微型计算机接口概述
微型计算机接口技术
微型计算机接口技术1. 引言微型计算机接口技术是指将微型计算机与外部设备连接的一种技术，它使得计算机能够与各种外设进行数据交互和控制。
在计算机技术的发展中，接口技术起着至关重要的作用，为计算机系统提供了更多的功能和扩展性。
本文将探讨微型计算机接口技术的基本概念、常见接口类型以及应用领域等相关内容。
2. 微型计算机接口技术概述在计算机系统中，接口是计算机与外部设备之间进行数据传输和通信的桥梁。
接口技术使得计算机能够与各种设备进行连接，实现数据的输入和输出，从而扩展了计算机的功能。
微型计算机接口技术是一种特定类型的接口技术，它使用不同的接口标准和协议来实现计算机与外部设备之间的数据交换。
3. 常见的微型计算机接口技术3.1 USB 接口USB（Universal Serial Bus）接口是目前应用最广泛的微型计算机接口之一。
它具有高速传输、热插拨和广泛兼容等特点，支持多种外部设备的连接，如鼠标、键盘、打印机、摄像头等。
USB接口也被广泛应用于移动存储设备，如U盘和移动硬盘。
3.2 HDMI 接口HDMI（High-Definition Multimedia Interface）接口主要用于高清视频和音频信号的传输，它提供了高质量的图像和音效输出。
HDMI接口支持多通道数字音频传输，可以连接计算机与显示器、投影仪、电视等设备，用于视频会议、演示和娱乐等场景。
3.3 Ethernet 接口Ethernet接口是用于计算机网络连接的一种接口技术，它使用RJ45接口进行物理连接。
Ethernet接口支持高速数据传输，常用于局域网（LAN）和广域网（WAN）的连接。
它是实现互联网连接的关键技术之一，支持计算机之间的数据共享和通信。
4. 微型计算机接口技术的应用领域4.1 工业自动化微型计算机接口技术在工业自动化领域中起着重要作用。
通过与传感器和执行器的连接，微型计算机可以实现对生产过程的控制和监控，提高生产效率和质量。
I-O接口概述
如图所示，接口是CPU与内存及CPU与外部设备之间通 过总线进行连接的逻辑结构(电路)，是一个特定的管理/协调 和信息缓冲部件，前者称为存储器接口，后者称为I/O接口。 选用不同的外部设备(简称外设)，配置相应的接口电路，可以 构成不同用途的应用系统。下面主要讨论I/O接口。
1.1接口
1.1 I/O设备与I/O接口
最后，若I/O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。I/O接口的引入，使得 CPU对I/O设备的操作转化为对I/O
接口技术是把由微处理器、存储器等组成的基本系统与外 部设备连接起来，从而实现计算机与外部设备通信的一门技术。 微处理器通过总线与接口电路连接，接口电路再与外部设备连 接，因此CPU总是通过接口与外部设备发生联系。微机的应用 是随着外部设备的不断更新和接口技术的发展而深入到各个领 域的。实际上，任何一个微机应用系统的研制和设计，主要就 是微机接口的研制和设计，需要设计的硬件是一些接口电路， 所要编写的软件是控制这些电路按要求工作的驱动程序。
为了将计算机应用于数据采集、参数检测和实时控制等领 域，则必须向计算机输入反映测控对象的状态和变化的信息， 经过中央处理器处理后，再向控制对象输出控制信息。这些输 入信息和输出信息的表现是千差万别的,可能是开关量或各种不 同性质的模拟量，如温度、湿度、压力、流量、长度、刚度和 浓度等，因此需要把各种传感器和执行机构与微处理器或微机 连接起来。所有这些设备称为外部设备或输入/输出设备(I/O设 备)。
微型计算机接口概述
并行接口通信的示意图
微型计算机接口概述
