微型计算机接口概述

第1章 概论
本章主要内容
➢ 接口的基本任务及接口技术发展概况 ➢ 接口分层次概念 ➢ 设备接口电路的功能与组成 ➢ 分析与设计设备接口电路的基本方法 ➢ 设备接口电路设计的解决方案
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微型计算机接口技术
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接口是微处理器与外部设备之间的连接桥梁和信息交换 的中转站，在实际应用中，人们总是利用接口来加入用户 自己的设备或模块构成应用系统，可见接口技术是微机应用 系统开发必不可少的关键技术，所以要学习接口技术。
2.《现代微机系统与接口技术》
周功业、黄文兰等编著.高教出版社
3.《32微型计算机接口技术及应用》
刘乐善 周功业 杨柳编著,华中科技大学出版社
4.《微型计算机（XT.AT.386)与接口技术》
唐棠等编著.南京大学出版社
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（3）供选电路 根据接口不同任务和功能要求而添加的IC电路，设计者可按照需要加
以选择。例如，串-并转换的移位寄存器，EAI-TTL转换的逻辑电平转换 器；控制速度的时钟发生器；增强驱动能力和进行信号隔离的IC芯片等。
2．软件编程 （1）初始化程序段
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（2）接口支持电路
支持电路包括用于数据交换方式的中断控制器、DMA控制器； 用于寻址I/O设备的端口地址译码器；用于速度、频率控制的定时/计数器。
它们是支持各类设备接口的共用技术，也是CPU的外围支持电路，是系统 配置的资源，因此，用户一般不需重新设计，只申请使用即可。
1.2.1 硬件分层
现代微机采用多级总线，除了设备与用户总线(如ISA )之间的那一层设 备接口之外，还有总线与总线的接口(总线桥)。作为连接总线与设备之间
的接口就不再是单一层次的，就要分层次了。设备与用户总线之间的接口 称为设备接口；PCI总线与用户总线之间的接口称为总线接口。与早期微
机相比，现代微机的外设进入系统需要通过两级接口才行，即通过设备接 口和总线接口把设备连接到微机系统。
1.1 接口的基本任务与接口技术的发展概况
1.1.1 接口的基本任务
微机接口的基本任务有两个：一是实现I/O设备与总线的连接；二 是连接起来以后，CPU通过接口对I/O设备进行访问，即操作或控
制I/O设备。
如何连接是硬件方面的任务，怎样访问是软件方面的任务。
1.1.2 接口技术的发展概况
在早期的计算机系统中并没有设置独立的接口电路。接口经历了固 定式简单接口、可编程复杂接口和智能接口几个发展阶段。接口电
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1.3 设 备 接 口
1.3.1 设备接口的功能
1.执行CPU命令
CPU对被控对象外设的控制是通过接口电路的命令寄存器解释与执行
CPU命令代码来实现的。
2.返回外设状态
接口电路在执行CPU命令过程中，外设及接口电路的工作状态是由接口
电路的状态寄存器报告给CPU的。
有的外设或通信设备使用串行数据，并且要求按照协议的规定，
以特定的数据格式传输，而微处理器是使用并行数据和普通的数据格式
。为此，接口电路就应具有数据并-串转换和数据格式转换的能力。
6.设备选择
当CPU与外设交换信息时，是通过接口的I/O地址译码电路选定需要与
自己交换信息的设备端口，进行数据交换或通信。
1.2.3 接口技术内容的划分
按照接口分层次的概念，把接口技术的内容分为两部分：一部
分是接口的上层，包括设备接口及应用程序，构成接口的基本内容； 另一部分是接口的下层，包括总线接口及设备驱动程序，构成接口 的高级内容。
用户做一般应用开发时，只涉及接口的基本内容，若要做原创 性开发，则需要考虑接口的高级内容。
1.3.2 设备接口的组成
1．硬件电路
（1）接口电路基本电路
基本电路包括命令寄存器、状态寄存器和数据缓冲寄存器。它们是接口 电路的核心，担负着接收并执行命令、返回状态和传送数据的基本任务
，目前，可编程大规模集成接口芯片中都包含了这些基本电路，是接口 芯片编程模型中的主要对象。若采用FPGA自行设计接口电路模块至少也 必须包含这几个寄存器。
微机系统包括？ 接口技术的重要性…
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3.数据缓冲与锁存
在CPU与外设之间传输数据时，主机高速与外设低速的矛盾是通过接口
电路的数据寄存器缓冲来解决的。
4.信号转换
微机的系统总线信号与外设特有功能的信号的转换是通过接口的逻辑电 路实现的，包括信号的功能、逻辑关系、时序配合及电平匹配的转换。
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5.数据宽度与数据格式转换
路的配置形式，也由采用独立接口芯片的外置式接口，发展为采用 接口模块的内置式接口。
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1.2 接口的分层次概念
由于微机系统总线结构和操作系统的发展变化，使接口在完成
连接与访问设备任务时产生了与传统根本不同的处理方法，形成接口分层
次的概念，把接口分成上层设备接口和下层总线接口两个层次。
课程学习要求
1.成绩计算方法 平时成绩30%（出勤+试验+作业情况） 考试成绩70%
2.课堂纪律 上课不要吃东西、讲话……
课程性质： 计算机本科专业核心课程
课程的特点： 偏重硬件，软硬结合,实用性强
基础要求： 数字电路、组成原理、汇编、C语言等
主要参考书
1.《微型计算机接口技术》
刘乐善、陈进才主编.人民邮电出版社
1.2.2 软件分层
现代微机操作系统，由于保护机制，不允许应用程序直接访问硬件，应 用程序通过调用驱动程序去访问底层硬件，作为操作设备的接口程序就不 再是只有单一的应用程序了，也要分层次。
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微型计算Fra Baidu bibliotek接口技术
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分为上层用户态应用程序和底层核心态驱动程序。与早期微机相比，
现代微机对外设的操作与控制需要通过两层程序才行，即通过应用 程序和设备驱动程序才能访问设备。