微机接口与应用第一章 概述
《微机原理与接口技术》课程标准
炎黄技工学校《微机原理与接口技术》教学大纲理论课时36实践课时36总课时72考核形式考查编写时间2022-03编写人审核人机电信息工程系计算机技术教研室编《微机原理与接口技术》课程标准课程名称：微机原理与接口技术适用专业：计算机网络应用课程学分：4学分计划学时：72学时一、课程概述１、课程性质与任务本课《微机原理与接口技术》是计算机专业的一门重要的专业课，它的前续课程有《电子技术基础》、《电路原理》通过本课程的学习，为后续课程《微机控制技术》打下良好的基础。
同时与毕业设计密切相关，为它提供了硬件和软件的基础。
本课程介绍了微型计算机原理及组成结构、微机接口的有关基本知识和实用技术、常用微机接口芯片的使用方法。
２、课程基本理念结合我们学生的实际情况，在平时的教与学中主要遵循以下的理念：（1）将专业课的学习与基础理论衔接，指导学生有针对性地预习；（2）帮助学生形成强烈兴趣；（3）指导学生了解课程教学目的，教师结合教学大纲和自己对课程的把握情况，阐明《微机原理与接口技术》的课程特点；（4）培养学生良好的学习习惯。
３、课程设计思路1、总体设计原则与思路:按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业设计课程体系”的总体设计要求，该门课程以形成电机与变压器的原理与性能指标、运行调试及维护维修等能力为基本目标，彻底打破学科课程的设计思路，紧紧围铙工作任务完成的需求来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。
2课程设计依据与评价方法:学习项目选取的基本依据是该门课程涉及的工作领域和工作任务范围，但在具体设计过程中，以自动化专业学生的就业为向导，根据行业专家对自动化专业所涵盖的的岗位群体进行的任务和职业能力分析，同时遵循中等职业学校学生的认识规律，紧密集合职业资格证书中相关考核内容，确定本课程的工作任务模块和课程内容。
微机接口技术概述PPT课件
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
微机原理与接口技术课本
第1章微型计算机基础1.1 计算机中数的表示和运算1.1.1 计算机中的数制及转换在微型计算机中，常见和常使用的数制♦十进制♦二进制♦八进制♦十六进制等。
1.十进制十进制计数特征如下：♦使用10个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9♦基数为10♦每一个数码符号根据它在数中所处的位置(即数位)，按逢十进一决定其实际数值。
任意一个十进制正数D，可以写成如下形式：(D)10＝D n-l³10 n-1 +D n-2³10 n-2 +…+D l³101+D0³100+D—l³10 -1+D-2³10-2+²²+D-n³10-n2.二进制在二进制计数制中，基数是2，计数的原则是“逢2进1”。
特征如下：♦使用两个不同的数码符号0和l♦基数为2♦每一个数码符号根据它在数中所处的位置(即数位)，按逢二进一决定其实际数值。
任意一个二进制正数B，可以写成如下形式：(B)2＝B n—l³2 n-1 +B n—2³2 n-2+…+B l³21+B0³20+B—l³2 -1+B-2³1-2+²²+B-n³1-n十进制TO二进制把十进制整数转换成二进制整数通常采用的方法是“除以2取余数”。
把十进制小数转换成二进制小数所采用的规则是“乘2取整”。
在计算机中，数的存储、运算、传输都使用二进制。
[例 1-2] 将十进制小数0.6875转换成二进制小数3．八进制在八进制计数制中，基数是8，计数的原则是“逢8进1”。
特征如下：♦使用8个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7♦基数为8♦每一个数码符号根据它在数中所处的位置(即数位)，按逢八进一来决定其实际数值。
任意一个八进制正数S，可表示为：(S)8＝S n—l³8 n-1+S n—2³8 n-2+²²+S1³8 1+S0³8 0 +S—l³8–1+²²+S-m³8-m转换: 将十进制整数转换成八进制整数的方法是“除以8取余数”。
最新微型计算机原理与应用习题集及答案
微型计算机原理与应用习题集及答案微型计算机原理与应用习题集目录第1章概述 (1)第2章计算机中的数制与编码 (2)第3章微处理器及其结构 (4)第4章 8086/8088CPU指令系统 (9)第5章汇编语言程序设计 (17)第6章存储器系统 (27)第7章中断技术 (31)第8章输入/输出接口技术 (37)第9章串行通信技术及其接口芯片 (42)模拟试题（一） (44)参考答案 (48)模拟试题（二） (49)参考答案 (52)模拟试题（三） (53)参考答案 (56)河南理工大学 2006--2007 学年第 1 学期 (58)参考答案 (61)近年来某高校硕士研究生入学试题 (63)参考答案 (66)近年某高校研究生入学考试试题 (70)参考答案 (74)近年某高校攻读硕士学位研究生试题 (75)参考答案 (77)第1章概述一、填空题1．电子计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五部分组成。
