第六章外部设备的接口.ppt

数据格式转换：若CPU字长16位，而外部 设备按位串行传送，则I/O接口需进行串-并 数据格式转换。若CPU字长32位，而外部设 备数据格式为8位，这时需进行组装或分解。
中断：一般用于I/O电路中，以提高接口 效率。
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接口的基本功能
一个完整的I/O接口，还包含相应
计 的软件驱动程序。这些软件有的放在
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3. 接口信号说明举例
计 DCE为MODEM，DTE 为PC机。通信方式为全
算 双工(可不使用RTS和CTS)
机
硬
件
RS232
电话
线路 电话网
技
MODEM
术
PC
基
础
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6.3 并行接口－Parallel Port
并行接口中数据
计 以并行方式传送，
算 每次一个字节(8
机 位)，速度比串行
3. 增强型并行口(EPP)：高速双向，传输速率500KB ~ 2MB/s。
术 4. 增强性能并行口(ECP)：高速双向，传输速率500KB ~
基 2MB/s。需要DMA支持。
础 目前的PC机一般都支持EPP和ECP。可通过BIOS设置。
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6.4 USB(Universal Serial Bus)接口
基 USB： 速度慢、成本低。可应用于各种低速外设。
础
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6.6 IDE接口－Integrated Drive Electronics
IDE接口目前主
计 要用于连接硬盘的
算 光盘驱动器。一般
机 通过软电缆连接主
硬 件 技 术
机的IDE接口和硬 盘及光驱。
IDE的正式名称 为ATA (AT附属)， IDE的初始版本来
读(In)：接口中的数据→CPU
础
写(Out):CPU数据→I/O接口
CPU 总线
I/O接口 I/O设备
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6.1 接口的基本功能
接口一般具有地址译码、数据传送、数据缓
计 冲、信号变换、中断等功能。
算
地址译码：一个计算机系统有多种和多台外部
机 硬 件
设备，因此就有多个I/O接口，为了能够对各个设 备进行选择，必须给它们分配不同的地址码。
基 自16位ISA总线(又
础 叫AT总线)。
技 术 基
USB还需要在BIOS中支持。现在所有 的主板都内置有对USB 的支持。
础
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6.5 IEEE-1394接口－FireWire(火线)
6.5.1 IEEE-1394简介
计 由IEEE(The Institute of Electrical and Electronic Engineers
基
脱机以及错误状态。
础
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6.3 并行接口
6.3.3 并行接口新标准 计 最早的并行口只有输出没有输入功能，只适合接打印机。 算 为了满足输入应用和高速的需求，并行口经过不断的改进：
机 1. 标准并行口：增加4位输入能力，输出速率150KB/s，
硬 输入速率50KB/s。
件 技
2. 双向并行口(8位) ：8位输入，双向传输速率150KB/s。
硬 设备时，最高有效传输速率约为9.6Mb/s。
件 USB1.1还支持1.5Mb/s的低速传输。
技 USB2.0的最高传输速率为480Mb/s。
术 4. 可靠性
基 础
USB采用平衡传输方式，抗干扰性好。
USB带硬件纠错能力，可完成对软件透明的检错和重 发。
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6.4 USB 接口
5. 使用方便
Windows系统对USB的支持
USB遵从Intel 的即插即用（PnP）规范，
计 插入设备后，PC机中的USB控制器检测设
算 备，自动判断并分配所需的资源和驱动程
机 序。Microsoft开发了USB驱动程序，并将它
硬 们包含在Windows98、Windows2000、
件 WindowsXP 中。
硬
33600、38400、57600、115200BPS( Bit Per Second)。
件 ② 可设定5~8个数据位。
技 ③ 可设定1、1.5、2个停止位。
术 ④ 可设定字节校验为奇校验、偶校验或无校验等。
基 通信双方必须约定好使用的通信速率和其他参数。
础
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2. 接口信号说明(→:DTE到DCE，←:DCE到DTE)
