第7章接口与通信设备.pptx
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接口与通信设备培训课程PPT课件( 69页)
接口的高级功能
差错控制：实现检错或纠错。 高层通信协议：实现呼叫、数据加密、流量控制等。 即插即用、电源管理、动态配置等。
接口软件与硬件
接口软件、I/O总线、接口电路和连接的外部设备的关系
接口软件
IN AL,07 OUT 08,AL
…
产生特定地址的 I/O总线信号
特定的总线地址信 号对特定的接口电
7.2 串行接口——RS-232C传输参数
RS-232C接口应用参数：在使用RS-232C通信之前必须设置接口 参数，包括速率、数据位数、校验、停止位数和流控方式等。 Windows下从“我的电脑”—“设备”— “端口”可以查看串 行接口参数。
7.2 串行接口——RS-232C的接口信号
RS-232C接口信号线：连接的两端分别为DTE（ Data Terminal Equipment ）和DCE（ Data Communication Equipment ）端。
DMA(直接存储器存取——direct memory access)控制:是在内存 与设备之间开辟一条直接数据传送通路, 并把传送过程交DMA控制 器进行管理, 形成以存储器为中心的体系结构。DMA可看作是和 CPU共享存储器的处理器。CPU与DMA各自能独立地工作, 挖掘了 系统部件级的并行性。
7.1.3 接口软件
数据传送：CPU执行输入/输出指令与外部设备交换数据。 数据缓冲：用于实现输入输出过程中的暂存。接口电路中存
储机制可以是寄存器（1~2个字节）、FIFO存储器（数十到 数百字节）、或是普通数据存储器。 信号变换：完成计算机数字信号与I/O设备信号（如模拟信 号、开关信号、计数脉冲等）的相互转换。 中断：接口电路一般有中断功能，以提高接口程序的效率。
差错控制：实现检错或纠错。 高层通信协议：实现呼叫、数据加密、流量控制等。 即插即用、电源管理、动态配置等。
接口软件与硬件
接口软件、I/O总线、接口电路和连接的外部设备的关系
接口软件
IN AL,07 OUT 08,AL
…
产生特定地址的 I/O总线信号
特定的总线地址信 号对特定的接口电
7.2 串行接口——RS-232C传输参数
RS-232C接口应用参数：在使用RS-232C通信之前必须设置接口 参数，包括速率、数据位数、校验、停止位数和流控方式等。 Windows下从“我的电脑”—“设备”— “端口”可以查看串 行接口参数。
7.2 串行接口——RS-232C的接口信号
RS-232C接口信号线：连接的两端分别为DTE（ Data Terminal Equipment ）和DCE（ Data Communication Equipment ）端。
DMA(直接存储器存取——direct memory access)控制:是在内存 与设备之间开辟一条直接数据传送通路, 并把传送过程交DMA控制 器进行管理, 形成以存储器为中心的体系结构。DMA可看作是和 CPU共享存储器的处理器。CPU与DMA各自能独立地工作, 挖掘了 系统部件级的并行性。
7.1.3 接口软件
数据传送：CPU执行输入/输出指令与外部设备交换数据。 数据缓冲：用于实现输入输出过程中的暂存。接口电路中存
储机制可以是寄存器（1~2个字节）、FIFO存储器（数十到 数百字节）、或是普通数据存储器。 信号变换：完成计算机数字信号与I/O设备信号（如模拟信 号、开关信号、计数脉冲等）的相互转换。 中断：接口电路一般有中断功能，以提高接口程序的效率。
接口和总线PPT课件
第13页/共152页
图13 I2C总线的数据传输格式
第14页/共152页
根据数据方向位(R/W)的状态。I2C总线 上的数据传送方式可分为二类: 1)数据从主器件(发送器)传送到从器件(接收 器)。从器件发送的第一个字节是从器件地址 及数据传送方向位"1",接着是许多数据字节。 从器件每收到一个字节后送一个应答位。
的含义根据其最低位是"0"还是"1",有不同定
义。
第37页/共152页
1)LSB位为“0” LSB位为“0”时,第二字节规定如下: 00000110(06H):由硬件复位并写从器件
地址的可编程部分。在收到这两字节时,所有 被设计成对全呼叫地址反应的器件都复位并 获得其地址的可编程部分。
（1）字节的定义 I2C总线系统规定:信号开始后的第一字
