第6章 總線技術(shù)及IO接口基礎(chǔ)

1、v 6.1 6.1 總線技術(shù)總線技術(shù)v 6.2 6.2 I/OI/O接口基礎(chǔ)接口基礎(chǔ) 第第6 6章章 總線技術(shù)與總線技術(shù)與I/OI/O接口基礎(chǔ)接口基礎(chǔ) 6.1 6.1 總線技術(shù)總線技術(shù) 6.1.1 6.1.1 總線技術(shù)概述總線技術(shù)概述總線定義總線定義: :總線是芯片內(nèi)部各單元電路之間、芯片與芯片之間、?？偩€是芯片內(nèi)部各單元電路之間、芯片與芯片之間、模塊與模塊之間、設(shè)備與設(shè)備之間、甚至系統(tǒng)與系統(tǒng)之間傳輸信息的公塊與模塊之間、設(shè)備與設(shè)備之間、甚至系統(tǒng)與系統(tǒng)之間傳輸信息的公共通路，在物理上它是一組信號線的集合。共通路，在物理上它是一組信號線的集合?？偩€技術(shù)研究對象總線技術(shù)研究對象: :總線技術(shù)研究如

2、何利用一組信號線有效地傳遞信息，總線技術(shù)研究如何利用一組信號線有效地傳遞信息，并使其具有通用性強、擴展性好、升級容易等性能。并使其具有通用性強、擴展性好、升級容易等性能。 數(shù)據(jù)總線：傳送數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)總線：傳送數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)總線的基本組成系統(tǒng)總線的基本組成: : 地址總線：傳送地址信息地址總線：傳送地址信息 控制總線：傳送控制信息（完成總線操作功能）控制總線：傳送控制信息（完成總線操作功能） 電源線：為系統(tǒng)提供電源信號電源線：為系統(tǒng)提供電源信號1.總線的基本組成總線的基本組成2.總線功能總線功能（1 1）數(shù)據(jù)傳輸功能）數(shù)據(jù)傳輸功能 數(shù)據(jù)傳輸功能是總線的基本數(shù)據(jù)傳輸功能是總線的基本功能，用總線傳輸率

3、來表示，即每秒傳功能，用總線傳輸率來表示，即每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，單位是輸?shù)淖止?jié)數(shù)，單位是Mbps（兆字節(jié)每秒）。（兆字節(jié)每秒）。（2）多設(shè)備支持功能）多設(shè)備支持功能 多個設(shè)備使用一條總線，首先是總線占用權(quán)的問題，哪一個主設(shè)備多個設(shè)備使用一條總線，首先是總線占用權(quán)的問題，哪一個主設(shè)備申請占用總線，由總線仲裁器確定。申請占用總線，由總線仲裁器確定。 （3 3）中斷）中斷 中斷是計算機對緊急事務(wù)響應(yīng)的機制。當外部設(shè)備與主設(shè)備之間進中斷是計算機對緊急事務(wù)響應(yīng)的機制。當外部設(shè)備與主設(shè)備之間進行服務(wù)約定時，中斷是實現(xiàn)服務(wù)約定的聯(lián)絡(luò)信號。行服務(wù)約定時，中斷是實現(xiàn)服務(wù)約定的聯(lián)絡(luò)信號。 （4 4）錯誤處理）錯誤處

4、理 錯誤處理包括奇偶校驗錯、系統(tǒng)錯、電池失效等錯誤檢測處理，以錯誤處理包括奇偶校驗錯、系統(tǒng)錯、電池失效等錯誤檢測處理，以及提供相應(yīng)的保護對策。及提供相應(yīng)的保護對策。 規(guī)定模塊尺寸，總線插頭、邊沿連接器等的規(guī)格。規(guī)定模塊尺寸，總線插頭、邊沿連接器等的規(guī)格。 v功能結(jié)構(gòu)規(guī)范：功能結(jié)構(gòu)規(guī)范： v機械結(jié)構(gòu)規(guī)范：機械結(jié)構(gòu)規(guī)范： 確定引腳名稱與功能，及其相互連接的協(xié)議。功能結(jié)構(gòu)規(guī)范是總確定引腳名稱與功能，及其相互連接的協(xié)議。功能結(jié)構(gòu)規(guī)范是總線的核心，通常以時序和狀態(tài)來描述信息的交流、流向及管理規(guī)則。線的核心，通常以時序和狀態(tài)來描述信息的交流、流向及管理規(guī)則?？偩€在功能結(jié)構(gòu)方面的規(guī)范包括：總線在功能結(jié)構(gòu)方面

5、的規(guī)范包括：q數(shù)據(jù)線、地址線、讀數(shù)據(jù)線、地址線、讀/寫及其它控制線、狀態(tài)線、時鐘線、電源線寫及其它控制線、狀態(tài)線、時鐘線、電源線和地線等；和地線等；q中斷機制；中斷機制；q總線主控仲裁；總線主控仲裁； q應(yīng)用邏輯：如聯(lián)絡(luò)（也稱握手）線、復(fù)位、自啟動、休眠維護等。應(yīng)用邏輯：如聯(lián)絡(luò)（也稱握手）線、復(fù)位、自啟動、休眠維護等。 v電氣規(guī)范：電氣規(guī)范： 規(guī)定信號邏輯電平、負載能力及最大額定值、動態(tài)轉(zhuǎn)換時間等。規(guī)定信號邏輯電平、負載能力及最大額定值、動態(tài)轉(zhuǎn)換時間等。3.3.總線規(guī)范的基本內(nèi)容總線規(guī)范的基本內(nèi)容4.4.總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送（1 1）申請占用總線：）申請占用總線：需要使用總線的總線主設(shè)

6、備（如需要使用總線的總線主設(shè)備（如CPUCPU、DMADMA控制器控制器等）向總線仲裁機構(gòu)提出占用總線的請求，經(jīng)總線仲裁機構(gòu)判定，若滿等）向總線仲裁機構(gòu)提出占用總線的請求，經(jīng)總線仲裁機構(gòu)判定，若滿足響應(yīng)條件，則發(fā)出響應(yīng)信號，并把下一個總線傳送周期的總線控制權(quán)足響應(yīng)條件，則發(fā)出響應(yīng)信號，并把下一個總線傳送周期的總線控制權(quán)授予申請者。授予申請者。（2）尋址：）尋址：獲得總線控制權(quán)的總線主設(shè)備，通過地址總線發(fā)出本次要獲得總線控制權(quán)的總線主設(shè)備，通過地址總線發(fā)出本次要訪問的存儲器和訪問的存儲器和I/O端口的地址，經(jīng)地址譯碼選中被訪問的模塊并開始端口的地址，經(jīng)地址譯碼選中被訪問的模塊并開始啟動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

