接口复习笔记

填空题 10*1=10 单选 10*1=10 判断题 10*1=10 简答题 4*8=32

应用题 10+13+15=38 应用题：(1)读图，电路地址分配；(2)波形绘制（电子计数器，时间常度绘制）；(3)并行口（8255） 课本

第一章 第10页 6,7,8 第二章 第19 页 1,2,5,6 第三章 第33页 2,5,6,7

第四章 第58页 2,9,14,19,20,27 第五章 第87页 1,4,7,14,17 第六章 第105页 5,13,15

第七章 第154页 3，4，9,18,22

第八章 第184页 1,2,5,6,7,10,11,12,13,16,19,20,21,22,24,25,28,29,35 第九章 第210页 1,6,8,21 第十章 第226页 1,4,11,12 第十一章 1,2,4

第十二章 第321页 1,3

第一章 概述

5. 什么是I/O设备接口？

设备接口是指I/O设备与本地总线之间的连接电路并进行信息交换的中转站。 6. I/O设备接口一般应具备哪些功能？ （1）执行CPU命令 （2）返回外设状态 （3）数据缓冲 （4）信号转换 （5）设备选择

（6）数据宽度与数据格式转换 6. I/O设备接口由哪几部分组成？

一个能够实际运行的I/O设备接口，由硬件和软件两部分组成。 7. I/O设备接口与CPU之间交换换数据有哪几种方式？ 主要有三种方式：

查询方式：

优点：接口简单，易于实现；缺点：查询占CPU机时 应用：适用于CPU不太忙的情况 中断方式：

优点：提高了CPU的效率

应用：适用于CPU较忙的场合，尤其是实时控制和紧急事件处理 DMA方式：

优点：传输过程无需CPU干预；缺点：硬件开销大 应用：适合高速、大批量数据传输

第二章 总线技术

1. 什么是总线？总线在微机系统中起什么作用？

所谓总线就是一组传输信息的信号线。总线最基本的任务是微处理器对外连接和传输信息。 2. 微机总线由哪些信号线组成？

（1）数据总线（2）地址总线（3）控制总线 （4）电源线和地线 5. 总线与接口有什么关系？为什么接口设计者对总线很关心？

接口对总线有依赖性，总线是I/O接口硬件设计中除I/O设备之外的另一个必须考虑的因素。

6.ISA总线有什么特点？

（1）支持16MB存储器地址的寻址能力和64KBI/O端口地址的访问能力； （2）支持8位和16位的数据读写能力；

（3）支持15级外部硬件中断处理和7级DMA传输能力；

（4）支持的总线周期，包括8/16位的存储器读/写周期、8/16位I/O读/写周期、中断周期和DMA周期。

第三章 I/O端口地址译码技术

2. 什么是端口？在一个接口电路中一般拥有几种端口？

端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器。三种，命令端口、状态端口、数据端口 5. 输入/输出指令（IN/OUT）与I/O读/写控制信号（RD/WR）有什么对应关系？

他们是为完成I/O操作这一共同任务的软件和硬件相互依存、缺一不可的两个方面。在程序中，执行IN指令使IOR信号有效，完成读（输入）操作；执行OUT指令使IOW信号有效，完成写（输出）操作。

6. 在设计I/O设备接口时，为防止地址冲突，应该怎样选用I/O端口地址？

（1）凡是由系统配置的外部设备所占用了的地址一律不能使用。

（2）原则上讲，未被占用的地址，用户可以使用，但计算机厂家声明保留的地址不要使用，否则，会发生I/O端口地址重叠和冲突，造成用户开发的产品与系统不兼容而失去使用价值

（3）用户可使用300~31FH地址，这是PC微机留作原型插件板用的，用户可以使用。 7. I/O端口地址译码电路的作用是什么？试分析I/O地址译码电路的输出信号选择接口芯片的物理含义？

CPU通过I/O地址译码电路把来自地址总线上的地址代码翻译成为所要访问的端口。 I/O地址译码电路的输出信号中只有1根CS片选信号，且低电平有效。CS=0，有效你，芯片选中；CS=1，无效，芯片未选中。

CS的物理含义是：当CS有效，选中一个接口芯片时，这个芯片内部的数据线打开，并与系统的数据总线连通，从而打通了接口电路与系统总线的通路；而其它芯片的CS无效，即未选中，于是芯片内部呈高阻抗，自然就与系统的数据总线隔离开来，从而关闭了接口电路与系统总线的通路。

第四章 定时/计数器

2. 定时与计数是什么关系?