节用于寻址,以确定哪一个从器件被主器件选 定。第一字节中头7位组成了从器件的地址, 第八位规定了数据的走向。若LSB为0,意味着 主器件要向选中的从器件写信息:若LSB为1, 则主器件要从从器件读信息。
第33页/共152页
地址发送后,系统上的每个器件都必须 将第一字节的头7位与各自的地址相比较。 地址匹配时,器件将认为自己被主器件选中, 并按照R/W位决定自己是从发送还是从接收。
I2C总线具有以下特征: 1)一个完整的I2C总线系统至少由一个微处理 器和其他外围器件如存储器、I/O扩展口、显示 驱动器等组成。系统与各种器件的连接最简单, 成本最低。 2) I2C总线是一种无中心主机的多主机总线, 它可以在主机和分机之间双向传送数据。各主 机可以任意同时发送而不破坏总线上的数据。
后都在SCL线上产生一个识别相关时钟脉冲 (ACK)。在识别相关时钟脉冲期间,发送器释 放SDA线(保持为高),而接收器将SDA线拉为低 电平发出应答位信号。这样在识别相关时钟 脉冲持续期间,SDA线将稳定地维持低电平。
图13 I2C总线的数据传输格式
第14页/共152页
根据数据方向位(R/W)的状态。I2C总线 上的数据传送方式可分为二类: 1)数据从主器件(发送器)传送到从器件(接收 器)。从器件发送的第一个字节是从器件地址 及数据传送方向位"1",接着是许多数据字节。 从器件每收到一个字节后送一个应答位。
的含义根据其最低位是"0"还是"1",有不同定
义。
第37页/共152页
1)LSB位为“0” LSB位为“0”时,第二字节规定如下: 00000110(06H):由硬件复位并写从器件
地址的可编程部分。在收到这两字节时,所有 被设计成对全呼叫地址反应的器件都复位并 获得其地址的可编程部分。
（1）字节的定义 I2C总线系统规定:信号开始后的第一字
节用于寻址,以确定哪一个从器件被主器件选 定。第一字节中头7位组成了从器件的地址, 第八位规定了数据的走向。若LSB为0,意味着 主器件要向选中的从器件写信息:若LSB为1, 则主器件要从从器件读信息。
第33页/共152页
地址发送后,系统上的每个器件都必须 将第一字节的头7位与各自的地址相比较。 地址匹配时,器件将认为自己被主器件选中, 并按照R/W位决定自己是从发送还是从接收。
I2C总线具有以下特征: 1)一个完整的I2C总线系统至少由一个微处理 器和其他外围器件如存储器、I/O扩展口、显示 驱动器等组成。系统与各种器件的连接最简单, 成本最低。 2) I2C总线是一种无中心主机的多主机总线, 它可以在主机和分机之间双向传送数据。各主 机可以任意同时发送而不破坏总线上的数据。
后都在SCL线上产生一个识别相关时钟脉冲 (ACK)。在识别相关时钟脉冲期间,发送器释 放SDA线(保持为高),而接收器将SDA线拉为低 电平发出应答位信号。这样在识别相关时钟 脉冲持续期间,SDA线将稳定地维持低电平。
大学《接口与通信》499714192.pptx
编程实现
❖ FT232BM的最大优势在于产品开发者不必设 计固件,总线枚举、数据收发与转换等全部由 芯片自动完成,但产品的VID/PID、设备序列 号、设备说明性文字等必须由自己来编写,这 是设计者唯一需要编程的地方,编写的应用程 序由FTDI提供.转换器不带EEPROM芯片照 样可以工作,但这时的设备描述符是默认的 FTDI公司提供的内容.产品开发者若想改变它 则必须外接一片EEPROM,并写入自己的 VID/PID 。
USB与IEEE-1394的比较
总线特性 拓扑结构
USB
IEEE-1394
星型，仅HOST为 菊花链型，每个节点都
主设备，其它为 可作为主设备，可通过
从设备
1394桥连接不同总线
最大设备数 支持127个节点 单个1394总线上支持64 （通过HUB级联） 个节点，通过1394桥可 扩展64000个节点
USB 总线协议
USB采用投票式总线结构，并由主机系统的 USB 接口（即主控器）按照预定原则发起所有的数 据传输。多数总线传输包括 3种信息包，即令牌包 (Token Pocket).数据包(Data Pocket)和握手包 (Handshake pocket)。每次数据传输首先由主控器 发送 1个 USB令牌包。该包包含 PID类型标志、传 输方向(由主机到终端或由终端到主机.)、USB设备 地址和端口地 址 ，然 后 由 数 据 源 传 输 一 个 数 据 包或者指示当前没有数据传输。通常在目的地以 “握手包(Handshake)”进行应答，指示传输是否 成功。
