微机接口答案

习题一。

1. 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**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**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？

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接**术中的作用如何？你所知道的外围接口芯片有那些？

略。11. 你认为学习接**术的难点在哪几个方面？应如何对付？

略。习题二。

12. 什么是端口？

端口是接口电路中能被cpu直接访问的寄存器。

13. i/o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①i/o端口的编址空间大，且易于扩展②i/o指令丰富、功能齐全；缺点是①存储器的地址空间减少，达不到系统最大的寻址空间②i/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①i/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②i/o指令短、执行速度快；指令清晰、可读性强；缺点是①i/o端口地址范围一旦确定，不易扩展②i/o指令种类有限，操作单一。

14. 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：

1）凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用。

2）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。

3）一般，用户可使用300h～31fh地址，这是ibm－pc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。

15. i/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控制信号进行逻辑组合，从而产生对接口芯片的选择信号。

16. 在i/o端口地址译码电路中常常设置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，常常令aen＝0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。

17. 若要求i/o端口地址为374h，则在图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：

18. 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？试根据图中地址线的分配，写出dmac、intr、t/c以及ppi的地址范围？

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，一律分配一个含有32个地址的地址范围。其中dmac、intr、t/c和ppi的地址范围分别是：

dmac：00h～1fh；intr：20h～3fh；t/c：40h～5fh；ppi：60h～7fh

19. 在图2.4译码电路中，若要改变i/o端口地址，使其地址范围为300h～307h，则开关s0～s9应如何设置？

由于aen必须为0，所以s9一定是闭合的，若使译码输出地址范围为300h～307h，则有如下的分析：

所以，s0～s9中s5、s6和s9是闭合的，其余的开关全部断开。

20. gal器件有那些特点？采用gal器件进行i/o地址译码有何优点？

略。21. 采用gal器件设计开发一个地址译码电路的步骤和方法如何？

略。22. 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，即访问与i/o设备相关的端口，而不是对i/o设备直接操作。

23. 在独立编址方式下，cpu采用什么指令来访问端口？

独立编址方式下，采用专用的i/o指令——输入/输出指令（如pc系列微机中的in、out）来访问端口。

24. 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（必须由dx间址）。

直接寻址方式中，端口地址的宽度为8位，即地址范围是00h～ffh；

间接寻址方式中，端口地址的宽度为16位，即地址范围是0000h～ffffh。

25. cpu从端口读数据或向端口写数据是否涉及到一定要与存储器打交道？

通常所说的cpu从端口读数据或向端口写数据，仅仅是指i/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存储器。由于累加器只能保存一个数据，所以在实际中通常是i/o与存储器交换数据。

26. 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围不变。

可选式端口地址译码——电路中有若干个dip开关，硬件电路不改动，只改变开关的状态，就可以使译码输出的地址或地址范围发生变化。

27. 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？

一般情况下，高位地址线与控制信号线进行逻辑组合，经译码电路产生i/o接口芯片的片选信号 ——实现片间选择；低位地址线不参与译码，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决定，如果i/o接口芯片内部有2n个端口（其引脚上一定有n根地址线），那么，寻址端口时，低位地址线的根数就是n。

28. 可选式i/o端口地址译码电路一般由哪几部分组成？

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