（1）在并行接口中，数据通道的宽度就是传输的位数。微型计算机中最常见的数据通道的宽度为8位， 当采用并行接口与外设交换数据时，8位数据是同时传输的，称为8位并行接口。例如打印机的接口有8条数 据线，每次可同时传送一个字符的ASCII码。数据通道的宽度也可以为16位、32位或更高。
微型计算机接口概述
（4）I/O端口寻址功能
• 外设的接口电路中可能包含有若干可供CPU直接访问的寄存器或功能电路，称为端口，例 如数据端口、状态端口等。每个端口都对应一个端口地址，只有被选中的端口才能与CPU 进行信息交换。接口电路通过对端口地址进行译码，找到相应的端口。
（5）与CPU和外设进行联络
1.3 串行接口技术
微型计算机接口概述
1 串行接口的特点
串行接口中一般只需要一条数据线，在串行通信传输 时，数据一位一位按一定顺序进行传送，经过8个时间单位 才能传送一个字节的数据。如果是双向串行接口，需要两条 数据线，每个方向使用一条。
在实际传送过程中，发送端按固定的时间间隔依次向 数据线发送高低不同的电平，接收端按照与发送端相同的时 间间隔识别出相应的数据信息，并通过相应的联络线以保证 数据传输的可靠性。
（2）并行接口中除了有数据通道以外，还应有 握手联络信号，以实现接口和外设之间的联络。
握手联络信号实际上是控制信 号，用来控制数据的传送。通过握 手联络信号，发送端通知接收端是 否有数据要发送，接收端通知发送 端它是否已经准备好接收数据。
单片微型计算机原理及接口技术
单片微型计算机原理及接口技术在现代科技领域中，计算机技术的发展日新月异，而单片微型计算机无疑是其中的重要一环。
本文将介绍单片微型计算机的原理以及接口技术，以帮助读者更好地理解和运用这一领域的知识。
一、单片微型计算机的原理1.1 数据表示和处理在单片微型计算机中，数据的表示和处理是非常重要的。
计算机所处理的数据通常以二进制形式表示，通过位(bit)来表示数据的最小单元。
在微型计算机中，通常使用八位(bit)的字节(byte)作为数据的基本单位。
此外，计算机还可以通过不同的数据类型来表示和处理不同类型的数据，如整数、浮点数、字符等。
1.2 CPU和内存在单片微型计算机中，中央处理器(CPU)被视为计算机的大脑。
CPU负责执行指令、进行算术和逻辑运算等操作。
而内存则用于存储数据和指令，供CPU读取和写入。
常见的内存分类有随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)，其中RAM用于临时存储数据，而ROM则用于存储固定的指令和数据。
1.3 控制单元和指令控制单元是CPU的一个核心组成部分，它负责解析和执行指令。
指令是计算机执行操作的命令，可以进行数据的读取、写入、运算等操作。
常见的指令集结构有精简指令集(RISC)和复杂指令集(CISC)。
RISC的指令集相对较简单，执行速度快，而CISC的指令集相对较复杂，但可以实现更多功能。
二、单片微型计算机的接口技术2.1 输入输出接口在单片微型计算机中，输入输出（I/O）设备起着连接计算机与外部设备的重要作用。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏等，而输出设备包括显示器、打印机、扬声器等。
通过适当的接口技术，计算机可以与这些设备进行数据的输入和输出，并实现与用户的交互。
2.2 存储器接口技术存储器接口技术用于连接CPU和内存之间的数据传输。
根据不同的芯片架构和规范，存储器接口技术有所不同。
常见的接口技术包括地址总线、数据总线和控制总线。
地址总线用于指定内存的地址，数据总线用于传输数据，而控制总线则用于传输控制信号。
微机原理接口
微机原理接口
