微处理器、ADC接口与总线概况31页PPT
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微机接口技术概述PPT课件
不同的微机系统对I/O端口地址的分配不同。
第1章 微机接口技术概述
I/O端口分两类： 1、系统主板上的I/O芯片
A9=0端口(512个)为系统板所用，0000H——01FFH 2、I/O扩展槽上的接口适配器占用地址
A9=1端口(512个)为系统板所用，0200H——03FFH
A15 -----A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
源RAM地址用ES:DI / DS:SI 指定。EFLAG寄存器中 DF位来决定地址加和减。
输入：
输出：
MOV DX，port
MOV DX，port
LES DI，Buffer In
LDS SI，Buffer out
INSB
OUTSB
或 INSW
或 OUTSW
第1章 微机接口技术概述
1.5 PC系列I/O端口地址配置
第1章 微机接口技术概述
1.1.2 微机接口的概念
1.为什么要引入接口
❖ 外部设备种类繁多，其工作原理、工作速度、 采用的信号形式、数据传送形式不同。由于种种的 多样性，外设不能直接连在系统总线上; ❖ 不用接口， I/O直接接CPU，随着外设增加，会 大大降低CPU的效率。 ❖ I/O直接接CPU，会使外设硬件结构过于依赖 CPU，对外设本身发展不利。
第1章 微机接口技术概述
1.1 微机接口的基本概念
1.1.1 微型计算机系统结构
通用的微型计算机硬件系统是由中央处理器、 存储器、I/O（输入/输出）设备及其接口电路组成。 处理器由运算器、控制器和寄存器三部分组成。CPU 通过数据总线、地址总线和控制总线与其他部件之间 进行联系。 （如图所示）。
第1章 微机接口技术概述
第1章 微机接口技术概述
I/O端口分两类： 1、系统主板上的I/O芯片
A9=0端口(512个)为系统板所用，0000H——01FFH 2、I/O扩展槽上的接口适配器占用地址
A9=1端口(512个)为系统板所用，0200H——03FFH
A15 -----A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
源RAM地址用ES:DI / DS:SI 指定。EFLAG寄存器中 DF位来决定地址加和减。
输入：
输出：
MOV DX，port
MOV DX，port
LES DI，Buffer In
LDS SI，Buffer out
INSB
OUTSB
或 INSW
或 OUTSW
第1章 微机接口技术概述
1.5 PC系列I/O端口地址配置
第1章 微机接口技术概述
1.1.2 微机接口的概念
1.为什么要引入接口
❖ 外部设备种类繁多，其工作原理、工作速度、 采用的信号形式、数据传送形式不同。由于种种的 多样性，外设不能直接连在系统总线上; ❖ 不用接口， I/O直接接CPU，随着外设增加，会 大大降低CPU的效率。 ❖ I/O直接接CPU，会使外设硬件结构过于依赖 CPU，对外设本身发展不利。
第1章 微机接口技术概述
1.1 微机接口的基本概念
1.1.1 微型计算机系统结构
通用的微型计算机硬件系统是由中央处理器、 存储器、I/O（输入/输出）设备及其接口电路组成。 处理器由运算器、控制器和寄存器三部分组成。CPU 通过数据总线、地址总线和控制总线与其他部件之间 进行联系。 （如图所示）。
第1章 微机接口技术概述
总线-PPT课件
（3）打印机：信息转换、调用过程（中断方式） （4）磁盘：信息分布与寻址信息、磁记录方式、 调用过程（DMA方式）、速度指标和容量指标
题型： 综合设计
单选 简答
第一章
CPU组织
1.1 逻辑组成（模型机） 1、CPU数据通路框图（寄存器级）
2、结构特点 （1）寄存器 独立结构 可编程：R0～R3、PC、SP、PSW 非编程：C、D、IR、MAR、MBR （2）ALU部件 作为CPU内部数据传送通路的中心。 输入选择器：选择操作数来源 ALU：运算处理 输出移位器：选择输出方式
（3）时序转换（组合逻辑控制方式） 1 FT 、CPFT、…… 周期状态设置、清除： 节拍（时钟周期）计数、清除：T+1、CPT
周期状态触发器：
FT ST DT ET