有效 信号 极性 方向 －→ ＋→ －← ＋← ＋← ＋← －→ －← －→ －→ 0/－ －/←
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6.3 并行接口
STB: 低电平有效，用于主机对打印机的数据选通。
计 AUTO LF: 低电平有效，打印完后自动走纸换行。
算
INIT: 低电平有效，使打印机的控制器初始化信号，并 同时清除打印缓冲区。
算 电气和电子工程师协会)于1995年发布。使用六芯电缆
机
－差分数据对、差分时钟对及电源和地线，可通过电 源线提供1.5A电流。
硬 传输速率为100、200和400Mb/s，最多支持63个外部
件 设备。
技 6.5.2 IEEE-1394与USB比较
术 1394： 速度快、成本高。主要用于数字视频传输。
计 6.4.1 USB接口的发展
算
由Compaq、Intel、Microsoft、NEC等公司共同研制， 1996年公布USB1.0，1998年公布USB1.1，2000年公
机 布USB2.0。Microsoft从Windows 98 SE开始全面支
硬 持USB。目前带USB接口的设备越来越多。
件
技
数据传送：CPU执行输入/输出指令与外部设 备交换数据。
技
数据缓冲：用于输入输出过程中的暂存，对方
术 不能及时接收数据时，将数据暂存在接口电路
基 中。
础
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接口的基本功能
信号变换：完成计算机数字信号与I/O设
计 备信号(如模拟信号、开关信号、计数脉冲等)
算 的相互转换。
机 硬 件 技 术 基 础
计 算
TxD (Transmitted Data →): 数据发送。 RxD (Receive Data ←): 数据接收。 RTS (Request To Send →): 请求发送，表示要求发送数
机 据到DCE。
硬 件
CTS (Clear To Send ←): 清除发送(允许发送)，表示 DCE可以接收数据，对RTS的应答。
术
+5V
TTL电平 0V
基
础
RS-232 +12V 电平
-12V
11010110
第 11 页
串行接口
6.2.4 RS-232C接口信号
计 1. 信号标准
算 ① 可设定的通信速率：150、300、600、1200、2400、
机
3600、4800、7200、9600、14400、19200、28800、
5~8个数据位
停止位
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6.2 串行接口
并行
集成声卡
计
接口
游戏杆/MIDI
算 鼠标 机 (PS/2)
硬 键盘
件
USB 串行接口1 串行接口2 集成声卡
技
(两个) (COM1)
(COM2) SPK,OUT,IN
术 6.2.2 RS-232-C串行接口机械特性
基 1. 连接器：采用DB25和DB9(D型)连接器，DB25多 础 为早期设备使用，DB9多为现在使用。
算 机
最多可以连接5级集线器，最多可连接127台外设和集 线器。
硬
件
技
USB
外设
2端口集线器
术
基
主机
础
7端口 集线器
复合外设 外设
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6.4 USB 接口
3. 速度
计 USB1.1的最高位速率为12Mb/s，但当一个USB连接
算 机
多个设备时，各个设备共享12Mb/s的传输带宽。
另外，在传输的信息中还携带有状态、控制和差错校 验信息，实际的信息传输速率要低一些，只连接一台
计
2. 电缆长度 RS-232C电缆的最大长度和线缆类型、通信速率等有
算 关，一般情况下限制在15米。
机 6.2.3 RS-232-C串行接口电气特性 硬 1. 信号电平：采用双极非平衡方式，负电平(-3 ~ -15V) 件 代表逻辑1，正电平(+3 ~ +15V)代表逻辑0。一般使用
技 ±12V。
硬
10
11
件
12
应答信号(Acknowledge) 忙信号(Busy)
无纸信号(Peper End)
技
13 14
联机信号(Select) 自动走纸(Auto Leed)
术
15 16
基
17
础
18～25
错误信号(Error) 初始化(Initialize Printer) 选择输入(Select Input) 地/返回数据(GND/ D0R~D7R)
算 发送时先将并行的字节转换成串行的位并逐位发送，接
机 收时再将逐位收到的数据位拼装成字节。
硬
其特点是接口线数少、传送距离长、速度慢、电路 复杂(必须有“串→并”和“并→串”变换和位同步控制
件 电路)。串行信号由起始位、数据位、停止位构成。传送
技 单位为字节。串行信号波形：
术
11010110
基
础
起始位
术
基
础
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6.4 USB 接口
6.4.2 USB简介
计 USB是一种全新的，高