第7章接口与通信设备.pptx

接收保持寄存器 数据 3F8
技 发送保持寄存器 数据 3F8
寄存器功能
接收数据缓存 发送数据缓存
术 中断允许寄存器 控制 3F9 设置哪些中断可以发生
基 中断状态寄存器 状态 FIFO控制寄存器 控制
础 线路控制寄存器 控制
3FA 产生中断的具体中断源
3FA 实现FIFO和DMA控制
3FB
实现数据位数、校验等设 置
接口——用于完成计算机主机系统与外部设备之间的信息 交换。接口由接口硬件（接口电路、连接器、连接电缆等) 和接口软件(程序)组成。
硬 件 技接运机口行系软在统件主：
术
主机 系统
(CPU 系统)
总
接口
线
电路
连接电缆
外部 设备
基
础
接口的指标
• 传输速度、传输距离、传输媒介类型； • 可靠性（差错控制） 、安全性（保密）； • 资源占用（包括CPU时间、中断、DMA等）；
• 使用方便性和高层协议功能。
7.1 计算机接口原理——接口的功能
计接口的基本功能
算 数据传送：CPU执行输入/输出指令与外部设备交换数据。
机 数据缓冲：用于实现输入输出过程中的暂存。接口电路中存
硬
储机制可以是寄存器（1~2个字节）、FIFO存储器（数十到 数百字节）、或是普通数据存储器。
件 技
硬 在Windows 件 下，通过设
技 备管理器可
术 以看到一些
基 接口的I/O地
础
址。如串行 接口COM1
的I/O地址：
控制和状态寄存器
计 接口电路的构成——控制和状态寄存器（续） 算 例如：串行接口COM1的I/O地址范围3F8～3FF共8个地址。 机 部分定义如下：
硬 件
寄存器名
寄存器 I/O 类型 地址
硬 件
开始打印这批数据。这批数据打印完成后，打印机向CPU发出中断请求 , CPU接到中断请求后对打印机进行中断服务，如再送出一批打印数据 等, 然后又继续执行原来的程序。
础
地址总线
地
址
读写控制 译
状态 寄存器
接口 控制 电路
接口的控制。 记录接口的状态、错误。外设 的情况等。CPU通过读状态
寄存器了解接口的情况。
实现对接口的内部时序控
码 中断
制，实现中断，管理缓存， 写状态寄存器等。
控制和状态寄存器
计 接口电路的构成——控制和状态寄存器
算 机
由地址译码器确定控制和状态寄存器地址，不同的接口电路 占用不同的I/O端口地址。
硬
件 例如：某接口电路具有16字节的发送和接收FIFO
技：
术
基
接口软件写入
础
16字节发送FIFO
已写入未发出数据 16字节接收FIFO
接口电路发送
接口软件读取 已收到未读取数据
接口电路接收
数据变换
计 数据变换可以是电平变换（如RS-232串行接口）、脉冲变
算 机
换（如红外接口）、差分变换（如USB），也可以是数模变 换（如音频）等。
线路状态寄存器 状态
3FD
指示接收、发送和错误状 态
…
…
……
线路状态寄存器位定义
位wk.baidu.com
含义
0
接收到数据
1
接收超时错误
2
接收奇偶错误
3
接收帧错误
4
接收间隔错误
5 发送寄存器缓存空
6
发送缓存空
7
发送FIFO错误
缓冲存储机制
计 接口电路的构成——数据缓冲存储接口电路在发送
算 机
和接收过程中，都有缓冲存储机制。多数缓存机制 为FIFO方式。
信号变换：完成计算机数字信号与I/O设备信号（如模拟信 号、开关信号、计数脉冲等）的相互转换。
术 中断：接口电路一般有中断功能，以提高接口程序的效率。 基 础接口的高级功能
差错控制：实现检错或纠错。
高层通信协议：实现呼叫、数据加密、流量控制等。
即插即用、电源管理、动态配置等。
接口软件与硬件
硬 例如：三种基本输出变换： 件 技
5V
-5V
电平变换
术
基
01
础
脉冲变换
5V
0V 5V
差分变换 0V
7.1.3 接口软件
计
接口软件是实现接口功能的软件部分，接口软件连接应用程序与接 口电路。
算
接口软件需要及时掌握接口电路的状态，以便及时处理接口电路中
机 出现的各种事件。
硬
接口软件的程序控制方式主要有三种，即查询控制方式、中断控制 方式和DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）控制方式。
硬
件
技
术
基
础
7.1.3 接口软件
计 算
中断控制方式：程序查询法是CPU等待工作，而中断控
制方式是外部设备等待方式。只有当外部设备数据已经准 备好以后，才向CPU发出请求中断信号，在CPU允许中断
机 的情况下，CPU暂时中断现行的工作，转而执行外部设备
硬 数据输入/输出任务的中断程序。一旦中断子程序处理结束，
第七章
接口与通信设备
第7章 接口与通信设备
计 7.1 计算机接口原理 算 7.2 串行接口 机 7.3 并行接口 硬 7.4 USB接口 件 7.5 IEEE 1394接口 技 7.6 红外线接口 术 7.7 蓝牙接口 基 7.8 远程通信设备 础 7.9 网络通信设备
7.1 计算机接口原理
计 算 机
件 CPU立即返回主程序，继续执行因中断暂时放下的工作。
技
术
基
础
7.1.3 接口软件
计 中断控制方式实例
算
以打印控制为例, 说明中断控制的基本过程：每台打印机都设有自己 的缓冲寄存器，CPU用访问指令启动打印机，并将要打印的数据传送到
机 打印机的数据缓冲寄存器；然后, CPU可继续执行原来的程序，打印机
件
技
接口电路
术 基 础
总 线 控 制 接 口
发送FIFO 接收FIFO
发送电路
连
计数器
接
器
接收电路
计数器
7.1.3 接口软件
计 算
查询控制方式：查询式传送控制方式也称为异步传送，
它是指当CPU需要与外设备交换数据时，首先查询设备的 状态，只有在设备准备就绪时才进行数据传输。查询式输
机 入和输出程序控制流程如图所示。
计 接口软件、I/O总线、接口电路和连接的外部设备的关系
算 接口软件
机
硬 IN AL,07 OUT 08,AL
件
…
技
产生特定地址的 I/O总线信号
特定的总线地址信 号对特定的接口电
路有效
术
基
计算机 主机系统
ICH
础
接口 电路1
接口 电路2
外部设备1 外部设备2
I/O总线
I/O接口连接器
接口的基本构成 实现数据I/O缓冲，实现异
计
接口电路的构成（例）
步的CPU传送和接口传送， 减少CPU的开销。
完成接口的电
算 机
双 数据总线 向
发送数据 缓冲存储
平变换、数据 信 格式变换。
号
硬受控于接口控
缓 冲
件制电路，完成
技 双向传送。
接收数据 缓冲存储
控制 寄存器
变 换 接口信号线
软件将对接口的控制信息 写入控制寄存器，完成对
总线
术定完的成地CP址U的对I特/O 基读写的识别。