微机接口基本知识复习导航
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微机接⼝基本知识复习导航
1什么是接⼝?接⼝的基本功能?
所谓接⼝(Interface),是指两个部件或两个系统之间的交接部分。
微机接⼝通常是指微处理器与外围设备的连接电路及其相应的控制软件,是CPU与外部世界进⾏信息交换的中转站。
功能:1.执⾏CPU命令的功能
CPU并不是直接把命令送到被控对象,⽽是通过接⼝电路来进⾏控制的。
2.返回外设状态的功能
3.数据缓冲功能
4.信号转换功能
5.设备选择功能
6.数据宽度与数据格式转换的功能
1.什么是I/O端⼝?什么是I/O操作?
端⼝是接⼝电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。
⼀个接⼝可以有⼏个端⼝,如命令⼝、状态⼝和数据⼝,分别对应于命令寄存器、状态寄存器和数据寄存器。
通常所说的I/O操作是指对I/O端⼝的操作,⽽不是对I/O设备的操作。
即CPU 访问的是与I/O设备相关的端⼝,⽽不是I /O设备本⾝。
3.I/O端⼝的编址⽅式(统⼀编址、独⽴编址),8086有多少个端⼝?(64K)
统⼀编制:从存储器空间划出⼀部分地址空间给I/O设备,把I/O接⼝中的端⼝当作存储器单元⼀样进⾏访问。
优点:对I/O设备的访问是使⽤访问存储器的指令,所以指令类型多,功能齐全;能给端⼝有较⼤的编址空间。
缺点:端⼝占⽤了存储器的地址空间,使存储器容量减⼩;指令长度⽐专门I/O指令要长,执⾏速度较慢;程序可读性差。
独⽴编址:接⼝中的端⼝地址单独编址⽽不和存储空间合在⼀起。
优点:I/O端⼝地址不占⽤存储器空间,I/O端⼝地址和存储器地址可以重叠,⽽不会相互混淆;使⽤专门的I/O指令对端⼝进⾏操作,指令短,执⾏速度快;I/O指令与存储器访问指令有明显的区别,程序中I/O操作和存储器操作层次清晰,程序的可读性强。
5地址译码电路⼯作原理及作⽤
1.译码电路的输⼊信号
I/O地址译码电路不仅仅与地址信号有关,⽽且与控制信号有关。
因此,I/O端⼝地址译码电路的作⽤是把地址和控制信号进⾏逻辑组合,从⽽产⽣对接⼝芯⽚的选择信号。
2.译码电路的输出信号
译码电路把输⼊的地址线和控制线经过逻辑组合后,所产⽣的输出信号线就是1根选中线,通常是低电平有效
6.I/O地址译码⽅法
原则是把地址线分为两部分:⼀部分是⾼位地址线与CPU的控制信号进⾏组合,经译码电路产⽣I/O接⼝芯⽚的⽚选CS信号,实现系统中的⽚间寻址;另⼀部分是低位地址线不参加译码,直接连到I/O接⼝芯⽚,进⾏I/O接⼝芯⽚的⽚内端⼝寻址,即寄存器
7.控制I/O的三种基本⽅式(查询、中断、DMA)
查询:这种⽅式适⽤于CPU与外围设备异步⼯作情况,外围设备的状况通过接⼝中的状态寄存器反映给CPU。
过程:CPU从状态⼝读取状态字;CPU判断状态字的反应位是否满⾜“准备就绪”的条件,如果不满⾜,则返回前⼀步,继续读取状态字;若状态位表⽰外围设备已处于“准备就绪”状态,则执⾏数据传送操作。
优点:硬件接⼝电路⽐较简单,软件容易实现,传送可靠。
缺点:系统效率⼤⼤降低。
中断:当I/O设备准备好与危机交换数据时,由中端处理器去请求服务,由微机执⾏数据的传送操作,之后再恢复到中断前的⼯作状态。
过程:IO设备⾹味及发送⼀个中断请求;微机在响应中断以前,执⾏完当前正在执⾏的指令;微机检测中断出处,并给IO发送中断响应信号;微机保存断点;微机将中断处理程序的⼊⼝地址装⼊程序计数器;保护现场;处理当前中断;中断处理完成后,恢复现场;恢复断点,继续执⾏。
优点:⽐查询⽅式的效率⾼;
缺点:⼀些外设要求⾼速度,⼤批量传输数据时,程序中断⽆法满⾜要求。
