第9章 常用外设与通信接口
常用外围设备接口电路培训
常用外围设备接口电路培训1. 引言外围设备是计算机系统中与计算机主体相连的各种辅助设备，如显示器、打印机、鼠标、键盘等。
为了将这些外围设备与主机进行连接和通信，需要采用不同的接口电路。
本文将介绍一些常用的外围设备接口电路及其特点，为读者提供关于外围设备接口电路的培训。
2. USB接口电路USB（Universal Serial Bus）是一种常用的外围设备接口标准，在许多计算机和外围设备上都得到了广泛应用。
USB接口电路具有以下特点：•高速传输：USB接口电路支持高速传输，能够在计算机和外围设备之间快速传输数据。
•热插拔：USB接口电路支持热插拔功能，可以在计算机运行过程中插拔外围设备，无需重新启动计算机。
•供电能力：USB接口电路可以为外围设备提供电源，减少外围设备的外接电源需求。
3. HDMI接口电路HDMI（High-Definition Multimedia Interface）是一种高清晰度多媒体接口标准，广泛应用于高清电视、投影仪等设备上。
HDMI接口电路具有以下特点：•高清晰度传输：HDMI接口电路支持高清晰度音视频信号的传输，能够提供更清晰、更逼真的图像和声音体验。
•单一线缆：HDMI接口电路使用单一线缆传输音视频信号，简化了设备的连接布线。
•支持多路复用：HDMI接口电路可以通过多路复用技术传输多个音视频信号，实现多功能、多媒体的应用需求。
4. 音频接口电路音频接口电路用于连接音频设备，如扬声器、耳机、麦克风等。
常见的音频接口电路有：• 3.5mm音频接口：3.5mm音频接口电路是一种常见的音频接口电路，广泛应用于手机、电脑等设备上。
它使用通用的3.5mm插头进行连接，具有简单、便捷的特点。
•RCA音频接口：RCA音频接口电路被广泛应用于音响设备，如功放、DVD播放器等。
它使用红白插头进行左右声道的传输，具有良好的音频质量。
5. 网络接口电路网络接口电路用于连接计算机与网络设备，实现计算机的网络通信。
常用通信接口介绍及应用
常用通信接口介绍及应用常用通信接口是指在不同设备之间进行数据传输的标准化接口。
这些接口通过规定数据传输的电气特性、物理连接和协议规则，实现了不同设备之间的互联互通。
常用通信接口广泛应用于电子设备、计算机设备、工业自动化、通信设备等领域。
以下是几种常见的通信接口及其应用：1. 串口接口（Serial Port Interface）串口接口是一种最常见、最简单的通信接口。
它通过串行传输方式，将数据以bit位的形式串行传输。
串口接口通常采用RS-232或RS-485标准，并广泛应用于计算机、嵌入式系统等领域。
2. 并口接口（Parallel Port Interface）并口接口是一种传输速率较低，但传输距离较长的通信接口。
它采用多根数据线同时传输数据，适用于需要同时传输大量数据的场合，例如打印机、外部存储设备等。
3. USB接口（Universal Serial Bus Interface）USB接口是一种高速、热插拔的通信接口。
USB接口的优点是传输速度快、插拔方便，并且支持多种外设连接。
USB接口广泛应用于计算机、手机、相机、音频设备等各种消费电子产品。
4. HDMI接口（High Definition Multimedia Interface）HDMI接口是一种用于高清视频和音频传输的数字接口。
它可以同时传输高清视频和多声道音频信号，并保持高质量的传输效果。
HDMI接口广泛应用于电视、投影仪、音视频设备等领域。
5. 以太网接口（Ethernet Interface）以太网接口是一种用于局域网（LAN）的通信接口。
它采用广泛的以太网协议，支持高速数据传输和远程通信。
以太网接口广泛应用于计算机网络、工业自动化、智能家居等场合。
6. 蓝牙接口（Bluetooth Interface）蓝牙接口是一种短距离无线通信接口。
它通过无线电波进行数据传输，适用于移动设备、智能穿戴设备、无线耳机等设备之间的数据传输和通信。
常用通讯接口介绍及应用
常用通讯接口介绍及应用常用的通讯接口是指用于不同设备之间进行数据传输和通信的接口标准或协议。
