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《微型计算机及其接口技术》课程学习方法篇(2)

2007-01-23 11:54   【 】【我要纠错

  第5章并行接口

  片选——CE(低电平),确定当前对哪个芯片进行操作

  读写——RD/WR(WR为低电平),决定CPU对I/O接口执行取出(读)操作还是存入(写)操作

  可编程——通过计算机指令来选择接口芯片的不同功能和不同通道

  联络——CPU通过外设接口芯片同外设交换信息时,接口芯片与外设间有一定的“联络”信号:

  (1) STB(低电平),选通信号

  (2) RDY,就绪信号

  接口电路应包含的电路单元:

  1.输入/输出数据锁存器和缓冲器

  2.控制命令和状态寄存器

  3.地址译码器

  4.读写控制逻辑

  5.中断控制逻辑

  简单I/O接口芯片和可编程I/O接口芯片的异同处:

  1.相同点:都可实现CPU与外设间的数据传送,都具有暂存信息的数据缓冲器或锁存器

  2.不同点:

  (1)简单接口芯片功能单一

  (2)可编程接口芯片具有多种工作方式,可用程序来改变其基本功能

  74LS373锁存器、74LS244缓冲器、74LS245数据收发器的外特性(教科书P100 ~ P103)

  可编程并行接口芯片8255A的结构:

  1.数据总线缓冲器

  2.三个8位端口:PA、PB、PC

  3. A组和B组的控制电路:A组控制PA和PC7 ~ PC4,B组控制PB和PC3 ~ PC0

  4.读/写控制逻辑

  8255A的工作方式:

  1.方式0——基本输入/输出,输出锁存

  2.方式1——单向选通输入/输出,输入输出均锁存

  3.方式2——双向选通输入/输出,输入输出均锁存,仅限于A组使用

  8255A联络信号的作用:

  1. STB(低电平):输入选通信号

  2. IBF:输入缓冲器满信号

  3. OBF(低电平):输出缓冲器满信号

  4. ACK(低电平):输出时响应信号

  5. INTR:中断请求信号

  6. INTE:中断允许信号

  7. INTE1:方式2,由PC6置/复位

  8. INTE2:方式2,由PC4置/复位

  8255A初始化的两种控制命令字:

  1.方式选择控制字(D7=1)

  2. C口按位置/复位控制字(D7=0)

  16位系统中并行接口的特点:

  1. 8086最小方式的微机系统,8255A芯片最多可有16片,分为两组挂到系统总线上

  2.一组8255A的端口地址在奇地址边界上,另一组在偶地址边界上

  3.每片8255A最多可提供3个8位端口(PA、PB、PC),每一组最多可有192条I/O线

  第6章定时器/计数器电路

  定时器/计数器在微机系统中的作用:

  1.外部实时时钟,以实现延时控制或定时

  2.能对外部事件计数的计数器

  可编程定时器/计数器的典型结构:

  1.控制寄存器

  2.控制逻辑

  3.计数初值寄存器CR

  4.计数执行单元CE

  5.计数输出锁存器OL

  可编程间隔定时器8253-5具有三个独立的16位减法计数器,三个计数器中每一个都有三条信号线:

  (1) CLK——计数输入,用于输入定时基准脉冲或计数脉冲

  (2) OUT——输出信号,以相应的电平指示计数的完成,或输出脉冲波形

  (3) GATE——选通输入,用于启动或禁止计数器的操作

  每个计数器都有三个寄存器:

  (1)控制寄存器

  (2)计数初值寄存器

  (3)减1计数寄存器

  8253-5的初始化:

  1.写入方式控制字

  2.写入计数初始值

  注意此2项对应不同的端口地址

  8253-5的工作方式

  8253-5的工作方式计数器启动方式输出波形(N为计数初值)

  方式0,计数结束中断方式软件启动OUT在计数为0时,由L > H

  方式1,硬件可重触发单稳态方式硬件启动N * TCLK的负脉冲

  方式2,速率发生器软/硬件启动N * TCLK的重复负脉冲

  方式3,方波方式软/硬件启动重复的方波

  方式4,软件触发选通方式软件启动一个TCLK的负脉冲

  方式5,硬件触发选通方式硬件启动一个TCLK的负脉冲

  第7章串行接口

  在计算机领域中,有两种数据通信方式:串行传输、并行传输,二者区别:

