微型计算机接口技术81页PPT

汇编语言的优点
汇编语言具有高效、可移植性、 可维护性等优点，适用于编写操 作系统、编译器等关键软件。
汇编语言的缺点
汇编语言编写复杂，容易出错， 且可移植性较差，需要针对不同 的计算机体系结构进行修改。
高级语言
01
高级语言的定义
高级语言是一种抽象程度更高的 编程语言，它使用更接近自然语 言的语法和语义。
实验提供参考。
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感谢您的观看
串行接口的数据传输速率比并行 接口慢，但只需要一根数据线， 因此成本较低。
03
串行接口的常见标准包括RS-232 、RS-422和USB。
04
中断控制器
中断控制器是微机中的一 种重要组件，它负责管理 计算机系统中断的处理。
中断控制器可以管理硬件 设备的中断请求，例如键 盘、鼠标和计时器等。
ABCD
并行接口通常用于连接打印机、磁盘驱动器等高速设备， 因为这些设备需要快速传输大量数据。
并行接口的常见标准包括ECP、EPP和USB。
串行接口
01
串行接口是一种数据传输方式， 它通过单个数据线逐位传输数据 。
02
串行接口通常用于连接鼠标、调 制解调器等低速设备，因为这些 设备不需要快速传输大量数据。
语音识别和图像处理
利用微机原理与接口技术，可以实现语音识 别和图像处理等功能，提高办公自动化水平 。
在家用电器中的应用
1 2 3
智能家居控制
微机原理与接口技术可以用于智能家居控制，实 现家用电器的远程控制和自动化控制。
电视和音响设备控制
通过微机原理与接口技术，可以实现电视和音响 设备的智能控制，提供更加便捷和智能的娱乐体 验。

6
外部引线及内部结构
CLK0
DB
A1 A0 IOW IOR 片选信号
D7-D0 A1 A0 WR RD CS
GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1 CLK1 GATE1
通道0
通道1
通道2
7
8253
OUT1
外部引线及内部结构
连接系统端的主要引线：
D7～D0 CS RD WR A1，A0
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方式1
(单稳态触发器)
工作方式
方式2
(频率发生器)
软、硬件启动，自动重复计数。 装入初值后OUT端变高电平，计数到 最后一个CLK时OUT输出负脉冲，并 连续重复此过程。
方式3
(方波发生器)
软、硬件启动，自动重复计数。 装入初值后OUT端变高电平， 然后OUT连续输出对称方波：
前 N/2或（N+1）/2 个CLK，OUT为高， 后N/2或（N-1）/2 个CLK， OUT为低。
译码器
初始化程序流程
写入顺序：
写控制字
可按计数器分别写 入控制字和初值。
也可先写所有计数
写计数值低8位
非必须
*写计数值高8位
器控制字，再写入 它们的初值
25
8253应用举例

采用8253作定时/计数器，其接口地址为
0120H~0123H。 输入8253的时钟频率为2MHz。 计数器0: 每10ms输出1个CLK脉冲宽的负脉冲 （方式2）
编址部件3
编址部件2
10
编程结构—程序员的观点

计数器(3个)——包括
16位初值寄存器
16位计数寄存器
（减法计数器） 控制寄来自器—— 存放控制命令字（只写）

文终/组终，当正文很长，分n帧传送时，前n1帧用ETB，最后1帧用ETX BCC：块校验 （从SOH到ETX/ETB），纵横奇偶校验或 CRC校验
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2.面向字符的同步通信数据格式 （续）
③数据透明
➢数据透明
通信协议所具有的区分数据流中出现的特定字符编
制
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6.1 串行传送的基本概念
本节内容
1 串行传送的特点 2 串行数据传送方向 3 信号的调制和解调 4 信息的检错与纠错 5 波特率与收/发时钟 6 串行通信的基本方式
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1. 串行传送的特点
串行传送: 在1根信号线上分时传送多位信息
调制解调器的种类:
振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)
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FSK: 频率f1
S1
频率f0
数字 信号
1
S0 6
+ 输出
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4.信息的检错与纠错
基本通信规程: 奇偶校验、方阵码检错 反馈重发
高级通信规程: 循环冗余码(CRC)检错 自动纠错
的字符；每帧内部的每一位都是同步的； 即：
字符间及字符内各位间都是同步的；对时钟要求
严格，收发双方用同一时钟
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6.2串行通信的数据格式
本节内容
1 起止式异步通信数据格式 2 面向字符的同步通信数据格式 3 面向比特的同步通信数据格式