DMA控制:在存储器和外设之间建⽴其直接的数据传输通路,即传输不需要经过CPU,⽽由专门的DMA控制器实现存储器和外围设备之间的数据传送通路。
优点:减轻CPU负担,适合⾼速度⼤批量数据传送。
缺点:硬件电路⽐较复杂。
第⼆章
1.存储器概述:
存储器就是计算机中存储计算程序、原始数据及中间结果的设备。
计算机系统要求存储器容量⼤、速度快和成本低,但往往这三者在同⼀个存储器中不能同时取得。
为了解决这⼀⽭盾,采⽤了分级存储器结构,通常把存储器分为⾼速缓冲存储器、主存储器和外存储器三级。
线选法——CPU寻址空间远⼤于存储器容量时,⽤⾼位地址直接作为存储器芯⽚的⽚选信号,每根地址线选通⼀块芯⽚。
全译码法——除了将低位地址总线直接与各芯⽚的地址线相连之外,其余⾼位地址总线全部经译码后作为各芯⽚的⽚选信号。
部分译码法——将⾼位地址线中的⼀部分进⾏译码,产⽣⽚选信号。
⽤于不需要全部地址空间的寻址能⼒,但采⽤线选法时地址线⼜不够⽤的情况。
第三章:定时计数器接⼝
定时计数的概念:对外界发⽣的事件计数,当达到程序规定的计数值时,输出⼀脉冲信号,申请中断。
82C54的基本功能(减1计数器):82C54具有计数和定时的功能,通过对其初始化编程选择好计数器、⼯作⽅式和计数初值,就可按要求进⾏计数
5.什么是软件触发?什么是硬件触发?
答:软件触发指当软件装⼊计数初值之后,计数器便⾃动开始减1计数。
硬件触发⽤GATE 输⼊信号启动计数。
计数初值Ci与输⼊时钟(CLK)频率及输出波形(OUT)频率之间的关系为:OUT = CLK/Ci
或:Ci = CLK/OUT
第四章:
1.什么是DMA,DMA的意义,DMA的主要特点和作⽤
答:它是指存储器和外设接⼝之间进⾏直接数据交换⽽不需要通过CPU暂存的⽅式。
这种传输⽅式需要在专门的DMA控制器(DMAC)的控制下占⽤系统总线来完成。
特点:在DMAC 的控制下,外设直接和存储器进⾏数据传送,⽽不必经过CPU ,传送速度基本取决于外设与存储器的速度,从⽽传送效率⼤⼤提⾼。
2.DMA响应与中断响应的区别
DMA⽅式不需CPU⼲预传送操作,仅仅是开始和结尾借⽤CPU⼀点时间,其余不占⽤CPU 任何资源,中断⽅式是程序切换,每次操作需要保护和恢复现场。
3.为什么说DMA传送⽐CPU传送快?(主要有2点)
答:DMA⽅式不需CPU⼲预传送操作。
DMA直接读取数据,CPU先存后度
第五章:
1.什么是中断?中断的两⼤类型(硬中断、软中断或外部中断、内部中断)
是指CPU在正常运⾏程序时,由于内部/外部事件或由程序预先安排的事件,引起CPU 中断正在运⾏的程序,⽽转到为内部/外部事件或为预先安排的事件服务的程序中去。
服务完毕,再返回去继续执⾏被暂时中断的程序。
硬中断:硬中断是由来⾃外部的事件产⽣,即由外部设备提出中断申请⽽产⽣的。
硬中断的产⽣具有随机性。
软中断:软中断不是由硬件产⽣,⽽是由⽤户在程序中发出中断指令INT nH产⽣的。
软中断处理过程中,CPU不发中断响应信号,也不要求中断控制器提供中断号。
2.中断向量表,中断向量表的组成、⼤⼩及作⽤,8086中断源的数⽬
中断向量是中断服务程序的⼊⼝地址,包括中断服务程序的段基址CS和偏移地址IP(共4个字节地址)。
把系统中所有的中断向量集中起来放到存储器的某⼀个区域,该存储器就叫中断向量表,表中每⼀个向量的序号就是中断号,因此,中断向量表是中断号与该中断号相应的中断服务程序⼊⼝地址的连接表。
PC机存储器的0000~03FFH共1024个地址单元作为中断向量存储区,可容纳256个中断。
3.中断类型号与中断向量指针的关系
中断号(n)×4=中断向量最低字节的指针
中断号是固定不变的,⼀经系统分配指定之后,就不再变化。
⽽中断号所对应的中断向量不是固定的,是可以改变的。
4.82C59A中,ISR寄存器,IRR寄存器,IMR寄存器的名称和作⽤?
