微型计算机接口技术及应用课后习题答案第四版刘乐善

习题一2、为什么要在CPU与外设之间设置接口？在CPU与外设之间设置接口主要有4个原因：（1）CPU与外设二者的信号不兼容，包括信号线的功能定义、逻辑定义和时序关系（2）CPU与外设的速度不匹配，CPU的速度快，外设的速度慢（3）若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的效率（4）若外设直接由CPU控制，会使外设的硬件结构依赖于CPU，对外设本身的发展不利。

3、微型计算机的接口一般应具备那些功能？微机的接口一般有如下的几个功能：（1）执行CPU命令的功能：CPU将对外设的控制命令发到接口电路中的命令寄存器（命令口）中，在经分析去控制外设（2）返回外设状态的功能：通过状态寄存器（状态口）完成，包括正常工作状态和故障状态（3）数据缓冲的功能：接口电路中的数据寄存器（数据口）对CPU于外设间传送的数据进行中转（4）设备寻址的功能：CPU某个时刻只能和一台外设交换数据，CPU发出的地址信号经过接口电路中的地址译码电路来选中I/O设备（5）信号转换的功能：当CPU与外设的信号功能定义、逻辑关系、电平高低及工作时序不兼容时接口电路要完成信号的转换功能（6）数据宽度与数据格式转换的功能：由于CPU处理的数据都是并行的，当外设采用串行传送方式时，接口电路就要完成串、并之间的转换，并进行数据格式的转换。

8、CPU与接口之间有哪几种传送数据的方式？它们各应用在什么场合？CPU与接口之间的数据传送方式主要有查询方式、中断方式和DMA方式：（1）查询方式：主要用于CPU不太忙且传送速度不高的情况下。

无条件传送方式作为查询方式的一个特例，主要用于对简单I/O设备的控制或CPU 明确知道外设所处状态的情况下。

（2）中断方式：主要用于CPU的任务比较忙的情况下，尤其适合实时控制和紧急事件的处理（3）DMA方式（直接存储器存取方式）：主要用于高速外设进行大批量数据传送的场合。

9、分析和设计接口电路的基本方法是什么？分析和设计接口电路通常采用两侧分析法和硬软件结合法相结合：（1）两侧分析法：CPU一侧，主要是了解CPU的类型、它提供的数据线的宽度、地址线的宽度、控制线的逻辑定义、时序关系的特点；外设一侧，主要是了解被连接外设的外部特性及被控外设的工作过程（2）硬软件结合法：硬件设计主要是合理选用外围接口芯片、有针对性地设计附加电路；软件设计可以采用汇编语言（或高级语言）直接对低层硬件编程，也可以采用DOS系统功能调用和BIOS调用编程。

习题二3、设计I/O 设备接口卡时，为防止地址冲突，选用I/O 端口地址的原则是什么？为了避免端口地址发生冲突，在选择I/O 端口地址时一般要遵循以下的原则：（1） 凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用（2） 原则上讲，未被占用的地址，用户可以使用，但对计算机厂家申明保留的地址，不要使用，否则会发生I/O 端口地址重叠和冲突（3） 一般，用户可使用300H ～31FH 地址，这是IBM －PC 微机留作实验卡的，用户可以使用。

为了避免与其他用户开发的插件板发生地址冲突，最好采用地址开关。

5、在I/O 端口地址译码电路中常常设置AEN ＝0，这有何意义？AEN ＝1，表示正在进行DMA 操作，在I/O 端口地址译码电路中，常常令AEN ＝0时，译码输出才有效，这样做的目的是为了避免在DMA 操作周期中，由DMA 控制器对这些以非DMA 方式传送的I/O 端口执行DMA 方式的传送。

6、若要求I/O 端口地址为374H ，则在图2.1（b ）中的输入地址线要作哪些改动？为了使I/O 端口的地址为374H ，图2.1（b ）中地址线A 2、A 8后的非门去掉，而在地址线A 3、A 7后面加上非门。