2．运算器和控制器集成在一块芯片上，被称作CPU。
3．总线按其功能可分数据总线、地址总线和控制总线三种不同类型的总线。
4．计算机系统与外部设备之间相互连接的总线称为系统总线（或通信总线）；用于连接微型机系统内各插件板的总线称为系统内总线仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢78（板级总线）；CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线称为内部总线。
5．迄今为止电子计算机所共同遵循的工作原理是程序存储和程序控制的工作原理。
这种原理又称为冯·诺依曼型原理。
二、简答题1．简述微处理器、微计算机及微计算机系统三个术语的内涵。
答：微处理器是微计算机系统的核心硬件部件，它本身具有运算能力和控制功能，对系统的性能起决定性的影响。
微处理器一般也称为CPU；微计算机是由微处理器、存储器、I/O接口电路及系统总线组成的裸机系统。
微计算机系统是在微计算机的基础上配上相应的外部设备和各种软件，形成一个完整的、独立的信息处理系统。
微机原理及接口技术第一章概述
三、微型计算机的分类
按处理器同时处理数据的位数或字长分：
8位机
按其结构分：
16位机
32位机
64位机
PC机、
单片微型机、 单板微型机
1.2
微型计算机组成
现代计算机结构仍然是在冯· 诺依曼提出 的计算机逻辑结构和存储程序概念基础上建 立起来的。
一、微型计算机的硬件结构
微型计算机由微处理器、存储器、输入/输 出接口构成，它们之间由系统总线连接。
地址总线 (AB)
只读存储器 ROM 随机存储器 RAM
I/O接口
I/O设备 数据总线 (DB) 控制总线 (CB)
CPU
1. 微处理器
整个微机的核心是微处理器(up, MPU)，也 称CPU。它包含算术逻辑部件ALU、寄存器组 及控制部件。
ALU ： 算术运算、逻辑运算
寄 存 器：存放操作数、中间结果、地址、标 志等信息 控制部件：整个机器控制中心，包括程序计 数器IP、指令寄存器IR、指令译 码器ID、控制信息产生电路。
外部设备
I/O接口电路
存储器 RAM ROM 总线
控制部件
算术逻辑部件
寄存器组
MPU
2. 存储器 微机的存储器分为：主存和辅存 主存(内存)：用于存放当前正在运行的程序和正 待处理数据。(CPU内部cache，主 板上的内存, 造价高，速度快，存 储容量小) 辅存(外存)：存放暂不运行的程序和输入处理的 数据，(主机箱内或主机箱外，造 价低，容量大，可长期保存，但 速度慢)
办公自动化
信息高速公路
仪器仪表
将传感器与计算机集 成于同一芯片上，智能
传感器不仅具有信号检
测、转换功能，同时还 具有记忆、存储、解析、 统计、处理及自诊断、 自校准、自适应等功能。
第一章微型计算机系统概述
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。
微型计算机系统原理及应用第1章第一次课教材
2019/4/27
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学习方法
充分的课前预习准备； 注重课堂的学习成效，牢固掌握基本概念、
基本原理等基础知识；
理论联系实际，重视实验操作和程序设计的 实践；
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第1章 概述
微型计算机发展概述 80x86系列结构的概要历史 计算机基础 计算机的硬件和软件 微型计算机的结构 多媒体计算机
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8
本节课要求：
了解80x86系列微处理器的发展历史 掌握计算机的基本结构、常用术语等。 掌握微处理器的工作原理 掌握地址、数据、控制总线的概念 理解计算机执行过程 理解模型机的工作原理
微机原理及应用
自动化与电气工程学院
2019/4/27
2019/机原理及应用 适应专业: 机自，机设 课程性质: 专业基础课 学 时： 40学时（讲课：32，实验8） 教 材：
《微计算机系统原理及应用》 (第五版)， 周明德,清华 大学出版社
参考书： 1.微型计算机技术及应用 ,戴梅萼编,清华大学出版, 1995. 2.微型计算机原理及应用,郑学坚编,清华大学出版 3.微型计算机原理及接口技术, 钱晓捷,机械工业出版社,1999 4.IBM PC 汇编语言程序设计，沈美明，清华大学出版社