7、啟動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。 （3）傳送數(shù)據(jù)：）傳送數(shù)據(jù)：總線主設(shè)備也叫主模塊，被訪問的設(shè)備叫從模塊。主總線主設(shè)備也叫主模塊，被訪問的設(shè)備叫從模塊。主模塊和從模塊之間的操作是由主模塊控制在兩個從模塊之間通過數(shù)據(jù)總模塊和從模塊之間的操作是由主模塊控制在兩個從模塊之間通過數(shù)據(jù)總線進行數(shù)據(jù)傳送。線進行數(shù)據(jù)傳送。（4）結(jié)束：）結(jié)束：主、從模塊的信息均從總線上撤除，讓出總線，以便其它主、從模塊的信息均從總線上撤除，讓出總線，以便其它主模塊使用。主模塊使用。 5.5.微機總線的分類微機總線的分類 q片內(nèi)總線：片內(nèi)總線：它是位于大規(guī)模、超大規(guī)模集成芯片內(nèi)部各單元電路之間它是位于大規(guī)模、超大規(guī)模集成芯片內(nèi)部各單元電路之間的

8、總線，作為這些單元電路之間的信息通路。如的總線，作為這些單元電路之間的信息通路。如CPUCPU內(nèi)部內(nèi)部ALUALU、寄存器組、寄存器組、控制器等部件之間的總線?？刂破鞯炔考g的總線。 q局部總線（也稱內(nèi)部總線）：局部總線（也稱內(nèi)部總線）：通常指微機主板上各部件之間的信息通通常指微機主板上各部件之間的信息通路。由于是一塊電路板內(nèi)部的總線，故又稱在板局部總線。較典型的局路。由于是一塊電路板內(nèi)部的總線，故又稱在板局部總線。較典型的局部總線如：部總線如：IBM-PCIBM-PC總線，總線，ISAISA總線，總線，EISAEISA總線，總線，VLVL和和PCIPCI總線等?？偩€等。 q系統(tǒng)總線（也稱外

9、部總線）：系統(tǒng)總線（也稱外部總線）：是指微機底板上的總線，用來構(gòu)成微機是指微機底板上的總線，用來構(gòu)成微機系統(tǒng)的各插件板、多處理器系統(tǒng)各系統(tǒng)的各插件板、多處理器系統(tǒng)各CPUCPU模塊之間的信道。較典型的系統(tǒng)總模塊之間的信道。較典型的系統(tǒng)總線如：線如：STD-BUSSTD-BUS，MULTI-BUSMULTI-BUS，VMEVME等。等。 q通信總線：通信總線：它是微機系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、微機系統(tǒng)與其它儀器儀表或設(shè)它是微機系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、微機系統(tǒng)與其它儀器儀表或設(shè)備之間的信息通路。這種總線往往不是計算機專有的，而是借用電子工備之間的信息通路。這種總線往往不是計算機專有的，而是借用電子工業(yè)其它領(lǐng)域已有的

10、總線標準并加以應(yīng)用形成的。業(yè)其它領(lǐng)域已有的總線標準并加以應(yīng)用形成的。流行的通信總線如：流行的通信總線如：EIA-RS-232C、RS-422A、RS-485，IEEE-488，VXI等總線標準。等總線標準。各類總線之間的相互關(guān)系見圖各類總線之間的相互關(guān)系見圖6.1。 CPU片內(nèi)總線MI/O在板局部總線CRT打印機測量儀器通信總線RS-232C存儲板I/O接口板I/O接口板.通信總線IEEE-488S-100總線主機板系統(tǒng)總線圖圖6.1 4類總線之間的關(guān)系類總線之間的關(guān)系6.6.使用標準總線的優(yōu)點使用標準總線的優(yōu)點q簡化軟、硬件設(shè)計：簡化軟、硬件設(shè)計：由于總線定義非常嚴格，任何廠家或個人都必須由

11、于總線定義非常嚴格，任何廠家或個人都必須按其標準制作插件板，有了規(guī)范就給用戶在硬件設(shè)計上帶來了很大的方按其標準制作插件板，有了規(guī)范就給用戶在硬件設(shè)計上帶來了很大的方便，簡化了設(shè)計過程。便，簡化了設(shè)計過程。q簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：采用標準總線，只要將各功能模塊（板）掛在總線上采用標準總線，只要將各功能模塊（板）掛在總線上就可以方便的構(gòu)成微機的硬件系統(tǒng)。就可以方便的構(gòu)成微機的硬件系統(tǒng)。 q便于系統(tǒng)的擴充：便于系統(tǒng)的擴充：對于采用標準總線構(gòu)成的微機系統(tǒng)，只要按總線標對于采用標準總線構(gòu)成的微機系統(tǒng)，只要按總線標準和用戶擴充要求設(shè)計或直接購買插件板插到總線插槽上就達到了擴充準和用戶擴充要求設(shè)計或直

12、接購買插件板插到總線插槽上就達到了擴充的目的。的目的。q便于系統(tǒng)的更新：便于系統(tǒng)的更新：隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，新的器件不斷涌現(xiàn)，微隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，新的器件不斷涌現(xiàn)，微機系統(tǒng)也要不斷更新，在采用標準總線的插件板上用新的器件取代原來機系統(tǒng)也要不斷更新，在采用標準總線的插件板上用新的器件取代原來的器件就可以很方便地提高系統(tǒng)性能，而不必做很大改動。的器件就可以很方便地提高系統(tǒng)性能，而不必做很大改動。 總線總線名稱名稱數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)位數(shù)位數(shù)適用處適用處理器理器所屬類型所屬類型中文名稱中文名稱引腳數(shù)目引腳數(shù)目推出推出年份年份ISA-8(PC/XT)88088局部總線工業(yè)標準結(jié)構(gòu)總線PC/XT總線621

13、981ISA-16 (PC/AT)168086、80286局部總線擴展工業(yè)標準結(jié)構(gòu)總線PC/AT總線62+36（加長）1984ISA-32 (EISA)3280386局部總線擴展工業(yè)標準結(jié)構(gòu)總線62+36（上層）+90+10(空)（下層）1988MCA32PS/2(IBM)局部總線微通道結(jié)構(gòu)總線與ISA不兼容1987(VESA)VL-BUS32/6480486局部總線視頻總線62+36+90+112（加長）1992PCI3264Pentium局部總線外圍組件互連總線短卡124長卡1881993幾種局部總線的比較幾種局部總線的比較 6.1.2 6.1.2 局部總線局部總線 總線總線名稱名稱數(shù)據(jù)數(shù)

14、據(jù)位數(shù)位數(shù)適用適用微機系統(tǒng)微機系統(tǒng)所屬類型所屬類型中文名稱中文名稱推出推出年份年份Multi- bus1632SBC、多處理器系統(tǒng)系統(tǒng)總線SBC多總線(SBC公司)19741985STD8/16/32Z80等系統(tǒng)總線工業(yè)控制微機系統(tǒng)標準系統(tǒng)總線19781989S-10016Altair (MITS公司公司)系統(tǒng)總線S-100總線1979VME32M68000系統(tǒng)總線專用模塊互連總線1988幾種系統(tǒng)總線的比較幾種系統(tǒng)總線的比較 6.1.3 6.1.3 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 比爾比爾蓋茨最初的商業(yè)嘗試是為當時的蓋茨最初的商業(yè)嘗試是為當時的Altair 8800電腦設(shè)計出了第一個電腦設(shè)計出了第一個BAS