1 FT CPFT 1 ST CPST 1 DT CPDT 1 ET CPET 节拍计数器： T
T+1 CPT
2、例题 MOV (SP)+ ，(R0)； FT0：M IR PC+1 ST0：SP MAR ST1：M MBR C ST2：SP+1 SP DT0：R0 MAR ET0：C MBR ET1：MBR M ET2：PC MAR PC
微程序： 包含若干微指令，解释执行一条机器指令。 工作程序： 包含若干机器指令，完成某一特定任务。 CM：存放微程序，位于CPU内。 主存：存放工作程序，位于CPU外。 （2）优缺点 优点：结构规整，设计效率高，性价比高，可靠 性高，易于修改、扩展指令系统功能。 缺点：速度较慢，执行效率受影响。 （3）应用 用于速度要求不是很高、功能复杂的机器中，特 别适用于系列机。
（1）I/O传送的控制机制 中断：基本概念、中断控制器与接口、中断过程 DMA：基本概念、DMA控制器与接口、 DMA过程 （2）接口设计 接口组成、拟定命令字和状态字格式、扩展中断源
微计算机总线(共53张PPT)
INTA#
INTB#
INTC#
INTD#
接口控制
中断
TD1
TD0
TCK
TMS
TRST#
JTAG
第39页，共53页。
9. PCI总线原理
• PCI配置空间：PCI设备内有一个256B的 配置存储器，为系统提供本设备的信息 及申请系统存储空间所必需的参数。
PCI主要设备信息： a) 制造商标识（Vendor ID）：PCI组织分
微计算机总线
第1页，共53页。
1. 总线出现的背景：
• 计算机部件要具有通用性，适应不同系 统与不同用户的需求，设计必须模块化。
• 计算机部件产品(模块)供应出现多元化。 • 模块之间的联接关系要标准化，使模块
具有通用性。 • 模块设计必须基于一种大多数厂商认可
的模块联接关系，即一种总线标准。
第2页，共53页。
总线接插件以及按装尺寸均有统一规定。 功能规范：总线每条信号线（引脚的名
称）、功能以及工作过程要有统一规定。 电气规范：总线每条信号线的有效电平、
动态转换时间、负载能力等。
第4页，共53页。
3. 总线的发展情况
• S-100总线：产生于1975年，第一个标准化总线，为 微计算机技术发展起到了推动作用。
间隔可以不同，但必须是时钟周期的整 数倍，信号的出现,采样与结束仍以公共 时钟为基准。ISA总线采用此定时方法。
第18页，共53页。
6.总线操作
• 数据传输类型：分单周方式和突发 (burst)方式。
单周期方式：一个总线周期只传送一个 数据。
第19页，共53页。
单周期数据传送方式
地址线
数据线
地址
T/C
INTB#
INTC#
INTD#
接口控制
中断
TD1
TD0
TCK
TMS
TRST#
JTAG
第39页，共53页。
9. PCI总线原理
• PCI配置空间：PCI设备内有一个256B的 配置存储器，为系统提供本设备的信息 及申请系统存储空间所必需的参数。
PCI主要设备信息： a) 制造商标识（Vendor ID）：PCI组织分
微计算机总线
第1页，共53页。
1. 总线出现的背景：
• 计算机部件要具有通用性，适应不同系 统与不同用户的需求，设计必须模块化。
• 计算机部件产品(模块)供应出现多元化。 • 模块之间的联接关系要标准化，使模块
具有通用性。 • 模块设计必须基于一种大多数厂商认可
的模块联接关系，即一种总线标准。
第2页，共53页。
总线接插件以及按装尺寸均有统一规定。 功能规范：总线每条信号线（引脚的名
称）、功能以及工作过程要有统一规定。 电气规范：总线每条信号线的有效电平、
动态转换时间、负载能力等。
第4页，共53页。
3. 总线的发展情况
• S-100总线：产生于1975年，第一个标准化总线，为 微计算机技术发展起到了推动作用。
间隔可以不同，但必须是时钟周期的整 数倍，信号的出现,采样与结束仍以公共 时钟为基准。ISA总线采用此定时方法。
第18页，共53页。
6.总线操作
• 数据传输类型：分单周方式和突发 (burst)方式。
单周期方式：一个总线周期只传送一个 数据。
第19页，共53页。
单周期数据传送方式
地址线
数据线
地址
T/C
总线基本知识(共34张PPT)
第3页，共34页。
Home
1
1.微型计算机总线概述
总线:是一组信号线的集合.它是器件之间通信和控制 的的渠道.
