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微机接口第二讲1

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微机接口技术概述PPT课件

微机接口技术概述PPT课件
不同的微机系统对I/O端口地址的分配不同。
第1章 微机接口技术概述
I/O端口分两类： 1、系统主板上的I/O芯片
A9=0端口(512个)为系统板所用，0000H——01FFH 2、I/O扩展槽上的接口适配器占用地址
A9=1端口(512个)为系统板所用，0200H——03FFH
A15 -----A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
源RAM地址用ES:DI / DS:SI 指定。EFLAG寄存器中 DF位来决定地址加和减。
输入：
输出：
MOV DX，port
MOV DX，port
LES DI，Buffer In
LDS SI，Buffer out
INSB
OUTSB
或 INSW
或 OUTSW
第1章 微机接口技术概述
1.5 PC系列I/O端口地址配置
第1章 微机接口技术概述
1.1.2 微机接口的概念
1.为什么要引入接口
❖ 外部设备种类繁多，其工作原理、工作速度、 采用的信号形式、数据传送形式不同。由于种种的 多样性，外设不能直接连在系统总线上; ❖ 不用接口， I/O直接接CPU，随着外设增加，会 大大降低CPU的效率。 ❖ I/O直接接CPU，会使外设硬件结构过于依赖 CPU，对外设本身发展不利。
第1章 微机接口技术概述
1.1 微机接口的基本概念
1.1.1 微型计算机系统结构
通用的微型计算机硬件系统是由中央处理器、 存储器、I/O（输入/输出）设备及其接口电路组成。 处理器由运算器、控制器和寄存器三部分组成。CPU 通过数据总线、地址总线和控制总线与其他部件之间 进行联系。 （如图所示）。
第1章 微机接口技术概述

2微机接口技术

2微机接口技术
第3章 微机接口技术概述
主要内容：
➢I/O接口的一般结构和组成 ➢I/O端口编址方式 ➢三种数据传送的控制方式
3.1 微机接口基本概念
I/O接口电路是计算机和外设之间传输信息的部 件，每个外设都要通过相应的接口和主机系统相连。
3.1.1 CPU与接口之间传送的信息
计算机的输入/输出要由相应的设备来完成，即是输入/输出设备。
“端口”又称“I/O端口”或“外设端口”
CPU与外设间的数据输入/输出、联络、控制等操作， 都是通过对相应端口的读/写操作，一 台外设可有几个相邻的端口地址。
2. I/O端口编址方式
在微机中，CPU对外设的读、写是通过对外设 接口中相应端口的读、写来实现的，CPU用相 应的读写指令来对端口进行读或写。因此，对 这些端口必须指定相应的地址码，这就是I/O 端口的编址。
数据端口寄存器
控制端口寄存器
数据端口寄存器
1.端口
I/O 接 口 通 常 设 置 有 若 干 个 寄 存 器 ， 用 来 暂 存 CPU和外设之间传输的数据、状态和控制信息，这些 接口内部的寄存器通常称为端口，分别为数据端口、 状态端口、控制端口。每个端口有一个独立的地址， CPU可通过端口地址来读/写它们。
10.时序控制功能 自身具有时钟发生器，以提供给外设时序。
3.1.3 简单I/O接口的组成
I/O接口是CPU和外设间的连接界面，实现两者之间
的信息传输。
CPU
数据
I/O 数据 接口
外设
在微机系统中，CPU只能通过输入指令(IN)和输出指令
(OUT)与接口交换信息。
一个简单的I/O接口内部包含：数据端口、状态和控制端 口
DMA(Direct Memory Access)方式是指不经过CPU干 预，直接在外设与内存之间进行数据传输的方式。

