接口技术19章部分习题答案

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1、习题一习题一 1.什么是接口？什么是接口？ 接口就是微处理器 CPU 与外部世界的连接部件，是 CPU 与外界进行信息 交换的中转站。 2.为什么要在为什么要在 CPU 与外设之间设置接口？与外设之间设置接口？ 在 CPU 与外设之间设置接口主要有 4 个原因： （1）CPU 与外设二者的信号不兼容，包括信号线的功能定义、逻辑定义 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）若不通过接口，而由 CPU 直接对外设的操作实施控制，会使 CPU 处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低 CPU 的效率 （4）若外设直接由 CPU 控制，会使外设的硬件结构依赖于

2、 CPU，对外 设本身的发展不利。 3.微型计算机的接口一般应具备那些功能？微型计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 将对外设的控制命令发到接口电路中 的命令寄存器（命令口）中，在经分析去控制外设 （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

3、功能：当 CPU 与外设的信号功能定义、逻辑关系、电 平高低及工作时序不兼容时接口电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，当外设采用串行传送方式时，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？接口技术在微机应用中起的作用？ 随着计算机技术的高速发展，计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须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.接口电路

4、的硬件一般由哪几部分组成？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）基本逻辑电路：包括命令寄存器、状态寄存器和数据缓冲寄存器， 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：根据不同任务和功能要求而添加的功能模块电路。 6.接口电路的软件控制程序一般包括哪几部分？接口电路的软件控制程序一般包括哪几部分？ 接口电路的软件控制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： （1）初始化程序段：对可编程接口芯片进行初始化编程 （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 （3）主

5、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保护的 程序段 （5）辅助程序段：人机对话、菜单等 7.接口电路的结构有哪几种形式？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：不可编程的接口电路，结构简单、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逻辑表达式来改变，但逻辑表达式一旦烧入芯 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，使用灵活、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

6、的全部管理都由智 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？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况下。无条 件传送方式作为查询方式的一个特例，主要用于对简单 I/O 设备的控制 或 CPU 明确知道外设所处状态的情况下。 （2）中断方式：主要用于 CPU 的任务比较忙的情况下，尤其适合实时 控制和紧急事件的处理 （3）DMA 方式（直接存储器存取方式）：主要用

7、于高速外设进行大批 量数据传送的场合。 9.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的基本方法是什么？ 分析和设计接口电路通常采用两侧分析法和硬软件结合法相结合： （1）两侧分析法：CPU 一侧，主要是了解 CPU 的类型、它提供的数据 线的宽度、地址线的宽度、控制线的逻辑定义、时序关系的特点；外设 一侧，主要是了解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；软件设计可以采用汇编语言（或高级语言）直接对低 层硬件编程，也可以采用 DOS 系统功能调用和 BIOS 调用编程。 10. 外围接口芯片在微机

8、接口技术中的作用如何？你所知道的外围接口芯片有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？那些？ 略。 你认为学习接口技术的难点在哪几个方面？应如何对付？你认为学习接口技术的难点在哪几个方面？应如何对付？ 略。 习题二习题二 1 什么是端口？什么是端口？ 端口是接口电路中能被 CPU 直接访问的寄存器。 2I/O 端口的编址方式有几种？各有何特点？端口的编址方式有几种？各有何特点？ I/O 端口的编址方式有两种统一编址方式（存储器映象方式）和独立编 址方式（I/O 映象方式、专用 I/O 指令方式）（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

9、的 给存储器，通过地址码区分操作对象是存储器还是 I/O，二者的地址码 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；缺点是存储器的地址空间减少，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：存储单元与 I/O 端口分别编址，地址码重叠，通过 操作码区分操作对象是存储器还是 I/O。这种方式的优点是I/O 端口 不占存储器的编址空间，使存储器的容量可达系统的最大寻址能力 I/O 指令短、执行速度快；指令清晰、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

10、类有限，操作单一 3 设计设计 I/O 设备接口卡时，为防止地址冲突，选用设备接口卡时，为防止地址冲突，选用 I/O 端口地址的原则是什么？端口地址的原则是什么？为了避免端口地址发生冲突，在选择 I/O 端口地址时一般要遵循以下的原 则： （3）凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用 （4）原则上讲，未被占用的地址，用户可以使用，但对计算机厂家申明 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 （5）一般，用户可使用 300H31FH 地址，这是 IBMPC 微机留作实 验卡的，用户可以使用。为了避免与其他用户开发的插件板发生地址冲 突，最好采用地址开关。 4I/O 端口地址