微机原理接口是计算机系统中用于连接外部设备的接口，用于实现数据和控制信号的传递。
接口通常由硬件和软件组成，硬件部分包括物理接口和逻辑接口。
物理接口是指连接计算机与外部设备之间的电缆、插座、连接器等物理连接部分。
不同的外部设备需要的物理接口类型各不相同，常见的物理接口有USB接口、HDMI接口、VGA接口等。
物理接口的设计需要考虑带宽、传输速率、信号噪声等因素。
逻辑接口是指连接计算机与外部设备之间的软件接口，通过逻辑接口可以实现数据的读写、设备的控制等功能。
逻辑接口通常由驱动程序提供，驱动程序负责将计算机的指令转换为硬件操作，使计算机与外部设备进行有效的交互。
在计算机系统中，各个设备的接口需要进行标准化，以确保不同厂商生产的设备可以互相兼容。
例如，USB接口就是一种标准接口，使得不同品牌的计算机可以连接同一种类型的USB设备。
接口的设计需要考虑可靠性、易用性、扩展性等因素。
良好的接口设计能够提高系统的稳定性和性能，使得不同外部设备能够方便地连接到计算机系统中，为用户带来更好的使用体验。
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
微型计算机接口技术第一章接口的基本概念
③Windows中访问I/O设备的方法：
可以象DOS下的程序一样直接访问I/O设备，这是为了兼容DOS应用程序 而提供的，但是缺乏好的安全性，而且有些设备是不能直接访问的（如 硬盘）； 另外一种方法是利用VxD访问I/O设备。VxD是32位的程序，用来支持 Windows操作系统中的VMM（Virtual Machine Manager，虚拟设备管理） 管理计算机硬件及I/O设备，它具有很高的特权级。对于每一个应用程序 来说，VxD是一个虚拟的设备。特定设备的VxD可以接收很多个应用程 序的请求。利用VxD同外部设备通信，提高了多任务下资源的利用率； 同时也避免了设备访问冲突。
§3 总线技术
总线：就是计算机与计算机之间、模块与模块之间传递信息的信 号线的集合。 一、总线的结构 ①面向处理器的总线结构：
是将需要交换信息的模块通过总线建立点对点的连接。如下图所示：
②面向总线的总线结构：
以总线为中心，而将计算机中的所有设备（包括CPU）均看作是总线上 挂接的外设。如下图所示：
四、总线的传输方式
①同步式传输：传输周期是固定的，在传输周期内严格地按规定的时间发出 信号和进行相应的动作。有如齐步走。在微机中的典型实例是CPU与内存之 间的数据传输。
CPU为了对某一外设的端口进行读写操作，就需要在众多的I/O端口 中按选定该端口地址。如何通过CPU发出的地址编码来识别确认这 个端口，就是所谓的地址译码。
CPU
60#
50#
60#
70#
80#
第一章
六、I/O口地址的译码方法
接口基本知识
§1 微机接口中的基本概念
在接口芯片中，负责将CPU发出的地址信号转换成为唯一的片选信 号的电路，称之为译码电路。常见的译码电路有以下几种： ①固定式端口地址译码 ：
微型计算机及接口技术
微型计算机及接口技术1. 引言微型计算机及其接口技术是现代计算机技术发展的重要组成部分。
随着计算机的发展和普及，微型计算机已经成为了现代社会不可或缺的工具。
本文将介绍微型计算机及其接口技术的定义、发展历程、应用领域以及相关标准。
2. 微型计算机的定义与发展历程2.1 定义微型计算机是指个人电脑（PC），通常由中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘、鼠标等组成。
它具备独立运行程序的能力，可以实现各种文本处理、图形处理、数据处理等应用。
2.2 发展历程微型计算机的发展可以追溯到20世纪70年代末和80年代初。