  1.距离:并行通信适用于近距离,串行通信适用于远距离

  2.速度:并行接口的速度快于串行接口

  3.费用:串行通信费用低于并行通信

  串行通信有两种基本通信方法:

  1.异步通信(ASYNC),CPU与外设之间有两项约定:字符格式、波特率

  (1)字符格式:1位起始位,低电平;5 ~ 8位数据位,低位在前,高位在后;1位奇偶校验位;1——2位终止位,高电平

  (2)波特率,单位时间内传送二进制数据的位数,以位/秒位单位

  2.同步通信(SYNC)

  串行通信的传送方向:

  1.单工

  2.半双工

  3.全双工

  调制解调器(MODEM)的调制方式:

  1.调幅

  2.调频(常用)

  3.调相

  通用异步收发器UART是用硬件实现串行通信的通信接口电路,由三部分组成:

  1.接收器,将串行码转换为并行码

  2.发送器,将并行码转换为串行吗

  3.控制器

  UART的三种出错标志:

  1.奇偶错误PE

  2.帧错误TE

  3.溢出错误OE

  RS-232C是应用于串行二进制交换的数据通信设备DCE和数据终端设备DTE之间的标准接口,其电气特性:

  1.数据“0”,空号,+3V ~ +15V

  2.数据“1”,传号,-3V ~ -15V

  3.规定使用DB-25插头座

  DTE——数据终端设备

  是产生二进制信号的数据源,也是接受信息的目的,是由数据发送器或数据接收器或兼具二者组成的设备

  DCE——数据通信设备

  是提供DTE与通信线路之间通信的建立,维持和终止连接等功能的设备,同时执行信号变换与编码

  可编程通信接口8251A,四个与MODEM相连的控制信号:

  1. DTR(低电平),数据终端准备好(输出)

  2. DSR(低电平),数据装置准备好(输入)

  3. RTS(低电平),请求发送(输出)

  4. CTS(低电平),清除发送信号(输入)

  8251A的初始化:

  1.方式指令字,用来定义8251A的一般工作特性,必须紧接在复位后由CPU写入

  2.命令指令字,用来指定芯片的实际操作,只有在已经写入了方式指令字后,才能由CPU写入命令指令字

  此二者都是由CPU作为控制字写入的,写入时所用的口地址是相同的,复位后写入方式指令字,复位前写入的控制字都是命令指令字

  8251A在工作中必须要CPU对它进行干预,CPU要做三种干预:

  1.初始化

  2.改变它的工作状态

  3.及时读写数据

  第8章模拟接口

  传感器——把非电量的模拟量转换成电压或电流信号

  模拟量转化为数字量的过程:

  1.采样—保持

  2.量化

  3.编码

  D/A,数/模转换器的性能指标:

  1.分辨率

  2.精度

  3.建立时间

  A/D,模/数转换器的性能指标:

  1.分辨率

  2.精度

  3.转换时间

  数/模转换器芯片DAC0832的数据输出方式:

  1.电流输出转换为电压输出

  2.单极性与双极性输出

  DAC0832采用二次缓冲输入数据方式(输入寄存器及DAC寄存器):

  1. 8位输入寄存器工作于锁存状态,8位DAC寄存器工作于缓冲状态

  2. 8位输入寄存器工作于缓冲状态,8位DAC寄存器工作于锁存状态

  模/数转换器芯片(ADC0809)是8位A/D转换器,采用逐次逼近式进行A/D转换:

  1. START,是A/D转换启动信号

  2. EOC,是转换结束信号

  ADC0809同CPU的连接,要会分析:

  1.直接连接

  2.通过并行接口芯片8255A与CPU连接(重点)

  8255A与ADC0809的综合应用,要熟练掌握:

  第9章人机接口

  人机交互设备——是人和计算机之间建立联系,交流信息的外部设备,包括两类:

  1.输入设备:键盘、鼠标、触摸屏

  2.输出设备:显示器、打印机

  人机接口——是计算机同人机交互设备之间实现信息传输的控制电路,有两个功能:

  1.信息形式的转换

  2.计算机与外部设备的速度匹配,即:信息传输的控制

  键盘——由一组排列成矩阵形式的按键开关组成,通常分为两类:

