接口技术

1.什么是接口？接口就是微处理器CPU与外部世界的连接部件，是CPU与外界进行信息交

换的中转站。

2.为什么要在CPU与外设之间设置接口？在CPU与外设之间设置接口主要有4个原因

3.CPU与外设二者的信号不兼容，包括信号线的功能定义、逻辑定义和时序关系

CPU与外设的速度不匹配，CPU的速度快，外设的速度慢

若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，会使CPU处于穷于应付

与外设打交道之中，大大降低CPU的效率

若外设直接由CPU控制，会使外设的硬件结构依赖于CPU，对外设本身的发展

不利。

4.接口电路的硬件一般由哪几部分组成？

接口电路的硬件一般由以下几部分组成：

（1）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，是接

口电路中的核心

（2）端口地址译码电路：实现设备的选择功能

（3）供选电路：根据不同任务和功能要求而添加的功能模块电路。

5.接口电路的结构有哪几种形式？

接口电路的结构主要有四种：

（1）固定式结构：不可编程的接口电路，结构简单、功能单一、固定

（2）半固定式结构：由PAL或GAL器件构成的接口电路，功能和工作方式可

以通过改写内部的逻辑表达式来改变，但逻辑表达式一旦烧入芯片，其

功能和工作方式就固定下来了

（3）可编程结构：其功能和工作方式可由编程指定，使用灵活、适应面广，

且种类繁多

（4）智能型结构：芯片本身就是一个微处理器，外设的全部管理都由智能接

口完成，如I/O处理器I0809或通用单片机

6.CPU与接口之间有哪几种传送数据的方式？它们各应用在什么场合？

CPU与接口之间的数据传送方式主要有查询方式、中断方式和DMA方式：

（1）查询方式：主要用于CPU不太忙且传送速度不高的情况下。无条件传送

方式作为查询方式的一个特例，主要用于对简单I/O设备的控制或CPU

明确知道外设所处状态的情况下。

（2）中断方式：主要用于CPU的任务比较忙的情况下，尤其适合实时控制和

紧急事件的处理

（3）DMA方式（直接存储器存取方式）：主要用于高速外设进行大批量数据传

送的场合。

7.什么是端口？

端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器

8.I/O端口的编址方式有几种？各有何特点？

I/O端口的编址方式有两种——统一编址方式（存储器映象方式）和独立编址方式（I/O映象方式、专用I/O指令方式）

（1）统一编址方式：从整个寻址空间中划出一部分给I/O设备，其余的给存储器，通过地址码区分操作对象是存储器还是I/O，二者的地址码不重叠。这种方式的优点

是①I/O端口的编址空间大，且易于扩展②I/O指令丰富、功能齐全；缺点是①存

储器的地址空间减少，达不到系统最大的寻址空间②I/O指令比独立编址方式的专

用I/O指令长，译码时间长，执行速度慢

（2）独立编址方式：存储单元与I/O端口分别编址，地址码重叠，通过操作码区分操作对象是存储器还是I/O。这种方式的优点是①I/O端口不占存储器的编址空间，

使存储器的容量可达系统的最大寻址能力②I/O指令短、执行速度快；指令清晰、

可读性强；缺点是①I/O端口地址范围一旦确定，不易扩展②I/O指令种类有限，

操作单一

9.I/O端口地址译码电路在接口电路中的作用是什么？

10.I/O端口地址译码电路的作用就是把地址和控制信号进行逻辑组合，从而产生对接口芯片

的选择信号。11.在I/O端口地址译码电路中常常设置AEN＝0，这有何意义？

AEN＝1，表示正在进行DMA操作，在I/O端口地址译码电路中，常常令AEN＝0时，译码输出才有效，这样做的目的是为了避免在DMA操作周期中，由DMA控制器对这些以非DMA方式传送的I/O端口执行DMA方式的传送

12.若要求I/O端口地址为374H，则在图2.1（b）中的输入地址线要作哪些改动？为了使I/O

端口的地址为374H，图2.1（b）中地址线A2、A8后的非门去掉，而在地址线A3、A7后面加上非门。即修改后地址线A0、A1、A3、A7后有非门，其余地址线后无非门。如图所示：

&

A9

A8

A7

A2

1

A3

A1

A0

&

1

1

1

1

1

AEN

IOR

≥1

Y

…

13.在独立编址方式下，CPU采用什么指令来访问端口？

独立编址方式下，采用专用的I/O指令——输入/输出指令（如PC系列微机中的IN、OUT）来访问端口。

14.I/O地址线用作端口寻址时，高位地址线和低位地址线各作何用途？如何决定低位地址线

的根数？

一般情况下，高位地址线与控制信号线进行逻辑组合，经译码电路产生I/O接口芯片的片选信号——实现片间选择；低位地址线不参与译码，直接与I/O接口芯片的地址线相连——实现I/O接口芯片的片内端口选择。

低位地址线的根数由I/O接口芯片内部的端口数量决定，如果I/O接口芯片内部有2n个端口（其引脚上一定有n根地址线），那么，寻址端口时，低位地址线的根数就是n。

15.采用DMA方式为什么能实现高速传送？

DMA传送方式能够实现高速数据传送主要有两个原因：

（1）它为两个存储介质提供了直接传输通道，不象CPU控制的传送那样要通过内部寄存器中转。

（2）用硬件取代了软件，它直接发出对两个介质的选中信号及其读写控制信号，而不是通过执行指令来控制传送

16.DMA方式传送的一般过程如何？

DMA方式在传送之前，要对DMA控制器进行初始化编程，设置诸如传送方向、内存首址、数据块大小等信息，而传送过程一般可分为4个阶段：

（1）申请阶段：外设向DMA控制器发出DREQ信号请求DMA服务，DMA控制器向CPU 发出HRQ信号，请求占用总线

（2）响应阶段：CPU向DMA控制器发出HLDA信号，将总线控制权让给DMA控制器，DMA控制器接管总线

（3）数据传送阶段：DMA控制器发出DACK信号，选中I/O设备；发出内存地址，选中存储单元，并根据初始化时设定的传送方向给I/O设备和存储器发出读写控制

信号，数据由源介质直接传送到目的介质

（4）传送结束阶段：传送了指定长度的数据块后，或收到外部强制结束的控制信号（EOP）时，外设、DMA控制器相继撤除DREQ、HRQ信号，CPU撤除HLDA信号，

总线控制权归还CPU。

17.什么是DMA方式的操作类型和操作方式？DMA方式一般有哪几种操作类型和操作方

式？

DMA方式的操作类型是指进行DMA操作的种类，一般有3种：

（1）数据传送：将源介质中的数据传送到目的介质中，包括DMA读（M I/O）和DMA

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