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Gordon E. Moore，Intel公司的创 始人之一
13
万晶体管
4500
4200
4000
3500
3000
2800
《微机原理与接口技术》教案
《微机原理与接口技术》教案第一章：微机系统概述1.1 教学目标1. 了解微机系统的概念和发展历程。
2. 掌握微机系统的组成和各部分功能。
3. 理解微机系统的工作原理。
1.2 教学内容1. 微机系统的概念和发展历程。
2. 微机系统的组成：微处理器、存储器、输入输出接口等。
3. 微机系统的工作原理：指令执行过程、数据传输等。
1.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微机系统的概念和发展历程。
2. 采用案例分析法，分析微机系统的组成和各部分功能。
3. 采用实验演示法，展示微机系统的工作原理。
1.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微机系统概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微机系统组成的理解。
3. 实验报告：评估学生对微机系统工作原理的掌握程度。
第二章：微处理器2.1 教学目标1. 了解微处理器的概念和结构。
2. 掌握微处理器的性能指标。
3. 理解微处理器的工作原理。
2.2 教学内容1. 微处理器的概念和结构：CPU、寄存器、运算器等。
2. 微处理器的性能指标：主频、缓存、指令集等。
3. 微处理器的工作原理：指令执行过程、数据运算等。
2.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微处理器的概念和结构。
2. 采用案例分析法，分析微处理器的性能指标。
3. 采用实验演示法，展示微处理器的工作原理。
2.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微处理器概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微处理器性能指标的理解。
3. 实验报告：评估学生对微处理器工作原理的掌握程度。
第三章：存储器3.1 教学目标1. 了解存储器的概念和分类。
2. 掌握存储器的性能指标。
3. 理解存储器的工作原理。
3.2 教学内容1. 存储器的概念和分类：随机存储器、只读存储器等。
2. 存储器的性能指标：容量、速度、功耗等。
3. 存储器的工作原理：数据读写过程、存储器组织结构等。
3.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解存储器的概念和分类。
2. 采用案例分析法，分析存储器的性能指标。
微型计算机接口技术第一章接口的基本概念
③Windows中访问I/O设备的方法：
可以象DOS下的程序一样直接访问I/O设备，这是为了兼容DOS应用程序 而提供的，但是缺乏好的安全性，而且有些设备是不能直接访问的（如 硬盘）； 另外一种方法是利用VxD访问I/O设备。VxD是32位的程序，用来支持 Windows操作系统中的VMM（Virtual Machine Manager，虚拟设备管理） 管理计算机硬件及I/O设备，它具有很高的特权级。对于每一个应用程序 来说，VxD是一个虚拟的设备。特定设备的VxD可以接收很多个应用程 序的请求。利用VxD同外部设备通信，提高了多任务下资源的利用率； 同时也避免了设备访问冲突。
§3 总线技术
总线：就是计算机与计算机之间、模块与模块之间传递信息的信 号线的集合。 一、总线的结构 ①面向处理器的总线结构：
是将需要交换信息的模块通过总线建立点对点的连接。如下图所示：
②面向总线的总线结构：
以总线为中心，而将计算机中的所有设备（包括CPU）均看作是总线上 挂接的外设。如下图所示：
四、总线的传输方式
①同步式传输：传输周期是固定的，在传输周期内严格地按规定的时间发出 信号和进行相应的动作。有如齐步走。在微机中的典型实例是CPU与内存之 间的数据传输。
CPU为了对某一外设的端口进行读写操作，就需要在众多的I/O端口 中按选定该端口地址。如何通过CPU发出的地址编码来识别确认这 个端口，就是所谓的地址译码。
CPU
60#
50#
60#
70#
80#
第一章
六、I/O口地址的译码方法
接口基本知识
§1 微机接口中的基本概念
在接口芯片中，负责将CPU发出的地址信号转换成为唯一的片选信 号的电路，称之为译码电路。常见的译码电路有以下几种： ①固定式端口地址译码 ：
精品课件-微型计算机原理及接口技术-第1章
微机原理及接口技术
本课程的内容 以8086/8088 CPU构成的微机系统为例，介绍微机系统的组
成、工作原理。 为实现特定的任务，如何对上述微机系统进行功能扩展。
2
为什么要学习这门课？
