计算机接口技术重点详解

计算机接口技术重点

内容概述接口技术基础总线技术存储器及其接口中断控制系统DMA接口技术并行接口技术定时器计数器D/A、A/D转换接口

一、接口技术基础

1、微机系统的组成：中央处理器、存储器、输入/出设备、接口电路

2、按照传输信息类型的不同：数据总线、地址总线、控制总线

3、8086CPU内部功能分为两个部分：BIU总线接口部件、执行部件EU

BIU与EU相互协调以完成CPU的工作

在早期的CPU中，程序的执行由取指指令和执行指令交替进行，取指期间，CPU必须等待。如图1-2(a)所示，指令的提取和执行是以串行方式进行的。

4、8086的两种工作模式及其特点

8088/8086 CPU芯片能够工作在两种模式下：最小模式与最大模式。这两种不同的工作模式适合不同的场合。8086 CPU的MN/MX(Minimum/Maximum Mode Control)管脚是最大/最小模式控制信号，决定了8086 CPU工作在哪种工作模式。如果MN/MX接+5V，那么CPU工作在最小模式；如果MN/MX接地，那么CPU工作在最大模式。

最小模式一般用于组成基于8086 CPU的最小系统。最小模式是指微机系统中只有8086或8088一个CPU。在这个系统中，所有的总线控制信号直接由CPU提供。系统中的总线控制电路被减到最少。图1-4所示为8086 CPU工作在最小工作模式时的典型配置。

最大模式是指微机系统中包含两个或多个CPU，其中一个主处理器是8086或8088 CPU，其他处理器为协处理器，它们协助主处理器工作。常用的协处理器有8087协处理器和8089协处理器。前者是专用于数值运算的协处理器；后者是专用于控制输入/输出操作的协处理器。图1-5所示为8086 CPU在最大工作模式下的典型配置

5、时钟周期、总线周期、指令周期的关系

6、数据信息通常包括3种形式：数字量、模拟量和开关量

7、寄存器包括数据输入寄存器、数据输出寄存器、控制寄存器和状态寄存器

二、总线技术

按照总线在系统中的位置进行分类：片内总线、局部总线、系统总线、通信总线

总线控制方式分为哪两类：集中式总线控制、分布式总线控制（分类依据）

三、存储器及其接口

存储器的主要技术性能指标：存储容量、存取周期、取数时间、可靠性、性价比

存储器种类：RAM ROM FLASH 等

四、中断控制接口

（内中断、外中断：）

通常的中断源可以分为外中断源(如I/O设备引起的中断)和内中断源(如软件指令引起的中断)两类。

微机系统对中断的处理根据引起中断的事件所处的地点，分成了内中断和外中断。其中，内中断有强迫中断和自愿中断两种。

中断处理过程：包括中断请求、中断排队、中断响应、中断服务、中断返回共5个阶段

中断处理要做好的6件事：保护现场、开中断、提供中断服务、恢复现场、返回(使用中断返回指令IRET)

中断优先级的典型：最高-除法出错中断最低-单步中断（调试程序）（为什么？）CPU的中断优先级从高到低为：

除法出错中断，类型0 (软件中断)

溢出中断，类型4(软件中断)

INT n，类型n(软件中断)

NMI，类型2(硬件中断)

INTR，类型32～255(硬件中断)

单步中断，类型1(软件中断)

中断向量表：INT 0——除法出错中断INT 1——单步中断

INT 2——外部引入不可屏蔽中断INT 3——断点中断INT 4/INT 0—溢出中断

8259A工作编程：ICW （1、2、3、4）OCW

五、DMA接口技术

DMA控制器主要由地址寄存器、字节计数器、控制寄存器、设备地址寄存器和控制逻辑等几部分组成

8237A的两种工作状态：主工作模块和从工作模块

8237A的四种工作模式：单字节、数据块、请求传送（计0，外部EOP，DREQ变无效）、级联

DMA与CPU关系

DMA的7种状态周期：SI （等待）S0（过渡）S1 S2 S3 S4 (S1—S4为DMA传输周期) SW 六、并行接口技术

并行接口的基本功能：数据缓冲、选通控制

并行接口的三个数据口A/B/C的特点：A：输入锁存器、输出锁存器和缓冲器

B: 8位输入缓冲器C: 8位输出锁存和缓存方式0 方式1 方式2（只能用于A端口）特点:

方式0的特点:方式0之所以被称为基本的输入/输出方式，是因为在这种方式下，A端口、B端口和C端口(C端口分为两个4位使用)都可提供简单的输入和输出操作，对每个端口不需要固定的应答式联络信号。工作在方式0时，在程序中可直接使用输入指令(IN)和输出指令(OUT)对各端口进行读写。方式0的基本定义是两个8位的端口和两个4位的端口。任何一个端口都可以作为输入或输出，输出的数据可以被锁存，输入的数据不能锁存。

方式1：选通的输入/输出方式

在这种方式下，当A端口和B端口进行输入输出时，必须利用C端口提供的选通和应答信号。而且这些信号与C端口中的某些位之间有着固定的对应关系，这种关系是硬件本身决定的，而不是软件可以改变的。由于工作在方式l时，要由C端口中的固定位来作为选通和应答等控制信号，因此称方式1为选通的输入/输出方式。方式1的基本定义是：分成两组(A组和B组)，每组包含一个8位的数据端口和1个4位的控制/数据端口。

8位的数据端口既可以作为输入，也可以作为输出，输入和输出都可以被锁存。4位的控制/数据端口用于传送8位数据端口的控制和状态信息。

方式2：带选通的双向传输方式

在双向传输方式下，8255A可以向外设发送数据，同时CPU通过这8位数据线又接收

外设的数据，因此称为双向传输方式。方式2的基本定义是：只能适用于A端口，一个8位的双向端口(A端口)和1个5位的控制端口(C端口)。A端口的输入和输出都可以被锁存。5位的控制端口用于传送8位双向端口的控制和状态信息。当A端口工作在方式2时，由PA7～PA0作为8位数据线，因为要由C端口对A端口进行控制，所以称为带选通的双向传输方式。

8255A有三种工作方式，分别称为方式0、方式1和方式2。其中：A端口可以工作在三种方式中的任意一种下；B端口只能工作在方式0和方式1下；C端口通常作为控制信号使用，配合A端口和B端口工作。

工作方式字与C端控制字如何区分？（标示位D7）

▪方式选择控制字用来决定8255A三个数据端口各自的工作方式，它的格式如图6-4所示，由一个8位的寄存器组成。

▪8255A有3种不同的工作方式：方式0、方式1和方式2。方式选择控制字用来指定A组、B组的工作方式以及在不同方式下PA、PB的数据输入/输出方向。

七、定时器、计数器

定时计数器8253的主要用途：在多任务的分时系统中用来作为中断信号以实现程序的切换。可以向I/O设备输出精确的定时信号。作为一个可编程的波特率发生器。实现时间延迟。

8253的内部结构组成：数据总线缓冲器、控制字寄存器、读/写控制逻辑和计数器

8253定时初值的计算：

已知f CLK0=10kHz，则T CLK0=0.1ms，所以计数初值如下：N=T OUT0/T CLK0=100ms/0.1ms=1000=03E8H

方式0的正常计数时序图及计数过程。

8253用作计数器时一般工作在方式0。方式0的工作时序如图7-4所示。CW表示8253的控制字，LSB表示低8位计数值。如果是16位计数方式，那么还有高8位计数值MSB。

计数过程

当写入方式0控制字后，OUT立即变为低电平，并且在计数过程中一直维持低电平。若GA TE=1，写入初值后，在信号上升沿之后的下一个CLK脉冲计数值装入计数器，并开始计数，计数器减到零时，OUT输出变为高电平，且一直保持到该通道重新装入计数值或重新设置工作方式为止，此信号可用于申请中断。按方式0计数时，计数器只计一遍。

P176页8253的工作方式小结：(1) 方式2、4、5的输出波形是相同的，都是宽度为一个CLK周期的负脉冲，但方式2连续工作，方式4由软件触发启动，方式5由硬件触发启动。(2) 方式5与方式1的工作过程相同，但输出波形不同，方式1输出的是N个宽度为N个CLK脉冲的低电平有效的脉冲(计数过程中输出为低电平)，而方式5输出的是宽度为一个CLK脉冲的负脉冲(计数过程中输出为高电平)。(3) 输出端OUT的初