计算机USB口与CAN总线的通信
❖ ＣＡＮ 总线（ControllerArea NetWork 控制器局域网）作 为现场总线的一种，是 ２０ 世纪 ８０年代德国 Bosch汽车 公司制定的一种串行通讯协议，主要为用于汽车多个控制设 备和多个仪器仪表之间的数据通讯，链路层采用 ＣＡＮ２.0 Ｂ 协议。
串行口与通信课件
错误处理
对于检测到的错误，采取相应的处理措施，如重发数据、要求重新传输等，确保 数据的正确性和可靠性。
05串行口的高级功能行口的流控制硬件流控制
通过硬件电路控制数据流，防止数据过快传输导致接收端无法处理。常见硬件流控制方式有RTS/CTS 流控制。
软件流控制
通过软件算法控制数据流，例如XON/XOFF协议。软件流控制通常用于解决不同设备间数据传输速率 不匹配的问题。
详细描述
串行口是计算机上的一种通讯接口，它通过串行方式实 现数据的传输。与并行口不同，串行口每次只传输一位 数据，但可以通过多条线路同时传输多个数据，从而实 现数据的快速传输。根据传输方式的不同，串行口可以 分为同步串行口和异步串行口两类。同步串行口的数据 传输速率较高，但需要一个时钟信号来同步数据的传输 ；异步串行口的数据传输速率较低，但不需要时钟信号 ，实现起来相对简单。
串行口与通讯课件
CONTENTS
• 串行口基础知识 • 串行口通讯原理 • 串行口的应用场景 • 串行口编程技术 • 串行口的高级功能 • 串行口的发展趋势与展望
01
串行口基础知识
串行口的定义与分类
总结词
串行口是计算机上的一种通讯接口，用于实现计算机 与其他设备之间的数据传输。根据传输方式的不同， 串行口可以分为同步串行口和异步串行口两类。
02
串行口通讯原理
串行口的通讯方式
异步通讯
异步通讯中，数据传输是按照字 符进行，每个字符由起始位、数 据位、奇偶校验位和停止位组成 。
同步通讯
同步通讯中，数据传输是按照数 据块进行，每个数据块由同步字 符开始，后面跟着多个数据字符 。
串行口的通讯速率
波特率
表示每秒传输的位数，常用的波特率 有9600、19200、4800等。
对于检测到的错误，采取相应的处理措施，如重发数据、要求重新传输等，确保 数据的正确性和可靠性。
05串行口的高级功能行口的流控制硬件流控制
通过硬件电路控制数据流，防止数据过快传输导致接收端无法处理。常见硬件流控制方式有RTS/CTS 流控制。
软件流控制
通过软件算法控制数据流，例如XON/XOFF协议。软件流控制通常用于解决不同设备间数据传输速率 不匹配的问题。
详细描述
串行口是计算机上的一种通讯接口，它通过串行方式实 现数据的传输。与并行口不同，串行口每次只传输一位 数据，但可以通过多条线路同时传输多个数据，从而实 现数据的快速传输。根据传输方式的不同，串行口可以 分为同步串行口和异步串行口两类。同步串行口的数据 传输速率较高，但需要一个时钟信号来同步数据的传输 ；异步串行口的数据传输速率较低，但不需要时钟信号 ，实现起来相对简单。
串行口与通讯课件
CONTENTS
• 串行口基础知识 • 串行口通讯原理 • 串行口的应用场景 • 串行口编程技术 • 串行口的高级功能 • 串行口的发展趋势与展望
01
串行口基础知识
串行口的定义与分类
总结词
串行口是计算机上的一种通讯接口，用于实现计算机 与其他设备之间的数据传输。根据传输方式的不同， 串行口可以分为同步串行口和异步串行口两类。
02
串行口通讯原理
串行口的通讯方式
异步通讯
异步通讯中，数据传输是按照字 符进行，每个字符由起始位、数 据位、奇偶校验位和停止位组成 。
同步通讯
同步通讯中，数据传输是按照数 据块进行，每个数据块由同步字 符开始，后面跟着多个数据字符 。
串行口的通讯速率
波特率
表示每秒传输的位数，常用的波特率 有9600、19200、4800等。
通信接口PPT课件
• 数据位：标准的值是5、7和8位。
• 奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。对 于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后 面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇 个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校 验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果 是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。