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

6.1.1 I/O接口的定义 接口的定义
1. 常见的外设 微机系统中常见的外设：键盘、鼠标、扫描仪、 微机系统中常见的外设：键盘、鼠标、扫描仪、液晶显 示器、打印机、影像输出设备、硬盘、可移动硬盘、 盘 示器、打印机、影像输出设备、硬盘、可移动硬盘、U盘、 数码管、指示灯、按钮、开关、 转换器、 转换器、 数码管、指示灯、按钮、开关、A/D转换器、D/A转换器、 转换器 转换器 电动马达等。 电动马达等。
（7）可编程功能 现代微机的I/O接口多数是可编程接口 接口多数是可编程接口。 现代微机的 接口多数是可编程接口 。 可以在不改变任 何硬件连接的情况下， 何硬件连接的情况下，通过改变控制程序来改变接口的工 作方式，使接口执行不同的操作命令。 作方式，使接口执行不同的操作命令。 （8）具备时序控制 ） 有的接口电路具有自己的时钟发生器，以满足微型计算机 有的接口电路具有自己的时钟发生器， 和外设在时序方面的要求。 和外设在时序方面的要求。
6.1.3 I/O端口的编址方式 端口的编址方式 常用有两种编址方法： 常用有两种编址方法： (1)和存储器统一编址方式，也称存储器映像方式； 和存储器统一编址方式，也称存储器映像方式； 存储器映像方式 和存储器统一编址方式 (2)和存储器分开，单独编址，也称I/O映像方式。 和存储器分开，单独编址，也称 映像方式 映像方式。 和存储器分开
6.1 输入 输出接口的基本知识 输入/输出 输出接口的基本知识
微型计算机接口技术在微机系统设计和应用工程中，都占 微型计算机接口技术在微机系统设计和应用工程中， 有极其重要的地位。 有极其重要的地位。 输入/输出接口 简称I/O接口 输出接口(简称 接口)是连接微型计算机与外设之 输入 输出接口 简称 接口 是连接微型计算机与外设之 间的纽带，是微型计算机与外设之间交换信息的通路。外 间的纽带，是微型计算机与外设之间交换信息的通路。 设只能通过I/O接口才能与 接口才能与CPU的总线相连， 实现与微机 的总线相连， 设只能通过 接口才能与 的总线相连 之间的信息交换。 之间的信息交换。

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1.1.4 I/O设备及其接口电 路
I/O设备的种类很多，有电子式、电 磁式、机械式等，I/O接口电路的种类最 基本的接口电路有8255可编程并行接口 电路、8253可编程定时/计数器、8251可 编程串行接口电路、8237直接存储器存 取电路（DMA）、82380多功能接口电 路以及现代微型计算机系统中的系统控 制逻辑芯片等。
3．系统存储器
主存储器由动态存储器DRAM组成，这种 存储器的特点是容量较小、存取速度相对较慢， 需要进行动态刷新。这种内存常见的有DRAM、 ECC DRAM、EDO DRAM。现在还出现了更 快的内存，如DDR RAM和RAM BUS等形式 的内存，其速度更快、性能更高。
4．控制逻辑芯片组（SICL）
2．I/O端口的布局
（1）I/O端口的寻址特点 ① 端口地址空间为1KB ； ② 使用专门
的控制信号访问；③ 使用I/O指令对端口编 程。
（2）I/O端口的地址分配 I/O端口地址分配见表1.1。 I/O存储区分
配表见附录B。
1.1 I/O
表 端 口 地 址 分 配
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1.3 微机系统的I/O通 道与总线概述
中央 处理器
CPU
内存储器
I/O 接口
数据总线（DB）
控制部线（CB）
I/O 接口
地址总线（AB）
I/O 设备
I/O 设备
图1.1 微机系统结构示意图
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1.1.2 中央处理器
中央处理器（机）简称CPU，是用 来实现运算和控制功能的部件。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。在PC系列微机 中所使用的CPU主要有Intel系列、AMD 系列、CY系列 。

IN AL，DX
；读数据
MOV [SI]，AL
MOV DX，8002H
MOV AL，00H
OUT DX，AL
INC SI ；存放数据的内存地址加1
INC BL ；通道地址加1
MOV AL，BL OUT DX，AL ；送通道地址 MOV DX，8002H
DEC BH JNZ GOON POP AX
MOV AL，01H
•14
9.3 A/D转换器ADC0809及应用
➢ 采样：对连续变化的模拟量要按一定的规律和周期取出其 中的某一瞬时值。
➢ 采样频率：一般要高于或至少等于输入信号最高频率的2 倍，实际应用中采样频率一般是信号频率的4~8倍。
➢ 采样周期：相邻两次采样的间隔时间。一次A/D转换所需 要的时间必须小于采样周期。
•10
➢ 应用举例：利用D/A 转换器来构造波形发生器，如图所 示。假设地址译码输出端口为360H。
图９.8 采用DAC0832 构造的波形发生器
•11
(1) 矩形波。给DAC0832 持续256 次送数据0，然后256 次送 数据FFH，依次重复处理。输出矩形波的程序段如下：
MOV DX，360H ；设定地址译码输出端口 DD0： MOV CX，0FFH
2
多2
N位
路
电
二进制数
… …
模
阻
拟
网
开
络
N
关N
运算 放大器
图9.2 D/A转换器框图
模拟电压输出
•3
1. 加权电阻网络D/A转换器的工作原理
VREF
K1
R1
K2
R2
K3
R3
Kn
Rn