通讯接口在各种电子设备和计算机系统中发挥着非常重要的作用，它们决定了设备之间能否正常进行数据交换和通信。
下面将介绍一些常见的通讯接口及其应用。
1. USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）：USB接口是一种用于计算机和其他电子设备之间连接和传输数据的通用接口标准。
目前应用最广泛的是USB 3.0接口，它的传输速度可以达到5Gbps，适用于连接鼠标、键盘、打印机、移动硬盘等外部设备。
3. Ethernet（以太网）：以太网接口是一种广泛应用于局域网（LAN）的传输接口，用于连接计算机、服务器、网络设备等。
它的速度可以从10Mbps到1Gbps不等，可根据实际应用需求选择连接速度。
以太网接口是企业网络和家庭网络的主要通信接口。
4. Bluetooth（蓝牙）：蓝牙接口是一种用于短距离无线通讯的接口标准，通常用于连接手机、耳机、音箱、无线鼠标等设备。
蓝牙接口具有低功耗、低成本、无线传输、广泛兼容等特点，适用于个人消费电子产品和物联网设备。
5. Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真）：Wi-Fi接口是一种无线局域网接口，用于在有无线网络覆盖的范围内进行无线数据传输和通信。
Wi-Fi接口可连接到无线路由器，实现多设备之间的高速无线通信，广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑等设备。
6. SATA（Serial ATA，串行ATA）：SATA接口是一种用于连接计算机主板和存储设备（如硬盘、SSD）的接口标准。
SATA接口具有高速传输、易于安装、可靠性高等特点，适用于个人电脑和服务器等设备。
除了上述介绍的通讯接口，还有很多其他常用的通讯接口，如RS-232、RS-485、CAN（Controller Area Network，控制器局域网）、I2C （Inter Integrated Circuit，串行总线）、SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）等，它们在各种电子设备和计算机系统中应用广泛。
常用外围设备接口技术概述
常用外围设备接口技术概述常见的外围设备接口技术包括USB接口、HDMI接口、VGA接口、音频接口、网口接口等。
其中，USB接口是目前最为广泛应用的接口技术之一，它具有数据传输速度快、插拔方便、广泛兼容等优点，适用于连接鼠标、键盘、打印机、移动硬盘、摄像头等各种外部设备。
HDMI接口和VGA接口主要用于连接显示器和投影仪，可以实现高清视频和音频信号的传输。
音频接口则主要用于连接扬声器、耳机等音频设备，而网口接口则用于连接局域网，实现计算机和互联网之间的数据传输。
除了以上几种常用的接口技术，随着无线技术的发展，蓝牙、Wi-Fi、NFC等无线接口技术也逐渐成为外围设备接口技术的重要组成部分。
这些无线接口技术具有方便快捷、无需接触、自动配对等特点，适用于连接蓝牙耳机、无线鼠标键盘、智能手机等设备。
总的来说，随着科技的不断发展，外围设备接口技术将会不断更新和完善，为用户提供更加便捷、高效和多样化的外部设备连接体验。
通过不断创新，外围设备接口技术将继续推动计算机应用领域的发展，为人们的日常生活带来更多的便利和乐趣。
外围设备接口技术在计算机和外部设备之间起着极其重要的桥梁作用。
它们不仅可以实现数据的传输和通信，还能为用户提供更为便捷、高效的使用体验。
随着信息技术的发展，外围设备接口技术也在不断演化和改进，以满足不断增长的外部设备连接需求。
USB接口作为目前应用最为广泛的接口技术之一，具有诸多优势。
首先，它的传输速度很快，可以支持高速数据传输，从而在处理大容量的数据时能够提供高效的性能。
其次，USB接口插拔方便，用户可以随时连接或断开外部设备，无需关闭计算机或者重启系统，简化了用户的操作流程。
此外，USB接口也是兼容性很强的，几乎所有的计算机和外部设备都可以使用USB接口进行连接。
这使得用户在使用各种设备时更加便捷，不需要担心接口不匹配的问题。
HDMI接口和VGA接口则主要用于视频和音频信号的传输。