——以分时的方法来为多个部件服务的 ——总线仲裁电路来避免总线冲突
——总线的指标主要有2个，总线的工作频率和总线的宽度
—总线频率是总线时钟频率
—总线的宽度是指能够一次并行传送的信息位数
第4页，共34页。
RS-485采用半双工工作方式，因此，发送电路须由使能信号 加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉信号 线
第22页，共34页。
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5
2.ＵＳＢ总线
USB(UniversalSerialBus)是外围设备与计算机进行连接的 接口总线．
——即插即用，热拔插，接口体积小，节省资源，传输可 靠，提供电源，良好的兼容性，共享式通信和低成本 ——达到了480Ｍb/s的传输速度. ——半双工串行总线.
7.1 总线基本知识
第1页，共34页。
内容简介 重点/难点 习题解答
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内容简介
总线是微型计算机系统的重要组成部分，是系
统中传递各类信息的通道，也是微型计算机系统中 各模块间的物理接口，它负责CPU和其它部件之间 信息的传递。通过本章学习，熟悉总线的一般概念 和微机系统总线的组成，理解PCI总线、RS-232-C 总线和USB总线的性能特点、连接方法及应用场合， 学会根据总线的规范设计简单的扩展接口。
初始化，在主控制器与USB设备之间建立通信信道。
•设备驱动程序(USBDeviceDriver) ——驱动USB设备的程序，通常由操作系统或USB设备制造商
提供。
•USB芯片驱动程序(USBDriver)
第二章微处理器PPT课件
感谢您的关注！
2.2 CUP的工作模式和引脚信号
8086有40个个引脚，采用 双列直.8086有40插式封装， 引脚信号的分布如图所示。 8086引脚信号分为三类，即基 本引脚信号、最小工作模式信 号和最大工作模式信号。
GND A D 14 A D 13 A D 12 A D 11 A D 10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NM I IN T R CLK GND
1
40
2
39
3
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4
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5
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8 9
88008866
33 32
10
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26
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17
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18
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19
22
20
21
VCC（ 5V）
A D 15
A 16/S 3
A 17/S 4 A 18/S 5
A 19/S 6
B H E /S 7
M N /M X RD H O L D （ R Q /G T 0） H L D A （ R Q /G T 1） W R （ LOCK） M /IO （ S 2） D T /R （ S 1） D EN （ S0） A LE （ Q S0） IN T A （ Q S 1）
1
0
从偶地址读/写一个字节
AD7~AD0
一个总线周期
0
1
从奇地址读/写一个字节
AD15~AD8
一个总线周期
1
1
微处理器系统结构课件第四章总线技术知识与总线标准
总线的分类与组成
总线分类
根据传输方式，总线可分为单向总线和双向总线；根据连接设备数量，总线可 分为单总线、双总线和多总线。
总线组成
总线通常由数据线、地址线、控制线和电源线等组成，其中数据线用于传输数 据，地址线用于指定传输数据的地址，控制线用于控制数据传输的时序和方向， 电源线用于提供电能。
总线的性能指标
实时性要求
工业控制设备中的总线技 术需要满足实时性的要求， 确保数据传输的可靠性和 及时性。
可靠性
工业环境中的总线技术需 要具备较高的可靠性，能 够抵抗恶劣环境的干扰。
成本效益
在工业控制设备中应用总 线技术时，需要考虑成本 效益，选择适合的方案以 满足实际需求。
总线技术在智能家居设备中的应用
家庭网络
智能家居设备中的总线技术用于 构建家控制