定时的本质是计数，只不过这里的“数”的单位是时间单位。

8. 82C54A有6种工作方式，其中使用最多的哪几种方式？区别不同工作方式应从哪三个方面进行分析？

6中方式：0方式；1方式；2方式；3方式；4方式；5方式。

区分82C54A的不同工作方式组要从功能、启动/停止及输出波形三个方面进行分析。 9.计数初值或定时常数有什么作用？如何计算82C54A的定时常数？

由于82C54A内部采用的是减法计数器，因此，在它开始计数（定时）之前，一定要根据计数（定时）的要求，先计算出计数初值（定时常数），并装入计数初值寄存器。然后才能在门控信号GATE的控制下，由时钟脉冲CLK对减法计数器进行减1计数，并在计数器输出端OUT长生波形。

14.假设82C54A的端口地址为304H~307H，试按下列要求，分别编写3个技术通道的初始化及计数初值装入程序段（指令序列）。

计数器0：二进制计数，工作在0方式，计数初值为1234H。

计数器1：BCD码计数，工作在2方式，计数初值为100H 计数器2：二进制计数，工作在4方式，计数初值为55H

19.要求产生25kHz的方波，则应向方波发生器写入的计数初值是多少？方波发生器的GATE=1，CLK=1.19318MHz。

20.若要求产生1ms的定时，则应向定时器写入的计数初值是多少？定时器工作在0方式，GATE=1，CLK=1.19318MHz。

27.如何利用82C54A设计一个定时器？（可参考例4.5）

第五章 中断技术

1. 什么是中断？中断的实质是什么？

中断是指CPU在正常运行程序时，由于外部/内部随机事件或由程序预先安排的事件，引起CPU暂时中断正在运行的程序，而转到为外部/内部事件或为预先安排的事件服务的程序中去，服务完毕，再返回去继续执行被暂时中断的程序。

从程序的逻辑关系来看，中断的实质就是程序的转移。 4. 什么是中断号？它有何作用？如何获取中断号？

中断号是系统分配给每个中断源的代号，以便识别和处理。 中断号在处理中断过程中起到很重要的作用，在采向量中断方式的中断系统中，CPU必须通过它才可以找到中断服务程序的入口地址，实现程序的转移。

可屏蔽中断的中断号是在中断响应周期从中断控制器获取的；软中断INT nH的中断号（nH）是由中断指令直接给出的；不可屏蔽中断NMI及CPU内部一些特殊中断的中断号是由系统预先设置好的。

7. 什么是中断向量和中断向量表？其作用如何？如何填写中断向量表？

由于中断服务程序是预先设计好并存放在程序存储区，因此，中断服务程序的入口地址由服务程序的段基址CS（2个字节）和偏移地址IP（2个字节）两部分共4个字节组成，中断向量IV就是指中断服务程序的这4个字节的入口地址。

把系统中所有的中断向量集中起来放在存储器的某一个区域内，这个存放中断向量的存储区就是中断向量表IVT或中断服务程序入口地址表（中断服务程序首址表） 14. 中断向量修改的目的是什么？修改中断向量的方法与步骤？

中断向量修改是解决系统中断资源共享的一种手段，也是用户利用系统中断资源来开发可屏蔽中断服务程序的常用方法，具有实际意义。

MS-DOS程序中，中断向量修改的方法是利用DOS功能调用INT 21H的35H号功能和25H号功能。

中断向量修改的步骤：

（1）调用35H号功能，从向量表中读取某一中断号的原中断向量，并保存在字变量中 （2）调用25H号功能，将新中断向量写入中断向量表中原中断向量的位置，取代原中断向量

（3）新中断服务程序完毕后，再用25H号功能将保存在字变量中的原中断向量写回去，恢复原中断向量。

17. 如何利用微机系统的主片82C59A设计一个中断应用程序？（参考例5.1）

第六章 DMA技术

5. DMA控制器在微机系统中有哪两种工作状态？其各自工作特点如何？

主动态和被动态

在主动态时，DMAC取代CPU，获取了对系统总线的控制权，成为系统总线的主控者，向存储器和外设发号施令。此时，它通过总线向存储器发出地址，并向存储器和外设发读/写信号，以控制在存储器与外设之间或存储器与存储器之间直接传输数据。