精品课件-微机接口技术及其应用-第2章

精品课件-微机接口技术及其应用-第2章
2
总线是若干互连信号线的集合，是连接计算机各部件或计 算机之间的一条公共信息通道。它是构成系统的插件间、插件 的片间或系统间的标准信息通路。总线的性能好坏直接影响计 算机系统的工作效率、可靠性、可扩展性以及可维护性等多项 功能。因此，总线也是众多计算机厂家竞争的对象。
3
采用总线结构有如下优点： (1) 简化软/硬件的系统设计。系统采用总线结构，使硬 件设计者只需按总线的规范来设计各种插件板，而不必考虑其 他因素。这样设计出的插件板具有互换性与通用性，便于大批 量生产。各厂家可以生产出有自己特色的插件，使产品更有竞 争力。 插件式的硬件结构带来了软件设计的模块化，这有利于节 省软件调试所需的时间，模块化程序可被多用户重复使用。
9
3．内总线 内总线又称系统总线，主要用于连接微型计算机系统内插 件、CPU及其支持电路等。
10
4．外总线 外总线又称通信总线，用于微型计算机系统之间、微型计 算机系统与其他电子仪器或设备之间的通信。这种总线不是微 型计算机特有的，一般是借用电子工业或其他领域的总线。 内总线和外总线除三总线外，还包括电源线、地线和备用 线(为用户扩展功能用)。片内总线和片间总线没有规定标准。 内总线和外总线根据生产和用户的需要规定了总线标准。
11
内总线的规格因所选用的微处理器品种而异，故内总线的 标准较多，如S-100总线、Apple总线、STD总线、MULTIBUS总 线等。通信总线是微型计算机接口与外设、微型计算机系统间 或微型计算机系统与其他系统(如仪器测试系统、控制系统等) 间的通信线。由于这种总线不是微型机系统所特有的，因此往 往借助于电子工业上已有的总线标准，其标准较少，如IEEE488、EIA-RS232C、CAMAC、CENTRONIC等。
12

微机接口讲义.讲义

微机接口讲义.讲义

微机接口讲义第一章：绪论:接口的简单介绍第二章：I/O接口编址和地址译码。

第三章：DAC0832数模转换器。

第四章：ADC0809模数转换器。

第五章：并行接口8255第六章：定时计数器8253。

第七章：串联接口8251。

第八章：虚拟仪器技术第一章概述1.1接口的基本概念：1.11什么是接口：微机系统中，能实现一个部件和另一个部件之间硬件的连接和软件控制的电路称为接口.主要指连接CPU与外设的电路1.12为什么要用接口：外设特点：1、外设品种繁多：计算机发展很快，其作用范围不断增长，例如输入输出设备，检测控制设备，机械式、电子式设备等。

构造原理等很不相同。

不能使所有外设的硬件结构依赖CPU，对外设以及计算机本身发展不利。

2、外设速度慢：例如温度传感器，温度变化最快几秒钟才能变化。

又如步进电机6000转/分钟=100Hz3、信号类型与电平类型不同：CPU与外设在时序关系，信号线定义，串并行，模数信号等皆不同。

（比较而言，为什么仅存储器与三总线直接相连。

）问：为什么不像内存那样将外设直接同三总线相连呢?答：存储器特点：1、基本结构简单。

2、控制命令简单。

3、速度快基本与CPU同步。

基本功用简单，专为CPU设计。

1.2接口的功能和基本组成1.21接口的功能：1.寻址：设备选择功能2.数据缓冲：匹配速度3.信号转换：电气特征的匹配，如驱动能力的匹配.数据转换：正负逻辑，串并，模数转换等.4.联络：数据传送之间的协调，“准备好”，“空”，“满”等.5.错误检测：传输过程，传输错误，溢出错误进行检测。

6.中断管理：收发存中断请求。

7.可编程：选择多种控制方式。

8.数据输入输出1.2.2接口的基本组成1．微机系统各类接口示意图2接口 若干端口地址译码控制逻辑 中断控制 内部逻辑 DB ：数据总线. AB ： 地址总线. CB ：控制总线. 1.3 接口的分类 1. 按使用的角度分类系统接口：必不可少， 微机的一部分。

微型计算机原理-第7章(3)微机原理与接口技术(第三版)(王忠民)

微型计算机原理-第7章(3)微机原理与接口技术(第三版)(王忠民)

