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1、人们通常是通过外部设备使用计算机，但是由于种种原因，外设往往不能与C P U直接相连，它们之间的信息交换需要一个中间环节（或界面），我们称之为接口电路。所谓接口是微处理器 CPU与外界的连接部件（电路），是CPU与外界进行信息交换的 中转站。接口技术从广义上讲，是研究 C P U如何与外界进行最佳结合与匹配，将计算机 系统中的各种功能部件连接起来构成一个完整的、实用的计算机系统，并能实现与外界高效、可靠地交换信息的一门硬、软件相结合的技术，是软硬件结合之体现，是微型计算机应用的 关键。例如，中央处理器与系统总线连接所需的总线驱动器、数据收发器、总线控制器及总线裁决器等，称为处理器接口；存储器的
2、组织及与系统总线的连接逻辑、存储管理部件、DM A控制器等，称为存储器接口；各种输入输出设备与主机进行信息交换所需要的硬件逻 辑和软件设计，称之为外部设备接口技术或输入输出接口技术。为什么要使用接口电路呢？就以输入输出接口为例。大家都知道，输入输出是计算机与 外部世界交换信息所必需的手段。程序、数据和现场物理量等要通过输入设备进入计算机， 另一方面，计算机运行的结果和各种控制信号通过输出设备进行显示、打印或实现实时监控。外设包括机械式、电子式、机电式等等，其速度与 C P U相差太远，如键盘速度为秒级， 磁盘为0.2 6 M B / S ;输入输出信号的形式有数字量、模拟量；信息传送方式有串行
3、、并 行等等。所以，在 CPU与外设之间需要设置一种部件，使CPU和外设协调工作，有效完成C P U与外界之间信息交换。这种起界面作用的部件，称之为输入/输出接口电路。计算机系统所配置的外部设备，类型繁多，数量不同。它们不仅在工作速度上与中央处理机差别极大，而且在数据表示的形式上与计算机内部形式也不一致，每一个外部设备都是一个独立的部件。因此，要实现外部设备与主机之间的连接（conn ection）和信息交换，必须经过一个数据转换和传输的设备。这种设备，我们叫做I/O接口（ in terface），有的叫I/O适配器（adapter）或适配卡。例如：键盘适配卡、打印机适配卡、CRT适配卡、磁盘
4、适配卡等。接口定义：用于完成计算机主机系统与外部设备之间的信息交换。一般接口由接口电路、连接器（连接电缆）和接口软件（程序）组成。I/O接口，不只是为了实现物理上的连接，它还要完成许多功能。I/O接口的主要功能如下。1地址译码2. 交换数据、控制和状态信息3. 支持主机不同的传送方法4. 支持主机传送的不同的控制方法5. 提供主机和外部设备所需缓冲、暂存和驱动能力6. 数据格式的转换7. 编码与译码8. 信号变换接口状态：指示接 口电路中是否有未 读的数据”便用端 口读命令查询读选通命令控制接口电路将数据送戮据总线如上所述，I/O接口 一边是面向主机控制的， 另一边是面向外部设备 的，不同的控
5、制和不同的 外部设备则有不同的I/O接口。它们之间的功能划分是十分不同的，有的功能放在I/O适配器上，有的放在I/O设备上。般是联系紧密和关系复杂的功能应尽可能地安排在一起；联系不多，关系简单的功能可以分开。如果把设备 控制器放在I/O适配器上，也就很难区分哪些是属于 I/O接口，哪些是属于设备控制器了。 例如打印机适配器， 只完成接口功能，常作为通用并行接口， 而具体的打印控制（设备控制 器），则放在打印机中。在 CRT适配器上，则包括接口和 CRT控制器两部分功能，用来把显示数据转换为视频信号，这时外部设备只剩下CRT本身了。磁盘驱动器适配器中，则包含了磁盘控制器的大部分功能（磁盘控制程序
6、、数据编码和译码，以及错误检验等）。应当指出的，一个完整的I/O 接口，不仅包含一些硬件电路，还包含相应的软件驱动程序。这些软件放在接口的ROM中，有些放在主机板的ROM中，也有的放在磁盘上，当需要时才装人内存。在PC机中，这些软件称为基本I/O系统，即BIOS。应用程序可以通过调用BIOS来操作I/O接口，而避免由应用程序直接访问硬件。这样I/O接口通过BIOS程序可以提供一个易于标准化的软件接口CPU是微机的核心部件，它不仅要承担数据的加工和运算，还要控制数据的输入和输出。 在大多数微机中，CPU对I/O的控制是通过I/O接口来完成的，对于配备大量外设的微机 系统，还可以设置单独的I/O处
7、理机，本节将简述在微机系统中可能采用的I/O控制方式,包括程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式（DMA方式）和输入/输出处理机方式等四种。1. 查询控制方式通过程序监测接口的状态，例如： 串行端口 1（COM1:），使用地址为3F83FE的I/O端口 3F8 IN/OUT 数据接收/发送寄存器3F9 OUT中断允许寄存器3FA IN中断标志寄存器3FB OUT线路控制寄存器3FC OUT MODEM 控制寄存器3FD IN线路状态寄存器3FE IN MODEM 状态寄存器其中：线路状态寄存器（3FD）:/07/ ffS/防/03/ 02/创/ /崔送哥吊I发送 保持接收 间斷橈收 奇