即修改后地址线A 0、A 1、A 3、A 7后有非门，其余地址线后无非门。

如图所示：& A 9A 8 A 7 A 2 1A 3 A 1 A 0 & 1 1 1 11AEN IOR ≥1 Y …12、在独立编址方式下，CPU 采用什么指令来访问端口？独立编址方式下，采用专用的I/O 指令——输入/输出指令（如PC 系列微机中的IN 、OUT ）来访问端口。

19、若将图2.3中DIP 开关状态设置为：S 2和S 1合上（ON ）；S 3和S 0断开（OFF ），试指出74LS138输出端 的地址范围，并与图中在DIP 开关原来的状态下输出端所产生的地址范围进行比较，有何变化？如果S 2和S 1合上（ON ）；S 3和S 0断开（OFF ）， 有效时，各位地址A 9 A 8 A 7 A 6 A 5 A 4 A 3 A 21 0 0 1 0 1 0 1S 3 S 2 S 1 S 0开 合 合 开所以，这种开关状态下， 的地址范围是254H ～257H ；而DIP 开关在原来的开关状态下， 的地址范围是314H ～317H 。

这两个地址范围A 9～A 6Y 5 Y 5 Y 5 5Y 5的状态不同，因为A 9～A 6的状态是由开关的状态决定的；而二者的A 5～A 2是相同的，因为它们不受开关状态的影响。

习题三2微机系统的定时有哪两类？何谓时序配合？微机系统中的定时分为内部定时和外部定时两类。

内部定时是指计算机本身运行的时间基准或时序关系，是用户无法更改的。

外部定时是指外部设备实现某种功能时，本身所需要的一种时序关系，需要用户根据外设的要求进行安排。

时序配合是指用户在考虑外设与CPU 连接时，不能脱离计算机的定时要求，即以计算机的时序关系为依据来设计外部定时机构，以满足计算机的时序要求。

3微机系统中的外部定时有哪两种方法？其特点如何？微机系统中的外部定时有软件定时和硬件定时两种方法。

软件定时：利用CPU 执行指令需要一定时间的特点产生延时。

这种方法不需增加硬件设备，只需编制延时程序即可；但是它降低了CPU 的效率，浪费了CPU 的资源，而且由于同样的延时程序在不同计算机上运行的时间会不同，所以通用性比较差。

5.8253初始化编程包括哪两项内容？在对8253进行始化编程时，首先向命令寄存器中写入方式字，选择计数通道、工作方式、计数初值的长度及写入顺序、计数码制。

然后按方式字的要求向选定的计数通道中写入计数初值。

10利用8253作为波特率发生器，当CLK ＝1.1931816MHz ，波特因子为16时，要求产生4800波特的传输速率，试计算8253的定时常数。

由于波特因子＝波特率收、发⨯f ，所以8253输出的频率应该是Hz 76800164800＝⨯=OUT f ，由此可计算出8253的定时常数：165.1576800101931816.1N 6≈≈⨯=OUT CLK f f ＝ 习题五2.可屏蔽中断处理的一般过程是什么？可屏蔽中断的处理过程一般可分为4个阶段：（4） 中断申请：外设向CPU 发出中断申请信号，CPU 检测到有效的INTR ，且无DMA 请求、IF ＝1，当前指令执行完毕就进入响应阶段（5） 中断响应：CPU 通过总线控制器发出两个连续的中断响应信号（2个 负脉冲）组成中断响应周期。

在中断响应周期中，CPU 取得中断类型号n ，将程序状态字（PSW ）及断点的地址（CS 和IP ）依次入栈保护。

再查中断向量表，将（4*n ）→IP ；（4*n+2）→CS ，进入中断服务阶段（6） 中断服务：CPU 执行中断服务程序，为中断源服务（7） 中断返回：当执行到中断服务程序中的IRET 指令时，将堆栈栈顶的三个字单元内容弹出，依次送给IP 、CS 、PSW ，CPU 返回到原来的程序去执行。

