第一章 绪论

目录 1.1 微机接口的概念 1.2 接口的组成与数据交换 1.3 接口电路分析与设计的基本方法 1.4 接口技术的发展趋势

1.1 微机接口的概念 1.1.1 接口的概念 1.1.2 接口的功能 1.1.3 接口的分类

1.2 接口的组成与数据交换 1.2.1 CPU和I/O设备之间的交换信息 1.2.2 I/O接口的组成

本章要点 微机接口的概念 微机接口与CPU的组成和数据交换方式 微机接口电路的基本分析设计方法

本章学习目标 了解微机接口的功能和分类 掌握微机接口的组成 掌握微机接口和CPU之间的几种数据交换方式 了解微机接口电路分析与设计的基本方法

1.1.1 接口的概念 通用的微型计算机硬件系统是由中央处理器（CPU或MPU）、存储器、I/O（输入/输出）设备及其接口电路组成

接口 : 接口技术 : 接口和接口技术 微机与外界设备的连接部件（电路、芯片、器件） 是CPU与外界进行信息交换的中转站 接口的全称叫输入输出接口或I/O接口 接口技术 : 是研究CPU如何与外部世界进行最佳耦合与匹配， 实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术， 是软件、硬件结合的体现，是微机应用的关键。

微机系统结构示意图 返回本节

1.1.2 接口的功能 I／O接口要解决的问题 速度匹配问题 信号电平和驱动能力问题 信号形式匹配问题 信息格式问题 时序匹配问题

I／O接口的功能 I／O地址译码与设备选择 信息的输入输出 命令、数据和状态的缓冲与锁存 信息转换 联络功能 中断管理功能 可编程功能 其他功能

1.1.3 接口电路的分类 按通用性分为两类：通用接口 专用接口

按照可编程性分类，分成 硬布线逻辑接口芯片 可编程接口芯片 可编程接口芯片的功能可以由指令来控制

按功能分 输入接口 输出接口 外存接口 过程控制接口 通信接口 智能仪器接口

通用接口 通用接口： 最初的IBM-PC使用了6块接口芯片：8284、8288、 8255、8259、8237、8253 可供多种外部设备使用的标准接口，目的是使微机正常工作，通用接口通常制造成集成电路芯片，称为接口芯片。 最初的IBM-PC使用了6块接口芯片：8284、8288、 8255、8259、8237、8253 82430TX芯片组，由两片芯片组成： 北桥：82439TX 南桥：82371AB

IBM-PC中的通用接口(芯片组)

专用接口 专用接口： 为某种用途或某类外设而专门设计的接口电路，目的在于扩充微机系统的功能。 专用接口通常制造成接口卡，插在主板总线插槽上使用。

接口的功能分类

1.2.1 CPU和I/O设备之间交换信息 数据信息（Data） 状态信息（Status） 控制信息（Control）

1.2.2 I/O接口的组成 I/O接口的基本结构

I/O端口 C 外 P U 设 AB 地址 译码 1001 0101 (状态端口) DB 数据 0110 1010 缓冲 (数据端口) CB 控制 电路 1100 0110 (控制端口) 按存放信息的不同，I/O端口可分为三种类型 数据端口：用于存放CPU与外设间传送的数据信息 状态端口：用于暂存外设的状态信息 控制端口：用于存放CPU对外设或接口的控制信息，控制外设或接口的工作方式。

数据缓冲器 74LS245三态缓冲器示意图

数据缓冲器 74LS244三态缓冲器示意图

I/O端口的读操作控制电路和缓冲器

数据锁存器 74LS273的示意图和真值表

数据锁存器 74LS373的示意图和真值表

I/O端口的写操作控制电路和锁存器

1.2.3 CPU与I/O接口之间的 数据通信方式 并行传送方式 串行传送方式

1.2.4 CPU与I/O接口之间的 数据交换方式 程序控制方式(Programed direct control) 无条件传送 条件传送（查询传送） 中断(Interrupt transfer)方式 DMA (Direct memory access)方式 通道方式(I/O channel control) 外围处理机方式(Peripheral processor unit)

无条件输入接口电路 注意： 数据 线 三 态 缓冲器 输入 设备 D7 ~ D0 PC 总 线 地址线 地址 译码 200H A15 ~ 地址线  地址 译码 200H A15 ~ A0 与 非 IOR 注意： 在逻辑门前输入信号的 ，表示对信号求反。 与锁存器、三态门等控制端的意义不同。

条件传送方式流程图

中断传送方式流程图

DMA传送方式流程图

通道方式 I/O通道控制在输入输出系统中的位置

1.3 接口电路分析与设计的 基本方法 分析接口两侧情况 实现系统总线与外设之间的信号转换 合理选用接口芯片 接口驱动程序分析与设计 1.3 接口电路分析与设计的 基本方法 分析接口两侧情况 微机系统侧 外设侧 实现系统总线与外设之间的信号转换 合理选用接口芯片 接口驱动程序分析与设计

信号转换

接口芯片的选择途径 采用传统的中、小规模的标准TTL、CMOS系列集成电路、IC器件及传统的数字逻辑系统的设计方法进行接口电路设计。 利用PLD器件等各类可编程逻辑芯片，并借助VHDL或众多的EDA工具进行相应的接口设计。

接口驱动程序分析与设计 掌握接口芯片的编程结构、编程方法 确定接口的工作方式，设计接口工作过程 根据硬件连接关系，编写接口程序 接口的调试 包括确定各端口地址 了解控制字各位的含义和设置控制字的方法等 确定接口的工作方式，设计接口工作过程 包括CPU与外设的数据传送方式 根据硬件连接关系，编写接口程序 包括可编程芯片的初始化程序、CPU与外设间数据传送的输入/输出程序 接口的调试 包括调试硬件、调试软件、软硬件综合调试等

注意事项 软、硬件应综合考虑 注意信号的转换 在逻辑上(高电平、低电平、边沿信号 当信号 在电平上( TTL电平、非TTL电平 ) 在时序上 等不匹配，需转换匹配后，方能连接 注意数据线的连接 考虑是否需加三态缓冲、锁存器等

1.4 接口技术的发展趋势 标准化 多功能化 高度集成化 智能化

主机在以下几方面获得效益 （智能化） 减轻负担 加速处理 节省空间