第3章 微机接口技术.ppt

§3 微机接口技术 §3.1 微机接口技术概述 概念及特征 概念 微型计算机与外部设备之间的公用边界，把微型机与外界各种检测、控制对象联系起来的纽带和桥梁。 特征 （1） 利用软、硬件综合完成某一特定任务的技术。 （2） 微机接口的基本任务：把微处理机和外部设备连接起来，使两者之间正确的交换和传递信息。 微机接口技术的发展 第一阶段：用TTL、MSI构成的简单功能接口。 第二阶段：可编程接口：8155、8279、8255等。 第三阶段：智能接口或通用外围接口，接口内部有微处理器（单片机）：如MCS-51、MCS-96等,如现在的很多打印机接口就是用51系列单片机来做的。 第四阶段：功能接口板，如工业控制计算机的输入输出控制板卡：研华的818、812等计算机板卡。 计算机板卡简要介绍： 与计算机的连接： 1）PCI插槽 ；2）ISA插槽；3）USB接口 计算机从采集卡获得数据的方式： 1）TIMER方式； 2）中断方式；3）DMA方式 微型计算机的基本结构 三总线结构 AB（Adress Bus）、DB（Data Bus）、CB（Control Bus）。 2 总线的结构类型 单总线、双总线、双重总线（对于需要DMA控制器的场合是必须的）。 接口的基本功能与结构 基本功能 （1） 微机与外设间传递数据的中途缓冲站。 （2） 正确寻址与微机交换数据的外设。 （3） 提供微机与外设间交换数据所需的控制逻辑和状态信号。 基本结构 I/O端口的编址方式 存储器映像方式 将I/O端口与存储单元同等看待，一起编址。如MCS-51等。 隔离I/O方式 将I/O端口与存储器作不同的处理，分开编址，形成相互隔离的I/O和存储器两个地址空间，如Z-80、Intel公司的CPU等。 I/O读写控制信号： 、 M读写控制信号： 、 注意：访问I/O端口必须用专用的I/O指令。 PC系列机的I/O端口编址 直接寻址：输入指令：IN AL, Port （1字节） 和 IN(E) AX, Port (2字节) 输出指令：OUT Port, AL （1字节） 和OUT Port, (E) AX(2字节) 间接寻址：输入指令：IN AL, Dx 和 IN(E) AX, Dx 输出指令：OUT Dx, AL 和 OUT Port, (E) AX 注意： （1）PC系列微型计算机有标准I/O端口地址，并有详细分配表。 （2） 用户要自己开发接口电路板时，只能使用计算机未用的地址。 在使用计算机板卡时，为方便用户使用，所有的计算机板卡都有地址设置功能，注意不能与声卡、网卡及其它采集板卡冲突。 例：研华板卡上有DIP开关进行地址设置。 I/O同步控制方式 同步控制的概念 概念：微机基本系统与I/O外设之间数据传送的管理方法，是微机系统的一种调度策略。 目的：实现MPU与I/O设备之间操作的同步，以实现两者间正确有效的数据传送。 原因：速度差异（MPU速度快，外设速度多种多样） I/O设备的同步控制方式 程序查询式：MPU检测状态端口，看是否准备好。 I/O设备被动。 中断驱动式：向MPU发中断请求，MPU被动。 直接存取存储式：不需MPU介入，M与I/O直接进行数据传送。 专用I/O处理器式： I/O处理器完成各种操作。 §3.2 总线连接技术 总线概念：在模块与模块之间或者设备与设备之间传送信息、相互通信的一组公用信号线。 特点：公用性；在同一时刻总线上只能允许一对模块进行信息交换。 总线连接技术内容： 物理连接：电缆的选择与连接、缓冲器的驱动、接收器的选择与连接、屏蔽、抗干扰等。 电信号连接技术：基本信息线的缓冲、匹配、总线握手、总线判决和中断技术。 总线握手技术 总线完成一个传输周期分成四个阶段： 总线请求和仲裁、寻址阶段、传输阶段、结束阶段。 概念 主模块取得总线使用权后，如何在主模块和从模块之间实现高速而可靠的寻址与数据传送。 总线握手方法 （1） 同步总线协定：控制源只有一个时钟振荡器，时钟脉冲的前沿和后沿分别指明一个总线周期的开始和结束。高速 （2） 异步总线协定：一问一答方式，适应高低速传输。 （3） 半同步总线协定：多一个Wait信号线，同速时Wait不用，相当于同步；不同速时发Wait，相当于异步。 （4） 周期分裂式总线协定： 总线判决技术 适用范围：多处理器或带DMA控制器的单处理器。 总线判决方法： （1）菊花链判决（串行或串联判决）：三线菊花链最多。 总线请求BR、总线允许BG、总线忙BB。 （2） 二维总线判断。 §3.3