15、IC語言解譯器，語言解譯器，Altair 8800是是MITS公司陷入困境之下發(fā)明的。蓋茨和艾倫在哈佛阿肯計算機中心沒日沒夜地干了公司陷入困境之下發(fā)明的。蓋茨和艾倫在哈佛阿肯計算機中心沒日沒夜地干了8周，此前從未有人為微機編周，此前從未有人為微機編過過BASIC程序，這是一種簡單易用的計算機程序設(shè)計語言。蓋茨和艾倫開辟了程序，這是一種簡單易用的計算機程序設(shè)計語言。蓋茨和艾倫開辟了PC軟件業(yè)的新路，奠定了軟件標準軟件業(yè)的新路，奠定了軟件標準化生產(chǎn)的基礎(chǔ)?；a(chǎn)的基礎(chǔ)。 1975年春天，艾倫進入年春天，艾倫進入MITS，擔任軟件部經(jīng)理。念完二年級課程，蓋茨也飛往，擔任軟件部經(jīng)理。念完二年級課程，蓋

16、茨也飛往MITS，加入艾倫從事的工作。，加入艾倫從事的工作。微軟微軟“寄生寄生”于于MITS之上。后來在蓋茨父親及其律師朋友的幫助下，蓋茨僥幸在軟件所有權(quán)上獲勝。這就是微軟之上。后來在蓋茨父親及其律師朋友的幫助下，蓋茨僥幸在軟件所有權(quán)上獲勝。這就是微軟頗不尋常的起步，如果輸?shù)暨@場官司，蓋茨不得不從頭再來，今日微軟的歷史就得改寫。頗不尋常的起步，如果輸?shù)暨@場官司，蓋茨不得不從頭再來，今日微軟的歷史就得改寫。憑借從憑借從BASIC項目上拿到的版權(quán)費，比爾項目上拿到的版權(quán)費，比爾蓋茨與保羅蓋茨與保羅艾倫艾倫 (Paul Allen)在新墨西哥州中部城市在新墨西哥州中部城市Albuquerque一一同

17、創(chuàng)建了微軟，后來移到西雅圖。同創(chuàng)建了微軟，后來移到西雅圖。STDSTD總線的特點總線的特點（1 1）模塊化的小板結(jié)構(gòu)、開放式的靈活組態(tài)）模塊化的小板結(jié)構(gòu)、開放式的靈活組態(tài) STDSTD總線使得微機系統(tǒng)被劃分成若干模塊，并制作成標準的功能模板總線使得微機系統(tǒng)被劃分成若干模塊，并制作成標準的功能模板（插件卡）。用戶可根據(jù)需要選擇功能模板組成自己的微機，插件卡與（插件卡）。用戶可根據(jù)需要選擇功能模板組成自己的微機，插件卡與外設(shè)之間可用其他方式連接，因此可以靈活方便地構(gòu)成適應(yīng)不同要求的外設(shè)之間可用其他方式連接，因此可以靈活方便地構(gòu)成適應(yīng)不同要求的微機系統(tǒng)。圖微機系統(tǒng)。圖6.56.5是基于是基于STDS

18、TD總線的微機系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)。總線的微機系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)。CPU板存儲器板功能板1.功能板n圖圖6.5 STD總線微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總線微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （2 2）高可靠性、高抗干擾能力和高信號質(zhì)量：高可靠性、高抗干擾能力和高信號質(zhì)量： STDSTD總線優(yōu)良的物理特性使之具有抗惡劣環(huán)境的能力。其模塊化總線優(yōu)良的物理特性使之具有抗惡劣環(huán)境的能力。其模塊化小尺寸結(jié)構(gòu)使其具有抗沖擊和振動的能力，也可以減少自身發(fā)熱產(chǎn)生小尺寸結(jié)構(gòu)使其具有抗沖擊和振動的能力，也可以減少自身發(fā)熱產(chǎn)生的問題。由于的問題。由于STDSTD總線采用印刷電路板邊緣做接插件，可防止插件卡總線采用印刷電路板邊緣做接插件，可防止插件卡反插，引腳彎曲

19、或折斷。同時反插，引腳彎曲或折斷。同時STDSTD總線的結(jié)構(gòu)可使信號流有序地從總總線的結(jié)構(gòu)可使信號流有序地從總線接口流向用戶接口，提高了信號的質(zhì)量。線接口流向用戶接口，提高了信號的質(zhì)量。（3 3）兼容的結(jié)構(gòu)、配套的產(chǎn)品和齊全的功能：兼容的結(jié)構(gòu)、配套的產(chǎn)品和齊全的功能： STDSTD總線的兼容式結(jié)構(gòu)可以使總線的兼容式結(jié)構(gòu)可以使8 8位的位的STDSTD產(chǎn)品與新標準的產(chǎn)品與新標準的1616位或位或3232位位STDSTD產(chǎn)品一起工作。產(chǎn)品一起工作。STDSTD總線還支持多處理器系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展總線還支持多處理器系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展和和STDSTD產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用，其標準插件板的功能不斷增強，配

20、套產(chǎn)品產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用，其標準插件板的功能不斷增強，配套產(chǎn)品越來越豐富，給使用帶來極大方便。越來越豐富，給使用帶來極大方便。 總線總線名稱名稱引腳數(shù)目引腳數(shù)目適用微機適用微機系統(tǒng)系統(tǒng)所屬類型所屬類型 說說 明明推出年份推出年份RS-23225、9具有相應(yīng)接口通信總線1發(fā)1收，單端輸入1962年推出1969年公布RS-422同上具有相應(yīng)接口通信總線1發(fā)10收，差分輸入1977RS-485同上具有相應(yīng)接口通信總線1發(fā)32收，差分輸入1983USB4具有相應(yīng)接口通信總線通用串行總線（2信號、1電源、1地）1996IEEE-48824具有相應(yīng)接口通信總線自動測試系統(tǒng)并行接口總線1975年推出1977年

21、公布幾種通信總線的比較幾種通信總線的比較 6.1.4 6.1.4 通信總線通信總線 6.1.4 6.1.4 通信總線通信總線（1 1）RS-232CRS-232C總線總線 RS-232CRS-232C是一種串行通信總線標準，也是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（是一種串行通信總線標準，也是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTEDTE）和數(shù)據(jù)通）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（信設(shè)備（DCEDCE）之間的接口標準，是）之間的接口標準，是19691969年由美國電子工業(yè)協(xié)會（年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIAEIA）從）從CCITTCCITT遠程通信標準中導出的一個標準。當初制定這一標準的目的是為了使不遠程通信標準中導出的一個標準。當初制定這一標準的目的是

22、為了使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備能達到接插的兼容性，即無論哪一家生產(chǎn)的設(shè)備，只要具同廠家生產(chǎn)的設(shè)備能達到接插的兼容性，即無論哪一家生產(chǎn)的設(shè)備，只要具有有RS-232CRS-232C標準接口，則不需要任何轉(zhuǎn)換電路就可以互相接插起來，但這個標標準接口，則不需要任何轉(zhuǎn)換電路就可以互相接插起來，但這個標準只保證硬件兼容而不保證軟件兼容。準只保證硬件兼容而不保證軟件兼容。 RS-232CRS-232C標準包括機械指標和電氣指標，其中機械指標規(guī)定：標準包括機械指標和電氣指標，其中機械指標規(guī)定：RS-232CRS-232C標標準接口通向外部的連接器（插針和插座）是一個準接口通向外部的連接器（插針和插座）是一個“D”