HDMI接口支持高清视频和音频信号的传输，是目前数字影音设备最为广泛使用的接口标准，如高清电视、蓝光播放器、投影仪等。
第9章PC系列微机外部设备接口
号ACK#，产生IRQ7请求信号送往8259A。查询方式 下，CPU检查BUSY信号，为0时发送下一个字符。 • 重复过程（2）（3）和（4），直到打印完成。
9.2 软盘和硬盘驱动器接口
9.2.1 软盘驱动器和接口标准
1．软盘驱动器
• 软盘驱动器由主轴驱动、磁头定位和读、写、擦除电路 等部分组成。主轴电机以每分钟300转的速度转动。
• 索引孔旋转到检测点时，检测电路发出索引信号，表示 当前位置为一周的起始位置。
• 盘片上下两面各有一个磁头，盘面号就是磁头号。步进 电机带动磁头作径向运动，使磁头移向所要求的磁道。 磁头移到0磁道（最外圈）时，发出0道信号。
3. 磁盘数据的错误校验
• 为了保证数据的可靠性，在读、写数据时要进行数据 校验：
• 循环冗余码（CRC）校验：写磁盘时用一个16阶的生 成多项式产生16bit的CRC校验码，跟在数据后面写 入磁盘。读磁盘时把读出的数据连同校验码用相同的 生成多项式进行校验。如果检查出错误，进行重读， 重读仍未成功，报告错误。
4. EIDE接口
• IDE只能管理容量在512 MB以下的硬盘，不能满足技 术的快速发展。
• Western Digital在原有基础上开发了新的EIDE（增强 型IDE）接口，它已经成为新一代的标准。
与IDE相比，EIDE有以下几个方面的特点：
➢ 支持大容量的硬盘。
➢ EIDE提供两个插座，称为主插座和辅插座，每个插 座可连接主、从两个设备，一共可连接4个设备。
3. 键盘接插件标准
• 目前PC上常用的键盘插口有2种: 比较老式的直径13mm的5芯PC键盘插口； 最常用的直径8mm的6芯PS／2键盘插口。
计算机接口技术第9章人机交互设备接口与常用标准接口
接口标准与规范
接口标准
为了实现人机交互设备的互操作性和兼容性，制定了一系列的人机交互设备接 口标准，如USB、HDMI、DisplayPort等。
规范
人机交互设备接口规范规定了接口的物理特性、电气特性、信号定义、传输协 议等方面的要求，以确保不同厂商生产的设备能够相互连接和通信。
接口技术的发展趋势
性和耐用性。
语音识别技术
01
02
03
04
命令词识别
识别特定关键词或短语，常用 于智能家居和车载系统。
连续语音识别
将自然语言转换为文本，广泛 应用于语音助手、会议记录和
语音搜索等领域。
语音合成技术
将文本转换为语音输出，用于 语音导航、智能客服和虚拟助
手等场景。
情感分析
识别和分析语音中的情感信息 ，有助于更准确地理解用户意
无线化
智能化
随着无线通信技术的发展，无线人机 交互设备接口逐渐成为主流，如蓝牙、 WiFi等无线技术广泛应用于人机交互 设备接口。
随着人工智能技术的发展，人机交互 设备接口逐渐智能化，能够自动识别 和适应不同的设备和场景，提高用户 体验。
高速化
随着多媒体和大数据应用的普及，人 机交互设备接口需要更高的传输速率， 如USB 3.0、HDMI 2.0等高速接口标 准不断涌现。
人机交互设备接口与常用 标准接口
• 人机交互设备接口概述 • 常用标准接口介绍 • 人机交互设备接口技术 • 人机交互设备接口应用案例
01
人机交互设备接口概述
定义与分类
定义
人机交互设备接口是指人与计算机之 间进行信息交换的接口，是实现人机 交互的关键环节。
分类
人机交互设备接口主要分为输入接口 和输出接口，输入接口用于将人的指 令传递给计算机，输出接口用于将计 算机的处理结果反馈给人。
微型计算机原理及应用第9章输入输出和接口技术
CLK & IOW PS
gf e dcba
COM
35
3.2 数据输入三态缓冲器
外设输入的数据和状态信号，通过数据输入三态缓冲 器经数据总线传送给微处理器。 74LS244三态总线驱动器
74LS244可以用作无条 件传送的输入接口电路。
36
3.2 数据输入三态缓冲器
8
1.2 接口控制原理
（2）串行数据传送
串行数据传送是将构成字符的每个二进制数据位， 按一定的顺序逐位进行传送的方式。 串行数据传送主要用于远程终端或经过公共电话 网的计算机之间的通信。 远距离数据传送采用串行方式比较经济，但串行 数据传送比并行数据传送控制复杂。