5
• 波特率发生模块：接收器模块和发送器模块
接 收 器 状 态 机
RS232C
• 1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用 于串行通讯的标准。
• 全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备 （DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。
19.2k
11.0592 1
0
2 FDH
9.6k
11.0592 0
26
波特率的计算公式 • 工作与不同的模式下，计算公式不同，现以自
动加载功能模式为例，公式如下：
27
数据传输率/Hz
常用数据传输率设置方法
fOSC/MHz
SMOD
定时器1
C/T
方式
重新装入值
方式0最大：1M 12
X
X
XX
方式2最大：375k 12
1
X
XX
方式1、3：62.5k 12
1
0
2 FFH
• 一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向 通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中， UART用来与PC进行通信。
3
UART传输结构
UART帧结构
起始位 数据位 奇偶校验位 停止位 1位 5～8位 1位（可选） 1，1.5，2位
• 奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。对 于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后 面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇 个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校 验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果 是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。
5
• 波特率发生模块：接收器模块和发送器模块
接 收 器 状 态 机
RS232C
• 1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用 于串行通讯的标准。
• 全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备 （DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。
19.2k
11.0592 1
0
2 FDH
9.6k
11.0592 0
26
波特率的计算公式 • 工作与不同的模式下，计算公式不同，现以自
动加载功能模式为例，公式如下：
27
数据传输率/Hz
常用数据传输率设置方法
fOSC/MHz
SMOD
定时器1
C/T
方式
重新装入值
方式0最大：1M 12
X
X
XX
方式2最大：375k 12
1
X
XX
方式1、3：62.5k 12
1
0
2 FFH
• 一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向 通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中， UART用来与PC进行通信。
3
UART传输结构
UART帧结构
起始位 数据位 奇偶校验位 停止位 1位 5～8位 1位（可选） 1，1.5，2位
《接口与通讯》课件
HTTP协议
Web接口基于HTTP协议， 通过GET、POST等请求方 法实现数据交互。
RESTful风格
采用资源的表现层状态 转化，使接口更加简洁、 可读性强。
接口安全性
通过身份验证和授权等 方式确保接口的安全性 和数据的机密性。
