接口与通信设备培训课程PPT课件( 69页)

发送数据 缓冲存储
接收数据 缓冲存储
控制 寄存器
状态 寄存器
信 格式变换。
号 变 换 接口信号线
软件将对接口的控制信息 写入控制寄存器，完成对
接口的控制。
记录接口的状态、错误。外设 的情况等。CPU通过读状态
地址总线 地 址
读写控制 译 码
中断
接口
寄存器了解接口的情况。
控制
电路
实现对接口的内部时序控
接口电路的构成——控制和状态寄存器（续）
例如：串行接口COM1的I/O地址范围3F8～3FF共8个地址 。
部分定义如下：
寄存器名
寄存器 I/O 类型 地址
寄存器功能
接收保持寄存器 数据 3F8
接收数据缓存
发送保持寄存器 数据 3F8
发送数据缓存
中断允许寄存器 控制 3F9 设置哪些中断可以发生
中断状态寄存器 状态 3FA 产生中断的具体中断源
7.1.3 接口软件
中断控制方式实例
以打印控制为例, 说明中断控制的基本过程：每台打印机都设有自 己的缓冲寄存器，CPU用访问指令启动打印机，并将要打印的数据传送 到打印机的数据缓冲寄存器；然后, CPU可继续执行原来的程序，打印 机开始打印这批数据。这批数据打印完成后，打印机向CPU发出中断请 求, CPU接到中断请求后对打印机进行中断服务，如再送出一批打印数 据等, 然后又继续执行原来的程序。
接口软件： 运行在主 机系统
主机 系统
(CPU 系统)
总
接口
线
电路
连接电缆
外部 设备
接口的指标
• 传输速度、传输距离、传输媒介类型； • 可靠性（差错控制） 、安全性（保密）； • 资源占用（包括CPU时间、中断、DMA等）；
• 使用方便性和高层协议功能。
7.1 计算机接口原理——接口的功能
接口的基本功能
制，实现中断，管理缓存，
写状态寄存器等。
控制和状态寄存器
接口电路的构成——控制和状态寄存器 由地址译码器确定控制和状态寄存器地址，不同的接口电路 占用不同的I/O端口地址。
在Windows 下，通过设 备管理器可 以看到一些 接口的I/O地 址。如串行 接口COM1 的I/O地址：
控制和状态寄存器
CPU工作状况 主程序执行
中断服务子程序
响
中
应
断
中
返
断
回
启动打印机 数据传送
响
中
应
断
中
返
断
回
数据传送
打印机工作状况
准备
打印
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
打印
空闲
交换数据 交换数据
7.1.3 接口软件
计数器
7.1.3 接口软件
查询控制方式：查询式传送控制方式也称为异步传送，
它是指当CPU需要与外设备交换数据时，首先查询设备的 状态，只有在设备准备就绪时才进行数据传输。查询式输 入和输出程序控制流程如图所示。
7.1.3 接口软件
中断控制方式：程序查询法是CPU等待工作，而中断控
制方式是外部设备等待方式。只有当外部设备数据已经准 备好以后，才向CPU发出请求中断信号，在CPU允许中断 的情况下，CPU暂时中断现行的工作，转而执行外部设备 数据输入/输出任务的中断程序。一旦中断子程序处理结束， CPU立即返回主程序，继续执行因中断暂时放下的工作。
数据传送：CPU执行输入/输出指令与外部设备交换数据。 数据缓冲：用于实现输入输出过程中的暂存。接口电路中存
储机制可以是寄存器（1~2个字节）、FIFO存储器（数十到 数百字节）、或是普通数据存储器。 信号变换：完成计算机数字信号与I/O设备信号（如模拟信 号、开关信号、计数脉冲等）的相互转换。 中断：接口电路一般有中断功能，以提高接口程序的效率。
接口的高级功能
差错控制：实现检错或纠错。 高层通信协议：实现呼叫、数据加密、流量控制等。 即插即用、电源管理、动态配置等。
接口软件与硬件
接口软件、I/O总线、接口电路和连接的外部设备的关系
接口软件
IN AL,07 OUT 08,AL
…
产生特定地址的 I/O总线信号
特定的总线地址信 号对特定的接口电
第七章
接口与通信设备
第7章 接口与通信设备
7.1 计算机接口原理 7.2 串行接口 7.3 并行接口 7.4 USB接口 7.5 IEEE 1394接口 7.6 红外线接口 7.7 蓝牙接口 7.8 远程通信设备 7.9 网络通信设备
7.1 计算机接口原理
接口——用于完成计算机主机系统与外部设备之间的信息 交换。接口由接口硬件（接口电路、连接器、连接电缆等) 和接口软件(程序)组成。
FIFO控制寄存器 控制 3FA 实现FIFO和DMA控制
线路控制寄存器 控制
3FB
实现数据位数、校验等设 置
线路状态寄存器 状态
3FD
指示接收、发送和错误状 态
…
…
……
线路状态寄存器位定义
位
含义
0
接收到数据
1
接收超时错误
2
接收奇偶错误
3
接收帧错误
4
接收间隔错误
5 发送寄存器缓存空
6
发送缓存空
7
发送FIFO错误
路有效
计算机 主机系统
ICH I/O总线
接口 电路1
外部设备1
接口 电路2
外部设备2
I/O接口连接器
接口的基本构成 实现数据I/O缓冲，实现异
接口电路的构成（例）
步的CPU传送和接口传送， 减少CPU的开销。
完成接口的电
平变换、数据
双 数据总线 向
缓
受控于接口控
冲
制电路，完成
双向传送。
完成CPU对总特 定的地址的线 I/O 读写的识别。
缓冲存储机制
接口电路的构成——数据缓冲存储接口电路在发送 和接收过程中，都有缓冲存储机制。多数缓存机制 为FIFO方式。
例如：某接口电路具有16字节的发送和接收FIFO
：
16字节发送FIFO
接口软件写入
已写入未发出数据
接口电路发送
16字节接收FIFO
接口软件读取 已收到未读取数据
接口电路接收
数据变换
接口软件需要及时掌握接口电路的状态，以便及时处理接口电 路中出现的各种事件。
接口软件的程序控制方式主要有三种，即查询控制方式、中断控 制方式和DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）控制方式。
接口电路
总 线 控 制 接 口
发送FIFO 接收FIFO
发送电路
连
计数器
接
器
接收电路
数据变换可以是电平变换（如RS-232串行接口）、脉冲变 换（如红外接口）、差分变换（如USB），也可以是数模变 换（如音频）等。
例如：三种基本输出变换：
5V
-5V
电平变换
01
脉冲变换
5V
0V 5V
差分变换 0V
7.1.3 接口软件
接口软件是实现接口功能的软件部分，接口软件连接应用程序 与接口电路。