（c）方式2：双向数据传送方式
只有A口才能选择这种工作方式，这时A 口既能输入数据 又能输出数据。在这种方式下需使用C口的5位线作控制线，方 式 2 适用于查询或中断方式的双向数据传送。如果把 A 口置于 方式2下，B口工作于方式1时，C口8根线将全部作为联络信号 使用。
7.1.3 8255A的工作方式及编程 就表明C口要么作为联络线用，要
（1）8255的方式控制字
A组 B组
方式控制字未规定 C口的工作方式， 7.1 可编程并行接口芯片 8255A 只规定了C口数据的传输方向，这
2、8255A 编程
D7
D7 = 1 特征位
么就只工作在方式0
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
PC3 ~ PC0 1：输入 0：输出 B口 1：输入 0：输出
A口工作方式 00：方式0 01：方式1 1×：方式2
5）INTRA有效，以中断方式通 知CPU再输出数据给A口
7.1.3 8255A的工作方式及编程
（b）方式1：选通输入/输出方式
A口和B口分别用于数据的输入/输出。而C口则作为数据 传送的联络信号。因为A口和B口的联络信号都是三个，如果A 或B只有一个口按方式1使用，则剩下的另外13位口线仍然可按 方式0 使用。如果两个口都按方式 1 使用，则还剩下2位口线， 这2位口线仍然可以进行位状态的输入输出。 方式1适用于异步查询方式的数据输入/输出。
• 目前常用的可编程芯片： 8255A——并行I/O接口 8253——计数/定时器 8251——串行I/O接口 8259——中断控制器
简单可编程电路方案
三态门
• 当寄存器FF为1时，多路 转换开关接位置1，I/O 线接三态门，这个电路 作为输入接口 • 当寄存器FF为0时，多 路转换开关接位置0， I/O线接锁存器，这个电 路作为输出接口

1 统一编址方式
从存储器空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I/O 接口中的端口当作存储器单元一样进行访问，不设置 专门的I/O指令 优点： 访问I/O端口可实现输入/输出操作，还可以对端口内 容进行算术逻辑运算、移位等等； 能给端口有较大的编址空间，这对大型控制系统和 数据通信系统是很有意义的；
2．状态信息
CPU 在传送数据信息之前，经常需要先了解外 设当前的状态。如输入设备的数据是否准备好 、输出设备是否忙等。
用于表征外设工作状态的信息就叫做状态信息， 它总是由外设通过接口输入给CPU的。 状态信息的长度不定，可以是1个二进制位或 多个，含义也随外1 为什么要设置接口电路
CPU与外设两者的信号线不兼容，在信号线功能定义、逻 辑定义和时序关系上都不一致 两者的工作速度不兼容，CPU速度高，外设速度低
若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，就 会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的 效率 若外部设备直接由CPU控制，也会使外设的硬件结构依赖 于CPU，对外设本身的发展不利。
用来发布控制命令、控制外设工作的 信息，例如A/D转换器的启停信号。
控制信息总是CPU通过接口发出的。
返 回
5.1.3 接口的基本功能
1 ． 2． 3. 4． 5. 6 ． 7. 8. 数据缓冲功能 端口选择功能 信号转换功能 接收和执行CPU命令的功能 中断管理功能 可编程功能 返回外设状态的功能 数据宽度与数据格式转换的功能
I/O端口地址选用的原则
凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用 原则上讲，未被占用的地址，用户可以选用，但 对计算机厂家申明保留的地址，不要使用，否则 会发生I/O地址重叠和冲突，造成用户开发的产品 与系统不兼容而失去使用价值 一般，用户可使用300～31FH地址

存器以及存储单元都集成在一个芯片中，体积特别小 功耗低，一般为几十毫瓦(mW)
第5章 微机的存储系统
5.2 半导体存储器的基本知识
5.2.2 半导体存储器芯片的结构
地
AB 地
址
址 译 码
锁
和
存
驱
动
存储体
读写控制 CB
I/O
控 DB
制
电
路
第5章 微机的存储系统
5.2 半导体存储器的基本知识
5.2.2 半导体存储器芯片的结构
只读 可编程只读存储器PROM
存
存储器 可擦除可编程只读存储器EPROM ROM 电可擦可编程只读存储器EEPROM
储
快闪存储器Flash Memory
器
磁表面 存储器
磁盘存储器 磁带存储器
硬盘 软盘
光介质存储器
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
5.1.1 存储器的分类——按信息的可保存性分类
➢ 价格/位——常用每字节或每MB成本表示，即C=价格/容量
➢ 可靠性——通常用平均无故障工作时间（Mean Time Between Failures，简称MTBF）即两次故障之间的平均时间来衡量。
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
5.1.3 存储系统的概念
存储系统由存放程序和数据的各类存储设备及相关软件构成。
➢ 辅助存储器——又称外部存储器，主要用来存放当前暂时不 参加运算的程序和数据，通常CPU不直接访问辅存。
➢ 高速缓冲存储器(Cache)——用于弥补计算机内部各器件之间 的速度差异。主要采用双极型(TTL)半导体存储器件。
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述