那个时候，计算机装置庞大而昂贵，只有大型企业和政府机构才能负担得起。
随着集成电路技术的发展和成本的不断降低，微型计算机逐渐普及起来。
1975年，美国的微软公司发布了第一款个人电脑微软Altair 8800。
1981年，IBM公司发布了第一台IBM PC，引爆了个人电脑革命。
自此之后，微型计算机的发展进程取得了巨大的进步，性能不断提升，体积不断缩小，价格也越来越实惠。
3. 微型计算机接口技术微型计算机接口技术是指用于与计算机进行交互的各种接口标准和技术。
接口技术的发展为微型计算机的应用提供了更多的可能性，使得计算机可以与外部设备进行连接和通信。
3.1 串行接口技术串行接口技术常用于计算机和外部设备之间的数据传输。
常见的串行接口包括RS-232、RS-422和RS-485等。
这些接口可以实现低速率的数据传输，适用于连接打印机、调制解调器、条码扫描器等外部设备。
3.2 并行接口技术并行接口技术适用于高速数据传输，常用于连接计算机与外部设备之间的数据传输。
常见的并行接口有IEEE 1284（打印机接口）、SCSI（小型计算机系统接口）等。
并行接口技术可以实现高速数据传输，适用于连接硬盘驱动器、光驱等设备。
3.3 USB接口技术USB（通用串行总线）是一种常用的计算机接口技术，它可以连接计算机和各种外部设备。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.1 接口的基本任务与接口技术的发展概况
1.1.1 接口的基本任务
微机接口的基本任务有两个：一是实现I/O设备与总线的连接；二 是连接起来以后，CPU通过接口对I/O设备进行访问，即操作或控
制I/O设备。
如何连接是硬件方面的任务，怎样访问是软件方面的任务。
1.1.2 接口技术的发展概况
在早期的计算机系统中并没有设置独立的接口电路。接口经历了固 定式简单接口、可编程复杂接口和智能接口几个发展阶段。接口电
第1章 概论
本章主要内容
➢ 接口的基本任务及接口技术发展概况 ➢ 接口分层次概念 ➢ 设备接口电路的功能与组成 ➢ 分析与设计设备接口电路的基本方法 ➢ 设备接口电路设计的解决方案
2020/4/15
微型计算机接口技术
8
接口是微处理器与外部设备之间的连接桥梁和信息交换 的中转站，在实际应用中，人们总是利用接口来加入用户 自己的设备或模块构成应用系统，可见接口技术是微机应用 系统开发必不可少的关键技术，所以要学习接口技术。
3.数据缓冲与锁存
在CPU与外设之间传输数据时，主机高速与外设低速的矛盾是通过接口
电路的数据寄存器缓冲来解决的。
4.信号转换
微机的系统总线信号与外设特有功能的信号的转换是通过接口的逻辑电 路实现的，包括信号的功能、逻辑关系、时序配合及电平匹配的转换。
2020/4/15
微型计算机接口技术
12
5.数据宽度与数据格式转换
2020/4/15
微型计算机接口技术
11
1.3 设 备 接 口
1.3.1 设备接口的功能
1.执行CPU命令
CPU对被控对象外设的控制是通过接口电路的命令寄存器解释与执行
CPU命令代码来实现的。
2.返回外设状态
接口电路在执行CPU命令过程中，外设及接口电路的工作状态是由接口
电路的状态寄存器报告给CPU的。
路的配置形式，也由采用独立接口芯片的外置式接口，发展为采用 接口模块的内置式接口。
2020/4/15
微型计算机接口技术
9
1.2 接口的分层次概念
由于微机系统总线结构和操作系统的发展变化，使接口在完成
连接与访问设备任务时产生了与传统根本不同的处理方法，形成接口分层
次的概念，把接口分成上层设备接口和下层总线接口两个层次。
2020/4/15
微型计算机接口技术
13
（2）接口支持电路
