微机接口技术之常用接口电路

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1、目录2.1微机接口计术概述2.1微机接口技术概述第二章微机接口技术人们是通过外部设备使用计算机的，由于多种原因，外设2.1微机接口的基本概念往往不能与CPU直接相连，他们之间的信息交换需要一个中间2.2接口的作用和特点环节（或称界面），这就是接口电路。图2.1图2.1a图2.1b2.3接口技术的现状及发展一、接口与接口技术图2.1c2.4接口的编址和译码“接口”是微处理器CPU与外界的连接部件（电路），是2.5常用外围接口芯片CPU与外界进行信息交换的中间站。2.6微机接口设计与分析的基本方法“接口技术”是研究CPU

2、如何与外部世界进行最佳耦合与匹配，以实现双方高效、可靠地进行交换信息的一门技术，它是软硬件结合的体现，是微型计算机应用的关键。二、为什么要用接口电路？接口概述二、为什么要用接口电路图2.1图2.1a为什么需要I/O接口（电路）？输入/输出是计算机与外部世界交换信息所必须的手段。一微机的外部设备多种多样方面，程序、数据和现场物理量等要通过输入设备进入计算机；工作原理、驱动方式、信息格式、以及另一方面，计算机运行的结果和各种控制信号要通过输出设备工作速度方面彼此差别很大多种外设（外设）进行显示、打印或实现实时控制等。各种

3、外设的速度相它们不能与CPU直接相连差很大；输入/输出信号的形式多种多样（数字量、模拟量等）；传送方式也有串行、并行等。因此，在CPU和外设之间需必须经过中间电路再与系统相连要设置一种部件，使CPU和外设协调工作，有效地完成CPU与外这部分电路被称为I/O接口电路界的信息交换。这种起界面作用的部件称为输入/输出接口电路。1三、组成及传递的信息Ø微机和I/O设备的信息类型和格式可能不一样。三、接口电路的组成及其传递的信息（三种信息）Ø微机和I/O设备信号传输处理的速度可能不匹配。1、数据信息图2.1图2.1aØ不用接口

4、，I/O直接接CPU，随着外设增加，会指CPU与外设之间要交换的数据本身。有三种：大大降低CPU的效率。ØI/O直接接CPU，会使外设硬件结构过于依赖CPU1）数字量：常以8位或16位的二进制或ASCII码形式传输。，对外设本身发展不利。2）模拟量：模拟的电压或电流，甚至非电量。3）开关量：通常用于表示两种状态0/1。2、状态信息接口组成2、状态信息接口由接口硬件和接口软件组成。核心部分为实现CPU与外设配合工作，CPU需要了解外设所处1.接口硬件的现行状态，用于表示外设工作状态的信号叫状态信息，它是由外设通过接口传

5、递到CPU的。3、控制信息在CPU与外设的信息交换过程中，需要向外设发布控制命令。这些控制信号由CPU发给接口电路，经接口电路解释并做适当变换后，去控制外设的动作。这三种信息均通过接口电路传递，接口电路的一般结构如图2.1所示：2CPU侧引脚信号外设侧引脚信号地址信号：选择I/O接口中的不同寄存器；数据寄存器——暂时存放从外设来的数据（输入时）或CPU写给外设的数据（输出时）。数据信号：命令或数据写入到相应寄存器，或者从相状态寄存器——暂时存放外设的工作状态，供关寄存器读出数据或状态；CPU查询（或向CPU申请中断）

6、，状态寄存器一般为只读的。控制信号：控制命令的执行、时序、信号同步和片选；控制寄存器——暂时存放CPU发给外设的控制状态信号：接口的部分工作状态信号。命令（也称控制字），用于设置接口的工作方式，指定某些参数及功能等，一般为只写。内部控制逻辑常见接口插槽串行口10/100M网卡PS2鼠标MIDI/游戏接口并行口根据控制寄存器、状态寄存器、总线控制信号及外设状态信号控制I/O接口的工作。PS2键盘麦克风/音箱/线入接口1394aUSB千兆网显示器接口13943接口软件2.2接口的作用及特点2.2接口的作用及特点Ø初始化程

7、序段：设置接口工作方式及初始条件。一、接口的作用图2.1图2.1aØ传送方式处理程序段：CPU针对不同的I/O设备有Ø接口主要负责接收、解释并执行CPU发出的命令，不同的处理方式。如设置中断向量等。传送外设的状态，以及双方的数据传输。Ø主控程序段：完成接口任务的程序。Ø管理双方的工作逻辑、协调它们的工作时序。Ø程序终止与退出程序段：对接口电路硬件保护及Ø总之，接口部件作为CPU与外设之间的一个界面，操作系统中数据恢复。是的双方有条不紊地协调工作，从而完成CPU与外界Ø辅助程序段：提供人-机对话手段。的信息交换。二、接

8、口功能特点3、信号转换功能1、数据缓冲功能3、信号转换功能设置数据寄存器或锁存器，以解决高速CPU和低速外设之由于外设提供和所需的各种信号常常与微机总线不兼容，间的矛盾，避免丢失数据。另外，这些锁存器常有驱动作用。因此信号变换就不可避免，它是接口设计中的一个重要方面。2、设备选择功能一般包括：Ø信号电平转换CPU同一时间只能与多台外设中的一台交