接口总结

简答和概念：

一、接口功能P2

⒈执行CPU命令的功能

CPU对外设的控制命令是以命令代码的形式先发送到接口中的命令寄存器，称之为“命令口”。再由接口电路对命令代码进行识别和分析，形成若干个控制信号，传送到I/O设备，使其产生相应的操作。

⒉返回外设状态的功能

接口中一般都设置状态寄存器，称之为“状态口”。这些信号以状态代码形式存放在接口电路的状态寄存器中。CPU从“状态口”读取这些状态信息，就可知道发生的情况，作出判断与处理。

⒊数据缓冲功能

为解决主机与外设速度的矛盾，接口中都设数据缓冲寄存器，称之为“数据口”。

⒋信号转换功能

由于外设所需的控制信号和它提供的状态信号往往同微机的总线信号不兼容。信号转换就成为接口设计中的一个重要任务。

⒌设备选择功能

CPU将I/O设备的端口地址代码送到接口中的地址译码电路，经译码电路翻译成I/O设备的选择信号。

⒍数据宽度与数据格式转换的功能

接口就应具有数据“并→串”和“串→并”的转换能力。CPU与有些外设交换数据时，要求按一定的数据格式传送，如串行通信中的异步通信数据格式及同步通信数据格式。此时，需要在CPU与通信设备之间进行数据格式转换。

二、接口的组成P3

（1）硬件电路

⒈基本逻辑电路

包括命令寄存器、状态寄存器和数据缓冲寄存器。

⒉端口地址译码电路

由译码器或能实现译码功能的其他芯片

⒊供选电路

根据接口不同任务和功能要求而添加的功能模块电路，设计者可按需要加以选择。（2）软件编程

⒈初始化程序段

⒉传送方式处理程序段

查询方式有检测外设或接口状态的程序段；中断方式有中断向量修改，对中断源的屏蔽/开放及中断结束等的处理程序段，程序又是主程序和中断服务程序分开编写；DMA方式有相关的DMA传送操作，如通道的开放/屏蔽等处理的程序段。

⒊主控程序段

完成接口任务的程序段。

⒋程序终止与退出程序段

包括程序结束退出前对接口电路中硬件的保护程序段。

⒌辅助程序段

包括人—机对话、菜单设计等内容。

二、接口电路的结构形式P4

1、固定式结构

电路一经做成，其工作方式和功能就固定不变，是一种不可编程的接口电路。

2、半固定式结构

设计者根据接口电路设计要求，写出“与”、“或”逻辑表达式，通过专门的编程软件和编程器，烧入GAL器件，实现较复杂的接口功能。由于采用这种器件的接口电路，其功能和工作方式可通过改写逻辑表达式加以改变，但逻辑表达式一旦烧入芯片，其功能和工作方式又固定下来，因此，把它叫做半固定式结构。

3、可编程结构

工作方式和功能可通过编程加以改变，使用灵活

4、智能型接口

外设的全部管理功能都由智能接口来完成，使中央处理机摆脱外设的管理工作，从而大大提高系统的效率和数据吞吐量。

四、CPU与接口交换数据的方式P5

1、查询方式

CPU传送数据前，检查外设是否“准备好”，若没准备好，继续查其状态，直至外设准备好了，才进行数据传送。

2、、中断方式

外设没做好数据传送准备时，CPU可运行与传送数据无关的其他指令。外设做好传送准备后，向CPU请求中断，CPU响应，暂停正在运行的程序，转入用来进行数据传送的中断服务程序，完成数据传送后，返回原来运行的程序。

3、直接存储器存取方式

数据的传送不经过CPU，由DMA控制器来实现内存与外设、外设与外设的直接快速传送

五、I/O端口和I/O操作P10

⒈I/O端口

端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。CPU通过这些地址向接口电路中的寄存器发命令，读状态和传送数据，因此，一个接口可有几个端口，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。

⒉I/O操作

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。

六、端口地址编址方式P10

有两种编址方式，一是端口地址和存储器地址统一编址，即存储器映射方式；一是I/O 端口地址和存储器地址分开编址，即I/O映射方式。

⒈统一编址

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，不设专门的I/O指令，一部分对存储器使用的指令也可用于端口。

⒉独立编址

接口中的端口地址单独编址不和存储空间合在一起。

七、区分82536种工作方式的主要标志P36

主要标志有3点：

①输出波形不同。②启动计数器的触发方式不同。

③计数过程中门控信号GA TE对计数操作的控制不同。

八、DMA传送的特点P55

采用DMA传送方式是让存储器与外设，或外设与外设之间直接交换数据，不需经过累加器，减少了中间环节，且内存地址的修改，传送完毕的结束报告都由硬件完成，因此提高了传输速度。DMA传送虽然脱离CPU的控制，但并不是说DMA传送不需要进行控制和管理。通常是采用DMA控制器来代替CPU，负责DMA传送的全过程控制。

九、DMA传送的过程P55

⒈申请阶段

外设准备好后，向DMAC发DMA请求信号DREQ；DMAC如果允许外设的请求，就向CPU发总线保持请求信号HOLD REQUEST(HRQ)，即总线请求信号，申请占用总线，这就是申请阶段。

⒉响应阶段

CPU在每个总线周期结束时检测HRQ是否有效，当HRQ有效，且总线锁定信号LOCK 无效时，响应DMAC的HRQ请求，进入保持状态，使CPU一侧的三总线“浮空”，同时以总线保持回答信号HOLDACK(HLDA)，即总线回答信号，通知DMAC，总线已让出，DMAC一侧的总线“接通”，DMAC成为系统的主控者。

⒊数据传送阶段

DMAC成为主控者后，一方面以DMA请求回答信号DMACK通知发出请求的外设，使之成为被选中的DMA传送设备；同时，DMAC向存储器发地址信号和向存储器及外设发读写控制信号，控制数据按初始化设定的方向传送数据。

⒋传送结束阶段

当初始化规定的数据字节数传送完后，DMAC就产生一个“计数已到”或“过程结束”的信号，并发送给外设。外设收到此信号后，撤销DMA请求信号DREQ，进而引起总线请求信号HRQ和总线回答信号HLDA相继无效，DMAC脱开三总线，CPU又重新控制总线。至此，一次DMA传送结束。

十、DMA操作方式P56

⒈单字节方式

每次DMA操作只操作一个字节，即发出一次总线请求，DMAC占用总线后，进入DMA 周期只操作一个字节数据，就释放总线。

⒉连续方式

在数据块传送的整个过程中，只要DMA传送一开始，DMAC始终占用总线，直到数据传送结束或校验完毕或检索到“匹配字节”，才把总线控制权还给CPU。

⒊请求方式

有请求时，DMAC才占用总线；当DMA请求无效，或数据传送结束，或检索到匹配字节，或校验完，或由外部送来过程结束信号，DMAC就会释放总线，把总线控制权还给CPU。