接口与通信要点

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资源描述

1第一章概述1、(1)微处理器:一个能独立工作的中央处理器CPU。它包括运算器ALU、控制器CU和一组寄存器堆。简称MP或MPU。(2)微型计算机主机,简称MC。它包括微存储器、存储器、I/O接口、总线系统、时钟、电源、地。(3)微型计算机系统,简称MCS。它包括微型计算机主机、系统软件、应用软件、I/O设备。2、(1)单片微型计算机。把微处理器、ROM、RAM、I/O接口、总线、时钟电路集成封装在一块芯片中。(2)单板微型计算机。把微处理器、ROM、RAM、I/O接口、总线、时钟电路制作在一块印刷电路板上。(3)组装式的通用微型计算机系统。以单板微型计算机和单片微型计算机为中心,配上I/O设备和I/O驱动器及各种控制面板和电源等,再加上计算机工作的软件,构成组装式的通用微型计算机系统。3、Intel8086由两个独立的功能部件组成:执行部件EU和总线接口部件BIU。4、总线:微型计算机中模块到模块之间传输信息的通道,是各种公共信息线的集合。形成总线的信号线有(亦即总线的功能就是传输以下三组信息。):(1)地址线、数据线、命令线;(2)数据握手信号线;(3)总线控制线。5、总线分类:(1)片内总线:分为单总线结构、双总线结构和三总线结构;(2)片间总线:包括数据总线、地址总线、控制总线;(3)内总线:包括片间总线、电源线、地线、备用线。(4)外总线。6、接口:两个模块之间的连接点。7、接口电路的功能:(1)数据缓冲(2)寻址(3)命令译码(4)同步控制(5)总线仲裁(6)中断功能(7)数据转换功能(8)信号电平转换(9)信号驱动与隔离。8、通信:两个模块之间的信息交换。第三章存储器接口1、存储器分类:内存储器和外存储器。2、RAM存储器分类:静态RAM和动态RAM。3、ROM存储器分类:掩膜ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)。4、半导体存储器的主要性能指标:存储容量、存取时间、成本、功耗、可靠性。5、设计存储器考虑的因素:容量、速度、功耗、易失性、可靠性。6、SRAM芯片既可读又可写,DRAM芯片需要刷新电路。7、存储器接口主要应考虑以下几个方面:(1)CPU总线的负载能力;(2)存储器的地址分配和片选问题;(3)控制信号的连接;(4)CPU的时序和存储器芯片的存取速度的配合。8、当CPU提供的地址线位数多,而存储器用不完时的解决办法:(1)部分译码法:指系统地址总线中只有一部分参与译码。(2)全译码法:系统地址中的全部参与译码。9、存储器扩充:当系统所配置的存储容量不够时,需要扩充,这有两种情况,一种是在系统地址总线宽度所允许的范围内扩充,另一种是在系统总线宽度所允许的范围内扩充。在系统总线宽度所允许的范围内扩充:(1)用开关控制体选的方法;(2)用存储2器地址变换扩大存储器容量。第四章CPU与接口交换数据的方式1、传送数据的四种方式:程序查询传送方式、中断方式、DMA方式、I/O处理机方式。2、程序查询传送方式的特点:(1)CPU和外设只能串行工作,各外设也只能串行工作;(2)I/O设备只能处于被动地位;(3)需要的硬件支持简单;(4)编程容易、简单;(5)CPU效率低。3、中断的概念:中断是外设终止CPU当前正在执行的程序,使CPU转向运行中断服务程序,一旦中断服务程序运行结束,就返回原程序继续工作的机制。4、断点:主程序暂停执行指令的地址称为“断点”。5、中断的优点:解决了快速主机和中、慢速外设速度不匹配的矛盾,大大提高了主机的工作效率。还能实现如下一些功能:(1)分时操作;(2)实现实时处理;(3)故障处理。6、中断的类型:(1)按中断源产生的部位分类:中断源可分为内中断、外中断、软中断。(2)按中断服务程序入口地址形成方式分类:中断源可分为向量中断、非向量中断。7、中断处理过程:中断请求、中断排队、中断响应、中断识别、保护现场、中断服务、恢复现场、中断返回。