在被动态时，它接受CPU对它的控制。

13. 实际中，对DMA资源的应用有两种情况，一是利用系统的DMA资源，一是自行设计DMA系统。用户对这两种应用情况所做的工作有什么不同？用户是否可以对系统的DMA控制器重新初始化？为什么？

15.如何进行DMA传输的传输参数设置？（参考6.6.2节传输参数设置举例）

第七章 并行接口

3. 并行接口82C55A外部特性最重要的是3个8位端口PA、PB和PC，它们可以连接任何并行设备，了解与熟悉其功能及连接特点是在硬件上设计并行接口的必要基础，你熟悉它吗？

A端口和B端口只做输入/输出的数据端口用。C端口比较特殊，它除了作数据端口外，还可作状态端口、专用联络线和按位控制用：作数据端口、作状态端口、作专用（固定）联络信号线、作按位控制用

4. 82C55A有哪几种工作方式？各有何特点?

有三种工作方式:0方式、1方式、2方式 0方式——基本输入/输出方式 特点：82C55A一次初始化只能把某个并行端口设置成输入或输出，即单向输入/输出，不能一次初始化给置成既输入又输出；不要求固定的联络（应答）信号，无固定的工作时序和固定的工作状态字；适用于无条件或查询方式与CPU交换数据，不能采用中断方式交换数据。

1方式——选通输入/输出方式 特点：82C55A一次初始化只能把某个并行端口设置成输入或输出，即单向输入/输出，要求固定的联络（应答）信号，有固定的工作时序和固定的工作状态字；适用于条件或中断方式与CPU交换数据，不使用无条件方式交换数据。

2方式——双向选通输入/输出方式 特点：一次初始化可将A端口设置成既输入又输出，具有双向性；要求有两对固定的联络（应答）信号，有固定的工作时序和固定的工作状态字；适用于条件和中断方式与CPU交换数据。

9. 82C55A的C端口的功能在3种不同的工作方式下有什么不同？

18. 试编写一个产生从PC0输出连接方波的程序段？

22. 如何设计82C55A设计一个声-光报警器接口？（参考例7.1）

第八章 串行通信接口

1. 串行通信有哪些基本特点？

（1）串行通信是在1根传输线上，按位传输信息，并且，在一根线上既传输数据，又传输联络控制信号。数据与联络控制信号要混在一起

（2）为了识别在一根线上串行传输的信息流中，哪一部分是联络信号，哪一部分是数据信号，以及传送何时开始，要求通信双方约定串行传输的数据有固定的格式。这个格式有异步数据格式和同步数据格式之分

（3）在串行通信中，对信号的逻辑定义采用负逻辑和高压电平，与TTL不兼容，因此，在通信设备与计算机之间需要进行逻辑关系及逻辑电平的准换

（4）串行通信要求双方数据传输的速率必须一致，以免因速率的差异而丢失，故需要进行传输速率的控制

（5）串行通信易受干扰，出错难以避免，故需要差错的检测与控制 （6）串行通信既可用于近距离，又可用于远距离。 2. 什么是串行通信的全双工和半双工？

半双工：可分时进行双向传送——方向切换 全双工：可同时进行双向传送

5. 错误校验为什么一般都只在接收方进行？

一般在接收程序中采用软件方法，从接口电路状态寄存器中，读出错误状态位，进行检测，判断有无错误，或通过调用BIOS软件中断INT 14H(串行口服务)的状态查询子程序检测。

