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接口技术第一章到第四章部分习题及答案

第一章1、什么是接口?答:微处理器CPU与“外部世界”的连接电路,是CPU与外办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?答:①CPU与外设两者的信号不兼容;②CPU与外设的工作速度不匹配;③CPU直接对外设控制,降低CPU的效率;④外设直接由CPU控制,使外设的硬件结构依赖于CPU。

3、微型计算机的接口一般应具备哪些功能?答:应具备(1)执行CPU命令的功能;(2)返回外设状态的功能;(3)数据缓冲功能;(4)信号转换功能;(5)设备选择功能;(6)数据宽度与数据格式转换的功能。

5、接口电路的硬件一般由哪几部分组成?答:①基本逻辑电路;②端口地址译码电路;③供选电路。

6、接口电路软件驱动程序一般包括哪几部分?答:①初始化程序段;②传送方式处理程序段;③主控程序段;④程序终止与退出程序段;⑤辅助程序段。

7、接口电路的结构有哪几种形式?答:①固定式结构;②半固定式结构;③可编程结构;④智能结构;8、CPU与接口之间有哪些传送数据的方式?它们各应用什么场合?答:CPUP与接口之间有如下几种数据传送方式:(1)查询方式;(2)中断方式;(3)直接存储器存取方式;其中查询方式应用在CPU不太忙且传送速度不高的情况下;中断方式应用在CPU的任务比较忙,如系统中有多个外设需要与CPU交换数据,尤其适用于实在控制及紧急事件的处理;直接存储器存取方式运用在对高速外设进行大批量数据传送时,可用来实现内存与外设,或设外与外设之间的直接快速传递。

9、设计与分析接口电路的基本方法是什么?答:两侧分析法和硬软件结合法。

硬软结合法中硬件设计方法包括:①合理选用外围接口芯片;②有针对性地设计附加电路。

硬软件结合法中软件设计方法包括:①采用汇编语言(或高级语言)直接对低层硬件编程。

②采用DOS系统功能调用和DOS调用编程10、常用的外围接口芯片有哪些?答:有并行接口芯片8255A、8155A、E80-PIO串行接口芯片8250、8251、E80-SIO定时/计数器8253、8254、E80-CTCDMA控制器8237A、E80-DMA中断控制器8259A键盘/LED专用控制器8279磁盘控制UPD765/6834等CRT控制器6834、8275模拟接口—A/D转换器(ADC0809)D/A转换器(DAC0832)主档微机中的接口——有的是这些接口芯片的级联,或将某些芯片的功能集成到一起,或在它们的基础上进行功能扩充。

第二章2、I/0端口的编址方式有几种,各有何特点?答:I/0端口的编址方式可分为统一编址与独立编址两种。

统一编址方式是从存储器空间划出一部分地址空间给I/0设备,把I/0接口中的端口当作存储器单元一样进行访问,不设置专门的I/0指令,有一部分对存储器使用的指令也可用于端口。

统一编址的情况是:优点:指令类型多、功能齐全,不仅使访问I/0端口可实现输入/输出操作而且可对端口进行算术逻辑运算、移位等;另外能给端口较大的编址空间。

缺点:端口占用了存储器的地址空间,使存储量容量减小,另外指令长度比专门I/0指令长,因而执行速度较慢。

独立编址是接口中的端口地址单独编址而不和存储空间合在一起。

独立编址的特点是:优点:I/0端口地址不占用存储空间;使用专门的I/0指令对端口进行操作,I/0指令短执行速度快;并且由于专门I/0指令与存储器访问指令有明显的区别,使程序中I/0操作和存储器操作层次清晰,程序的可读性强。

缺点:指令少,只有输入与输出功能。

4、I/0端口地址译码电路在接口电路中的作用是什么?答:I/0端口地址译码电路的作用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I/0端口地址译码电路中常常设置AEN=0,这有何意义?答:因为在AEN参加译码时,它对端口地址译码进行控制,只有当AEN=0时,即不是DMA操作时译码才有效。

6、若要求I/0端口读写地址为374H,则图2.1(b)中的输入地址线要作哪些改。

解:374H与图2.1(b)中2F8H的二制码形式如下:地址线:0 0 A9A8A7A6A5A4A3A2A1A02F8H:0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0374H:0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 比较易知,A8,A7,A3,A2地址线上的电平发生了改变,故要求I/0端口读写地址为374H,则图2.1(b)中应做如下改动:A8的非门去掉,A7上添上非门,A3去掉非门,A2去掉非门。