通过本课程的学习，希望同学们能够 1. 了解一种具体的计算机（微机） 2. 初步掌握(或了解)以下技能： 根据工程需要，选择合适的微处理器(或单片机)，通过增加适 当的外围芯片，构成应用系统，使它们能够按照设计意图稳定、 可靠地工作(包括硬件和软件两方面)。
13
Altair 8800 Computer with 8 inch floppy disk system
This is an original copy of 8K BASIC on paper tape for the MITS Altair 8800 cwormiptutteenr.byThBeilBlASGIaCteisn,tePrapurletAelrlewna,sand14
皓龙6200是全球首款16核x86处理器。
24
1.2 微处理器概述 二、计算机的两个发展方向
1. 高速度、功能强的巨型机和大型机 军事、尖端科学
2. 价格低廉的超小型机和微型机 开拓应用领域、占领更大市场
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IBM Blue Gene
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BlueGene/L 27
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西安电子科技大学 计算机学院
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1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
【例】Y=10+20，结果送266单元 MOV AL,10 ADD AL,20 MOV [266],AL HLT
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1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
精品课件-微机接口技术及其应用-第1章
1.1.3 接口的分类 1．按适应面划分 微机接口从适应面角度划分，可以分为专用接口、通用标
准接口和增强功能用的接口三大类。
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1) 专用接口 专用接口包括用户交换接口和辅助操作接口两类。 (1) 用户交换接口。用户交换接口又称人机交互设备接口。 这类接口的主要功能是将用户指定的数据、信息传送给主机， 而将来自主机的数据、信息传送给输出设备。随着微机的不断 发展，人机接口又可分为常规人机接口和智能人机接口。 常规人机接口是以计算机为中心的，即输入/输出的信息 是以二进制码、十六进制或ASCII码形式传送的。这种形式的 信息计算机容易接受和便于处理，而人接受和处理就不大方便。 属于这类接口的有键盘接口、显示器接口和打印机接口等。
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1.1.2 接口的功能 接口技术是用硬件和软件相结合的方法来处理主机与外部
世界的通信和数据交换，使其达到最佳匹配，实现高效、可靠 的信息交换的一门技术。为了达到这样的目的，就需要解决主 机与外部世界存在不匹配的矛盾。接口应具备如下功能：
9
1．信息格式转换 外设产生的信息结构很复杂，不同设备有不同的信息格式 和种类，它们与CPU的信息格式不兼容，需要在接口中进行转 换，如正负逻辑的转换、串行信息与并行信息的变换等。
由此可见，微机与各种外设的信息交换是比较复杂的， 它们之间存在如何连接的问题。一般来说，每种外设都有其具 体的问题，必须用一个专门的接口来实现主机用的信号与外设 用的信号之间的匹配或转换，并通过该接口提供相应的数据格 式、适当的时序控制和同步协调，以及进行数据缓冲、传送设 备的有关状态信息等。这样的接口电路通常位于主机与外设之 间，能够完成主机与外设之间的信息传送。
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输入与输出的操作过程类似于存储器的存取操作。原则上 CPU可以采用访问存储器的方式与外设交换数据，但是在实际 操作中，外围设备要考虑的问题比访问存储器复杂得多。存储 器通常是在与CPU同步的控制方式下工作的，并且内存采用半 导体器件，其相应的控制比较简单，与CPU的匹配和定时较易 实现。而外设种类繁多，控制复杂。CPU与外设相连时，不能 直接用总线相连，而是要通过相应的电路来连接。这是因为 CPU与外设之间存在很大的差异，不能匹配。这些差异主要体 现在以下几个方面。
微机原理与接口技术教案
微机原理与接口技术教案第一章：微机概述1.1 教学目标了解微机的概念、发展历程和分类。
理解微机系统的基本组成和工作原理。
掌握微机的主要性能指标。