23、D”型保護殼型保護殼2525針插頭。針插頭。 1234131425圖圖6.6 標準標準25針針“D”型插頭型插頭 1. RS-232C、RS-422A和和RS-485總線總線 引腳說 明縮寫引腳說 明縮寫*1保護地PG14第二數(shù)據(jù)發(fā)送，輸出TXD*2數(shù)據(jù)發(fā)送，輸出TXD*15發(fā)送碼元定時，輸出*3數(shù)據(jù)接收，輸入RXD16第二數(shù)據(jù)接收，輸入RXD*4請求發(fā)送，輸出RTS*17接收碼元定時，輸出*5允許發(fā)送，輸入CTS*18未定義*6數(shù)據(jù)設(shè)備準備好，輸入DSR19第二請求發(fā)送，輸出RTS*7信號地SG*20數(shù)據(jù)終端準備好，輸出DTR*8接收信號檢出，輸入DCD*21信號質(zhì)量檢測，輸出9電流環(huán)發(fā)送返

24、回，輸出*22振鈴指示。輸入RI10空備用*23數(shù)據(jù)信號速率選擇11電流環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)，輸出*24發(fā)送信號碼元定時，輸出12第二接收信號檢出，輸入DCD25未定義13第二允許發(fā)送，輸入CTS表表6.2 RS-232C總線引腳分配及定義總線引腳分配及定義注：帶注：帶*者為主信道信號組。者為主信道信號組。信號線少：信號線少：RS-232C總線共有總線共有25根線，它包括有主副兩個通道，用它可根線，它包括有主副兩個通道，用它可進行雙工通信。實際應(yīng)用中，多數(shù)只用主信號通道（即第一通道），并進行雙工通信。實際應(yīng)用中，多數(shù)只用主信號通道（即第一通道），并只使用其中幾個信號（通常只使用其中幾個信號（通常39根線

25、）。根線）。傳輸距離遠傳輸距離遠(相對于并行相對于并行)：由于由于RS-232C采用串行傳輸方式，并將采用串行傳輸方式，并將TTL電電平轉(zhuǎn)換成了平轉(zhuǎn)換成了RS-232C電平，在基帶傳輸時，距離可達電平，在基帶傳輸時，距離可達30m。若是采用光電。若是采用光電隔離隔離20A電流環(huán)傳送，其傳輸距離可達電流環(huán)傳送，其傳輸距離可達1000m 。當然，如果在串行接口加。當然，如果在串行接口加上調(diào)制解調(diào)器，利用有線、無線或光纖進行傳送，其距離會更遠。上調(diào)制解調(diào)器，利用有線、無線或光纖進行傳送，其距離會更遠?？晒┻x擇的傳輸速率多：可供選擇的傳輸速率多：RS-232C規(guī)定的標準傳送速率有：規(guī)定的標準傳送速率有

26、：50，75，110，150，300，600，1200，2400，4800，9600，19200波特?？梢造`活地使波特?？梢造`活地使用于不同速率的設(shè)備。用于不同速率的設(shè)備。 抗干擾能力強：抗干擾能力強：RS-232C采用負邏輯，空載時以采用負邏輯，空載時以+3+25V之間任意電壓之間任意電壓表示邏輯表示邏輯“0”，以，以-3-25V之間任意電壓表示邏輯之間任意電壓表示邏輯“1”，且它是無間隔不，且它是無間隔不歸零電平傳送，從而大大提高了抗干擾能力。歸零電平傳送，從而大大提高了抗干擾能力。 RS-232C的主要特點的主要特點 RS-232C總線的功能規(guī)范總線的功能規(guī)范 引腳分配：引腳分配：RS-

27、232C總線共有總線共有25根信號線，其中，根信號線，其中，2根地線、根地線、4根數(shù)根數(shù)據(jù)線、據(jù)線、11根控制線、根控制線、3根定時線、根定時線、5根備用線。根備用線。引腳信號說明：引腳信號說明：在在RS-232C總線中，雖然絕大多數(shù)信號線均已定義總線中，雖然絕大多數(shù)信號線均已定義使用，但在一般的微型計算機串行通信中，經(jīng)常使用的只有以下使用，但在一般的微型計算機串行通信中，經(jīng)常使用的只有以下9個信號線，具體見表個信號線，具體見表6.3，它們都是主信道組的信號線。，它們都是主信道組的信號線。 這這9根引腳分為兩類：一類是基本的數(shù)據(jù)傳送引腳，另一類是根引腳分為兩類：一類是基本的數(shù)據(jù)傳送引腳，另一類

28、是用于調(diào)制解調(diào)器用于調(diào)制解調(diào)器 （MODEM）的控制和反映它的狀態(tài)的引腳。）的控制和反映它的狀態(tài)的引腳。 基本的數(shù)據(jù)傳送引腳：基本的數(shù)據(jù)傳送引腳：TXD，RXD，GND（2，3，7號引腳）號引腳）是基本數(shù)據(jù)傳送引腳。是基本數(shù)據(jù)傳送引腳。引腳號符號方向功能2TXD輸出發(fā)送數(shù)據(jù)3RXD輸入接收數(shù)據(jù)4RTS輸出請求發(fā)送5CTS輸入允許發(fā)送6DSR輸入數(shù)據(jù)設(shè)備準備好7GND信號地8DCD輸入數(shù)據(jù)載波檢測20DTR輸出數(shù)據(jù)終端準備好22RI輸入振鈴指示表表6.3 微型計算機通信中常用的微型計算機通信中常用的RS-232C接口信號接口信號 (9(9針連接器針連接器) ) MODEMMODEM的控制和狀態(tài)引

29、腳：的控制和狀態(tài)引腳：DTRDTR 數(shù)據(jù)終端準備完畢引腳，用于通知數(shù)據(jù)終端準備完畢引腳，用于通知MODEMMODEM計算機準備好，可以通信計算機準備好，可以通信了。了。RTSRTS 為請求發(fā)送引腳，用于通知為請求發(fā)送引腳，用于通知MODEMMODEM計算機請求發(fā)送數(shù)據(jù)。計算機請求發(fā)送數(shù)據(jù)。DSRDSR 為數(shù)據(jù)通信設(shè)備準備就緒引腳，用于通知計算機，為數(shù)據(jù)通信設(shè)備準備就緒引腳，用于通知計算機，MODEMMODEM準備好了。準備好了。CTSCTS 為允許發(fā)送引腳，用于通知計算機為允許發(fā)送引腳，用于通知計算機MODEMMODEM可以接收數(shù)據(jù)了?？梢越邮諗?shù)據(jù)了。DCDDCD 為數(shù)據(jù)載體檢測引腳，用于通知

30、計算機為數(shù)據(jù)載體檢測引腳，用于通知計算機MODEMMODEM與電話線另一端與電話線另一端 的的MODEMMODEM已經(jīng)建立聯(lián)系。已經(jīng)建立聯(lián)系。RIRI 為振鈴信號指示引腳，用于通知計算機，有來自電話網(wǎng)的信號。為振鈴信號指示引腳，用于通知計算機，有來自電話網(wǎng)的信號。DTRDTRRTSRTSDSRCTSDCDRI計計 算算 機機調(diào)制解調(diào)調(diào)制解調(diào)器器表表6.4 RS-232C總線的電氣規(guī)范總線的電氣規(guī)范 RS-232C電氣規(guī)范電氣規(guī)范 RS-232C RS-232C電平與電平與TTLTTL電平之間的轉(zhuǎn)換電平之間的轉(zhuǎn)換 由于由于RS-232CRS-232C使用非常廣泛，許多半導體廠家都生產(chǎn)專用于使用非