第7章 输入/输出与中断-中断技术
… …
…
D7 D0 CPU
INTR
中 断 寄 存 器
INT ≥1
INT1 INT2
INT8
图7.13 软件查询法的硬件电路
第7章 输入/输出与中断-中断技术
断点保护
INT1？ Y N INT2？ Y N
对1号中 断源服
务 对2号中 断源服
务
… …
INT8？ Y N
1. 中断的定义
计算机在执行正常程序 过程中，当出现某种异常 事件或某种外部请求时， 处理器就暂停执行当前的 程序，而转去执行对异常 事件或某种外部请求的处 理操作。当处理完毕后， CPU再返回到被暂停执行的 程序，继续执行，这个过 程称为程序中断。
主程序
有中断请求
断点 继续执行
中断服务程序 中断处理
第7章 输入/输出与中断-中断技术
① 中断请求：是中断源向CPU发出的请求中断的要求。 软件中断源是在CPU内部由中断指令或程序出错直接
发中断； 硬件中断源必须通过专门的电路将中断请求信号送给
CPU，CPU也有专门的引脚接收中断请求信号。
第7章 输入/输出与中断-中断技术
② 中断响应：是指当计算机系统接收到中断请求后应作出的反 应。对于可屏蔽中断的响应要具备两个条件：一是中断允许触发器 的状态为1（即开中断），二是CPU在执行完现行指令之后。
返回断点
第7章 输入/输出与中断-中断技术
2. 中断系统 为实现中断功能而设置的硬件电路和与之相应的软件，称为中
断系统。 3. 中断源
引起中断的原因或发出中断请求的来源称为中断源。中断源可 分为硬件中断源和软件中断源两类。 4. 中断处理过程

微机接口 ppt Lecture02微机概述

微机接口 ppt Lecture02微机概述

程序计数器 PC：存放下一条 指令的存储单元地址，具 有自动增量计数功能
存储器地址寄存器 MAR：缓存 存储单元的地址 存储器数据寄存器 MDR：缓存 对存储单元读/写的数据
指令译码器 ID (Instruction Decoder)：对IR中指令 进行译码，确定IR中存放 的是哪一条指令
深圳大学 机电与控制工程学院 《微机原理及接口技术》2010 主讲：杨蓉
深圳大学 机电与控制工程学院 《微机原理及接口技术》2010 主讲：杨蓉
标志寄存器（Flag Register）—— 存放ALU运算 结果的各种特征值。 如ALU运行算术和逻辑运算时可能会产生进位， 溢出，为零，符号变化，1的个数是奇或偶等.这 些特征就存放在FR中。不同型号的CPU的标志的 数目及具体规定都不同。

存储内容以字或字节为单位，存储单元地址唯一

存储单元多少决定于系统的地址总线 数目 n条地址总线 — 2n个存储单元
M-3 M-2 M-1
深圳大学 机电与控制工程学院 《微机原理及接口技术》2010 主讲：杨蓉
输入输出设备

输入设备：将外界的信息转化为机内的表示方式并传送 到计算机内部
键盘/鼠标/扫描仪/数码相机/……
微型计算机概述
微处理器、微型计算机 、微型计算机系统
基本概念



微处理器 —— 核心 μP 或 MP (Microprocessor) = CPU (中央处理单元) 微型计算机 —— 简称微机 μC 或 MC (Microcomputer) 微型计算ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ系统 —— 简称微机系统 μCS 或 MCS (Microcomputer system)
深圳大学 机电与控制工程学院 《微机原理及接口技术》2010 主讲：杨蓉