1.2 教学内容微机的概念和发展历程。
微机的分类和特点。
微机系统的基本组成。
微机的工作原理。
微机的主要性能指标。
1.3 教学方法采用讲授法，介绍微机的基本概念和发展历程。
通过案例分析，使学生理解微机的分类和特点。
利用图形和示意图，讲解微机系统的基本组成。
通过实验演示，让学生掌握微机的工作原理。
利用表格和图表，介绍微机的主要性能指标。
1.4 教学资源教材：微机原理与接口技术。
课件：微机原理与接口技术教案PPT。
实验设备：微机实验箱。
1.5 教学评估课堂问答：检查学生对微机概念和发展历程的理解。
课后作业：要求学生绘制微机系统的基本组成示意图。
实验报告：评估学生在实验中对微机工作原理的掌握情况。
第二章：微处理器2.1 教学目标了解微处理器的概念、发展和结构。
理解微处理器的工作原理和性能指标。
掌握微处理器的编程和指令系统。
2.2 教学内容微处理器的概念和发展。
微处理器的结构和组成。
微处理器的工作原理。
微处理器的性能指标。
微处理器的编程和指令系统。
2.3 教学方法采用讲授法，介绍微处理器的概念和发展。
通过实物展示，使学生理解微处理器的结构。
利用仿真软件，讲解微处理器的工作原理。
通过编程实例，让学生掌握微处理器的编程和指令系统。
2.4 教学资源教材：微机原理与接口技术。
课件：微机原理与接口技术教案PPT。
实验设备：微机实验箱。
仿真软件：汇编语言编程工具。
2.5 教学评估课堂问答：检查学生对微处理器概念和发展的理解。
课后作业：要求学生编写简单的汇编语言程序。
实验报告：评估学生在实验中对微处理器工作原理的掌握情况。
第三章：存储器3.1 教学目标了解存储器的概念、分类和性能。
理解存储器的工作原理和扩展方式。
掌握存储器的接口技术和应用。
3.2 教学内容存储器的概念和分类。
存储器的工作原理。
微机原理与接口技术(田辉)第一章
1-3-1 微型计算机
2、微型计算机分类
从微型计算机的结构形式来分，为单片机、单板 机和多板机。
单片微型计算机（即单片机）。把微型计算机的主要部件CPU、一 定容量的存储器、I／O接口及时钟发生器集成在一块芯片上的单 芯片式微型计算机。具有体积小、指令系统简单、性价比高等优 点，广泛应用于工业控制、智能仪器仪表等领域。 单板微型计算机，即单板机。是将微处理器、一定容量的存储器、 输入／输出接口、简单的外部设备、辅助设备通过总线装配在一 块印刷电路板上的微型计算机。主要用于实验室以及简单的控制 场合。
变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言
第三代 中小规模集成电路时代(1965-1970) 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒
第四代 大规模、超大规模集成电路时代(1971至今)
向大型机和微型机两个方向发展 现代计算机发展方向 巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化
微型计算机的发展
• 十进制数转换为R进制数：整数和小数部分分 别进行转换
1、整数部分 “除R取余”：十进制整数不断除以转换进制基数，直至商 为 0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。
二. 进位计数制之间的转换
例：39转换成二进制数 39 =100111B 2 39 2 19 1 （ b0） 2 9 1 （ b1） 2 4 1 （ b2） 2 2 0 （ b3） 2 1 0 （ b4） 0 1 （ b5 ）
1-2 微处理器--- CISC与RISC
精简指令集计算机
提出背景：使用指令的80％，只占处理器指令集的20％ RISC的基本思想 简化指令功能，指令集中只包含使用频度高、功能简单、能够 在一个节拍内执行完成的指令 将较复杂的功能用一段子程序来实现 大量使用寄存器，优化 CPU的控制逻辑，提高程序执行的速度
《微机原理与接口技术》教案
《微机原理与接口技术》教案第一章：微机系统概述1.1 微机的发展历程1.2 微机的组成与工作原理1.3 微机系统的性能指标1.4 微机在我国的应用与发展第二章：微处理器2.1 微处理器的结构与工作原理2.2 微处理器的性能评价2.3 常见微处理器简介2.4 微处理器的编程与应用第三章：存储器3.1 存储器的分类与性能3.2 随机存储器（RAM）3.3 只读存储器（ROM）3.4 存储器扩展与接口技术第四章：输入/输出接口技术4.1 I/O接口的基本概念4.2 I/O接口的编址方式4.3 常见I/O接口芯片介绍4.4 I/O接口的程序设计第五章：中断与DMA控制5.1 中断的概念与原理5.2 中断处理程序的编写5.3 DMA控制原理与实现5.4 中断与DMA在微机系统中的应用第六章：串行通信接口6.1 串行通信的基本概念6.2 串行通信的接口标准6.3 