計(jì)算機(jī)接口技術(shù)大作業(yè)

計(jì)算機(jī)接口技術(shù)大作業(yè)班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：設(shè)計(jì)內(nèi)容：總結(jié)計(jì)算機(jī)接口技術(shù)發(fā)展，CPU可以選擇8086或者單片機(jī)，應(yīng)用所學(xué)芯片（不限于）8255、8251、8253、8237、8259、0809、0832、8279及總線接口相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)一套系統(tǒng)或一個(gè)小裝置。要求至少用到以上三款芯片或接口技術(shù)，提倡在proteus中仿真，然后到實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。計(jì)算機(jī)接口技術(shù)發(fā)展微機(jī)系統(tǒng)中，接口處于微機(jī)總線與設(shè)備之間，進(jìn)行CPU與設(shè)備之間的信息交換。設(shè)置接口的目的有兩條：通過接口實(shí)現(xiàn)設(shè)備與總線的連接；連接起來以后，CPU通過接口對(duì)設(shè)備進(jìn)行訪問，即操作或控制設(shè)備。接口技術(shù)的基本內(nèi)容包括設(shè)備接口設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)把設(shè)備連接到用戶總線（ISA）和完成對(duì)設(shè)備在應(yīng)用層的訪問。接口技術(shù)的新內(nèi)容包括總線接口設(shè)計(jì)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)把用戶總線（ISA）連接到PCI總線和完成對(duì)設(shè)備在windows操作系統(tǒng)核心層的訪問。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的程序結(jié)構(gòu)，編程語言，開發(fā)工具和程序設(shè)計(jì)，調(diào)試，安裝方法與應(yīng)用程序完全不同，是現(xiàn)代微機(jī)接口技術(shù)的新內(nèi)容。接口技術(shù)的發(fā)展是隨著微機(jī)體系結(jié)構(gòu)（CPU，總線，存儲(chǔ)器）和被連接的對(duì)象，以及操作系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境的發(fā)展而發(fā)展的。當(dāng)接口的兩端及應(yīng)用環(huán)境發(fā)生了變化，作為中間橋梁的接口也必須發(fā)生變化。這種變化與發(fā)展，過去是如此，今后仍然如此。早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，接口與設(shè)備之間無明顯的邊界，接口與設(shè)備控制器做在一起。到8位微機(jī)，在接口與設(shè)備之間有了邊界，并且出現(xiàn)了許多接口標(biāo)準(zhǔn)。早期計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中并沒有設(shè)置獨(dú)立的接口電路，對(duì)外設(shè)的控制和管理完全由CPU直接操作。由于微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用越來越廣泛，外設(shè)品種和門類大大增加，且性能各異，操作復(fù)雜，因此，不設(shè)接口就不行了。為了解決矛盾，開始在CPU與外設(shè)之間設(shè)置了簡單的接口電路，后來逐步發(fā)展成為獨(dú)立功能的接口和設(shè)備控制器，把對(duì)外設(shè)的控制任務(wù)交給接口去完成，這樣大大減輕了主機(jī)的負(fù)擔(dān)，簡化了CPU對(duì)外設(shè)的控制和管理。同時(shí)，有了接口之后，研制CPU時(shí)就無須考慮外設(shè)的結(jié)構(gòu)特性如何，反之，研制外設(shè)時(shí)也無須考慮它是哪種CPU連接。微處理器與外設(shè)按各自的規(guī)律更新，形成微機(jī)本身和外設(shè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，促進(jìn)了微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展。隨著微機(jī)的發(fā)展，微機(jī)接口經(jīng)歷了固定式簡單接口，可編程復(fù)雜接口和功能強(qiáng)大的智能接口幾個(gè)發(fā)展階段。目前流行一種緊湊的I/O子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，就是把I/O接口與I/O設(shè)備控制器及I/O設(shè)備融合在一起，而不單獨(dú)設(shè)置接口電路，正如高速I/O設(shè)備中那樣。目前微機(jī)系統(tǒng)所配置的接口電路的物理結(jié)構(gòu)也發(fā)生了根本的變化。以往在微機(jī)系統(tǒng)板上能見到的一個(gè)個(gè)單獨(dú)的外圍接口芯片，現(xiàn)在都集成在一塊超大規(guī)模的外圍芯片中，也就是原來的這些外圍接口芯片在物理結(jié)構(gòu)上已面目全非。近年來，研究和推出了不少新型外設(shè)，先進(jìn)的總線技術(shù)，新的接口標(biāo)準(zhǔn)及芯片組，正是為了解決微機(jī)系統(tǒng)I/O的瓶頸問題。相信今后還會(huì)出現(xiàn)功能更加強(qiáng)大，技術(shù)更先進(jìn)，使用更方便的外設(shè)和接口標(biāo)準(zhǔn)。以下是幾種接口標(biāo)準(zhǔn)：