微机接口原理课件2

第2章 计算机中的数和数制
西南交通大学信息科学与技术学院 hjtang@
本章主要内容
1
半导体存储器的分类 数和数制
带符号二进制数的表示和运算
2
3
二进制编码的十进制数
无符号整数 字符的表示法
第2章 计算机中的数和数制
4
5
2.1 数和数制
2.1.1 数制的表示
数制也称为计数制 是指用一组固定的数字符号和统一的规则表示 数的方法。 对于任意r进制数，可以用下式表示：
＝
＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝
53 （a6
21 （a5 5 （ a4 5 （ a3 1 （ a2 1 （ a1 0 （ a0 0.3125 （a-1 0.0625 （a-2
＝1 ）
＝1 ） ＝1 ） ＝0 ） ＝1 ） ＝0 ） ＝1 ） ＝1 ） ＝1 ）
高位
0.0625
0.0625
－0
－1
× 2- 3
整数部分高位 小数部分高位
小数部分低位
转换结果 ： 117.8125D=1110101.1101B
第2章 计算机中的数和数制
【例2-3】把十进制数48956转换成十六进制数 N C ri × 163 × 162 × 161 × 160 ai ＝ 3900 （a3＝B）高位 ＝ 60 ＝ 12 ＝ 0 （a2＝F） ↓ （a1＝3） （a0＝C）低位
第2章 计算机中的数和数制
【例2-2】把十进制数117.8125转换成二进制数
N C ri ai
117
53 21 5 5 1 1 0.8125 0.3125
－1
－1 －1 －0 －1 －0 －1 －1 －1
× 26
× 25 × 24 × 23 × 22 × 21 × 20 × 2- 1 × 2- 2

第二讲微机保护的硬件原理


前两个指标取决于阻抗变换器和保持电容的性能， 就捕获而言，越小越好；就保持而言越大越好。 一般来讲，要求快速捕获，采样周期短，电容要小 一些； 慢速捕获，采样周期长，电容大一些，稳定性好， 抗杂散电容影响能力强。
第二节 数据采集系统
1－保持下降率 2－保持跳变误差 3－0.1％误差的截获时间 4－充电速率 5－频带 例子：若取Ch为0.01uf，则保持 下降率为2mV/S，微机保护采样 速率高于2mS，没问题；而截获 时间为20微妙，误差相当于工频 0.36度，也没有问题。 但是对于高频采集－行波采集就 不行了！！ 需要提醒的是：Ch经常需要外接
I1 U R / 2R; I 2 1/ 2I1; I3 1/ 4I1; I 4 1/ 8I1
所以，运放输入电流为 I B1I1 B2 I 2 B3 I3 B4 I 4
usc I RF
第二节 数据采集系统
逐次逼近式模数转换器原理
将一待转换的模拟输入信号Uin与一推测信号Ui相比 较，根据推测信号大于还是小于输入信号来决定是增大还 是减小该推测信号，直至逼近输入信号为止。推测信号由 D/A转换器的输出获得。
第二节 数据采集系统

前置低通滤波器的设置
滤波器是一种能使有用频率信号通过，同时拟制无用频率信号 的电路。低通滤波器是只让低于截至频率通过的滤波器。 前置低通滤波器又称为抗混叠滤波器，广泛应用于各种消费、 控制电路中的采样电路前，滤除高于2倍采样频率的信号，因此截 至频率被设置为1/2fs。 低通滤波器可以采用有源的、也可以采用无源的。无源滤波器 构成简单，但电阻和电容回路对信号有衰减作用，并会带来时间延 迟，仅适用于对速度和性能要求不高的微机保护 有源滤波器抗冲击干扰能力差，但滤波性能好。 性能越好的滤波器延时越长，造成信号不同步的可能性越大。 继电保护常常采用普通的一阶（最高二阶的有源或无源）滤波 器来限制接近工频分量的谐波信息混进来！

第2讲 Intel 8086_8088的结构

习惯：AX累加器(Accumulator)/ BX基址R/ CX(Count)计数R,循环-串操作/ DX数据R （Data），I/O port, 双字除（H16） SP，BP：堆栈指针 R, 基址指针 R，用作16 位地址指针。 SI，DI 变址R（Source Index R, Destination Index R）--指针作用
2、 微型计算机内部结构
内部——内部为了减少连线所占面积，采用单总线，即： 内部所有单元电路都挂在内部总线上，分时使用总线。
通常微处理机内部结构及外部连接方法如下图所示。
内部数据总线
DB7~DB0
数据总线缓冲器/锁存器
累加器 （8位）
锁存器 （8）
暂存寄存 器（8）
标志寄存 器
算术逻辑单 元
ALU
（
(物理) 地址
16进制
寻
0000 0000 0000 0000 0000B =
址
0000 0000 0000 0000 0001B =
能 力 、 寻 址
寻 址 范 围
0000 0000 0000 0000 0010B =
...
...
空
间
）
1111 1111 1111 1111 1111B =
00……00～11……11B＝00000H～FFFFFH
8086的外部数据总线16位，8088 是8位数据总线。 Intel 8086，16位机. Intel 8088（简称8088）是一种准16位微处理器， 在Intel 8080与8085的基础上发展起来的。
（一） 8086/8088微处理器功能结构
8086/8088微处理器功能结构
分两部分： 1、总线接口单元 BIU（Bus Interface Unit） 2、执行部件 EU （Execution Unit）