RPC通讯
1
RPC原理
远程过程调用，允许在不同的系统
传输协议
2
中进行函数调用和数据传输。
《接口与通讯》PPT课件
这是关于《接口与通讯》的PPT课件，让我们一起探索接口与通讯的世界吧！ 通过本课件，你将了解接口的定义、分类和作用，接口的实现方式，Web接 口和RPC通讯，消息队列，数据交换格式，以及接口与通讯在实际应用中的例 子。
什么是接口？
定义
接口是指在不同模块之 间进行通讯的连接点， 用于定义一组操作。
2
云盘应用
使用接口和通讯实现文件上传、下载和共享功能。
3
网上书店应用
接口和通讯用于处理订单、库存管理和支付功能。
总结
1 接口和通讯的重要性
它们是系统和模块之间进行信息交换和功能调用的关键。
2 接口和通讯的未来发展方向
随着技术的发展，接口和通讯将不断演进和创新。
3 接口和通讯的挑战和解决方法
安全性、可靠性和性能是接口和通讯面临的挑战，可以通过加密、冗余和负载均衡等方 式解决。
使用TCP、HTTP等协议在网络中传
输数据。
3
应用场景
分布式系统、微服务架构等需要不 同模块之间进行远程调用的场景。
消息队列
消息型
包括点对点、发布/订阅、消 息中间件等不同类型的消息 队列。
消息队列的优劣
提高系统的可靠性、可扩展 性，但需要考虑消息丢失、 延迟等问题。
接口与通信概述
计算机接口与通信
中断传送方式 实现方法： 1、当外设准备好，向CPU发中断请求； 2、CPU在满足中断响应的条件下，发出中断响应信 号； 3、CPU暂停当前的程序，转去执行中断服务程序， 完成与外设的数据传送； 4、CPU从中断程序返回，继续执行被中断的程序。
计算机接口与通信
中断传送方式的特点
1、CPU和外设大部分时间处于并行工作状态； 2、中断传送方式提高了CPU的效率； 3、不适合大量高速、频繁的数据交换
计算机接口与通信
计算机的硬件接口
外部设备接口芯片
系统内部部件接口 芯片
串并行数据传送接 口芯片
＊8254 可编程计 数/定时器 ＊8259A 中断控 制 ＊8237A DMA控 制
＊ 8255A 并行 I/O口 ＊ 8251 同 步 / 异 步通讯接口 ＊8279键盘、显示 器接口
＊ ADC0809A/D 转 换 ＊ DAC0832D/A 转 换 ＊8275CRT控制 ＊82077AA软盘控 制
计算机接口与通信
信息的传送方式 计算机CPU和外部设备之间的信息传送方式是由程序 控制的。这些传送方式有： 无条件传送、查询传送、中断传送、DMA传送等4种 方式。 在实际中采用何种方式由外部设备的结构、工作速度、 工作性质以及功能决定。
计算机接口与通信
无条件传送
在进行输入时，CPU发出RD信号，I/O信号以及地址信号。地 址信号用于选择对应的外部设备，I/O信号用于指明地址信 号是属于外部设备的而不是存储器的，RD信号用于控制缓 冲器由外部设备向CPU传送数据。在进行输出时，地址信 号以及I/O信号的作用和输入时相同，只是WR信号用于控制 锁存器接收来自CPU的数据，并把其锁存后传送给外部设 备。 CPU 数据总线 外 缓冲器 / 部 锁存器 译码器 地址 设 备
计算机应用基础完整版全套ppt课件pptx
个人信息安全保护策略 提供一系列保护个人信息的策略，如设置强密码、定期更 换密码、不轻易透露个人信息、使用安全的网络连接等。
系统维护与优化方法
系统维护的基本概
念
阐述系统维护的定义、目的和意 义，以便读者了解系统维护的重 要性。
系统维护的主要内
容
详细介绍系统维护的主要任务， 包括硬件维护、软件维护、数据 维护等，以便读者了解维护工作 的具体内容。
计算机的分类与应用领域
分类
根据运算速度、字长、存储容量、指 令系统、外部设备等综合性能指标， 计算机可分为巨型机、大型机、中型 机、小型机、微型机和单片机等。
应用领域
计算机已广泛应用于科学计算、数据处 理、自动控制、计算机辅助设计、人工 智能等领域，成为现代社会不可或缺的 工具。
计算机系统的组成
06
CATALOGUE
计算机安全与维护
计算机病毒防范与清除
计算机病毒的定义与分类
阐述计算机病毒的基本概念，包括定义、特点、分类等，以便读 者对计算机病毒有全面的认识。
计算机病毒的防范策略
介绍如何预防计算机病毒的感染，包括安装杀毒软件、定期更新病 毒库、不打开未知来源的邮件和链接等。
计算机病毒的清除方法
计算机应用基础 完整版全套ppt 课件pptx
目 录