12.8259A 具有哪些工作方式和中断操作功能？指出与这些功能相对应的命令字（ICW/OCW ）的内容？8259A 的工作方式有以下几种：INTA（1）引入中断请求的方式：有边沿触发和电平触发两种；中断服务方式有向量式中断和查询式中断两种；（2）与系统总线的连接方式：缓冲方式和非缓冲方式两种；（3）屏蔽中断的方式：通常屏蔽和特殊屏蔽两种方式；（4）优先级排队的方式：固定优先级和循环优先级（优先级轮换）两种，循环优先级又分为指定轮换和自动轮换两种；（5）中断结束的方式：自动结束方式和非自动结束方式两种8259A的中断操作功能有以下几个：（1）设置中断触发方式、选择8259A芯片的数目——由ICW1完成；（2）设置中断类型号的高五位——由ICW2完成；（3）设置级联方式具体的连接情况（主片的哪些中断申请端连有从片；从片与主片的哪个中断申请端相连）——由ICW3完成；（4）设置特定完全嵌套方式、缓冲方式和中断结束方式——ICW4完成；（5）设置对各中断源的屏蔽与开放状态——由OCW1完成；（6）设置优先级轮换及发中断结束命令——由OCW2完成；（7）设置特殊屏蔽方式、查询式中断的服务方式、选择要读出的寄存器——由OCW3完成；14如何对8259A进行初始化编程（包括单片使用和双片使用）？在单片8259A系统中，初始化时按顺序依次写入ICW1、ICW2、和ICW4；在双片8259A系统中，初始化时要按顺序依次写入ICW1、ICW2、ICW3和ICW4。

18中断结束命令安排在程序的什么地方？在什么情况下要求发中断结束命令？为什么？中断结束命令一般安排在中断服务程序中，在中断服务完成，中断返回指令（IRET）之前。

在8259A工作于非自动结束方式时，要送中断结束命令。

因为这种方式，即使中断已经服务完毕，ISR中的对应位也不会自动清0，这样就使得低优先级的中断和同级中断得不到应有的响应。

通过发中断结束命令，将服务完的中断级在ISR中的对应位清0，以便开放同级和低级中断。

习题七1、可编程并行接口芯片8255A面向I/O设备一侧的端口有几个？其中C口的使用有哪些特点？8255A面向I/O设备一侧有3个8位的端口：A口、B口和C口，或者说有2个8位的端口（A口、B口）和2个4位的端口（C上、C下）。

其中，C口比较特殊，它的特点主要有：作为数据口，可分为两个独立的4位口（C上、C下）使用；1方式和2方式时，C口的部分引脚作为A、B口的固定联络信号线；1方式和2方式时，C口作为状态口使用；C口的引脚可以用按位置/复位命令字进行按位控制。

3、“由于按位置/复位命令字是对C口进行操作，所以可以写到C口”，这句话对吗？为什么？这句话不对，因为“按位置/复位命令字”是命令字的格式，必须写入到控制口，如果写入到C口就作为一个普通的数据，完成的功能完全不同。

5、可编程并行接口芯片8255A有哪几种工作方式？各自的特点何在？8255A有3种工作方式，其中A口可工作于方式0、方式1和方式2；B口只能工作于方式0和方式1。

方式0的特点：①是基本输入/输出方式，输出有锁存功能，输入有缓冲功能，采用无条件方式或查询方式与CPU交换信息；②2个8位口和2个4位口，24根I/O信号线全部由用户控制；③无专用联络信号线；无固定时序；无确定的状态字；④单向I/O方式1的特点：①是选通（应答）输入/输出方式，输入、输出都具有锁存功能，采用查询方式或中断方式与CPU交换信息；②A、B口作为数据口，C口部分引脚作专用联络信号线，这些信号线用户不能指定为其他用途；③有专用联络信号线；有固定时序；有确定的状态字；④单向I/O方式2的特点：①A口为双向选通（应答）输入/输出方式，采用查询方式或中断方式与CPU交换信息；②有专用联络信号线；有固定时序；有确定的状态字；联络线定义、时序及状态字都是方式1输入和输出的组合。