ISR:中断服务寄存器,保存正在接受服务的中断电平。
IRR:中断请求寄存器,保存中断请求输⼊的当前状态。
IMR:中断屏蔽寄存器,保存着被屏蔽的中断。
5.8259A的级联(2⽚级联只有15个中断)
主、从芯⽚由ICW4的D2位决定。
SP/EN控制缓冲器⽅向
6.⼀般嵌套和特殊嵌套的意义
全嵌套⽅式:按IR0~IR7排队,不能例外
特殊全嵌套⽅式:按IR0~IR7排队,但同级可中断,⽤于多⽚级联
7.中断EOI结束指令的意义
EOI:当⼀个中断服务结束后,CPU可以利⽤中断结束命令EOI通知8259A。
8.INTA与中断类型号的关系(第2个INTA送中断类型号)
第六章:
1什么是串⾏通信,串⾏通信的特点
答:串⾏通信就是指⽤串⾏传输的⽅式来完成的通信。
串⾏传输是在⼀条通信线路上把要传输的数据以⼆进制位⼀位⼀位地顺序地发送到接收端,由接收端再组装成相应的数据。
特点:
在进⾏串⾏传输之前必须将并⾏数据转换成串⾏数据流;在接收端⼜要将收到的串⾏数据流转换成并⾏数据。
传输的⼆进制位流中必须包含数据流和控制流
必须在通信的双⽅约定串⾏通信的数据格式
串⾏通信中需要进⾏逻辑关系和逻辑电平的转换
串⾏通信中的物理传输⼿段各不相同
串⾏通信⽤于计算机与其周边设备间的信息交换时,连接线路简单
2串⾏与并⾏通信⽐较
答:1、从通信距离上看:并⾏通信适宜于近距离的数据传送,通常⼩于15~30⽶。
⽽串⾏通信适宜于远距离传送,可以从⼏⽶到数千公⾥。
2、从通信速率上看:⼀般来说,在短距离内,并⾏接⼝的数据传输速率⽐串⾏接⼝的传输速率⾼得多,但长距离内串⾏数据传送速率会⽐并⾏数据传送速率快。
3.从抗⼲扰性能上看:串⾏通信由于只有⼀两根信号线,信号间的互相⼲扰完全可以忽略。
4、从设备和费⽤上看:随着⼤规模和超⼤规模集成电路的发展,元器件价格趋低,⽽通信线路费⽤趋⾼
4.异步通信的意义,同步通信的意义
答:同步通信要求传输信息的双⽅必须⽤同⼀个时钟进⾏协调。
同步通信主要适⽤于需要进⾏⾼速数据传输的场合。
串⾏异步通信⽆需时钟或定时信号即可发送和接收数据。
规定了字符由起始位,字符编码,奇偶校验位和停⽌位组成,以保证数据清晰。
异步通信的好处是通信设备简单、便宜,但传输效率较低
5.异步串⾏通信的格式(起⽌式),起始位和停⽌位的作⽤,在异步通信时⽤什么实现同步?答:⼀个帧包含1个起始位,7个数据位,1个奇偶校验位,1个停⽌位。
把在字符开始处的同步位规定成起始位,字符结束处的同步位规定成停⽌位。
起始位总是以下降沿作为开始。
通过起始位和停⽌位实现同步。
6.什么是波特率?波特率与每秒可传输的最⼤字节数之间的关系
答:波特率——指单位时间内传送⼆进制数据的位数,其单位是秒/位(b/s)。
并⾏通信中,传输速率是以每秒传送多少字节(B/s)来表⽰。
⽽串⾏通信中,传输速率是⽤波特率来表⽰。
7.什么是波特率因⼦?波特率、波特率因⼦和发送(接收)时钟频率3者之间的关系
答:
发送/收接时钟是对数字波形的每⼀位进⾏移位操作,因此,发送/接收时钟⼜叫做移位时钟脉冲。
为保证接收的正确性,接收器采⽤⽐波特率更⾼频率的时钟来提⾼定位采样的分辨率能⼒和抗⼲扰能⼒。
所谓波特因⼦(Factor)是发送/接收1位数据(1个数据位)所需要的时钟脉冲个数,其单位个/位。
Txc = Baud×Factor
Factor(传输速率)
8.调制解调器(Modem)在串⾏通信中的作⽤
调制——⽤调制器(Modulator)把数字信号转换为模拟信号,送到通信链路上去。
解调——⽤解调器(De-Modulator)把从通信链路上收到的模拟信号转换成数字信号。
调制器和解调器合在⼀个装置中,这就是调制解调器MODEM,可见调制器和解调器是在利⽤电话⽹进⾏远距离数据通信时所需的设备。
第七章:
1.什么是并⾏通信,什么是并⾏接⼝?
