2022年微型计算机接口技术及应用习题答案.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 习题一1.什么是接口?CPU 与外部世界的连接部件,是CPU 与外界进行信息接口就是微处理器交换的中转站;2.为什么要在 CPU 与外设之间设置接口?在 CPU 与外设之间设置接口主要有4 个缘由:(1)CPU 与外设二者的信号不兼容,包括信号线的功能定义、规律定义和时序关系(2)CPU 与外设的速度不匹配, CPU 的速度快,外设的速度慢(3)如不通过接口,而由CPU 直接对外设的操作实施掌握,会使CPU处于穷于应对与外设打交道之中,大大降低CPU 的效率(4)如外设直接由CPU 掌握,会使外设的硬件结构依靠于CPU,对外设本身的进展不利;3
2、.微型运算机的接口一般应具备那些功能?微机的接口一般有如下的几个功能:(1)执行 CPU 命令的功能: CPU 将对外设的掌握命令发到接口电路中的命令寄存器(命令口)中,在经分析去掌握外设(2)返回外设状态的功能:通过状态寄存器(状态口)完成,包括正常工作状态和故障状态(3)数据缓冲的功能:接口电路中的数据寄存器(数据口)对 CPU 于外 设间传送的数据进行中转(4)设备寻址的功能: CPU 某个时刻只能和一台外设交换数据,CPU 发 出的地址信号经过接口电路中的地址译码电路来选中 I/O 设备(5)信号转换的功能:当 CPU 与外设的信号功能定义、规律关系、电平 高低及工作时序不兼容时接口电
3、路要完成信号的转换功能(6)数据宽度与数据格式转换的功能:由于CPU 处理的数据都是并行的,当外设采纳串行传送方式时, 接口电路就要完成串、 并之间的转换,并进行数据格式的转换;4. 接口技术在微机应用中起的作用?随着运算机技术的高速进展,运算机的应用越来越广泛;然而,在微机系 统中,微处理器的强大功能必需通过外部设备才能实现,而外设与微处理器之 间的信息交换和通信又是靠接口来实现的,所以,接口技术成为了一门关键技术,它直接影响微机系统的功能和微机的推广应用;5.6.接口电路的硬件一般由哪几部分组成?接口电路的硬件一般由以下几部分组成:(1)基本规律电路:包括命令寄存器、状态寄存器和数据缓冲寄
4、存器,是接口电路中的核心(2)端口地址译码电路:实现设备的选择功能(3)供选电路:依据不同任务和功能要求而添加的功能模块电路;接口电路的软件掌握程序一般包括哪几部分?接口电路的软件掌握程序一般包括以下的程序段,各部分程序是相互渗透、融为一体的:名师归纳总结 (1)初始化程序段:对可编程接口芯片进行初始化编程第 1 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - (2)传送方式处理程序段:不同的传送方式(查询、中断、DMA 方式)程序段不同7.(3)主控程序段:完成接口任务的程序段(4)程序终止与退出程序段:程序退出前对接口电路中硬件进行爱护的程序段(
5、5)帮助程序段:人机对话、菜单等接口电路的结构有哪几种形式?接口电路的结构主要有四种:(1)固定式结构:不行编程的接口电路,结构简洁、功能单一、固定(2)半固定式结构:由PAL 或 GAL 器件构成的接口电路,功能和工作方式可以通过改写内部的规律表达式来转变,但规律表达式一旦烧入芯 片,其功能和工作方式就固定下来了(3)可编程结构:其功能和工作方式可由编程指定,使用敏捷、适应面广,且种类繁多(4)智能型结构:芯片本身就是一个微处理器,外设的全部治理都由智 能接口完成,如 I/O 处理器 I0809 或通用单片机8.CPU 与接口之间有哪几种传送数据的方式?它们各应用在什么场合?CPU 与接口之
6、间的数据传送方式主要有查询方式、中断方式和 DMA 方式:(1)查询方式: 主要用于 CPU 不太忙且传送速度不高的情形下;无条件传送方式作为查询方式的一个特例,主要用于对简洁I/O 设备的掌握或CPU 明确知道外设所处状态的情形下;(2)中断方式: 主要用于 CPU 的任务比较忙的情形下, 特别适合实时控制和紧急大事的处理9.(3)DMA 方式(直接储备器存取方式) :主要用于高速外设进行大批量数据传送的场合;分析和设计接口电路的基本方法是什么?分析和设计接口电路通常采纳两侧分析法和硬软件结合法相结合:(1)两侧分析法: CPU 一侧,主要是明白CPU 的类型、它供应的数据线的宽度、地址线的
7、宽度、掌握线的规律定义、时序关系的特点;外设 一侧,主要是明白被连接外设的外部特性及被控外设的工作过程(2)硬软件结合法:硬件设计主要是合理选用外围接口芯片、有针对性 地设计附加电路;软件设计可以采纳汇编语言(或高级语言)直接对低层硬件编程,也可以采纳DOS 系统功能调用和 BIOS 调用编程;10. 外围接口芯片在微机接口技术中的作用如何?你所知道的外围接口芯片有 那些?略;你认为学习接口技术的难点在哪几个方面?应如何应付?略;习题二1 什么是端口?端口是接口电路中能被CPU 直接拜访的寄存器;2I/O 端口的编址方式有几种?各有何特点?名师归纳总结 I/O 端口的编址方式有两种统一编址方式