串行通信接口电路设计6.4 串行通信在微机系统中的应用第七章：并行通信接口7.1 并行通信的基本概念7.2 并行通信的接口标准7.3 并行通信接口电路设计7.4 并行通信在微机系统中的应用第八章：总线技术8.1 总线的概念与分类8.2 总线标准与协议8.3 总线接口电路设计8.4 总线在微机系统中的应用第九章：模拟接口技术9.1 模拟接口的基本概念9.2 模拟接口的电路设计9.3 模拟接口的信号转换技术9.4 模拟接口在微机系统中的应用第十章：微机系统的可靠性设计与维护10.1 微机系统的可靠性概述10.2 微机系统的可靠性设计10.3 微机系统的维护与故障诊断10.4 提高微机系统可靠性的措施重点和难点解析重点环节一：微机的发展历程与微机系统的性能指标解析：了解微机的发展历程对于理解微机原理与接口技术具有重要意义。
掌握微机系统的性能指标有助于评估和选择合适的微机系统。
重点环节二：微处理器的结构与工作原理解析：微处理器是微机系统的核心部件，理解其结构与工作原理对于深入学习微机原理与接口技术至关重要。
单片微型计算机原理与应用概述1
算术逻辑单元ALU： 指令寄存器IR中的指令， (Arithm累et加ic器LoAgLic：U地nit址) 寄经存过器指A令R译：码器ID 执行算(存术Ac放和cu操逻m作u辑la数等to及r运(由地至)A运算它址存d程用的算d。把通储(译信Ir序于指结ne要过器码号ss计指令果ts寻地。，，r数向的u。R址址产控ce器下地t的总g生制io（一址is单线n相系t条。PeD元，应统Cr要e)）的送的协c是执o：控调，d行e制工r)
第一章 概述
第一章 概述
微型计算机的发展 微处理器、微型计算机及微型计算机系统 微型计算机的工作过程 计算机中的数与编码
第一章 概述
2.1 微处理器（Microprocessor）— P (MPU )
✓定 义：微型化的中央处理器，是由一片或几片 大规模集成电路芯片组成的中央处理部件，简称 CPU（Central Processing Unit ）。 ✓基本组成：算术逻辑部件；累加器和通用寄存器 组；程序计数器、指令寄存器和指令译码器；时 序和控制部件等。
格便宜、使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是微处理器（CPU）。 新的微处理器——新一代微型计算机。
第一章 概述
以微处理器为标记，微型计算机 的划分
1971年 第1台微型计算机诞生
年代 1971~1973 1973~1977 1978~1985 1985~2002
2002-至今
CPU(微处理器) Intel 4004 / 8008 Intel 8080 Intel 8086 / 8088 / 80286 Intel 80386 / 80486 Pentium 586 Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ Pentium Ⅳ Itanium
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通常，用CPU发送到ABUS的地址信号中的若干高 位地址用于芯片选择(广义地说就是外设选择)，若 干低位地址进行芯片内部端口的选择，以选定与 CPU交换信息的外设。
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1.5 数据传送方式
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3.可编程结构：采用大规模集成接口芯片构 成的接口电路，工作方式和功能可通过编程来改 变，使用灵活方便、适应面宽。
4. 智能型结构：采用专门的I/O处理器或通用的单片 机组成的接口电路。此微处理器可以对外设进行全面管理 ，使CPU得以解脱，从而大大提高了系统的效率。
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驱动能力的双向缓冲器(如74LS145)，CB和AB常用
三态驱动器(如74LS244) 2020/7/7
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1.2 接口功能
一、接口信息
CPU
• 数据信号
地址
如：8位、16位、32位数据；
数据
• 状态信号
控制
表示外设是否准备好信号。 如：READY、BUSY、ACK
• 控制信号
表示启动、停止外设之类的信号。
软件编程
接口程序常包含以下程序段： 1. 初始化程序段：设置可编程接口芯片工作方式及初始条
件。 2. 传送方式处理程序段：CPU与外设的数据交换可以有查
询、中断、DMA等不同方式。必须要有相应的程序段保证 其实现。比如，查询方式要检测外设或接口的状态；中断方 式要修改中断向量，开放/屏蔽中断源；DMA方式要开放/屏 蔽有关通道等。
