1微机接口技术概述
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➢ 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
17.11.2020
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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。
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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
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。
• 考核：
• 平时成绩20%Biblioteka Baidu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
• 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。
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。
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。
1微机接口技术概述
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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。
• 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
• 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。
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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 开关量
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。
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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：
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)。
➢ 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。
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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
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。
• 考核：
• 平时成绩20%Biblioteka Baidu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
• 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。
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。
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。
1微机接口技术概述
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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。
• 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
• 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。
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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 开关量
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。
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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：
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)。