• 计算机基础知识 • 操作系统及应用 • 办公软件应用 • 网络基础知识与Internet应用 • 多媒体技术基础 • 计算机安全与维护
01
CATALOGUE
计算机基础知识
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，使用真空电子管作为 逻辑元件，体积庞大、耗电量高、可 靠性差。
系统优化的方法
提供一系列优化系统性能的方法， 如清理系统垃圾、关闭不必要的 后台程序、升级硬件设备等，以 便读者了解如何提高系统性能。
系统维护与优化方法
系统维护的基本概
念
阐述系统维护的定义、目的和意 义，以便读者了解系统维护的重 要性。
系统维护的主要内
容
详细介绍系统维护的主要任务， 包括硬件维护、软件维护、数据 维护等，以便读者了解维护工作 的具体内容。
计算机的分类与应用领域
分类
根据运算速度、字长、存储容量、指 令系统、外部设备等综合性能指标， 计算机可分为巨型机、大型机、中型 机、小型机、微型机和单片机等。
应用领域
计算机已广泛应用于科学计算、数据处 理、自动控制、计算机辅助设计、人工 智能等领域，成为现代社会不可或缺的 工具。
计算机系统的组成
06
CATALOGUE
计算机安全与维护
计算机病毒防范与清除
计算机病毒的定义与分类
阐述计算机病毒的基本概念，包括定义、特点、分类等，以便读 者对计算机病毒有全面的认识。
计算机病毒的防范策略
介绍如何预防计算机病毒的感染，包括安装杀毒软件、定期更新病 毒库、不打开未知来源的邮件和链接等。
计算机病毒的清除方法
计算机应用基础 完整版全套ppt 课件pptx
目 录
• 计算机基础知识 • 操作系统及应用 • 办公软件应用 • 网络基础知识与Internet应用 • 多媒体技术基础 • 计算机安全与维护
01
CATALOGUE
计算机基础知识
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，使用真空电子管作为 逻辑元件，体积庞大、耗电量高、可 靠性差。
系统优化的方法
提供一系列优化系统性能的方法， 如清理系统垃圾、关闭不必要的 后台程序、升级硬件设备等，以 便读者了解如何提高系统性能。
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计
接口电路的构成（例）
步的CPU传送和接口传送， 减少CPU的开销。
完成接口的电
算 机
双 数据总线 向
发送数据 缓冲存储
平变换、数据 信 格式变换。
号
硬受控于接口控
缓 冲
件制电路，完成
技 双向传送。
接收数据 缓冲存储
控制 寄存器
变 换 接口信号线
软件将对接口的控制信息 写入控制寄存器，完成对
总线
术定完的成地CP址U的对I特/O 基读写的识别。
计 接口软件、I/O总线、接口电路和连接的外部设备的关系
算 接口软件
机
硬 IN AL,07 OUT 08,AL
件
…
技
产生特定地址的 I/O总线信号
特定的总线地址信 号对特定的接口电
路有效
术
基
计算机 主机系统
ICH
础
接口 电路1
接口 电路2
外部设备1 外部设备2
I/O总线
I/O接口连接器
接口的基本构成 实现数据I/O缓冲，实现异
信号变换：完成计算机数字信号与I/O设备信号（如模拟信 号、开关信号、计数脉冲等）的相互转换。
术 中断：接口电路一般有中断功能，以提高接口程序的效率。 基 础接口的高级功能
差错控制：实现检错或纠错。
高层通信协议：实现呼叫、数据加密、流量控制等。
即插即用、电源管理、动态配置等。
接口软件与硬件
硬 件
开始打印这批数据。这批数据打印完成后，打印机向CPU发出中断请求 , CPU接到中断请求后对打印机进行中断服务，如再送出一批打印数据 等, 然后又继续执行原来的程序。
硬
件
技
术
基
础
7.1.3 接口软件
计 算
中断控制方式：程序查询法是CPU等待工作，而中断控
制方式是外部设备等待方式。只有当外部设备数据已经准 备好以后，才向CPU发出请求中断信号，在CPU允许中断
机 的情况下，CPU暂时中断现行的工作，转而执行外部设备
硬 数据输入/输出任务的中断程序。一旦中断子程序处理结束，
件 CPU立即返回主程序，继续执行因中断暂时放下的工作。
技
术
基
础
7.1.3 接口软件
计 中断控制方式实例
算
以打印控制为例, 说明中断控制的基本过程：每台打印机都设有自己 的缓冲寄存器，CPU用访问指令启动打印机，并将要打印的数据传送到