6. 串行通信的基本方式有异步通信方式和同步通信方式。何谓异步通信？何谓同步通信？试说明这两种方式的不同之处？

异步通信方式—以字符为单位：指字符与字符之间是异步的，字符内部位与位之间的传输是同步的。

位同步通信方式—以数据块为单位：不仅要求字符内部的位与位之间的传输是同步的，并且要求字符与字符之间的传输也是同步的。

不同：异步通信方式的传输速率低，同步通信方式的传输速率高。异步传输的传输设备简单，易于实现，同步传输的传输设备复杂，技术要求高。

7.什么是波特率(Baud )？波特率在串行通信数据传输速率控制中起的作用？

波特率：每秒传输串行数据的位数 。数据传输速率的控制是通过波特率时钟发生器和设置波特率因子来实现的。

10. 什么是波特率因子(Factor)？使用波特率因子有什么意义？

发送/接收1位数据所需的时钟脉冲个数,其单位是：个/位。

为了提高发送/接收时钟对串行数据中数据位的定位采样频率，避免减少假启动和噪声干扰。

11. 波特率、波特因子和时钟脉冲（发送时钟与接收时钟）之间的关系是什么？

TXC(RXC)=Baud x Factor

12. 当波特率为9600bps，波特率因子取16时，则发送器和接收器的时钟频率应选择为多少？

13. 如何设计一个波特率时钟发生器？（参考例8.3）

16. 设异步通信的1帧字符有8个数据位，无校验，1个停止位。如果波特率为4800bps，则每秒能传输多少个字符？

19. 采用EIA-RS-232C标准进行通信时，对近距离只使用3根接口信号线就可以，是哪三根信号线？

只使用 TxD(2号线发送数据线)、RxD(3号线接收数据线)、SG(7号线信号地线) 20. EIA-RS-232C标准对信号的逻辑1和逻辑0是如何定义的？为什么要这么定义？

逻辑1（Mark）在驱动端为－5V~－15V，在负载端要求小于－3V 逻辑0（Space）在驱动端为+5V~+15V，在负载端要求大于+3V 原因：为了提高抗噪声干扰的能力和补偿传输线上的信号衰减。 21. EIA-RS-232C标准与TTL之间进行什么转换？如何实现这种转换？

单向转换和双向转换。EIA与TTL之间的转换采用芯片来实现，单向转换芯片有TTL-EIA的，MC1488、SN75150；有EIA-TTl的，MC1489、SN75154

双向转换芯片有MAX232

22. EIA-RS-232C标准的连接器（插头插座）有哪两种类型？它们是否兼容？

DB-25型和DB-9型

24. 如何实现RS-232C向RS-485的转换？

利用RS-232接口的DTR、RTS信号控制MAX485的DE、RE端，实现半双工工作模式，先将RS-232的信号电平转换为TTL电平，再与MAX485相连 25. 串行通信接口电路的基本任务有哪些？

1. 实现数据格式化:异步,起/止位的处理;同步,SYN等的处理 2. 进行串←→并转换:发送,并→串;接收,串→并

3. 进行错误检测:发送,生成奇偶校验位或其他校验码;接收,检错/纠错 4. 提供符合EIA-RS-232C接口标准所需要的信号线:远程,9根;近程,3根 5. 进行TTL与EIA间的电平转换:接收,EIA→TTL;发送,TTL→EIA 6. 控制数据传输速率:选择和控制波特率

28. 8251A初始化的内容是什么？在对8251A进行编程时，应按什么顺序向它的命令端口写入

命令字？为什么要采用这种顺序？

内容：先写内部复位命令，再写方式命令，最后写工作命令 顺序：内部复位—方式命令字—工作命令字1—工作命令字2......

原因：方式命令字和工作命令字均无特征位标志，且都是送到同一命令端口，所以在向8251A写入方式命令字和工作命令字是，需要按一定的顺序，这种顺序不能颠倒或改变，若改变了这种顺序，8251A就不能识别，也就不能正确执行。

29. 甲、乙两机进行异步串行通信，要求传送ASII码字符、偶校验、两位停止位，传输速率为1200bps，TxC和RxC的时钟频率为19200Hz。试写出8251A的方式命令字？

35. 如何设计UASRT-8251A设计一个RS-232C标准的串行通信接口？（参考例8.4）

第九章 A/D与D/A转换器接口

1. 什么是模拟量接口？在微机的哪些应用领域中要用到模拟接口？

从硬件角度来看，模拟量接口就是微处理器与A/D转换器和D/A转换器之间的连接电路。 在实时控制、在线动态测量和对物理过程进行监控，以及图像、语音处理领域 6. A/D转换器与CPU交换数据可以采用哪几种方式？根据什么条件来选择传输方式？