9
1.2 接口控制原理
异步串行通信协议规定字符数据的传送格式：
微型计算机原理及应用
1
输入输出和接口技术
1 2 3
接口的基本概念 I/O指令和I/O地址译码 简单的I/O接口
2
输入输出(I/O)是指微型计算机与外界的信息交换， 即通信(communication)。微型计算机与外界的通信， 是通过输入输出设备进行的，通常一种I/O设备与微 型机连接，就需要一个连接电路，我们称之为I/O接 口。 接口是用于控制微机系统与外设或外设与系统设 备之间的数据交换和通信的硬件电路。接口设计涉及 到两个基本问题，一是中央处理器如何寻址外部设备， 实现多个设备的识别；二是中央处理器如何与外设连 接，进行数据、状态和控制信号的交换。 3
状态设臵和存储电路主要由一组数据寄存器构成， 中央处理器和外设就是根据状态寄存器的内容进行 协调动作的。 数据存储和缓冲电路也是一组寄存器，用于暂存 中央处理器和外设之间传送的数据，以完成速度匹配 工作。 7
单片机常用外设接口分析
单片机常用外设接口分析单片机是一种微型计算机，由中央处理器、存储器和各种输入输出接口组成。
在嵌入式系统中，单片机常常需要与外部设备进行通信和交互。
为了实现这一目的，单片机提供了多种常用的外设接口，用于连接不同类型的设备。
本文将对单片机常用的外设接口进行分析。
一、串口接口串口接口是最常用的外设接口之一，用于与计算机或其他串口设备进行数据传输。
它通常包括一个发送线路（TX）和一个接收线路（RX），通过这两根线路可以实现数据的双向传输。
串口接口可以通过软件来实现，也可以直接使用硬件提供的串口模块。
二、并口接口并口接口是一种并行数据传输接口，用于连接打印机、显示器等设备。
它通过8根数据线同时传输8位数据，因此传输速度相对较快。
并口接口还包括一些控制线路，用于传输控制信号。
三、SPI接口SPI（Serial Peripheral Interface）接口是一种同步串行通信接口，用于连接各种外部设备，如存储器、传感器和显示器等。
SPI接口通过四根信号线实现数据的发送和接收，其中包括时钟线、数据线和两根控制线。
SPI接口具有较高的传输速率和简单的接口协议，因此在嵌入式系统中被广泛应用。
四、I2C接口I2C（Inter-Integrated Circuit）接口是一种串行通信接口，用于连接各种外部设备。
它通过两根信号线（时钟线和数据线）实现数据的传输和通信。
I2C接口具有多主机、多从机的特点，可以连接多个设备，并且传输速率较稳定。
五、ADC接口ADC（Analog-to-Digital Converter）接口用于将模拟信号转换为数字信号。
单片机通常内置了一些模数转换器，用于对模拟信号进行采样和转换。
ADC接口通常包括输入引脚、参考电压和控制信号等。
六、DAC接口DAC（Digital-to-Analog Converter）接口用于将数字信号转换为模拟信号。
它可以连接耳机、扬声器等设备，将数字音频信号转换为模拟音频信号输出。
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；8255命令口 ；置PC2=1，允许中断请求
现代微机原理与接口技术(第2版)
例9.3 下图采用一个8255芯片和软盘控制器相连，箭头 标明了I/O的方向，根据该图，试写出8255的初始化程 序。设8255端口地址为0300-0303H。
8255用作软盘基本接口
A口和B口方式l的输入组态
9
现代微机原理与接口技术(第2版)
• INTE为中断允许位，对应PC口寄存器(状态 字)的D4位（INTEA）和D2位 （INTEB） ，可 通过对PC口按位写方法设置； • 中断条件：STB#(引脚)=1(无效)，IBF=1、 INTE=1； • PC6、7可作为数据线使用。
现代微机原理与接口技术(第2版)
第9章 常用外设与通信接口
1
9.1 可编程并行接口芯片82C55
9.1.1 8255的基本功能
现代微机原理与接口技术(第2版)