  1.编码键盘,当某一个键按下后,能够提供与该按键相应的编码信息

  2.非编码键盘,不直接提供按下键的编码信息,而是用较为简单的硬件和一套专用程序来识别按下键的位置,并提供与按下键相对应的中间代码,然后再把中间代码转换成对应的编码

  键盘的扫描方式:

  1.行反转法

  2.行扫描法

  3.行列扫描法(IBM PC/XT采用)

  七段数码管(LED):

  1.共阳极接法,“0”==亮,“1”==不亮

  2.共阴极接法,“1”==亮,“0”==不亮

  十六进制字符共阳极接法共阴极接法

  0 0C0H 3FH

  1 0F9H 06H

  2 0A4H 5BH

  3 0B0H 4FH

  4 99H 66H

  5 92H 6DH

  6 82H 7DH

  7 0F8H 07H

  8 80H 7FH

  9 98H 67H

  A 88H 77H

  B 83H 7CH

  C 0C6H 39H

  D 0A1H 5EH

  E 86H 79H

  F 8EH 71H

  上表主要用于说明七段数码管(LED)的两种连接方法,只需理解,不需要重点记忆

  CRT——阴极射线管显示器

  CRT显示接口的主要任务:

  1.接收来自计算机的欲显示字符代码

  2.按规定产生各种有用的定时信息

  3.取出显示字符,按扫描次序变换成能控制备光点的找点信号

  4.按时产生并加入行同步、场同步以及消隐信号,形成“全电视信号”

  显示接口的组成:

  1.显示缓冲存储器

  2.字符发生器

  3.移位寄存器

  4.定时与控制

  5.光标逻辑

  6.行同步驱动和场同步驱动

  并行接口的点阵式打印机遵从CONTRONICS并行标准,为36芯连接口:

  1. STB(低电平):数据选通信号,由主机送往打印机

  2. ACK(低电平):响应信号,向主机发出的回答信号

  3. BUSY:忙信号,由打印机送主机;造成“忙”的原因:

  (1)打印数据缓冲器已满

  (2)正在打印

  (3)打印机处于脱机状态

  (4)打印机有故障

  第10章微机系统实用接口知识

  每个总线标准的内容:

  1.机械结构规范

  2.功能规范

  3.电气规范

  总线负载能力,即:总线驱动能力,指当总线接上负载后必须不影响总线输入/输出的逻辑电平

  总线仲裁——按优先级次序,合理分配资源,决定总线归哪个设备控制,应用于多处理机环境

  三种总线分配的优先级技术:

  1.串联优先级判别法

  2.并联优先级判别法

  3.循环优先级判别法

  PC总线:

  1.芯片总线

  2.系统总线

  3.系统扩充总线

  ISA总线——在8位PC机总线基础上扩展而成的16位总线

  EISA总线——32位总线,是ISA总线的扩展

  PCI总线——一种局部总线,当今被广泛应用

  PCI总线的特点:

  1.突出的高性能

  2.良好的兼容性

  3.支持即插即用

  4.多主能力

  5.适度地保证了数据的完整性

  6.优良的软件兼容性

  7.定义了5V和3.3V两种信号环境

  8.相对的低成本

  芯片组——采用VLSI(超大规模集成电路)技术,把主板上众多的接口芯片和支持芯片按不同功能分别集成到一块集成芯片之中,选择主板的重点是选择芯片组

  芯片组的作用:

  1.简化主板设计

  2.降低系统成本

  3.提高系统可靠性

  IDE——硬盘与主板的连接口,集成驱动器电子部件,采用40芯单排电缆连接

  硬盘与主机进行数据交换的方式:

  1. PIO模式(编程I/O)

  2. DMA模式

  SCSI——小型计算机系统接口

  U******——通用串行总线,其主要规范:

  1.数据传输速度有两种:12MB/S、1.5MB/S

  2.最多可连接127个设备

  3.连接节点的距离:5M

  4.连接电缆有2种规格

  IEEE1394(FIREWIRE)——串行接口标准,最高传输速率:1GB/S

  AGP——加速图形接口,其工作方式:

  1. DMA方式

  2. DIME方式,直接内存执行

  即插即用——只要将扩展卡插入微机的扩展槽,微机系统将自动进行扩展卡的配置工作,无需操作人员干预。

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