8、(储备器映象方式)和独立编第 2 页,共 20 页址方式( I/O 映象方式、专用I/O 指令方式)- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - (1)统一编址方式:从整个寻址空间中划出一部分给I/O 设备,其余的 I/O ,二者的地址码给储备器,通过地址码区分操作对象是储备器仍是不重叠;这种方式的优点是 I/O 端口的编址空间大,且易于扩展 I/O指令丰富、功能齐全;缺点是储备器的地址空间削减,达不到系统最大的寻址空间 I/O 指令比独立编址方式的专用 I/O 指令长,译码时间长,执行速度慢(2)独立编址方式:储备单元与I/O 端口分别编址,地址码重叠,通过操作
9、码区分操作对象是储备器仍是I/O ;这种方式的优点是 I/O 端口不占储备器的编址空间,使储备器的容量可达系统的最大寻址才能 I/O指令短、执行速度快;指令清楚、可读性强;缺点是 I/O 端口地址范围一旦确定,不易扩展 I/O 指令种类有限,操作单一3 设计 I/O 设备接口卡时,为防止地址冲突,选用 I/O 端口地址的原就是什么?为了防止端口地址发生冲突,在选择 I/O 端口地址时一般要遵循以下的原就:(3)凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用(4)原就上讲,未被占用的地址,用户可以使用,但对运算机厂家申明保留的地址,不要使用,否就会发生 I/O 端口地址重叠和冲突(5)一般,用户可使用
10、 300H31FH 地址,这是 IBM PC 微机留作实验卡的,用户可以使用;为了防止与其他用户开发的插件板发生地址冲突,最好采纳地址开关;4I/O 端口地址译码电路在接口电路中的作用是什么?I/O 端口地址译码电路的作用就是把地址和掌握信号进行规律组合,从而产生对接口芯片的选择信号;5 在 I/O 端口地址译码电路中经常设置 AEN 0,这有何意义?AEN 1,表示正在进行 DMA 操作,在 I/O 端口地址译码电路中,经常令AEN 0 时,译码输出才有效,这样做的目的是为了防止在 DMA 操作周期中,由 DMA 掌握器对这些以非 DMA 方式传送的 I/O 端口执行 DMA 方式的传送;6
11、 如要求 I/O 端口地址为 374H,就在图 2.1(b)中的输入地址线要作哪些改动?为了使 I/O 端口的地址为 374H,图 2.1(b)中地址线 A 2、A 8 后的非门去掉,而在地址线 A 3、A 7 后面加上非门;即修改后地址线 A 0、A 1、A 3、A 7 后有非门,其余地址线后无非门;如下列图:A 91 & A 8 A 7A 31 & 1 Y A 2A 11 A 01 AEN 1 IOR 1 7 图 2.2 是 PC 机系统板的 I/O 端口地址译码电路,它有何特点?试依据图中地名师归纳总结 址线的安排,写出DMAC 、INTR 、T/C 以及 PPI 的地址范畴?第 3 页
12、,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 在图 2.2 的译码电路中, 不管芯片本身需要多少个端口地址,一律安排一个 含有 32 个地址的地址范畴;其中 DMAC 、INTR 、 T/C 和 PPI 的地址范畴分别是:DMAC :00H1FH;INTR :20H3FH;T/C :40H5FH;PPI:60H7FH 8 在图 2.4 译码电路中, 如要转变 I/O 端口地址,使其地址范畴为 300H307H,就开关 S0S9应如何设置?由于 AEN 必需为 0,所以 S9肯定是闭合的,如使译码输出地址范畴为 300H307H,就有如下的分析:A11
13、A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 S8S7S6S5S4S3S2S1S0开开合合开开开开开所以, S0S9 中 S5、S6和 S9 是闭合的,其余的开关全部断开;9GAL 器件有那些特点?采纳 略;GAL 器件进行 I/O 地址译码有何优点?10 采纳 GAL 器件设计开发一个地址译码电路的步骤和方法如何?略;11. 通常所说的 I/O 操作是指 CPU 直接对 I/O 设备进行操作,这话对吗?这话不对, I/O 操作是指 I/O 端口操作,即拜访与 I/O 设备相关的端口,而 不是对 I/O 设备直接操作;12. 在独立编
14、址方式下, CPU 采纳什么指令来拜访端口?独立编址方式下,采纳专用的I/O 指令输入 /输出指令(如PC 系列微机中的 IN 、OUT )来拜访端口;13. 在 I/O 指令中端口地址的宽度及寻址方式有哪两种?PC 系列微机中, I/O 指令对端口的寻址方式有两种:直接寻址和间接寻址(必需由 DX 间址);直接寻址方式中,端口地址的宽度为8 位,即地址范畴是00HFFH ;间接寻址方式中, 端口地址的宽度为16 位,即地址范畴是 0000H FFFFH ;14. CPU 从端口读数据或向端口写数据是否涉及到肯定要与储备器打交道?通常所说的 CPU 从端口读数据或向端口写数据, 仅仅是指 I/