1. 8255具有2个独立的8位I/O口（A口和B口）和2个独 立的4位I/O（C口上半部和C口下半部。作为输入时 提供三态缓冲器功能，作为输出时提供数据锁存功 能。其中，A口具有双向传输功能。 2. 8255有3种工作方式，方式0、方式1和方式2，能使 用无条件、查询和中断等多种数据传送方式完成 CPU与I/O设备之间的数据交换。 3. B口和C口适于作输出端口。 4. C口除用做数据口外，当8255工作在方式1和方式2 时，C口的部分引脚作为固定的联络信号线。
2
9.1.2 8255的内部结构和外部引脚
1. 内部结构
现代微机原理与接口技术(第2版)
3
2. 外部引脚
现代微机原理与接口技术(第2版)
4
现代微机原理与接口技术(第2版)
现代微机原理与接口技术(第2版)
2．C口按位置/复位控制字（写，A1A0＝11 ）
C口按位置/复位控制字
例9.2 如上例，若A口工作于方式1作输入，要使用中 断传送方式，则应当写PC4的按位置位字： MOV AL，00001001B OUT 63H，AL
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现代微机原理与接口技术(第2版)
8255A方式0输入时序和参数说明
7
现代微机原理与接口技术(第2版)
8255A方式0输出时序和参数说明
8
2．方式l （A口和B口有此方式，单向） （1）方式l的输入
现代微机原理与接口技术(第2版)
现代微机原理与接口技术(第2版)
SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：DATA START： MOV AX，DATA MOV DS，AX MOV SI，OFFSET BUFF MOV AL，88H 31；8255初始化，A口方式0输出，C口上半部输入
方式0提供两个8位口（A和B）和两个4位 口（PC7~PC4，PC3~PC0），任何一个口都 可用做输入或输出(单向），由CPU用简单的 I/O指令来进行读/写。 一般用于无条件传送的场合，也可以用 做查询式传送。 习惯上将A口和B口作为数据口，将C口作 为控制输出和状态输入口。
6
3．方式2
双向I/O，只有A口有此方式
现代微机原理与接口技术(第2版)
8255方式2组态
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9.1.4 8255的控制字与初始化编程
现代微机原理与接口技术(第2版)
1．工作方式控制字（写，A1A0＝11 ）
8255工作方式控制字
18
23
现代微机原理与接口技术(第2版)
A口工作在方式2，PC4-PC7作应答联络信号线，PC3
用作A组中断请求，B口和PC0-PC2作输出，工作在方 式 0。 工作方式控制字为：11XXX000B 初始化程序为：
MOV MOV OUT MOV OUT MOV OUT
0
0
数据总线按位置/复位控制字
无
D7=1 D7=0
输 出
X
1 X
5
X
1 X
X
0 1
X
1 1
1
0 0
端口输出为高阻
非法 端口输出为高阻
无
无 无
禁 止
9.1.3 8255的工作方式
1．方式0
现代微机原理与接口技术(第2版)
12
（2）方式1的输出
现代微机原理与接口技术(第2版)
8255方式1输出组态
13
现代微机原理与接口技术(第2版)
• INTE为中断允许位，对应PC口寄存器(状态 字)的D6位（INTEA）和D2位 （INTEB） ，可 通过对PC口按位写方法设置； • PC2、PC6引脚作用：用作对OBF#的回应；
32
现代微机原理与接口技术(第2版) OUT PORTA, AL ；数据送出
MOV AL, 00H
；产生选通信号，打印机接收数据，开始打印。
OUT PORTCN ,AL
MOV AL,01H OUT PORTCN ,AL INC SI JMP WAIT
PA7 PA0
LED7 LED0
8255A
S7
PB7
S0
A1 A0 PB0
现代微机原理与接口技术(第2版) 答： 1) A口、B口、C口和控制口的地址分别是 320H、321H、322H和323H。 2) A口工作在方式0输出，B口工作在方式0输入，C口 空闲，所以其控制字是10000010b＝82H 3) 程序如下： MOV AL, 82H ;置方式字 MOV DX, 323H ;置控制端口地址 OUT DX, AL L1: MOV DX, 321H ;置B口地址 IN AL, DX ;读开关状态（1断，0通） NOT AL ;状态取反 MOV DX, 320H ;置A口地址 OUT DX, AL ;输出（1亮，0灭） JMP L1