8、偶丿2. 中断控制方式接口状态改变时产生中断，通过中断信号调用中断处理来处理接口事件。 特点：接口需要中断支持 （占用中断资源），编程复杂，效率高。蕊口枝志：CPU it中斷肩调帕中靳此堤程序，確挟口状态后便可壮直需委作什久宜理4槟口中瞬（罐CPU中辭处理电 :捕吊檜口电尊冇需妾总 埋的事J札如枚列数握*发 送免举.埶据端镁爭*yl靖|连按器3. 直接存储器存取方式 （DMA方式）通过DMA控制器（DMAC）完成内存与端口之间的数据传送，适合大批量数据的集中传送， 且传送速度快。如硬盘、声卡、视频卡、网卡等。DMA方式的工作过程： 外设向DMAC发出请求信号； DMAC向CPU发出请求； CP
9、U响应后向DMAC发出允许信号，同时让出总线控制权； DMAC接管总线，发出总线信号，完成数据传送； DMAC向CPU发出结束请求； CPU响应结束请求，接管总线。4. 输入/输出处理机控制方式由一台专用的计算机完成输入 /输出处理。一般的大型计算机系统都有通信处理机。计算机的I/O 端口实现系统中的设备和软件间通信，如果想和串行口通信，必须知道串行口是通过哪个I/O端口来接收和发送的。系统中有丰富的I/O端口。准确数是 65535个端口，从OOOOh到FFFFh。这些I/O端口被分配给各种 I/O设备，这些设备有些是在主机 板上，有些通过总线在插板实现。主板和基于芯片组的设备端口地址基于总线
10、的设备端口地址 串行接口是PC机中最常用的通用接口，PC机可通过串行接口连接鼠标器、调制解调器（MODEM ）、扫描仪等。所谓串行接口，就是所传送的数据是以串行（逐位）的方式传送的。发送时先将并行的字节转换成串行的位并逐位发送，接收时 再将逐位收到的数据位拼装成字节。其特点是接口线数少、传送距离长、速度慢、电路复杂（必须有“串t并”和“并t串”变换和位同步控制电路）。串行信号由起始位、数据位、停止位构成。传送单位为字节。串行 信号波形：在进行串行通信的线路连接时，通常要解决两个问题：一是计算机与外设之间要共同遵守 的某种约定，这种约定称为物理接口标准，包括电缆的机械特性、电气特性、信号功能及传
11、送过程的定义，它属于ISOS OSI七层参考模型中的物理层，它为链路层提供透明的位流传输实体，规定了传送数据位的物理硬件规则，EIA RS-232、RS-422、RS-485标准所包含的接口电缆及连接器均属于此类。二是按接口标准设置计算机与外设之间进行串行通信的接口电路。RS-232C标准是美国电子工业协会 EIA(Electronic Industries Association)与 BELL 等公司一 起开发的于1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在020000b/S范围内的通信。字母RS表示Recommanded Standard(推荐标准)，232是识别代号，C是标准的版本号
12、。RS-232C标准最初是为远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备 DCE(Data communication Equipment)而制定的。但目前更广泛地应用于计算机与 终端或外设之间的近距离连接。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号功能、电气特性和机械特性都作了较明确的规定。由于通信接口与设备制造厂商都生产与RS-232C兼容的通信设备，因此它己成为微机串行通信接口中广泛采用的一种标准。1连接器由于RS-232C标准只规定了采用一对物理连接器，但对连接器本身的物理特性没有任何定义，因而出现了 DB25、DB9等各种类型的连接器，
13、其引脚的定义也各不相同，使用时应 特别注意。在实际应用中DB25和DB9这两种连接器使用较多，下面将这两种连接器作简单介绍。早期的PC和PC/XT采用的是如下图所示的 DB25型连接器：插头一侧为 DTE，插座 一侧为DCE。虽然RS-232C定义了 25脚信号标准，但实际进行异步串行通信时，只需9个电压信号，2个数据信号(RXD、TXD)，6个控制信号和1个信号地线。由于 PC及PC/XT 机除了支持EIA电压接口外还支持 20mA电流环接口，另需 4个电流信号，故而采取 DB25 型连接器作为DTE与DCE之间通信电缆的连接器。外部设备L 1険送教据2L J45勧执出誘才红&LL X-斓|
14、n-发逊11流环11KC12NC丄NCJ4NC15NC16NC17IS.19数据终瑞我錯20NC21a2324凌收电如b.主 机 串 行 口000000000000OOOOOOOOOOOOQ3RS-232C DB25型连接器DB9型连接器，其信号引脚如下图所示。由于AT机串行口取消了电流环接口，故采用DB9型连接器。如果将配接 DB9型连接器的DTE与配接DB25型连接器的DCE相连接, 必须使用专门的电缆线或转接头。载波檢测 接收敷据 :贯送数据:数据线端就绪地践 数据设备就绪; 谓求发迭 允许发送 .:振铃指示JH-RS-232C DB9型连接器2电缆长度传输电缆的长度与传输线的线间电容有关。外部设备主机串行口1 OEIA标准规定被驱动电路 （终端）的电容（包括电缆连接电容）必须小于2500pF。对于一个多芯电缆来说，每英尺（0.305m）电容为40pF50pF，所以满足电容特性的电缆长度最长为50英尺（15.24m）。如果电容特性不满足，则明显的反映是从空号到传号 （从0到1），或从传号到空号（从1到0）的跳变时间要超过 RS-232C标准规定的4%位码时间的最大允许值。因为对于传号 / 空号的跳变过程和空号/传号的跳变过程来说，不同的跳变情况下驱动器和接收器电路的电 阻是不同的，所以对电缆电容充电的时间也总是不同的。超过50英尺所增加的电容和上述充电时