机 打印机的数据缓冲寄存器；然后, CPU可继续执行原来的程序，打印机
硬
件 例如：某接口电路具有16字节的发送和接收FIFO
技：
术
基
接口软件写入
础
16字节发送FIFO
已写入未发出数据 16字节接收FIFO
接口电路发送
接口软件读取 已收到未读取数据
接口电路接收
数据变换
计 数据变换可以是电平变换（如RS-232串行接口）、脉冲变
算 机
换（如红外接口）、差分变换（如USB），也可以是数模变 换（如音频）等。
线路状态寄存器 状态
3FD
指示接收、发送和错误状 态
…
…
……
线路状态寄存器位定义
位
含义
0
接收到数据
1
接收超时错误
2
接收奇偶错误
3
接收帧错误
4
接收间隔错误
5 发送寄存器缓存空
6
发送缓存空
7
发送FIFO错误
缓冲存储机制
计 接口电路的构成——数据缓冲存储接口电路在发送
算 机
和接收过程中，都有缓冲存储机制。多数缓存机制 为FIFO方式。
件
技
接口电路
术 基 础
总 线 控 制 接 口
发送FIFO 接收FIFO
发送电路
连
计数器
接
器
接收电路
计数器
7.1.3 接口软件
计 算
查询控制方式：查询式传送控制方式也称为异步传送，
它是指当CPU需要与外设备交换数据时，首先查询设备的 状态，只有在设备准备就绪时才进行数据传输。查询式输
机 入和输出程序控制流程如图所示。
础
地址总线
地
址
读写控制 译
状态 寄存器
接口 控制 电路
接口的控制。 记录接口的状态、错误。外设 的情况等。CPU通过读状态
寄存器了解接口的情况。
实现对接口的内部时序控
码 中断
制，实现中断，管理缓存， 写状态寄存器等。
控制和状态寄存器
计 接口电路的构成——控制和状态寄存器
算 机
由地址译码器确定控制和状态寄存器地址，不同的接口电路 占用不同的I/O端口地址。
硬 例如：三种基本输出变换： 件 技
5V
-5V
电平变换
术
基
01
础
脉冲变换
5V
0V 5V
差分变换 0V
7.1.3 接口软件
计
接口软件是实现接口功能的软件部分，接口软件连接应用程序与接 口电路。
算
接口软件需要及时掌握接口电路的状态，以便及时处理接口电路中
机 出现的各种事件。
硬
接口软件的程序控制方式主要有三种，即查询控制方式、中断控制 方式和DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）控制方式。
接收保持寄存器 数据 3F8
技 发送保持寄存器 数据 3F8
寄存器功能
接收数据缓存 发送数据缓存
术 中断允许寄存器 控制 3F9 设置哪些中断可以发生
基 中断状态寄存器 状态 FIFO控制寄存器 控制
础 线路控制寄存器 控制
3FA 产生中断的具体中断源
3FA 实现FIFO和DMA控制
3FB
实现数据位数、校验等设 置
• 使用方便性和高层协议功能。
7.1 计算机接口原理——接口的功能
计接口的基本功能
算 数据传送：CPU执行输入/输出指令与外部设备交换数据。
机 数据缓冲：用于实现输入输出过程中的暂存。接口电路中存
硬
储机制可以是寄存器（1~2个字节）、FIFO存储器（数十到 数百字节）、或是普通数据存储器。
件 技
硬 在Windows 件 下，通过设
技 备管理器可
术 以看到一些
基 接口的I/O地
础
址。如串行 接口COM1
的I/O地址：
控制和状态寄存器
计 接口电路的构成——控制和状态寄存器（续） 算 例如：串行接口COM1的I/O地址范围3F8～3FF共8个地址。 机 部分定义如下：
硬 件
寄存器名
寄存器 I/O 类型 地址
接口——用于完成计算机主机系统与外部设备之间的信息 交换。接口由接口硬件（接口电路、连接器、连接电缆等) 和接口软件(程序)组成。
硬 件 技接运机口行系软在统件主：
术
主机 系统
(CPU 系统)
总
接口
线
电路
连接电缆
外部 设备
基
础
接口的指标
• 传输速度、传输距离、传输媒介类型； • 可靠性（差错控制） 、安全性（保密）； • 资源占用（包括CPU时间、中断、DMA等）；
第七章
接口与通信设备
第7章 接口与通信设备
计 7.1 计算机接口原理 算 7.2 串行接口 机 7.3 并行接口 硬 7.4 USB接口 件 7.5 IEEE 1394接口 技 7.6 红外线接口 术 7.7 蓝牙接口 基 7.8 远程通信设备 础 7.9 网络通信设备
7.1 计算机接口原理
计 算 机