1) 写出8255四个端口的地址。 2) 写出8255工作方式控制字。 3) 写出实现给定功能的汇编语言程序。
25
现代微机原理与接口技术(第2版)
D7~D0 IOW# IOR# A9 AEN A8 A7 & A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
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D7~D0 WR# RD# G1 Y0 # G2A# 74LS138 G2B# C B A CS#
8255的端口与操作选择表
A1 A0 DR# WR# CS# 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 操 作 特征 位 无 无
A口内容读至数据总线 B口内容读至数据总线
1
0 0
0
0 1
0
1 1
1
0 0
0
0 0
C口内容读至数据总线
数据总线内容写至A口 数据总线内容写至B口
无
无 无
输 入
1
1
0
1
1
1
0
0
现代微机原理与接口技术(第2版)
打印机时序
#
#
29
返回
现代微机原理与接口技术(第2版)
8255与打印机接口
30
DATA BUFF ‘$’ PORTA PORTB PORTC PORTCN DATA
SEGMENT DB ‘HELLO,WORLD!’，13，10， EQU 60H EQU 61H EQU62H EQU 63H ENDS
24
DX，303H AL，0C0H DX，AL AL，00001001B DX，AL ；PC4置位，开放输入中断 AL，00001101B DX，AL ；PC6置位，开放输出中断
现代微机原理与接口技术(第2版)
例9.4 某应用系统以8255A作为接口，采集一组开关 S7~S0 的状态，然后通过一组发光二极管LED7~LED0 显示开关状态,(Si闭合，则对应LEDi亮，Si断开，则对 应的LEDi灭）电路连接如下图，已知8255A、B两组 均工作在方式0。
方式1下8255状态字中INTE位的置位和复位
⊙ 若允许PA口输入中断请求
现代微机原理与接口技术(第2版)
MOV DX，303H ；8255命令口 MOV AL，00001001B ；置PC4=1，允许中断请求 OUT DX，AL ⊙ 若禁止PA口输入中断请求 MOV DX，303H ；8255命令口 MOV AL，00001000B ；置PC4=0，禁止中断请求 OUT DX，AL ⊙ 若允许PA口输出中断请求 MOV DX，303H ；8255命令口 MOV AL，00001101B ；置PC6=1，允许中断请求 OUT DX，AL
21
⊙ 若允许PB口输入中断请求 MOV DX，303H MOV AL，00000101B OUT DX，AL ⊙ 若禁止PB口输入中断请求
现代微机原理与接口技术(第2版)
；8255命令口 ；置PC2=1，允许中断请求
MOV DX，303H ；8255命令口 MOV AL，00000100B ；置PC2=0，禁止中断请求 OUT DX，AL ⊙ 若允许PB口输出中断请求 MOV DX，303H MOV AL，00000101B OUT DX，AL
现代微机原理与接口技术(第2版)
例9.1 某系统要求使用8255的A口工作于方式1作输入， B口工作于方式0作输出，C口上半部输入，下半部输 出。8255端口地址为60H-63H。
控制字为：10111000B=0B8H 初始化程序为：
MOV
OUT
AL，0B8H
63H，AL
19
• • • • CPU发WR#信号，向8255送一个数据 WR#使INTR无效，OBF#有效，通知外设可取数据 外设接到数据后，向8255回送ACK#信号 OBF#无效，接着ACK#无效，其上升沿引发INTR有效 ，向CPU发中断申请，请求发送新数据。