15、O 端口与 CPU的累加器之间的数据传送,并未涉及数据是否传送到储备器;由于累加器只能储存一个数据,所以在实际中通常是I/O 与储备器交换数据;15. I/O 端口地址译码电路一般有哪几种结构形式?I/O 端口地址译码电路一般有两种结构形式:固定式端口地址译码硬件电路不改动,译码输出的地址或地址范畴不 变可选式端口地址译码电路中有如干个DIP 开关,硬件电路不改动,只转变开关的状态,就可以使译码输出的地址或地址范畴发生变化;16. I/O 地址线用作端口寻址时,高位地址线和低位地址线各作何用途?如何决 定低位地址线的根数?一般情形下,高位地址线与掌握信号线进行规律组合,经译码电路产生 I/OC
16、S 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 接口芯片的片选信号实现片间选择;低位地址线不参加译码,直接与I/O 接口芯片的地址线相连实现 I/O 接口芯片的片内端口选择;低位地址线的根数由 I/O 接口芯片内部的端口数量打算, 假如 I/O 接口芯片内部有 2n个端口(其引脚上肯定有 n 根地址线),那么,寻址端口时,低位地址线的根数就是 n;17. 可选式 I/O 端口地址译码电路一般由哪几部分组成?可选式 I/O 端口地址译码电路一般由地址开关(DIP 开关)、译码器、比较器或异或门组成;18. 采纳 GAL 器件设
17、计地址译码电路时,其核心是编写 GAL 器件输入源文件(即 GAL 设计说明书);现利用 GAL16V8 设计一个扩展系统的地址译码电路,要求该系统的 储备器地址范畴为 件;略;I/O 端口地址范畴分别为 300H31FH 和 340H35FH;D0000HEFFFFH ;试编写 GAL16V8 的编程输入源文19. 如将图 2.3 中 DIP 开关状态设置为:S2和 S1合上(ON);S3和 S0断开(OFF),试指出 74LS138 输出端 Y5 的地址范畴,并与图中在 DIP 开关原先的状态下 Y5 输出端所产生的地址范畴进行比较,有何变化?假如 S2和 S1合上( ON);S3和 S0
18、断开(OFF ),Y5 有效时,各位地址线的状态如下:A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A21 0 0 1 0 1 0 1 S3 S2 S1 S0开 合 合 开所以,这种开关状态下,Y5 的地址范畴是 254H 257H;而 DIP 开关在原先的开关状态下,Y5 的地址范畴是 314H 317H;这两个地址范畴 A 9A6的状态不同,由于 A9 A6 的状态是由开关的状态打算的;而二者的 A 5A2 是相同的,由于它们不受开关状态的影响;习题三1 计数、定时与频率、声音以及音乐之间有什么关系?定时和计数的本质是相同的,当计数的基本脉冲是标准的时间单元时,计数就变成了定时;定时输出脉冲的
19、周期的倒数就是频率;由定时输出的脉冲可以产生声音,脉冲的频率就打算了声音的频率;脉冲频率高,声音的音调高(听起来尖锐);脉冲频率低,声音的音调低(听起来低沉)时间不同的声音就可以产生悦耳的音乐;2 微机系统的定时有哪两类?何谓时序协作?微机系统中的定时分为内部定时和外部定时两类;而由频率不同、连续内部定时是指运算机本身运行的时间基准或时序关系,是用户无法更换的;外部定时是指外部设备实现某种功能时,本身所需要的一种时序关系,需要用户依据外设的要求进行支配;时序协作是指用户在考虑外设与CPU 连接时,不能脱离运算机的定时要求,即以运算机的时序关系为依据来设计外部定时机构,以满意运算机的时序要求;3
20、 微机系统中的外部定时有哪两种方法?其特点如何?微机系统中的外部定时有软件定时和硬件定时两种方法;软件定时:利用 CPU 执行指令需要肯定时间的特点产生延时;这种方法不名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 需增加硬件设备,只需编制延时程序即可;但是它降低了CPU 的效率,铺张了CPU 的资源,而且由于同样的延时程序在不同运算机上运行的时间会不同,所 以通用性比较差;4.8253 定时 /计数器有那些特点?8253 是一个减 1 的定时 /计数器(逆计数器),它内部有 3 个相互独立的 16 位减 1 计数通道,每个通道
21、有自己独立的计数脉冲输入信号(CLK )、门控信号(GATE )和计数 /定时到的输出信号( OUT ),每个通道有 6 种工作方式, 1 个 65536个脉冲;通道最多可以计 5.8253 初始化编程包括哪两项内容?在对 8253 进行始化编程时,第一向命令寄存器中写入方式字,选择计数通 道、工作方式、计数初值的长度及写入次序、计数码制;然后按方式字的要求 向选定的计数通道中写入计数初值;6.8253 有哪几种工作方式?区分不同工作方式的特点表达在哪几个方面?为什 么 3 方式使用最普遍?8253 有 6 种工作方式方式 现在以下的 4 个方面:0方式 5;区分不同工作方式的特点主要体(1)
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