，SBUF什么情况下使用，功能是什么？【7-10】何谓波特率? 某异步通信，串行口每秒传送250个字符，每个字符由11位组成，其波特率应为多少？ 【7-11】51单片机串行口有几种工作模式?其中方式0是否工作在全双工异步串行通信方式? 【7-12】51单片机4种工作模式的波特率如何确定? 【7-13】为什么定时器T1用做串行口波特率发生器时，常采用工作模式2？若已知系统晶振频率、通信选用的波特率，应如何计算其初值? 【7-14】试绘图说明如何利用51单片机串行口扩展并行输入口和输出口? 【7-15】试绘制AT89S51单片机进行双机通信时，通信距离小于1.5m的电路连接图。 【7-16】试简述51单片机在双机通信中TTL电平通信接口、RS-232C、RS-422A、RS-485的应用特点？
文章编号：1009-8119（2005）04-0040-03 基于WDM的USB驱动程序设计 赵娟1 仲顺安1 郭磊2 （1．北京理工大学信息科学技术学院，北京 100081 2．石家庄陆军参谋指挥学院教育技术专业，石家庄 050064） 摘要简单介绍了USB的特性。为了介绍USB驱动，重点阐述了WDM驱动程序的原理和Windows系统内核管理机制和应用程序的区别。并给出了利用Driverstudio的C++语言编写的例程。 关键词 USB设备，WDM，操作系统，驱动程序 The Implementation of the USB Driver Based on WDM Zhao Juan Zhong Shun'an Guo Lei Abstrct The attribute of the USB is descripted in the paper. For developing usb driver, the mechanism of kenerl management and the privilege level of applications in window2000 are introduced in the paper. An example of the driver handling USB transfer programmed by using C++ with the help of the driverstudio is given. Keyword USB device，WDM，OS，Driver 1 引言 USB，全称是Universal Serial Bus（通用串行总线），它是由Compaq、Microsoft、Intel、IBM等七家公司共同开发的，旨在解决日益增加的PC外设与有限的主板插槽和端口之间的矛盾而制定的一种串行通信的标准，自1995年在Comdex上亮相以来已广泛地为各PC厂家支持。现在市场上几乎所有的PC机器都配备了USB接口，其优点是： ? 速度快。USB有高速和低速两种方式，主模式为高速模式，速率为12Mbps；另外，为了适应一些不需要很大吞吐量和很高实时性的设备，如鼠标等，USB还提供低速方式，速率为1.5Mbps。 ? 设备安装和配置容易。安装USB设备不必再打开机箱，加减己安装过的设备完全不用关闭计算机。所有USB设备支持热插拔，系统对其进行自动配置，彻底抛弃了过去的跳线和拨码开关设置。 ? 易于扩展。通过使用Hub扩展可连接多达127个外设。标准USB电缆长度为3m（5m 低速）。通过Hub或中继器可以使外设距离达到30m。 ? 能够采用总线供电。USB总线提供最大达5V电压和500mA电流。 ? 使用灵活。USB共有4种传输模式：控制传输（control）、同步传输（synchronization）、中断传输（interrupt）、批量传输（bulk），以适应不同设备的需要。 2 WDM驱动程序的介绍 WDM（Windows Driver Model）是微软提出的一种全新的设备驱动程序模型。它是在Windows NT内核驱动程序模型（Kernel_model Driver Mode）的基础上发展起来的，增加了对即插即用（PnP）、高级电源管理（Power Management）、Windows管理接口（WMI）的支持。更重要的是，WDM是一种通用的驱动模式，提供了包括USB、IEEE1394和HID等在内的一系列驱动程序类。在 Windows 98和 Windows 2000中， WDM驱动程序均可正常使用。 在大多数操作系统中，应用程序和操作系统本身是分开的：操作系统代码运行在特权处理器模式（也称核心态），并有权访问系统数据和硬件；应用程序运行在非特权处理器模式（也称用户态）。当用户态程序调用系统服务时，处理器捕获该调用，然后把调用的线程切换到核
第12章单片机的串行扩展技术 1．I2C总线的优点是什么？ 2．I2C总线的起始信号和终止信号是如何定义的？ 3．I2C总线的数据传输方向如何控制？ 4．单片机如何对I2C总线中的器件进行寻址？ 5．I2C总线在数据传送时，应答是如何进行的？ 6．I2C总线的数据传送为如下格式： 即主机先发送一个字节数据，然后再接收一个字节数据。编写出该格式的I2C总线数据传送子程序。 参考答案 1．答：系统连接简单：I2C总线系统的基本结构如图12-7。I2C总线系统直接与具有I2C 总线接口的各种扩展器件（如存储器、I/O芯片、A/D、D/A、键盘、显示器、日历/时钟）连接。I2C总线对各器件寻址采用纯软件的寻址方法，无需片选线的连接，这样就大大简化了总线数量，系统各部件之间的连接只需两条线。 数据传输速率较高：在标准I2C普通模式下，数据的传输速率为100kbit/s，高速模式下可达400kbit/s。 2．答：I2C总线的起始信号和终止信号都由主机发出，在起始信号产生后，总线就处于占用状态；在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。 由图12-9见起始信号和终止信号的规定。 （1）起始信号（S）。在SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号，只有在起始信号以后，其他命令才有效。 （2）终止信号（P）。在SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。随着终止信号的出现，所有外部操作都结束。 3．答：无论I2C总线上的数据传输方向由寻址字节中的数据传输方向位规定： 寻址字节 R/W=1，表示主机接收（读）。R/W=0，表示主机发送（写）。 4．答：单片机对I2C总线中的器件寻址采用软件寻址，主机在发送完起始信号后，立即发送寻址字节来寻址被控的从机，寻址字节格式如题3所示。7位从机地址即为“DA3、DA2、DA1、DA0”和“A2、A1、A0”。其中“DA3、DA2、DA1、DA0”为器件地址，是外围器件固有的地址编码，器件出厂时就已经给定。“A2、A1、A0”为引脚地址，由器件引脚A2、A1、A0在电路中接高电平或接地决定（见图12-12）。