第02章 微机接口技术2 54页


伺服驱动器开关量输出内外部电路1
伺服驱动器开关量输出内外部电路2
微机接口技术
伺服驱动器开关量输出内外部电路2
伺服驱动器单端脉冲输入电路1
微机接口技术
伺服驱动器单端脉冲输入电路1
伺服驱动器单端脉冲输入电路2
微机接口技术
伺服驱动器单端脉冲输入电路2
伺服驱动器差分脉冲输入电路1
微机接口技术
伺服驱动器差分脉冲输入电路1
SM321输入电路2
微机接口技术
SM321输入电路2（源型-PNP）
PNP集电极开路输出和PLC的连接
微机接口技术
PNP集电极开路输出和PLC的连接
FX3N漏型输出电路
微机接口技术
FX3U漏型输出电路（针对内部回路）
FX3N源型输出电路
微机接口技术
FX3U源型输出电路
SM322输出电路
微机接口技术
目录
微机接口技术
第二章 微机接口技术2
2.1 传感器接口电路 2.2 PLC输入输出接口电路 2.3 伺服驱动器接口电路
接近开关NPN-NO
微机接口技术
接近开关NPN常开
接近开关NPN-NC
微机接口技术
接近开关NPN常闭 图2.1
接近开关PNP-NO
微机接口技术
接近开关PNP常开
接近开关PNP-NC
伺服驱动器差分脉冲输入电路2
微机接口技术
伺服驱动器差分脉冲输入电路2
没，脉冲信号输出内部电路
微机接口技术
伺服驱动器编码器脉冲输出内部电路
伺服驱动器编码器脉冲单端输出电路1
微机接口技术
伺服驱动器编码器脉冲单端输出电路1
伺服驱动器编码器脉冲单端输出电路2
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代码段用来存放程序的指令序列
代码段寄存器CS存放代码段的段地址 指令指针寄存器IP指示下条指令的偏移地址
处理器利用CS:IP取得下一条要执行的指令
第2章：数据段寄存器DS（Data Segment）
数据段存放运行程序所用的数据
数据段寄存器DS存放数据段的段地址 各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储器 中操作数的偏移地址
B0000H 64KB附加数据
图 2.2 某一个程序的各个分段
(2)为什么要分段? (书本第23页) 8086有20 根地址线： 地址范围 00000H ~ FFFFFH （1MB） 机 器 字 长 16 位 ： 仅 能 表 示 地 址 范 围 0000H ~ FFFFH （ 64KB) 或者说一个寄存器的长度为 16个字节 , 只用一个 寄存器来放一个内存单元的地址，其最大能表示的值只 能为0FFFFFH 显然 64KB远远小于 1MB,这就相当于如果一个班级的 人数有1000人,一个班主任根本无法管理班级. (3)怎样分段 (3.1)以小段为单位划分内存 ：每16个字节为一小段，共 有64K个小段
1. 已知某操作数的物理地址是 2117AH ，则它的段地址和偏 移地址可能是( A )。 A.2025∶0F2A B.2108∶00EA C.2000∶017A D.2100∶117A 分析：物理地址(physical address) PA=(DS)×16＋EA=20250H+0F2AH=2117AH (2)逻辑地址为2000H:1234H的存储单元的物理地址是( 21234H )
8088CPU存储系统中，对应每个物理存 储单元都有一个唯一的 20位编号，就是物 理地址，从00000H ~ FFFFFH 分段后在用户编程时，采用逻辑地址， 形式为 段基地址 : 段内偏移地址
分隔符
物理地址 逻辑地址 14700H 1460H:100H
第2章：2. 存储器的分段管理
8088CPU有20条地址线
8086的内存分段机制 (1)什么叫分段?