一、IDE/EIDE接口

IDE的原文是IntegratedDeviceElectronics,即集成設(shè)備電子部件。它是由Compaq開發(fā)并由WesternDigital公司生產(chǎn)的控制器接口。IDE采用了40線的單組電纜連接。由于把控制器集成到驅(qū)動(dòng)器之中,適配卡已變得十分簡單,現(xiàn)在的微機(jī)系統(tǒng)中已不再使用適配卡，而把適配電路集成到系統(tǒng)主板上,并留有專門的IDE連接器插口。IDE由于具有多種優(yōu)點(diǎn),且成本低廉,在個(gè)人微機(jī)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

增強(qiáng)型IDE(EnhancedIDE)是WesternDigital為取代IDE而開發(fā)的接口標(biāo)準(zhǔn)。在采用EIDE接口的微機(jī)系統(tǒng)中,EIDE接口已直接集成在主板上,因此不必再購買單獨(dú)的適配卡。與IDE相比,EIDE具有支持大容量硬盤、可連接四臺(tái)EIDE設(shè)備、有更高數(shù)據(jù)傳輸速率（13.3MB/s以上）等幾方面的特點(diǎn)。為了支持大容量硬盤，EIDE支持三種硬盤工作模式：NORMAL、LBA和LARGE模式。

二、UltraDMA33和UltraDMA66接口

在ATA－2標(biāo)準(zhǔn)推出之后，SFFC又推出了ATA－3標(biāo)準(zhǔn)。ATA－3標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn)是提高了ATA－2的安全性和可靠性。ATA－3本身并沒有定義更高的傳輸模式。此外，ATA標(biāo)準(zhǔn)本身只支持硬盤，為此SFFC將推出ATA－4標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將集成ATA－3和ATAPI并且支持更高的傳輸模式。在ATA－4標(biāo)準(zhǔn)沒有正式推出之前，作為一個(gè)過渡性的標(biāo)準(zhǔn),Quantum和Intel推出了UltraATA(UltraDMA)標(biāo)準(zhǔn)。

UltraATA的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是UltraDMA33(簡稱UDMA33)，也有人把它稱為ATA－3。符合該標(biāo)準(zhǔn)的主板和硬盤早在1997年便已經(jīng)投放市場，目前幾乎所有的主板及硬盤都支持該標(biāo)準(zhǔn)。

UltraATA的第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是UltraDMA66（或者UltraATA－66）是由Quantum和Intel在1998年2月份提出的最新標(biāo)準(zhǔn)。UltraDMA66進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)傳輸率，突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率理論上可達(dá)66.6MB/s。并且采用了新型的CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)，進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，改?0針的排線(保留了與現(xiàn)有的電腦兼容的40針排線，增加了40條地線)，以保證在高速數(shù)據(jù)傳輸中降低相鄰信號(hào)線間的干擾。

目前，有Intel810、VIAApolloPro等芯片組提供了對(duì)UltraDMA66硬盤的支持。部分主板也提供了支持UltraDMA66硬盤的接口。而新出的大部分硬盤都支持UltraDMA－66接口。

三、SCSI接口

SCSI的原文是SmallComputerSystemInterface,即小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口。SCSI也是系統(tǒng)級(jí)接口(外觀如圖2),可與各種采用SCSI接口標(biāo)準(zhǔn)的外部設(shè)備相連,如硬盤驅(qū)動(dòng)器、掃描儀、光驅(qū)、打印機(jī)和磁帶驅(qū)動(dòng)器等。采用SCSI標(biāo)準(zhǔn)的這些外設(shè)本身必須配有相應(yīng)的外設(shè)控制器。SCSI接口早期只在小型機(jī)上使用,近年來也在PC機(jī)中廣泛采用。最新的Ultra3SCSI的Ultra160/m接口標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步把數(shù)據(jù)傳輸率提高到160MB/s。昆騰也在1998年11月推出了第一個(gè)支持Ultra160/m接口標(biāo)準(zhǔn)的硬盤Atlas10K和Atlas四代。SCSI對(duì)PC來說應(yīng)是一種很好的配置,它不僅是一個(gè)接口,更是一條總線。相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，SCSI也會(huì)像EIDE一樣廣泛應(yīng)用在微機(jī)系統(tǒng)和外設(shè)中。

四、USB接口

USB(UniversalSerialBus)接口(外觀如圖3)的提出是基于采用通用連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外設(shè)的簡單快速連接，達(dá)到方便用戶、降低成本、擴(kuò)展PC機(jī)連接外設(shè)的范圍的目的。目前PC中似乎每個(gè)設(shè)備都有它自己的一套連接設(shè)備。外設(shè)接口的規(guī)格不一、有限的接口數(shù)量，已無法滿足眾多外設(shè)連接的迫切需要。解決這一問題的關(guān)鍵是，提供設(shè)備的共享接口來解決個(gè)人計(jì)算機(jī)與周邊設(shè)備的通用連接。