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6．数据宽度与数据格式的转换
CPU所处理的是并行数据(8位、16位或32位)，而 有的外设(如串行通信设备、磁盘驱动器等)只能处 理串行数据。在这种情况下，接口就应具有数据 “并←→串”的变换能力。为此，在接口中要设 置移位寄存器。
有些外设与CPU在交换的数据，在交换过程中有 一定的格式要求。如，串行通信中的起止式异步 通信数据格式及面向字符的同步通信数据格式。 这就要求接口有数据格式的转换功能。
可见，CPU与外设之间有“控制”、“状态”、“ 数据”三种信息的传递。
4．信号转换功能 外设所需的控制信号和它的状态信号往往同微机的总线信 号不兼容。因此，信号转换就成为接口设计中的一个重要 任务。包括CPU的信号与外设的信号的逻辑关系上，时序 配合上以及电平匹配上的转换。
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5．设备选择功能
结构形式
1. 固定式结构：用中、小规模集成电路IC逻辑芯 片设计实现、具有固定的工作方式和功能的不可编程 的接口电路。用于简单任务。
2. 半固定结构：指用GAL、PAL构成的接口电路 。它是把用户设计接口时设计的各种“与”、“或” 逻辑表达式，通过专门的编程软件或编程器烧入GAL 、PAL而形成的接口电路。一旦烧入，其工作方式和 功能也就固定了。
接口
数据
外部
控制
设备
状态
接口电路
二、接口的功能
• 执行CPU命令的功能 • 返回外设状态的功能 • 数据缓冲功能
数
高速 主机
据 缓 存
TTL 器
• 设备选择功能
• 信号转换功能
• 数据宽度与数据格式转换的功能
低速 外设
+/-3V
接口功能
1．接收和执行CPU命令
CPU控制命令→接口的命令寄存器(命令口)。接 口电路识别和分析命令代码，形成若干控制信 号→ I／O设备。
举例:
串行接口
并行接口
总线接口
显示卡 接口
USB 接口
键盘接口
硬盘接口
二、什么叫接口技术？
接口技术是采用硬件与软件相结合的方法，
研究微处理器如何与“外部世界”进行最佳
连接，以实现CPU与“外部世界”之间高效
可靠的信息交换的一门技术。
微机接口技术是采用软硬件结合方法，研究微处理器如何与其外部设 备或电路进行最佳耦合与匹配，以在CPU与外部之间实现高效、可靠 的信息交换的一门技术。 外部设备或电路是指除CPU本身以外的存储器、I／O设备、控制设备、 测量设备、通信设备、多媒体设备、A／D、D／A转换器等。
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1.1 微机接口技术
一、接口（Interface）
微机接口是微处理器CPU与 “外部世界”的连接电路,是 CPU与外界进行信息交换的中转
CPU 接口 外部设备
站。外部世界: 除CPU本身以外的所有设备或电路，包
括存储器、I/O设备、控制设备、测量设备、通讯设 备、多媒体设备等。
2. 返回外设状态
用于同CPU联络。
接口常设有状态寄存器(状态口)。提供数据口的 “空”、“满”及外设“就绪”、“忙”、“ 闲”等状态信号。为CPU下一步操作提供判断 依据。
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3. 数据缓冲功能
用于解决主机与外设速度不匹配的矛盾、避免丢失 数据。
接口中设置数据缓冲寄存器或锁存器(数据口)，暂时 存放输入输出的数据。由于它们直接连在系统数据总 线上，故必须具有三态特性。
涉及课程：微机原理、汇编语言程序设计、 电子技术、数字逻辑设计等。
三. 接口与总线的连接
外设通过各自的接口电路连到微机系统的总线上。
选用某种外设，设计相应的接口电路，接到系统总 线上，就可构成所要求的应用系统。
在具体连接时，考虑到信号在总线上的停留时间短、
总线的带负载能力不是无限的。DB上常用有三、硬件电路—支撑作用
• 基本逻辑电路 • 端口地址译码电路 • 供选电路
硬件电路
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二、软件编程—驱动控制
一个完整的接口程序通常包括如下一些程序段： • 初始化程序段； • 传送方式处理程序段； • 主控程序段； • 程序终止与退出程序段； • 辅助程序段。
3. 主控程序段：完成接口任务的程序段。如，实现数据采 集；控制步进电机起停、方向、速度等。
4. 程序终止与退出程序段：包含对接口中硬件的保护程序 段。如，芯片中某些引脚的电平高低。
5. 辅助程序段：包含人-机对话、菜单设计等。
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1.4 接口电路的结构形式
接口电路的结构形式一般有以下几种： • 固定式结构 • 半固定式结构 • 可编程结构 • 智能型结构