31、常廣泛，許多半導體廠家都生產(chǎn)專用于TTLTTL電平與電平與RS-232CRS-232C電平的專用轉(zhuǎn)換芯片。常用于將電平的專用轉(zhuǎn)換芯片。常用于將TTLTTL電平轉(zhuǎn)換為電平轉(zhuǎn)換為RS-232CRS-232C電平的芯片，除電平的芯片，除MC1488 MC1488 外還有外還有7518875188，7515075150等，用于等，用于將將RS-232CRS-232C電平轉(zhuǎn)換為電平轉(zhuǎn)換為TTLTTL電平的除電平的除MC1489MC1489外還有外還有7518975189，7515475154等。采用等。采用MC1488MC1488和和MC1489MC1489進行電平轉(zhuǎn)換的原理如下頁圖進行電平轉(zhuǎn)換的原理如

32、下頁圖6.76.7所所示。示。 RS-232C RS-232C總線接口幾種常用的連接方法總線接口幾種常用的連接方法利用利用RS-232CRS-232C總線接口，可以實現(xiàn)微型計算機之間、微型計算總線接口，可以實現(xiàn)微型計算機之間、微型計算機與其他具有機與其他具有RS-232CRS-232C接口的設(shè)備之間相連接。常用的連接方接口的設(shè)備之間相連接。常用的連接方法如圖法如圖6.86.8所示。其中，下頁圖所示。其中，下頁圖6.8(a)6.8(a)、(b)(b)連線比較簡單連線比較簡單, ,可可以利用查尋或中斷方式實現(xiàn)他們之間的通信。以利用查尋或中斷方式實現(xiàn)他們之間的通信。 傳 輸 線 驅(qū) 動 器1489R

33、S-232C入TTL輸 入TTL輸 出傳 輸 線 驅(qū) 動 器RS-232C出信 號 地TxDRxDUART接 口3274333333222222777723111111888844556620202222222266204455計算機或其他外設(shè)計算機或其他外設(shè)計算機或其他外設(shè)MODEN(a)(b)(c)(d)67PC機PC機PC機PC機2020202763455采用采用MC1488和和MC1489的電平轉(zhuǎn)換原理的電平轉(zhuǎn)換原理幾種常用的幾種常用的RS-232C接口連接方法接口連接方法 14881489TTLTTLMC3487AMC3488RS-422ARS-422ARS-422A采用平衡輸出的發(fā)

34、送器，差分輸入的接收器。采用平衡輸出的發(fā)送器，差分輸入的接收器。圖圖6.9 RS-422A的平衡輸出和差分輸入的平衡輸出和差分輸入 發(fā)送器有兩根輸出線，當一條線向高電平跳變的同時，另一條輸出線向低電發(fā)送器有兩根輸出線，當一條線向高電平跳變的同時，另一條輸出線向低電平跳變，線之間的電壓極性因此翻轉(zhuǎn)過來。在平跳變，線之間的電壓極性因此翻轉(zhuǎn)過來。在RS-422A線路中發(fā)送信號要用兩條線，線路中發(fā)送信號要用兩條線，接收信號也要用兩條線，對于雙工通信，至少要有接收信號也要用兩條線，對于雙工通信，至少要有4根線。根線。由于由于RS-422A線路是完線路是完全平衡的，一般情況下，全平衡的，一般情況下，RS-

35、422A線路不使用公共地線。這使得通信雙方由于地電線路不使用公共地線。這使得通信雙方由于地電位不同而對通信線路產(chǎn)生的干擾減至最小。位不同而對通信線路產(chǎn)生的干擾減至最小。雙方地電位不同產(chǎn)生的信號成為共模雙方地電位不同產(chǎn)生的信號成為共模干擾會被差分接收器濾波掉，而這種干擾卻能使干擾會被差分接收器濾波掉，而這種干擾卻能使RS-232C的線路產(chǎn)生錯誤。的線路產(chǎn)生錯誤。 （2）RS-422A總線總線 （3） RS-485總線總線 使用接口電路進行全雙工通信，需要兩對線或使用接口電路進行全雙工通信，需要兩對線或4條線，使線路成條線，使線路成本增加。本增加。RS-485適用于收發(fā)雙方共用一對線進行通信，也適

36、用于多適用于收發(fā)雙方共用一對線進行通信，也適用于多個點之間共用一對線路進行總線方式聯(lián)網(wǎng)，通信只是半雙工的，個點之間共用一對線路進行總線方式聯(lián)網(wǎng)，通信只是半雙工的，線路線路如下頁圖如下頁圖6.11 所示。所示。 由于共用一條線路，任何時刻，只允許有一個發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)，由于共用一條線路，任何時刻，只允許有一個發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)，其它發(fā)送器必須處于關(guān)閉（高阻）狀態(tài)，這是通過發(fā)送器芯片上的發(fā)其它發(fā)送器必須處于關(guān)閉（高阻）狀態(tài)，這是通過發(fā)送器芯片上的發(fā)送允許端控制的。例如，當該端為高電平時，發(fā)送器可以發(fā)送數(shù)據(jù)，送允許端控制的。例如，當該端為高電平時，發(fā)送器可以發(fā)送數(shù)據(jù)，而為低電平時，發(fā)送器的兩個輸出端都呈現(xiàn)

37、高阻狀態(tài)，好象從線路上而為低電平時，發(fā)送器的兩個輸出端都呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，好象從線路上脫開一樣。脫開一樣。發(fā)送控制發(fā)送接收發(fā)送控制發(fā)送接收接收發(fā)送發(fā)送控制圖圖6.11 用用RS-485實現(xiàn)多點間的總線方式聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)多點間的總線方式聯(lián)網(wǎng) 2.IEEE-488 2.IEEE-488總線總線 IEEE 488IEEE 488是一種并行的外總線，它是是一種并行的外總線，它是2020世紀世紀7070年代由年代由HPHP公司制定的。公司制定的。19751975年年IEEEIEEE以以IEEE- 488IEEE- 488標準總線予以推薦，標準總線予以推薦，19771977年國際電工委員會（年國際電工委員會（IEC

38、IEC）也對該總線進行認可與推薦，定名為也對該總線進行認可與推薦，定名為IEC-IBIEC-IB。所以這種總線同時使用了。所以這種總線同時使用了IEEE-IEEE-448448，IEC-IBIEC-IB（IECIEC接口總線），接口總線），HP-IBHP-IB（HPHP接口總線）或接口總線）或GP-IBGP-IB（通用接口總（通用接口總線）多種名稱。由于線）多種名稱。由于IEEE-448IEEE-448總線的推出，使得當用總線的推出，使得當用IEEE-448IEEE-448標準建立一個標準建立一個由計算機控制的測試系統(tǒng)時，不要再加一大堆復(fù)雜的控制電路，由計算機控制的測試系統(tǒng)時，不要再加一大堆復(fù)

