接口与通讯技术1

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1、第一章概述1微机接口2接口功能3接口的组成4CPU与接口交换数据的方式接口（Interface）CPU外设接口接口外设CPU与外设之间的桥梁接口的分类：串行接口输入接口并行接口输出接口接口的主要功能数据的缓冲与暂存信号电平与类型的转换增加信号的驱动能力信息格式(字节流、块、数据包、帧)时序匹配和总线隔离对外设进行监测、控制与管理，中断处理数据线控制线状态线DBCBAB数据输入寄存器(or三态门)数据输出寄存器(锁存器)状态寄存器(or三态门)命令寄存器译码电路控制逻辑接口的基本构成接口电路中的信息数据信息、状态信息及控制信息数据信号：要进行传送的数据状态

2、信号：表征外设工作状态的信息控制信号：控制外设工作的命令三个信号有其对应的寄存器寄存器被称为端口，每个端口有自己的地址I/O端口的组成及结构主机外设数据缓冲器状态寄存器控制寄存器总线驱动地址译码控制逻辑接CPU一侧接外设一侧DBABCB数据信息控制信息状态信息端口接口CPU与外设数据传送的方式无条件传送方式查询传送方式中断传送方式DMA传送方式数据接口分为输入和输出输入接口要求对数据具有控制能力（常用三态门实现）输出接口要求对数据具有锁存能力（常用锁存器实现）锁存器接口通常由D触发器构成：具有对数据的锁存能力，不具备对数据的控制能力无条件传送方式适用于简

3、单的I/O设备，CPU可以随时读写I/O端口，外设始终处于准备就绪状态。优点：软件及接口硬件简单缺点：只适用于简单外设，适应范围较窄地址译码器三态缓冲器数据总线外设数据地址总线IO/MRD无条件输入地址译码器锁存器去外设数据地址总线IO/MWR数据总线无条件输出适用于外设并不总是准备好，对传送速率和效率要求不高对外设及接口的要求外设应提供设备状态信息，接口应具备状态端口在有多个外设的系统中，CPU的查询顺序由外设的优先级确定查询传送方式优点：软件比较简单缺点：CPU效率低，数据传送的实时性差，速度较慢查询输入方式输入设备在数据准备好以后，向接口发一个选通

4、信号。这个选通信号有二个作用：一方面将外设的数据送到接口的锁存器中；另一方面使接口中的D触发器置“l”，它的输出端经过三态缓冲器和数据总线的某一根相连。数据信息和状态信息从不同端口经过数据总线送到CPU。按数据传送过程的三个步骤，CPU从外设输入数据时先读取状态字（本例中状态字仅一位有效），检查状态字是否表明数据准备就绪，即数据是否已进入接口的锁存器中。如准备就绪，则执行输入指令读取数据。读取数据的同时把D触发器清零，设备又恢复到“未就绪”状态，本次数据传输到此结束。查询输出方式CPU执行输出指令时，地址译码电路产生的数据端口写信号将数据总线上的数据打入

5、接口锁存器，同时将D触发器置1。D触发器的输出信号一方面为外设提供一个联络信号STB，告诉外设现在接口中已有数据可供提取；另一方面。也用作该设备的状态标志“忙”（BUSY）。CPU读取状态端口，得知该外设处于“忙”状态，从而阻止输出新的数据。输出设备从接口取走数据，或者完成了本次输出后，通常会回送一个回答信号ACK。该信号使接口内的D触发器清零，亦是把状态位清零，这样就可以开始下一个输出过程。超时?READY?与外设进行数据交换超时错读入并测试外设状态YNYN传送完？防止死循环复位计时器NY中断传送方式适用于有主动申请、配合CPU工作的外设外设在需要时向

6、CPU提出请求，CPU再去为它服务。服务结束后或在外设不需要时，CPU可执行自己的程序优点：CPU效率高，实时性好，速度快缺点：程序编制较为复杂中断输入IO/M输入装置+5V三态缓冲器RDRQD地址译码地址总线中断允许INTR中断矢量三态缓冲器INTA数据数据总线数据总线锁存器中断输出数据总线地址译码地址总线WR锁存器RQD输出装置ACK数据中断允许INTR中断矢量三态缓冲器INTA数据总线RQDIO/M以上三种数据传送方式的共性均需CPU作为中介：软件：外设与内存之间的数据传送是通过CPU执行程序来完成的硬件：I/O接口和存储器的读写控制信号、地址信号

7、都是由CPU发出的缺点：程序的执行速度限定了传送的最大速度（约为几十KB/s）DMA传送方式适用于高速的外设，其直接与存储器进行数据交换，CPU不再担当数据传输的中介总线由DMA控制器（DMAC）进行控制，内存/外设的地址和读写控制信号均由DMAC提供优点：数据传输可以达到很高的传输速率（可达几MB/s）DMAC外设接口CPUQRDMEMDACKHOLDHLDA…BUS控制信号接口电路的分析与设计方法1.分析接口两侧的情况CPU或微机系统:系统总线的宽度、逻辑定义、时序关系、有效脉冲沿外设：工作原理及与接口相连接的信号线的特性2.实现系统与外设之间的

8、信号转换找出接口两侧信号的差别进行信号转换，使之在功能定义、逻辑关系和时序配合