通过总线技术，用户可以通过手机、 平板等设备远程控制家中的智能家 居设备。
数据共享
总线技术还可以用于实现不同智能 家居设备之间的数据共享和协同工 作。
THANKS
感谢观看
IEEE总线标准提供了多种类型的总线，如1394、USB、以太网等，广泛应用于计算 机和外部设备之间的连接。
IEEE总线标准具有开放性和通用性，使得不同厂商之间的设备可以相互连接和通信。
ISA总线标准
ISA总线标准是一种早期的总线 标准，定义了主板和扩展卡之 间的连接规范。
ISA总线标准的数据传输速率较 慢，但它的简单性和兼容性使 其在某些领域仍被使用。
总线技术用于连接计算机内部的CPU、内存、显卡、声卡等芯片 和模块，实现它们之间的数据传输和通信。
提高系统性能
通过优化总线的带宽和传输速率，总线技术能够提高计算机硬件系 统的整体性能。
微处理器、ADC接口与总线
三、数据传送格式 （1）字节传送与应答
每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传 送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟 随一位应答位（即一帧共有9位）。
（2）数据帧格式 I2C总线上传送的数据信号是广义的，既包括地址 信号，7位）， 第8位是数据的传送方向位（R/），用“0”表示主 机发送数据（T），“1”表示主机接收数据（R）。 每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。但 是，若主机希望继续占用总线进行新的数据传送， 则可以不产生终止信号，马上再次发出起始信号对 另一从机进行寻址。
典型数据传输格式
总线开始 由主控器发出
从机应答
选定 要访 问的 从机 设备 7bits
表示写操作： 主机发送数据
访问应 答设备 内部地 址，如 寄存器
数 据 传 送
总线终止 由主控器发出
常见的带I2C总线接口的ADC芯片
PCF8591
8-bit A/D and D/A converter
SAA7111:视频输入处理芯片
当CS#有效后，RD#一直保持低电平直到转换结束。在本次AD转换期间， 数据三态驱动器的三态门一直处于打开状态。但是在BUSY#(11脚)上电平 变高之前，数据线上的数据是上一次转换的结果。当本次AD转换结束后， BUSY#信号变为高电平，此时数据线上的数据才是本次转换的结果。读取 结果后，把RD#信号置为高电平，结束一次AD转换。
SM总线
System Management Bus Intel公司在1995年定义的一种新型总线 结构，SM总线把处理器与外部设备之间 的接口定义为网络接口形式。
专用串行接口
在写操作后把数 据放入设备内部 存储器保存
接口技术总线接口PPT课件
两个异步条件：
注意（有消息发出），复位
第20页/共65页
操作状态
选择阶段 空闲阶段 仲裁阶段
再选阶段
消息阶段 命令阶段 数据阶段 状态阶段 消息阶段
第21页/共65页
消息系统
消息的作用：
传递操作信息（如设备执行情况以及操作控制）
消息类型：
单字消息 双字消息 多字消息
01 (扩展消息) n (消息长度) x (消息码) 消息参数
• 总线分类
• 芯片总线
• 系统总线：8288/8282-3/8286-7驱动
PC总线 ISA
• 设备总线：接口与外设间的总线
IEEE488 SCSI CENTRONICS RS232 USB 1394
IDE-PATA SATA
• 局部总线：
定义：P82 PCI VESA-VLBUS
• AGP总线
第1页/共65页
SDONE TDI TDO TCK TMS TRST# INTA#
地址/数据 命令/字节许可 校验 成帧 目标就绪 始发就绪 目标设备请求停止 设备选择 始发设备选择 总线请求 总线许可 系统时钟(0~33MHz) 系统复位 数据 字节允许 高字校验 请求64位传输 确认64位传输 资源封锁（设备独占） 校验错 系统错 侦测退出(snoop back off)， 命中了一个修改过的块 侦测完成，探测结果为“干净” 测试输入 测试输出 测试时钟 测试模式选择 测试复位 中断请求
撤销操作（支持排队标号） 清除目标设备的所有 I/O 进程 清除队列 将进入扩展意外通信条件 终止扩展偶然通信条件 终止当前 I/O 进程
指明将在数据阶段最后一次传输中可忽略的字节数 建立通路，或恢复一个 I/O 进程
注意（有消息发出），复位
第20页/共65页
操作状态
选择阶段 空闲阶段 仲裁阶段
再选阶段
消息阶段 命令阶段 数据阶段 状态阶段 消息阶段
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消息系统
消息的作用：
传递操作信息（如设备执行情况以及操作控制）
消息类型：
单字消息 双字消息 多字消息