支持电路包括用于数据交换方式的中断控制器、DMA控制器； 用于寻址I/O设备的端口地址译码器；用于速度、频率控制的定时/计数器。
它们是支持各类设备接口的共用技术，也是CPU的外围支持电路，是系统 配置的资源，因此，用户一般不需重新设计，只申请使用即可。
2.《现代微机系统与接口技术》
周功业、黄文兰等编著.高教出版社
3.《32微型计算机接口技术及应用》
刘乐善 周功业 杨柳编著,华中科技大学出版社
4.《微型计算机（XT.AT.386)与接口技术》
唐棠等编著.南京大学出版社
微机接口技术 难？ 认识这门课，你就会发现并不难…
要实现接口 硬件 软件
真正认识这门课
1.2.1 硬件分层
现代微机采用多级总线，除了设备与用户总线(如ISA )之间的那一层设 备接口之外，还有总线与总线的接口(总线桥)。作为连接总线与设备之间
的接口就不再是单一层次的，就要分层次了。设备与用户总线之间的接口 称为设备接口；PCI总线与用户总线之间的接口称为总线接口。与早期微
机相比，现代微机的外设进入系统需要通过两级接口才行，即通过设备接 口和总线接口把设备连接到微机系统。
1.2.2 软件分层
现代微机操作系统，由于保护机制，不允许应用程序直接访问硬件，应 用程序通过调用驱动程序去访问底层硬件，作为操作设备的接口程序就不 再是只有单一的应用程序了，也要分层次。
2020/4/15
微型计算机接口技术
10
分为上层用户态应用程序和底层核心态驱动程序。与早期微机相比，
现代微机对外设的操作与控制需要通过两层程序才行，即通过应用 程序和设备驱动程序才能访问设备。
有的外设或通信设备使用串行数据，并且要求按照协议的规定，
以特定的数据格式传输，而微处理器是使用并行数据和普通的数据格式
。为此，接口电路就应具有数据并息时，是通过接口的I/O地址译码电路选定需要与
自己交换信息的设备端口，进行数据交换或通信。
（3）供选电路 根据接口不同任务和功能要求而添加的IC电路，设计者可按照需要加
以选择。例如，串-并转换的移位寄存器，EAI-TTL转换的逻辑电平转换 器；控制速度的时钟发生器；增强驱动能力和进行信号隔离的IC芯片等。
2．软件编程 （1）初始化程序段
课程学习要求
1.成绩计算方法 平时成绩30%（出勤+试验+作业情况） 考试成绩70%
2.课堂纪律 上课不要吃东西、讲话……
课程性质： 计算机本科专业核心课程
课程的特点： 偏重硬件，软硬结合,实用性强
基础要求： 数字电路、组成原理、汇编、C语言等
主要参考书
1.《微型计算机接口技术》
刘乐善、陈进才主编.人民邮电出版社
1.2.3 接口技术内容的划分
按照接口分层次的概念，把接口技术的内容分为两部分：一部
分是接口的上层，包括设备接口及应用程序，构成接口的基本内容； 另一部分是接口的下层，包括总线接口及设备驱动程序，构成接口 的高级内容。
用户做一般应用开发时，只涉及接口的基本内容，若要做原创 性开发，则需要考虑接口的高级内容。
微机系统包括？ 接口技术的重要性…
有关接口技术你的认识？ 你能举出那些例子？ 你能说出不应用接口技术能方便我们的例子吗？ 加入没有接口技术会怎么样？
接口技术 改变我们的生活
蓝牙,红外, USB接口手机
PM4
USB
U盘
PM3
USB数码相机
充电器
USB小家电
接口技术方便了 我们的学习和工作
接口技术是外部设备的桥梁
1.3.2 设备接口的组成
1．硬件电路
（1）接口电路基本电路
基本电路包括命令寄存器、状态寄存器和数据缓冲寄存器。它们是接口 电路的核心，担负着接收并执行命令、返回状态和传送数据的基本任务
，目前，可编程大规模集成接口芯片中都包含了这些基本电路，是接口 芯片编程模型中的主要对象。若采用FPGA自行设计接口电路模块至少也 必须包含这几个寄存器。