简单讲,就是把内存划分为许多特定的区域. 有点类似一个年级的同学一般需要分为好多个班级, 存储器 一个班级相当于一个段. 01500H
段寄存器
CS DS SS ES 0150H 4200H 1CD0H B000H
64KB数据 64KB堆栈 1CD00H
42000H
(4)物理地址的计算(书本第23页)
物理地址 = 16 段地址 + 偏移地址 16 位 段 地 址 + 0000
16 位 偏 移 地 址 20 位 物 理 地 址
例：段地址 = 2100H, 偏移量 = 0500H 物理地址 = 21000H+0500H= 21500H 注记:二进制数左移四位相当于乘以十进制数16
第2章：3. 段寄存器
8088有4个16位段寄存器
CS（代码段）指明代码段的起始地址 SS（堆栈段）指明堆栈段的起始地址 DS（数据段）指明数据段的起始地址 ES（附加段）指明附加段的起始地址
每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起 始地址，每种逻辑段均有各自的用途
第2章：代码段寄存器CS（Code Segment）
最大可寻址空间为220＝1MB 物理地址范围从00000H～FFFFFH
8088CPU将1MB空间分成许多逻辑段（Segment）
每个段最大限制为 64KB ，而且只能从模 16 地址开始一 个逻辑段.(书本23页) 段地址的低4位为0000B
这样，一个存储单元除具有一个唯一的物理地址 外，还具有多个逻辑地址(具体例子 见第10页PPT)
将逻辑地址中的段地址左移4位，加上 偏移地址就得到20位物理地址 一个物理地址可以有多个逻辑地址 逻辑地址 1460:100、1380:F00 物理地址 14700H 14700H
段地址左移4位 加上偏移地址 得到物理地址
14600H ＋ 100H 14700H
13800H ＋ F00H 14700H
物理地址和逻辑地址(书本第23页) 绝对地址，或称物理地址，是指CPU和存储器 进行数据交换时使用的地址 逻辑地址是指产生实际地址用到的两个地址分 量：段地址和偏移量，
存储器的内容
一个字要占用相继的两个字节 低位字节存入低地址，高位字节存入高地址 字单元地址用它的低地址来表示
第2章：物理地址和逻辑地址
第2章：逻辑地址
段地址说明逻辑段在主存中的起始位置 8088规定段地址必须是模16地址：xxxx0H 省略低4位0000B，段地址就可以用16位数 据表示，就能用16位段寄存器表达段地址 偏移地址说明主存单元距离段起始位置的 偏移量 每段不超过64KB，偏移地址也可用16位数 据表示
第2章：物理地址和逻辑地址的转换
小段的首地址
00000 H ~ 0000F H 00010 H ~ 0001F H 00020 H ~ 0002F H … FFFF0 H ~ FFFFF H 段起始地址：小段首地址 段的大小： 64K 范围内的任意字节 比如:可以在内存中定义一个段,段起始地址为 00020H,大小为31K.
以下物理地址中可以作为段的起始地址的是: A）12345H B）01234H C）00234H 答案: D D）12340H
处理器利逻辑段
程序的指令序列必须安排在代码段 程序使用的堆栈一定在堆栈段 程序中的数据默认是安排在数据段， 也经常安排在附加段，尤其是串操作 的目的区必须是附加段 数据的存放比较灵活，实际上可以存 放在任何一种逻辑段中
第2章：寄存器的总结
8088 有 8 个 8 位通用寄存器、 8 个 16 位通用 寄存器 8088有6个状态标志和3个控制标志 8088将1MB存储空间分段管理，有4个段寄 存器，对应4种逻辑段 8088有4个段超越前缀指令，用于明确指定 数据所在的逻辑段