8、向CPU传送中断请求的三种方式:独立中断请求线、公用中断请求线、二维结构的中断请求线。9、中断优先顺序排队取决的因素:中断源的紧迫性、设备的工作速度、数据恢复的难易性、要求CPU提供的服务量。10、中断识别的两种方法:软件查询、硬件方法(当CPU响应中断后,被响应的中断源通过硬件电路自动地向CPU提供一个向量地址,不同的中断源向量地址不同)。11、保护现场需要保护的现场包括:断点、程序状态字PSW、可能被中断程序破坏的某些通用寄存器的内容。12、中断方式与程序查询传送方式的比较:(1)两者都能实现CPU和外设之间数据的输入/输出:中断方式能处理突发事件,查询方式不能;(2)都有额外开销;(3)中断方式中,I/O设备准备好后,主动向CPU提出请求,可以及时被CPU响应;查询传送方式中,I/O设备被动的被CPU查询。(4)查询方式需要的硬件比较简单,而中断方式需要的硬件比较复杂;(5)查询传送方式的程序设计比中断的简单。13、8259A的工作方式:设置优先权方式、结束中断处理方式、屏蔽中断源方式、中断触发方式、数据线连接方式。14、8259A的中断操作功能:如何引入中断请求、中断屏蔽的方式、设置优先级、与系统总线的连接、结束中断处理的方式。15、DMA的概念:直接存储器存取DMA是指I/O设备与计算机内存储器之间直接进行数据交换,而不再通过CPU进行传送。16、DMA操作类型:数据传送、数据校验、数据检索。17、DMA操作方式:单字节操作方式、连续操作方式、请求操作方式、级联操作方式。18、程序查询传送方式、中断传送方式、DMA方式的比较:(1)程序查询传送方式中,微机与外设之间的数据传送由程序来控制,这是最简单的传送方式;3(2)中断传送方式是由外部设备发出中断请求,迫使微型机暂停正在执行的程序,转而为外部设备服务的一种数据传送方式;(3)DMA方式是由DMA控制器来控制的,它能直接在外围设备与存储器之间进行数据传送,而不需要CPU的干预,适用于进行大量的数据传送。19、CPU与I/O处理机方式之间的信息交换包括两个阶段:初始化设置阶段和命令控制阶段。20、I/O处理机方式和DMA方式的比较:I/O处理机方式在I/O处理机控制下完成,DMA方式在DMA控制器的控制下完成。I/O处理机和DMA控制器的比较,相同之处:(1)都能控制设备进行DMA传送,数据的传输速度和效率都很高;(2)都有能实现DMA传送的硬件逻辑电路;(3)都是用总线请求方式从CPU中接管总线,成为总线的主设备。不同之处:(1)I/O处理机有自己的指令系统,能执行通道程序;(2)I/O不仅能完成数据传送,还能完成对数据的装配/拆卸、检测、纠错等处理;而DMA只能完成数据传送;(3)I/O内部寄存器的初始化靠自己完成,DMA内部可编程寄存器的初始化靠CPU完成;(4)有I/O的系统要比只有DMA的系统软硬件配置要复杂;(5)I/O适合配置较多外设的计算机系统。第五章并行接口1、并行接口分为简单的并行接口和可编程的并行接口两大类。2、可编程的并行接口的组成:数据寄存器、控制命令寄存器、状态寄存器、中断控制逻辑电路、时序逻辑控制电路。第六章定时/计数技术1、可编程定时/计数器8253的主要特点:(1)有3个独立的16位计数器;(2)每个计数器都可以按照二进制或BCD码计数;(3)每个计数器频率可达2MHz;(4)每个计数器都有六种不同的工作方式;(5)所有的输入输出都与TTL兼容。2、8253与I/O设备的接口信号线:(1)计数器时钟信号CLK(作用是在8253进行定时或计数工作时,每输入1个时钟脉冲信号CLK,便使计数值减1);(2)计数器门控选通信号GATE(作用是禁止、允许或开始计数过程);(3)计数器输出信号OUT(作用是计数器工作时,每来1个时钟脉冲,计数器减1,当计数器减为终值,就在输出线上输出一OUT信号,以示定时或计数已到)。3、8253芯片的每个计数器都有六种不同的工作方式,区分这六种工作方式的主要标志有3点:输出波形不同、启动计数器的触发方式不同、计数过程中门控信号GATE对计数操作的控制不同。