可采用查询、中断、DMA方式，以及在板RAM技术 8. 为什么A/D转换数据采集程序总是一个循环结构？

因为数据采集往往要采样多个点的数据，而每一次启动，只能采集（转换）1个数据，所以，采集程序要循环执行多次，直至采样次数已到为止。

21. 利用DAC作为函数波形发生器，可以产生任何一种波形。如何设计一个产生三角波与锯齿波的D/A转换器接口？（参考例9.5）

第十章 基本人机交互设备的接口

1. 什么是人机交互接口？你知道的人机交互设备有哪些？

人机交互设备是指在人和计算机之间建立联系、交流信息的输入/输出设备。 键盘、显示器、打印机

4. LED数码显示器的显示方式有哪两种？试说明LED显示器动态扫描方式与过程？

静态显示和动态显示两种显示方式。

动态扫描方式：使多位显示器逐位轮流循环显示，所有位的段码线相应段并在一起，由一个8位I/O口控制，形成段码线的多路复用，各位的公共端分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。

11. 如何利用82C79A设计一个键盘与LED显示器同时工作的接口？（参考例10.3） 12.如何按Centronics标准设计一个查询方式的并行打印机接口？（参考例10.4）

第十一章 PCI总线接口

1. PCI总线有哪些特点？

1. 独立于处理器(不依附于某个具体处理器) 2. 传输效率高:133 ~ 266 ~ 524MB/S 3. 多总线共存(CPU总线/ISA/EISA) 4. 支持突发传输(顺序读/写一批数据)

5. 支持即插即用功能(自动选择未使用中断和地址) 6. 支持并行操作 7. 支持总线主设备

8. 支持多达256个PCI总线 9. 支持三类地址空间访问 10. 总线信号较少

2. PCI总线标准所定义的信号线分为哪两类？

PCI总线标准所定义的信号线一共有120条，其中包括必需的信号线、可选的信号线及电源线、地线、保留引脚。

必需信号线：作为主设备需要49条；作为从设备需要47条。

可选信号线：51条，主要用于64位扩展、中断请求、高速缓存支持等。 作用: 传输数据、地址，实现接口控制、仲裁及系统的功能。

4. PCI总线协议定义了哪三种物理地址空间？这三种地址空间的寻址范围、寻址单位长度、存放位置及地址线的最低位AD[1：：0]有何不同？

PCI总线定义了3个物理地址空间：内存地址空间、I/O地址空间和配置地址空间其中，内存地址空间和I/O地址空间是通常意义的地址空间，而配置地址空间用于支持硬件资源配置和进行地址映射，并且被安排存放在专门的PCI头区域内。

在I/O地址空间中，32位AD线AD[31∷00]全部被用来提供一个完整的字节地址编码,即用AD[31∷00]译码得到一个以任意字节为起始地址的I/O端口的访问。AD[01∷00] 与 C/BE[03∷00]# 对应关系是非常重要的，表示传输的最低有效字节。

内存地址空间：在存储器地址空间，要用AD[31∷02]译码得到一个以双字边界对齐为起始地址的存储空间的访问。在地址递增方式下，每个周期过后地址加4。

在存储器访问期间，AD[01∷00]的含义为：当AD[01∷00]=00时，突发传输顺序为地址递增方式；AD[01∷00]=01时，为Cache行切换方式；AD[01∷00]=1×时，为保留。

配置地址空间：在配置的地址空间中，要用AD[07∷02]译码得到一个双字边界对齐为起始地址的配置空间的访问。可见，PCI配置地址是以双字为单位寻址，并且只有64个双字地址空间。

在配置空间访问期间，AD[01::00]两位的含义为：当AD[01::00]=00时，则配置访问是对当前PCI总线上的目标设备；当AD[01::00]=01时，则配置访问是对PCI总线桥后面的目标设备。

第十三章USB通用串行总线

1. 采用USB接口有哪些优点？试举例说明？

(1)有全速、低速和高速3种模式供选择。主模式为全速模式，速率为12Mb/s；低速为1.5Mb/s；高速可达480Mb/s。

(2)设备安装和配置容易。支持热插拔。

(3)易于扩展。通过使用HUB扩展可接多达127个外设。标准USB电缆长度为3米（低速为5米）。通过Hub或中继器可以使外设距离达到30米。

(4)使用灵活。USB共有四种传输模式：控制传输、同步传输、中断传输、块传输，以适应不同设备的需要。

(5)能够采用总线供电。USB工作在5V电压下，总线提供最大达500mA的电流。 (6)实现成本低。USB对系统与PC机的集成进行优化，适合于开发低成本的外设

3.USB总线设计的目标是什么？

USB的设计目标就是使不同的厂家所生产的设备可以在一个开放的体系下广泛的使用。

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