39、雜的控制電路，IEEE-488IEEE-488系系統(tǒng)以機架層疊式智能儀器為主要器件，構(gòu)成開放式的積木測試系統(tǒng)，因此統(tǒng)以機架層疊式智能儀器為主要器件，構(gòu)成開放式的積木測試系統(tǒng)，因此IEEE-488IEEE-488總線是當前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的通信總線之一。總線是當前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的通信總線之一。 （1 1）IEEE-488IEEE-488總線使用的約定總線使用的約定數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率1MB/S1MB/S。連接在總線上的設(shè)備（包括作為主控器的微型機）連接在總線上的設(shè)備（包括作為主控器的微型機）1515個。個。設(shè)備間的最大距離設(shè)備間的最大距離20M20M。整個系統(tǒng)的電纜總長度整個系統(tǒng)的電纜總長

40、度220M220M，若電纜長度超過，若電纜長度超過220M220M，則會因，則會因延時而改變定時關(guān)系，從而造成工作不可靠。這種情況應(yīng)附加調(diào)延時而改變定時關(guān)系，從而造成工作不可靠。這種情況應(yīng)附加調(diào)制解調(diào)器。制解調(diào)器。所有數(shù)字交換都必須是數(shù)字化的。所有數(shù)字交換都必須是數(shù)字化的。總線規(guī)定使用總線規(guī)定使用2424線的組合插頭座，并且采用負邏輯，即用小于線的組合插頭座，并且采用負邏輯，即用小于0.8V0.8V的電平表示邏輯的電平表示邏輯“1”1”；用大于；用大于2V2V的電平表示邏輯的電平表示邏輯“0”0”。（2 2）系統(tǒng)上設(shè)備的工作方式）系統(tǒng)上設(shè)備的工作方式“聽者聽者”方式：方式：這是一種接收器，它在

41、數(shù)據(jù)總線上接收數(shù)據(jù)，這是一種接收器，它在數(shù)據(jù)總線上接收數(shù)據(jù)，一個系統(tǒng)在同一時刻，可以有兩個以上的一個系統(tǒng)在同一時刻，可以有兩個以上的“聽者聽者”在工作。在工作?！爸v者講者”方式：方式：這是一種發(fā)送器，一個系統(tǒng)可以有兩個以上的這是一種發(fā)送器，一個系統(tǒng)可以有兩個以上的“講者講者”但任一時刻只能有一個講者在工作。但任一時刻只能有一個講者在工作?！翱卣呖卣摺狈绞剑悍绞剑哼@是一種向其他設(shè)備發(fā)布命令的設(shè)備，例如對這是一種向其他設(shè)備發(fā)布命令的設(shè)備，例如對其他設(shè)備尋址，或允許其他設(shè)備尋址，或允許“講者講者”使用總線。任一時刻只能有一個使用總線。任一時刻只能有一個控者。控者。微 處理 器設(shè) 備 1設(shè) 備 3設(shè)

42、備 2設(shè) 備 6設(shè) 備 7設(shè) 備 4設(shè) 備 5IEEE488總 線圖圖6.12 IEEE-448 IEEE-448總線接口結(jié)構(gòu)總線接口結(jié)構(gòu)（3 3）IEEE-488IEEE-488總線信號定義說明總線信號定義說明 IEEE-488IEEE-488總線使用總線使用2424線組合插頭座，其各引腳定義于表線組合插頭座，其各引腳定義于表6.56.5。 引 腳符 號說 明引 腳符 號說 明1D013D42D114D53D215D64D316D75EOI結(jié)束或未識別線17REN遠程控制6DAV數(shù)據(jù)有效線18GND7NRFD未準備好接收數(shù)據(jù)線19GND8NDAC數(shù)據(jù)未接收完畢線20GND9IFC接口清零線2

43、1GND10SRQ服務(wù)請求線22GND11ATN監(jiān)視線23GND12GND機殼地24GND低4位數(shù)據(jù)線高4位數(shù)據(jù)線地表表6.5 IEEE-4886.5 IEEE-488信號定義信號定義 IEEE-488IEEE-488的信號線除的信號線除8 8條地線外，有以下信號線。條地線外，有以下信號線。D7D7D0D0數(shù)據(jù)總線：數(shù)據(jù)總線：這是這是8 8條雙向數(shù)據(jù)線，除了用于傳送數(shù)據(jù)外，還用條雙向數(shù)據(jù)線，除了用于傳送數(shù)據(jù)外，還用于于“聽聽”、“講講”方式的設(shè)置，以及設(shè)備地址和設(shè)備控制信息的傳送。方式的設(shè)置，以及設(shè)備地址和設(shè)備控制信息的傳送。 字節(jié)傳送控制線：字節(jié)傳送控制線：在在IEEE-488IEEE-48

44、8總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步握手（掛鉤）總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步握手（掛鉤）聯(lián)絡(luò)方式。即用聯(lián)絡(luò)方式。即用 DAVDAV，NRFDNRFD和和NDAC 3NDAC 3根線進行握手聯(lián)絡(luò)。根線進行握手聯(lián)絡(luò)。 DAVDAV（DATA AVAIBLEDATA AVAIBLE）數(shù)據(jù)有效線。當由發(fā)送器控制的數(shù)據(jù)總數(shù)據(jù)有效線。當由發(fā)送器控制的數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)有效時，發(fā)送器置線上的數(shù)據(jù)有效時，發(fā)送器置DAVDAV低電平（邏輯低電平（邏輯1 1），指示接受器可以），指示接受器可以從總線上接收數(shù)據(jù)。從總線上接收數(shù)據(jù)。NRFDNRFD（NOT READY FOR DATANOT READY FOR DATA）未準備好接受數(shù)

45、據(jù)線，只要連接未準備好接受數(shù)據(jù)線，只要連接在總線上被指定為在總線上被指定為接收器中的設(shè)備，尚有一個未準備好接收數(shù)據(jù)，接接收器中的設(shè)備，尚有一個未準備好接收數(shù)據(jù)，接收器就置收器就置NRFD線為低電平，示意發(fā)送器不要發(fā)送數(shù)據(jù)。當所有接收線為低電平，示意發(fā)送器不要發(fā)送數(shù)據(jù)。當所有接收器都準備好時，器都準備好時，NRFD變?yōu)楦唠娖健Ｗ優(yōu)楦唠娖?。NDAC（Not Data Accepted）未接收完數(shù)據(jù)，當總線上被指未接收完數(shù)據(jù)，當總線上被指定為接收器的設(shè)備，有任何一個未接收完數(shù)據(jù)，它就置定為接收器的設(shè)備，有任何一個未接收完數(shù)據(jù)，它就置NDAC線為低線為低電平，示意發(fā)送器不要撤消當前數(shù)據(jù)。只有當所有接收