答:现代计算机的CPU在处理数据时都采⽤机器字宽的⽅式同时处理多位⼆进制,这种同时处理多位⼆进制的⽅式就是并⾏⽅式。
CPU在与外设接⼝交换信息(数据)时,如果也是在多条物理数据线上同时传输多位⼆进制数据,那么这种传输就是并⾏传输,这种接⼝就是并⾏接⼝。
如果信息交换是通过并⾏接⼝来完成的话,这种通信就是并⾏通信。
2.并⾏接⼝⼀般需要专⽤联络信号线
4.并⾏接⼝的特点?
答:并⾏接⼝具有五个⽅⾯的特点:
在多根数据线上以数据字节(字)为单位与I/O设备或被控对象传送信息,适应于近距离传送的场合。
在并⾏接⼝中,除了少数场合(⽆条件传送)之外,⼀般都要求在接⼝与外设之间设置并⾏数据线的同时,⾄少还要设置两根握⼿(联络)信号线。
在并⾏接⼝中,8位或16位是⼀起⾏动的。
并⾏传送的信息,不要求固定的格式。
并⾏接⼝可直接设置成⽤硬布线⽅式连接的接⼝,也可⽤编程接⼝芯⽚组成可编程接⼝。
第⼋章:
1.什么是总线?
答:是部件与部件之间,设备与设备之间传输信息的⼀组公共信号线。
2.总线与接⼝的区别?
答:总线是⼀组传输通道,接⼝是⼀种连接标准。
3.总线的分类(或总线的层次):⽚内总线、局部总线、系统总线、通信总线
答:⽚内总线:微处理器内部的总线。
局部总线:印刷电路板上连接各个插件的公共通路。
系统总线:⽤来连接构成为处理器的个插件板
通信总线:微处理器与系统之间或与外设连接的通信通道。
第九章:
1.键盘⼯作原理?
答:键盘的⼀个键在结构上相当于⼀个按键开关,当按下时接通,放开时断开。
键盘可分为机械式、导电橡胶式、电容式和塑料薄膜式键盘
如果⼀个按键就需要I/O接⼝的⼀个位,那么这种键盘称为单线键盘。
将键排列成矩阵的连接⽅法,通过⾏列的⽅式来识别各个按键,这种键盘叫做⾏列键。
键盘有两种基本的类型:编码键盘和⾮编码键盘
2.键盘矩阵⼯作原理,键盘矩阵电原理图?
答:每个键与IO端⼝相对应,若没有按下哪个键⽽使开关闭合时,IO端⼝上各位均处于⾼电平,当有⼀个键被按下时,就使对应位接地⽽成为低电平,其他各位均为⾼电平,这样CPU就检测到某⼀位为0,便可判断出对应的键被按下。
3.什么是全扫描?什么是⾏扫描?⾏扫描法:逐⾏扫描,由列线状态识别
⾏扫描法识别按键:采⽤步进扫描⽅式,通过⾏线发出低电平信号,如果该⾏线所连接的键没有按下的话,则列线所连接的输出端⼝得到的是全“1”信号;如果有键按下的话,则得到的
是⾮全“1”信号。
第11章:
1.LED显⽰原理
答:由数码转换为笔画信息,包括软件译码和硬件译码2.动态和静态显⽰原理、特点?静态:
1、各位的公共端连接在⼀起(接地或+5V)。
2、每位的段码线(a~dp)分别与⼀个8位的锁存器输出相连。
显⽰字符⼀确定,相应锁存器的段码输出将维持不变,直到送⼊另⼀个段码为⽌。
动态:
1、所有位的段码线的相应段并在⼀起,由⼀个8位I/O⼝控制,形成段码线的多路复⽤
2、各位的公共端分别由相应的I/O线控制,形成各位的分时选通
第15章:
1.什么是D/A 、A/D转换器?
DA转换器:原理:对数字量的每位⼆进制代码按其权的⼤⼩转换成相应的模拟量,然后将这些模拟量相加,即可得到与数字量成正⽐的总模拟量,从⽽实现D/A转换。
组成:D/A转换器由数码寄存器、模拟电⼦开关电路、解码⽹络、求和电路、基准电压⼏部分构成。
AD转化器:A/D转换的过程,是⼀个将模拟信号变换为数字信号的编码过程。
2.D/A 、A/D转换器的主要参数(分辨率、精度)?
1、分辨率
指A/D转换器能够转换成⼆进制数据的位数。
2、转换时间
指从输⼊启动转换信号开始到转换结束,得到稳定的数字输出量为⽌的时间。
3、转换速率:每秒转换的次数。
3.D/A转换器的主要特点:⽆条件传送;A/D转换器的主要特点:启动转换和转换结束。