微机接口技术概述

• 考核：
• 平时成绩20%，实验成绩10%，期末考试70%。 • 期末考试形式： 开卷
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1 微机接口技术基础
1.1 接口及接口技术的基本概念 1.2 接口的功能 1.3 接口电路的组成及其传递的信息 1.4 接口的编址与译码 1.5 常用外围接口芯片 1.6 微机接口设计与分析的基本方法
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1.1 接口及接口技术的基本概念
接口技术：是采用硬件和软件相结合的方 法研究微处理器如何与外部世界进行最佳 耦合与匹配以实现CPU与外界高效且可靠 的信息交换的一门技术, 是计算机应用领 域的非常重要的技术。
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1.2 接口的功能
微机中，接口的基本功能就是对数据传送实现控制， 具体包括以下六种功能：
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无条件传输方式
最简单的传送方式，它适用于外设总是处于 准备好的情况，如开关设备等，较少使用。
1．无条件传送的输入方式
由于简单外设用为输入设备时，输入数据的保持时间 相对于CPU的处理时间要长得多，所以可直接使用三态 缓冲器和总线相连。输入时认为来自外设的数据已出现 在三态缓冲器的输入端。 2．无条件传送的输出方式
• 硬件电路和接口程序相配合才能完成计算 机与外设之间的信息交换。
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1.1 接口及接口技术的基本概念
微机接口：是指CPU与存储器、外部设备，或者 两种外设之间，或者两种机器之间通过系统总 线进行连接的一组控制电路及其相应的控制程 序, 是CPU与外设进行信息交换的中转站。
接口从广义上讲，凡是两个相对独立的子系统之 间的连接部分均可称之为接口。
• 接口电路连接于系统总线，接口电路还应包括总 线驱动、地址译码等读写控制逻辑电路。
• 一个典型的接口电路如下图所示。
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典型接口电路
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CPU与外设之间的数据传送方式
CPU与外部设备交换信息通常有如下四种方式：
(1)无条件传送方式 (2)查询传送方式
以上两种方式合称程序控制传送方式，即在程序 的编制中利用I/O指令来执行输入输出，CPU处于主 动地位。 (3)中断传送方式 (4)直接存储器存取(DMA)方式
参考书： 1.戴梅萼, 史嘉权。微型计算机技术及应用, 电子工业出版 社, 2003 2.李大友，微型计算机接口技术，清华大学出版社，1997
先修课程： 微机原理及应用，模拟电路与数字电路
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教学要求与考核
• 要求：
• 通过本课程的学习和实验，了解并掌握基本串行接口、并 行接口、人―机接口通信及数据采集系统的组成、基本原 理、设计方法，并掌握微机在测控系统中的简单应用；在 微机系统工程应用方面的实际动手能力得到锻炼和提高。
微机接口技术
聂伟荣 2011年春
课程主要内容
• 1 微机接口技术基础 • 2 DMA控制器 • 3 总线技术 • 4 串行通信接口及其应用 • 5 A/D、D/A转换技术及其接口 • 6 人机接口
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教材及参考书
主要教材: 1 . 艾德才 主编, 微机接口技术实用教程 (第二版),清华大 学出版社, 2009.5 2.雷丽文，微机原理与接口技术，电子工业出版社，2003
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1.3 接口电路的组成及其传递的信息
CPU与I/O设备之间通过接口要传送的信息包括数据 信息、状态信息和控制信息。
1．数据信息(Data)： 1) 数字量：以二进制或ASCII码表示的数或字符； 2) 模拟量：如温度、压力、位移等； 3) 开关量：只有两个状态的量，如开关的合与断， 阀门的开与关等，只要用1位二进制数即可表示。
2．状态信息(Status)： 1) 输入装置的状态：是否准备好数据（Ready）； 2) 输出装置的状态：若为空（Empty）则可传送； 若输出装置忙（以Busy指示）则不可传送；
3．控制信息(Control)： 如控制输入输出装置启动或停止等信息。
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接口电路的组成
• 尽管功能不同的接口电路结构差别很大，但从使 用和编程的角度来看，接口电路对应传送数据信 息、状态信息和控制信息，应该包括数据缓冲寄 存器、状态寄存器和控制寄存器等基本电路。
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CPU
内存 内存接口
电源
输入接口 输出接口 通信接口 过程控制接口 外存接口 智能仪器接口
键盘 光笔 声音输入 图形输入
打印机 显示器 绘图仪
调制器 解调器 电传机
ADC
DAC 开ຫໍສະໝຸດ Baidu量
磁盘机 磁带机 光存储器
数字化 仪表
1.1 接口及接口技术的基本概念
• 从软件角度讲，CPU对外设的监控以及CPU、 M与外设的信息交换是通过相应的接口程序 来完成，因此软件接口也是接口的重要组 成部分。
在输出时，CPU的输出数据经数据总线加至输出锁存 器的输入端。
微机硬件系统组成
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微机硬件系统结构图
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1.1 接口及接口技术的基本概念
• 人是通过外部设备和软件使用计算机的，由于多 种原因（信号兼容、电平匹配、时序\速度匹配、 管理多个外设等），外设往往不能与系统总线直 接相连，它们之间的信息交换需要一个中间环节 （或称界面），这就是接口(Interface：接口，界 面)。
1) 设备的选择功能：即接口被译码寻址功能 2) 数据的锁存与缓冲：输入缓冲，输出锁存 3) 信号转换：串/并、并/串转换，数/模、模/数的转换，电
平转换，光电隔离等 4) 对外设的控制和监测：提供命令译码和状态信息 5) 中断或DMA管理 6) 可编程功能
结论：任何和CPU交换信息的设备及器件都必须通过相 应的接口才能和总线相连。
• 接口的基本概念包括 硬件接口和软件接口两个方 面的含义。
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1.1 接口及接口技术的基本概念
• 从硬件角度讲，一个微机系统由CPU、存储器、 接口电路、外部设备、电源及系统总线构成，存 储器和各类外设都是通过各自的接口电路连接到 系统总线上，如图1.1所示。
• 不同的外部设备，通过各自相应的接口电路（或 接口卡），连接到系统总线上，从而与CPU进行 信息交换。