第七章数据通信基础1、通信系统包括:信源、交换器、信道、反转换器、信宿。2、数字通信系统的主要性能指标:有效性、可靠性、适应性、经济性、保密性、标准性、维修性、工艺性。3、信道是指以传输媒介为基础的信号通路。信道的作用是传输信号,包括传输媒体和有关中间通信设备。4、调制:将信源发出的原始电信号转换成适合于在信道上传输的电信号的过程。解调:将已调制的信号恢复成原来的数字信号的过程。5、调制器:将计算机中的数字信号翻译成可沿电话线传送的脉冲信号的信号转换装置。解调器:把声音信号转换成计算机能接收的数字信号的信号转换的装置。46、多路复用:指多路独立信号同时利用同一信道进行传输。包括复合、传输、分离三个过程。常用多路复用技术:频分多路复用(FDM)和时分多路复用(TDM)。7、通信协议:为了使数据通信能圆满进行,通信双方在通信内容、怎样通信以及何时通信等方面要遵从相互可以接受的一组约定和规则,这些约定和规则的集合称之为通信协议。8、异步串行通信的基本特点是:以字符为信息单位传送。同步串行通信的基本特点是:以数据块(字符块)为信息单位传送。9、差错控制方式有三种:检错重发、前向纠错、混合纠错。第十章人-机接口1、人-机接口一般用于计算机信息处理和控制系统。它要完成两大功能:(1)把人的意愿通过输入设备以命令和数据的形式输入给计算机;(2)计算机对人的输入信息进行加工、处理,对人的要求作出回答,这要通过输出设备完成。简言之,人通过输入设备来输入信息给计算机,通过输出设备接收计算机的信息。2、按键开关应满足的要求:可靠性、寿命长、手感好。3、目前最长使用的显示设备有阴极射线管CRT、发光二级管LED、液晶、等离子体等。4、LED具有发光亮度高、工作稳定、寿命长、抗干扰能力强等特点。第十一章模拟接口1、D/A转化器的性能参数:分辨率、转换时间、精度、线性度。2、A/D转换器的参数:分辨率和量化误差、静态误差、转换时间。3、A/D转换电路的工作原理类型:(1)双积分式A/D转换;(2)逐次逼近型A/D转换;(3)并行A/D转换,串-并型A/D转换。4、A/D转换器与CPU接口的任务:(1)发转换启动信号;(2)取回“转换结束”状态信号;(3)读取转换的数据;(4)进行通道寻址;(5)发S/H控制信号。5、CPU检查判断A/D转换结束标志信号的常用方法:(1)中断方式;(2)查询方式;(3)软件延时方式;(4)DMA方式。一般来讲,如果系统的参数不多,且变换速度比较快、A/D转换的转换时间比较短,则多采用查询方式或软件延时方式。相反,如果系统参数比较多、变换速度比较慢,所采用的A/D转换芯片的速度又比较慢,一般采用中断方式。6、A/D转换的程序设计步骤:(1)启动A/D转换;(2)查询、中断或软件延时等待A/D转换结束;(3)读回转换结果。卷子上的题1、写出下列芯片的功能。MC1488:TTL电平到串口电平的转换。74LS273:数据锁存、功率驱动。74LS244:单向三态缓冲器、驱动器。8253:定时/计数器。Intel8279:键盘显示接口芯片。74LS48:BCD-七段译码驱动器。DAC0832:8位数/模转换芯片。(把数字量转换为模拟量。)ADC0808、0809:8位A/D转换器。(由两部分组成:8通道多路模拟开关、逐次逼近型A/D转换器)AD574:12位A/D转换器。2、RS-232C是串行通信总线,USB是串行通信总线。RS-232C电平与TTL电平不5能直接连接,因为两者电平不同,RS-232C是负逻辑,TTL是正逻辑。3、数字通信系统中的数字调制有幅度键控ASK、频率键控FSK、相移键控PSK。4、简述接口的功能。答:(1)执行CPU命令的功能;(2)返回外设状态的功能;(3)数据缓冲的功能;(4)设备寻址的功能;(5)信号转换的功能;(6)数据宽度与数据格式转换的功能。5、简述定时器/计数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