11、译码电路在接口电路中的作用是什么？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控制信号进行逻辑组合，从而产 生对接口芯片的选择信号。 5 在在 I/O 端口地址译码电路中常常设置端口地址译码电路中常常设置 AEN0，这有何意义？，这有何意义？ AEN1，表示正在进行 DMA 操作，在 I/O 端口地址译码电路中，常常令 AEN0 时，译码输出才有效，这样做的目的是为了避免在 DMA 操作周期中， 由 DMA 控制器对这些以非 DMA 方式传送的 I/O 端口执行 DMA 方式的传送。 6 若要求若要求 I/O 端口地址为端口地址为 374H，则在图，则

12、在图 2.1（b）中的输入地址线要作哪些改动？）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 A2、A8后的非门去 掉，而在地址线 A3、A7后面加上非门。即修改后地址线 A0、A1、A3、A7后有 非门，其余地址线后无非门。如图所示：01:1 方式;10:2 方式;11:不用PA0 输出1 输入PC4-70:输出1:输入B 组方式0:数方式1:1 方式PB0:输出1:输入PC030:输出1:输入（3）按位置位/复位命令字作用是：指定 PC 口的某一位（某一个引脚）输入高电平或低电平；按位置位/复位命令字的格式是：8 位，其中最高位为特征位一定填

13、口，其余各位如下：1D6D5D4D3D2D1D0特征位不用（写 0）位选择000:C 口 0 位001:C 口 1 位111:C 口 7 位1:置位(高电平)0:复位(低电平)3、 “由于按位置位/复位命令是对 C 口进行操作，所以可以写到 C 口” ，这句话对吗？为什么？答：这句话是错误的。按位置位/复位命令是对 C 口进行操作，但它是一个命令，必须按命令的定义格式来处理每一位，如果把它写入 C 口，就会按 C 口的数据定义格式来处理，而这两种定义完全不同的格式是不能互换的，故只能写到命令口，可命令定义来处理，不能写以 C 口。5、可编程并行接口芯片 8255A 有哪几种工作方式，各目的特点

14、何在？答：（1）8255A 的工作方式与端口有关，PA 口有 0 方式、1 方式、2 方式3 种工作方式；PB 口与 PC 口只有 0 方式和 1 方式两种工作方式。（2）0 方式的特点：0 方式是一种基本输入/输出工作方式。通常不用联络信号，或不采用固定的联络信号，因此所谓基本 I/0 方式是指查询方式传送，包括无条件传送，这种方式不能采用中断方式与 CPU 交换数据。输出锁存，输入有三态缓冲能力而无锁存功能；在 0 方式下，彼此独立的八位和两个 4 位并行口，共 24 根 I/0 线全部由用户支配，都能被指定作为输入或输出出用，共有 16 种不同的组态。在 0 方式下设置专用联络信号线，需

15、要联络时，可由用户任意指定 C 口中的哪根线完成某种联络功能。由于无固定的专用联络信息，因此也就在端口与 I/0 设备之间无固定的时序关系，由用户根据数据传送的要求决定输入/输出的操作过程，0 方式也没设置固定的状态字。是单向 I/0，一次初始化只能指定端口（PA，PB 或 PC）作输入或输出，不能指定端口同时作输入也作输出。（3）方式 1 的特点1 方式是一种选通输入/输出方式或叫应答方式，因此需要设置专用的联络信号线或应合信号线，以使对 I/0 设置或 CPU 两侧进行联络。这种方式通常用于查询（和件）传送或中断传送，数据的输入输出都有锁存能力；PA 和 PB 口为数据口，而 PC 口的大

16、部分引脚分本作专用（固定）的联络信号用，对已经分配作联络信号的 C 口引脚，用户不能再指定其他用途。各联络信号之间有固定的时序关系，传送数据时，要严格按时序进行；输入/输出操作过程中，产生固定的状态字，这些状态信息可作查询或中断请求之间，状态字从 PC 口读取。单向传送。一次初始化只能设置在一个方向上传送，不能同时作两个方向的传送。（4）2 方式的特点：PA 口为双向选通输入/输出或叫双向应合式输入/输出，一次初始化可指定 PA 口既作输入口又作输出口，这与 0 方式和 1 方式的单向选不同。设置专用的联络信号线和中断请求线，因此 2 方式不可采用中断方式或查询方式与 CPU 交换数据。各联络线的定义及其时序关系和状态字基本上是在 1 方式下输入和输出两种操作的组合。7、现有 4 种简单的外设一组 8 位开关；一组 8 位 LED 指示类；一个按钮开关；一个蜂鸣化。要求：（1）用 8255A 作为接口芯片，将这些外设构成一个简单的微机应用系统，画出接口连接图；（2）编制 2 种驱动程序，每个程序必须包括至少有两种外设