01 (扩展消息) n (消息长度) x (消息码) 消息参数
• 总线分类
• 芯片总线
• 系统总线：8288/8282-3/8286-7驱动
PC总线 ISA
• 设备总线：接口与外设间的总线
IEEE488 SCSI CENTRONICS RS232 USB 1394
IDE-PATA SATA
• 局部总线：
定义：P82 PCI VESA-VLBUS
• AGP总线
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SDONE TDI TDO TCK TMS TRST# INTA#
地址/数据 命令/字节许可 校验 成帧 目标就绪 始发就绪 目标设备请求停止 设备选择 始发设备选择 总线请求 总线许可 系统时钟(0~33MHz) 系统复位 数据 字节允许 高字校验 请求64位传输 确认64位传输 资源封锁（设备独占） 校验错 系统错 侦测退出(snoop back off)， 命中了一个修改过的块 侦测完成，探测结果为“干净” 测试输入 测试输出 测试时钟 测试模式选择 测试复位 中断请求
撤销操作（支持排队标号） 清除目标设备的所有 I/O 进程 清除队列 将进入扩展意外通信条件 终止扩展偶然通信条件 终止当前 I/O 进程
指明将在数据阶段最后一次传输中可忽略的字节数 建立通路，或恢复一个 I/O 进程
ADC入门 基础知识ppt课件
ppt精选版
37
Pipeline ADC的系统结构示意图
ppt精选版
38
pipeline ADC的基本单元
采样保持电路（S/H） 子ＡＤ电路 ＭＤＡＣ电路（乘法数模转换器） 误差校正电路 基准源 时钟电路 数字编码电路
ppt精选版
39
采样保持电路
采样保持电路
ppt精选版
40
采样开关
ppt精选版
ppt精选版
7
矛盾与解决
在集成电路设计中，速度和精度两者相互对立：如果追求高 速度，就必须降低精度，比如 Maxiam 公司的MAX109，采样速率 达到 2.2 GSPs，但分辨率只有 8bit；如果追求高精度，就必须 降低速度，如 TI 公司的 ADS1282，分辨率达到 31 bit，但采 样速率只有 4KSPs；然而最常见的情况是根据不同的应用在两者 之间进行折中。
41
三种机制产生误差 1、沟道电荷注入
2、时钟馈通
3、KT/C噪声
ppt精选版
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沟道电荷注入
ppt精选版
43
时钟馈通
ppt精选版
44
KT/C噪声
ppt精选版
45
误差的消除
以上误差的存在，对于高速高精度 Pipeline ADC 来说是很不利 的，因此需要采取一定措施来减小。
减小电荷注入效应和时钟馈通效应引起的误差的方法有很多种 ，用得较多的有两种：采用虚拟开关和采用全差分采样电路。
ppt精选版
31
逐次逼近型ADC结构图
ppt精选版
32
逐次逼近型ADC的适用系统
逐次逼近型ADC的转换周期是从采样模拟信号开始的,采样 值与DAC初始化输出结果相减,输出的差被比较器量化,该比较器 通过输出的结果指示SAR增加还是减小DAC的输出,然后输入采样 减去新的DAC输出,该过程一直重复,直到满足所要求的精度为止。
【大学课件】微计算机与微处理器 单片机系统总线及扩展PPT
39
成于大气 信达天下
数模转换器举例
2021/7/9
实际电路
40
成于大气 信达天下
2021/7/9
模数转换器介绍
模数转换器常称A/D，主要技术指标有：
1、输入通道个数； 2、转换位数； 3、转换时间； 4、电源电压等。
4
成于大气 信达天下
2021/7/9
总线扩展
所有的总线扩展片外资源，除ROM以外， 都当成RAM处理。ROM和RAM的地址可以重叠 而不会相互影响。因为访问这两部分所用的 指令是不同的。
MOVX 用于访问外部RAM空间； MOVC 用于访问ROM空间（片内片外都使 用该指令）
5
成于大气 信达天下
2021/7/9
1
0
0
1
数据总线－>PB口
1
0
1
0
数据总线－>PC口
1
0
1
1
数据总线－>控制寄存器
×
×
×
×
数据总线呈高阻态
0
1
1
1
非法条件
1
1
×
×
数据总线呈高阻态
31
成于大气 信达天下
2021/7/9
8255A 方 式 控 制 字
32
成于大气 信达天下
2021/7/9
8255A 连 接 图 举 例 分 析33成于大气 信达天下
地址总线（AB：Address Bus）
51单片机共有16根地址信号线，即它的地址总线宽度是16位的， 地址总线由P0口提供低8位A0-A7（必须外加锁存器），P2口提供高8 位A8-A15，可操作的单元为216，共64K空间。
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