46、器都接收完數(shù)電平，示意發(fā)送器不要撤消當前數(shù)據(jù)。只有當所有接收器都接收完數(shù)據(jù)后，此信號才變?yōu)楦唠娖?。?jù)后，此信號才變?yōu)楦唠娖?。當當ATN=“1”時，表示數(shù)據(jù)線上傳送的是地址或命令，這時只有控制時，表示數(shù)據(jù)線上傳送的是地址或命令，這時只有控制器能發(fā)送信息，其它設(shè)備都只能接收信息并作出解釋。器能發(fā)送信息，其它設(shè)備都只能接收信息并作出解釋。當當ATN=“0”時，表示數(shù)據(jù)總線上傳送的是數(shù)據(jù)。時，表示數(shù)據(jù)總線上傳送的是數(shù)據(jù)。EOI（End or Identify）結(jié)束或識別線。該線與結(jié)束或識別線。該線與ATN線一起線一起指示是數(shù)據(jù)傳送結(jié)束，還是用來識別一個具體設(shè)備。當指示是數(shù)據(jù)傳送結(jié)束，還是用來識別一個具

47、體設(shè)備。當ATN=“0”時，時，這是進行數(shù)據(jù)傳送，當傳送完最后一個字節(jié)使這是進行數(shù)據(jù)傳送，當傳送完最后一個字節(jié)使EOI=“1”，表示數(shù)據(jù)傳，表示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束，當送結(jié)束，當ATN=“1”，若，若EOI=“1”時，則表示數(shù)據(jù)總線上是設(shè)備識時，則表示數(shù)據(jù)總線上是設(shè)備識別信息，即可得到請求得到的設(shè)備編碼。別信息，即可得到請求得到的設(shè)備編碼。REN（remote Enable）遠程控制線。該信號為低電平時，系統(tǒng)遠程控制線。該信號為低電平時，系統(tǒng)處于遠程控制狀態(tài)，設(shè)備面板開關(guān)、按鍵均不起作用；若該信號為高處于遠程控制狀態(tài)，設(shè)備面板開關(guān)、按鍵均不起作用；若該信號為高電平，則遠程控制不起作用，本地面板控制開關(guān)

48、、按鍵起作用。電平，則遠程控制不起作用，本地面板控制開關(guān)、按鍵起作用。 （4）IEEE- 488 總線傳送數(shù)據(jù)時序總線傳送數(shù)據(jù)時序 IEEE-488總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步方式，即每傳送一個字節(jié)數(shù)總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步方式，即每傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)都要利用據(jù)都要利用DAV，NRFD和和NDAC 3條信號線進行握手聯(lián)絡(luò)。數(shù)據(jù)傳條信號線進行握手聯(lián)絡(luò)。數(shù)據(jù)傳送的時序如圖送的時序如圖6.13所示。所示。 1253910118674D7D0DAVNRFDNDAC下一節(jié)圖圖6.13 IEEE488總線總線3線握手時序圖線握手時序圖 SCSI是small computer system interface的縮寫，

49、即小型計算機系統(tǒng)接口。它用于計算機與磁帶機、軟磁盤機、硬磁盤機、CD-ROM、掃描儀、通信設(shè)備及打印機等外部設(shè)備的連接。目前廣泛應(yīng)用于微型計算機中主機與硬磁盤、光盤的連接，成為最重要、最有潛力的新的總線標準。另外另外: 還有還有SCSI總線、總線、AGP總線等總線等 AGP是Accelerated Graphic Port的縮寫，即圖形加速接口，是專用的圖形總線，它只用于微機上的AGP顯示卡。 6.2 6.2 I/O I/O 接口基礎(chǔ)接口基礎(chǔ) 6.2.1 微機接口基本概念微機接口基本概念 1.接口與接口技術(shù)接口與接口技術(shù)接口的定義接口的定義: : “ “接口接口”是微處理器是微處理器CPU與外

50、界的連接部件（電路）。與外界的連接部件（電路）。接口技術(shù)的研究對象：接口技術(shù)的研究對象：“接口技術(shù)接口技術(shù)”是研究是研究CPU如何與外部世界進行如何與外部世界進行最佳耦合與匹配，以實現(xiàn)雙方高效、可靠地交換信息的一門技術(shù)。最佳耦合與匹配，以實現(xiàn)雙方高效、可靠地交換信息的一門技術(shù)。2.為什么要用接口電路為什么要用接口電路 輸入輸入/輸出（輸出（Input/Output）是計算機與外部世界交換信息所必需）是計算機與外部世界交換信息所必需的手段。一方面，程序、數(shù)據(jù)和現(xiàn)場物理量等要通過輸入設(shè)備送給計算的手段。一方面，程序、數(shù)據(jù)和現(xiàn)場物理量等要通過輸入設(shè)備送給計算機；另一方面，計算機運行的結(jié)果和各種控制信

51、號要通過輸出設(shè)備（輸機；另一方面，計算機運行的結(jié)果和各種控制信號要通過輸出設(shè)備（輸入入/輸出設(shè)備以下簡稱外設(shè)）進行顯示、打印或?qū)崿F(xiàn)實時控制等。計算輸出設(shè)備以下簡稱外設(shè)）進行顯示、打印或?qū)崿F(xiàn)實時控制等。計算機的外設(shè)有機械式、電子式、機電式等。機的外設(shè)有機械式、電子式、機電式等。（1）數(shù)據(jù)信息）數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息是指數(shù)據(jù)信息是指CPU與外設(shè)之間要傳送的數(shù)據(jù)本身。其形式有三種：與外設(shè)之間要傳送的數(shù)據(jù)本身。其形式有三種：數(shù)字量：數(shù)字量：常以常以8位或位或16位的二進制或位的二進制或ASC碼形式傳輸。碼形式傳輸。 模擬量：模擬量：模擬的電壓或電流，甚至非電量（如：溫度、壓力、流量等），需經(jīng)模擬的電壓或電流

52、，甚至非電量（如：溫度、壓力、流量等），需經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的電信號，再經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的電信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量形式傳輸。轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量形式傳輸。開關(guān)量：開關(guān)量：通常用于表示兩種狀態(tài)通常用于表示兩種狀態(tài)“0”和和“1”，如開關(guān)的通，如開關(guān)的通/斷，電機的轉(zhuǎn)斷，電機的轉(zhuǎn)/停，閥門的開停，閥門的開/關(guān)等。關(guān)等。 （2）狀態(tài)信息）狀態(tài)信息為實現(xiàn)為實現(xiàn)CPU與外設(shè)配合工作，與外設(shè)配合工作，CPU需要了解外設(shè)所處的現(xiàn)行狀態(tài)，如打印機是否需要了解外設(shè)所處的現(xiàn)行狀態(tài)，如打印機是否忙（忙（BUSY），輸入設(shè)備是否準備好（），輸入設(shè)備是否準備好（READY），用于表示外設(shè)工作狀態(tài)的信號）

53、，用于表示外設(shè)工作狀態(tài)的信號叫狀態(tài)信息，它是由外設(shè)通過接口傳遞到叫狀態(tài)信息，它是由外設(shè)通過接口傳遞到CPU的。的。3.接口電路的組成及其傳遞的信息接口電路的組成及其傳遞的信息為了完成為了完成CPU與外設(shè)之間的信息交換，通常在接口部件中需要傳輸三種信息。與外設(shè)之間的信息交換，通常在接口部件中需要傳輸三種信息。圖圖6.14 接口電路的典型結(jié)構(gòu)接口電路的典型結(jié)構(gòu)總 線驅(qū) 動接 口 電 路數(shù) 據(jù)寄 存 器狀 態(tài)寄 存 器寄 存 器控 制地 址譯 碼控 制邏 輯外 部設(shè) 備接一 側(cè)接 外 設(shè) 一 側(cè)（3）控制信息）控制信息 在在CPU與外設(shè)的信息傳送過程中，需要向外設(shè)發(fā)出控制命令，與外設(shè)的信息傳送過程中