USB技術(shù)應(yīng)用是計(jì)算機(jī)外設(shè)連接技術(shù)的重大變革?，F(xiàn)在USB接口標(biāo)準(zhǔn)屬于中低速的界面?zhèn)鬏?，面向家庭與小型辦公領(lǐng)域的中低速設(shè)備。比如鍵盤、鼠標(biāo)、游戲桿、顯示器、數(shù)字音箱、數(shù)字相機(jī)以及Modem等，目的是在統(tǒng)一的USB接口上實(shí)現(xiàn)中低速外設(shè)的通用連接。PC主機(jī)上只需要一個(gè)USB端口，其他的連接可以通過USB接口和USB集線器在桌面上完成。USB系統(tǒng)由USB主機(jī)（HOST）、集線器（HUB）、連接電纜、USB外設(shè)組成。下一代的USB接口，數(shù)據(jù)傳輸率將提高到120Mbps～240Mbps，并支持寬帶寬數(shù)字?jǐn)z像設(shè)備及新型掃描儀、打印機(jī)及存儲(chǔ)設(shè)備。

五、IEEE1394接口

IEEE1394是一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)，這種接口標(biāo)準(zhǔn)允許把電腦、電腦外部設(shè)備、各種家電非常簡單地連接在一起。從IEEE1394可以連接多種不同外設(shè)的功能特點(diǎn)來看，也可以稱為總線，即一種連接外部設(shè)備的機(jī)外總線。IEEE1394的原型是運(yùn)行在AppleMac電腦上的FireWire(火線)，由IEEE采用并且重新進(jìn)行了規(guī)范。它定義了數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)定及連接系統(tǒng)，可用較低的成本達(dá)到較高的性能，以增強(qiáng)電腦與外設(shè)如硬盤、打印機(jī)、掃描儀，與消費(fèi)性電子產(chǎn)品如數(shù)碼相機(jī)、DVD播放機(jī)、視頻電話等的連接能力。由于要求相應(yīng)的外部設(shè)備也具有IEEE1394接口功能才能連接到1394總線上，所以，直到1995年第3季度Sony推出的數(shù)碼攝像機(jī)加上了IEEE1394接口后，IEEE1394才真正引起了廣泛的注意。

六、DeviceBay

DeviceBay是由Microsoft、Intel和Compaq公司共同開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，這一技術(shù)可讓所有設(shè)備協(xié)同運(yùn)作，包括CD－ROM、DVD－ROM、磁帶、硬盤驅(qū)動(dòng)器以及各種符合IEEE1394的設(shè)備。

由于DeviceBay技術(shù)能夠處理類型廣泛的設(shè)備，所以它可創(chuàng)建一種新PC：主板將僅包括CPU，所有驅(qū)動(dòng)器和設(shè)備都在外部與計(jì)算機(jī)相連，并包括所有數(shù)字家電，例如電視和電話。

盡管DeviceBay的規(guī)范已于1997年制定完畢，但由于這一技術(shù)研發(fā)經(jīng)費(fèi)開銷過高，因此很可能會(huì)擱淺。迄今Microsoft還沒有準(zhǔn)備在未來的操作系統(tǒng)中，支持DeviceBay的具體計(jì)劃。設(shè)計(jì)部分仿真圖：部分源程序：#include<REGX51.H>#include<absacc.h>#definePAXBYTE[0xff00]#definePBXBYTE[0xff01]#definePCXBYTE[0xff02]#definecaddrXBYTE[0xff03]#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharvoiddelay(uintj) //delay函數(shù){uchari;while(j--)for(i=0;i<255;i++); }voidmain(void){ unsignedcharcom; caddr=0x90;while(1){//無窮循環(huán) com=PA; P1=com; delay(100);}}心得體會(huì)：通過本次設(shè)計(jì)，我收獲很多。首先對(duì)自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中所涉及的芯片有了更加深刻的了解，能夠很好地運(yùn)用它們。還有對(duì)電路的構(gòu)建，能夠通過電路所要求完成的功能來合理地搭建電路，利用proteus仿真軟件對(duì)構(gòu)建好的電路進(jìn)行仿真，反復(fù)修改，最終完成了設(shè)計(jì)內(nèi)容。設(shè)計(jì)中遇到了許多問題，剛開始時(shí)由于不熟悉芯片的使用，有些知識(shí)已經(jīng)遺忘，導(dǎo)致設(shè)計(jì)進(jìn)度緩慢，后來通過查閱資料，上網(wǎng)搜索相關(guān)芯片的介紹，熟悉了芯片的