54、，需要向外設(shè)發(fā)出控制命令，這些控制信號由這些控制信號由CPU發(fā)給接口電路，經(jīng)接口電路解釋并做適當發(fā)給接口電路，經(jīng)接口電路解釋并做適當變換后（若需要的話），去控制外設(shè)的動作。變換后（若需要的話），去控制外設(shè)的動作。4.接口的作用和特點接口的作用和特點（1）接口的作用接口的作用 主要負責接收、解釋并執(zhí)行主要負責接收、解釋并執(zhí)行CPU發(fā)出的命令，傳送外設(shè)的狀態(tài)，以及雙發(fā)出的命令，傳送外設(shè)的狀態(tài)，以及雙方的數(shù)據(jù)傳輸。管理雙方的工作邏輯、協(xié)調(diào)它們的工作時序。方的數(shù)據(jù)傳輸。管理雙方的工作邏輯、協(xié)調(diào)它們的工作時序。（2）接口的功能特點接口的功能特點 按按CPU與外界交換信息的要求，一般來講，接口部件應(yīng)具有如

55、下功能特點與外界交換信息的要求，一般來講，接口部件應(yīng)具有如下功能特點數(shù)據(jù)緩沖功能數(shù)據(jù)緩沖功能 接口中一般都設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器或鎖存器，以解決高速接口中一般都設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器或鎖存器，以解決高速CPU和低速外設(shè)之和低速外設(shè)之間的矛盾，避免丟失數(shù)據(jù)。另外，這些鎖存器常常有驅(qū)動作用間的矛盾，避免丟失數(shù)據(jù)。另外，這些鎖存器常常有驅(qū)動作用設(shè)備選擇功能設(shè)備選擇功能 微機系統(tǒng)中通常都有多臺外設(shè)，而微機系統(tǒng)中通常都有多臺外設(shè)，而CPU在同一時間里只能與一臺外設(shè)交在同一時間里只能與一臺外設(shè)交換信息，這就要借助于接口的地址譯碼對外設(shè)進行尋址。高位地址用于芯片換信息，這就要借助于接口的地址譯碼對外設(shè)進行尋址。高位地址用于

56、芯片（電路）選擇，低位地址用于選擇接口芯片（電路）內(nèi)部寄存器或鎖存器，（電路）選擇，低位地址用于選擇接口芯片（電路）內(nèi)部寄存器或鎖存器，從而選定需要與從而選定需要與CPU交換信息的外設(shè)。交換信息的外設(shè)。 信號轉(zhuǎn)換功能信號轉(zhuǎn)換功能 由于外設(shè)所能提供和所需要的各種信號常常與微機總線信號不兼容，由于外設(shè)所能提供和所需要的各種信號常常與微機總線信號不兼容，因此信號變換就不可避免，它是接口設(shè)計中的一個重要方面。因此信號變換就不可避免，它是接口設(shè)計中的一個重要方面。 接受、解釋并執(zhí)行接受、解釋并執(zhí)行CPU命令的功能命令的功能 CPU發(fā)往外設(shè)的各種命令都是以代碼形式先發(fā)到接口電路，再由發(fā)往外設(shè)的各種命令都是

57、以代碼形式先發(fā)到接口電路，再由接口電路解釋后，形成一系列控制信號送往外設(shè)（被控對象）的。接口電路解釋后，形成一系列控制信號送往外設(shè)（被控對象）的。 中斷管理功能中斷管理功能 當外設(shè)需要及時得到當外設(shè)需要及時得到CPU的服務(wù)，例如，在出現(xiàn)故障而要求的服務(wù)，例如，在出現(xiàn)故障而要求CPU進進行刻不容緩的處理時，就應(yīng)在接口中設(shè)置中斷控制邏輯，由它完成向行刻不容緩的處理時，就應(yīng)在接口中設(shè)置中斷控制邏輯，由它完成向CPU提出中斷請求，進行中斷優(yōu)先級排隊，接收中斷響應(yīng)信號以及向提出中斷請求，進行中斷優(yōu)先級排隊，接收中斷響應(yīng)信號以及向CPU提供中斷類型或中斷向量等有關(guān)中斷事務(wù)工作。提供中斷類型或中斷向量等有關(guān)

58、中斷事務(wù)工作。 可編程功能可編程功能 為使接口具有較強的通用性、靈活性和可擴充性，現(xiàn)在的接口芯片為使接口具有較強的通用性、靈活性和可擴充性，現(xiàn)在的接口芯片多數(shù)都是可編程的，這樣在不改變硬件的條件下，只改變驅(qū)動程序就多數(shù)都是可編程的，這樣在不改變硬件的條件下，只改變驅(qū)動程序就可改變接口的工作方式和功能，以適應(yīng)不同的用途。可改變接口的工作方式和功能，以適應(yīng)不同的用途。（3）CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式 程序控制方式程序控制方式 程序控制方式分為無條件傳送方式和條件傳送方式。程序控制方式分為無條件傳送方式和條件傳送方式。無條件傳送方式（又稱同步傳送方式）。無條件傳送方式（又

59、稱同步傳送方式）。其具體方法是：在程序中的其具體方法是：在程序中的適當位置直接插入適當位置直接插入I/O指令，以完成數(shù)據(jù)的傳輸。在這種方式中，指令，以完成數(shù)據(jù)的傳輸。在這種方式中，CPU始終認為外設(shè)是準備好的。始終認為外設(shè)是準備好的。條件傳送方式（又稱查詢傳送方式）。條件傳送方式（又稱查詢傳送方式）。其實現(xiàn)方法是：在每次執(zhí)行其實現(xiàn)方法是：在每次執(zhí)行I/O操作之前，操作之前，CPU先查詢外設(shè)的狀態(tài)，當外部設(shè)備準備好時才執(zhí)行先查詢外設(shè)的狀態(tài)，當外部設(shè)備準備好時才執(zhí)行I/O指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。這種傳送方式有效地解決了無條件傳送方式指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。這種傳送方式有效地解決了無條件傳送方式難以保證難以保證

60、CPU與外設(shè)同步動作的問題，但其傳輸速度慢，與外設(shè)同步動作的問題，但其傳輸速度慢，CPU工作效工作效率低，因為率低，因為CPU將花費絕大部分時間去查詢外設(shè)的狀態(tài)。將花費絕大部分時間去查詢外設(shè)的狀態(tài)。 程序控制方式的具體實例參見可編程并行接口芯片程序控制方式的具體實例參見可編程并行接口芯片8255A的應(yīng)用。的應(yīng)用。 中斷傳送方式中斷傳送方式 為了提高為了提高CPU的效率，使系統(tǒng)具有實時處理能力，可采用中的效率，使系統(tǒng)具有實時處理能力，可采用中斷傳送方式進行斷傳送方式進行CPU與外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送。具體過程為：當外設(shè)與外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送。具體過程為：當外設(shè)準備好進行數(shù)據(jù)傳輸時，通過接口向準備好進行數(shù)據(jù)