12、在独立编址方式下,CPU采用什么指令来访问端口?答:独立编址方式下,CPU采用专门的I/0指令来访问端口,进行数据的I/0传送。

在I/0指令中可采用单字节或双字节地址寻址方式,用IN指令读,用OUT 写。

15、I/O端口地址译码电路一般有几种结构形式?答:固定式端口地址译码和可选式端口地址译码。

16、I/0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。

答:高位地址线的作用是与CPU的控制信号进行组合,经译码电路产生I/0接口芯片的片选CS信号,从而实现系统间的片间寻址;低位地址线的用途是不参加译码直接连接到I/0接口芯片,进行I/0接口芯片的片内端口寻址,即寄存器寻址。

低位地址线的根数决定于接口中寄存器的个数,一般应由系统中含寄存器数最多的接口芯片来决定。

17、可选式I/O端口地址译码电路一般由哪几部分组成?答:组成部分:开头DIP、比较器、译码器、电阻19、若将图2.3中的DIP 开关设置为:S 2、S 1合上,S 3、S 0断开,试指出74LS138输出端5Y 的地址范围,并与图中在DIP 开关原来状态下5Y 输出端产生的地址范围行比较,有何变化?答:74LS138的功能,在满足译码条件的情况下,G=1,0G G B 2A 2==,5Y =A B C在原图的情况下, 5Y :314H~317H将S 2,S 1合上,S 3,S 0断开,即S 2=S 1=0,S 3=S 0=1 则:故此时5Y :254H~257H 。

与原5Y 相比相差C0H (314H-254H )第三章2、微机系统的定时有哪两类,何谓时序配合?答:微机系统中定时可分内部定时与外部定时两类:内部定时:指计算机本身运行的时间基准或时序关系,计算机每个操作都是按照严格的时间节拍执行的;外部定时:指外部设备实现某种功能时,本身所需要的一种时序关系。

时序配合:指用户考虑外充与CPU 连接时,不能脱离计算机的定时要求,即应以计算机的时序关系为依据来设计外部定时机构,以满足计算机的时序要求,这叫时序配合。

5、8253初始化编程包含哪两方面内容?答:8253初始化编程包括两点:一、向命令寄存器写入方式命令,以选择计数器(3个计数器之一);确定工作方式(6种方式之一);指定计数器计数新值长度和装入顺序以及计数值码制(BCD 码或二进制码);二、向已选定的计数器按方式命令的要求写入计数初值。

A 9 A 8 A7 A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 1 0 0 1 0 0 0 06、8253有哪几种工作方式?区分不同工作方式的特点体现在哪几个方面?为什么3方式使用最普遍?答:8253有六种工作方式,分别为方式0,方式1,方式2,方式3,方式4,方式5,区分这六种不同的特点主要体现在三个方面:(1)输出波形不同:方式0:写入控制字后,变为低电平其他方式:写入控制字后,变为高电平方式2、4、5输出波形都是一个CLK脉宽的负脉冲,方式2、3输出连续的波形;(2)启动定时/计数芯片方式不同:方式0,2,3,4,写入计数初值,即启动计数(软件启动)方式1,5需外加触发信号(GATE的上升沿)启动计数(硬件启动)(3)计数过程中GATE门控信号控制功能不同:方式0,4:GATE为高电平时计数,为低电平时停止计数;方式2,3:GATE为高电平时计数,为低电平时停止计数;GATE的上升沿重新开始计数(具有硬件启动特点);方式1,5:GATE信号上升沿重新开始计数(硬件启动,GATE上升沿有效)。

因为在3方式时,输出占空比为1:1的方波或近拟方波,可以作为定时单位,故3方式运用最普遍。

工作方式GATE信号的控制作低电平下降沿置入初值后,由WR上升沿触发开始高电平计数过程中输出低电平,计上升沿计数,由GATE的上升沿继续计数OUT端输出状态0 1 2 3 4 5禁止计数计数暂停不影响计数不影响计数置入初值后,由GATE的上升沿触发开始计数或重新开始计禁止计数停止计数禁止计数停止计数禁止计数计数不影响计数不影响计数置入初值后,由GATE的上升沿触发开始计数或重新开始计置入初值后,由WR上升沿触发开始计数,由GATE上升沿重新开始计数计数,由GATE上升沿重新开始计数置入初值后,由WR上升沿触发开始置入初值后,由WR上升沿触发开始计数,由GATE的上升沿继续计数允许计数允许计数允许计数允许计数不影响计数不影响计数数到0,输出高电平(单次)输出宽度为N个CLK的电平(单次)输出宽度为一个CLK、周期为N个CLK的负脉冲波输出周期为N个CLK的方计数到0,输出宽度为一个CLK的负脉冲(单次)计数到0,输出宽度为一个CLK的负脉冲(单次)暂停10、用8253作为波特率时钟发生器,当CLK=1.1931816MH 2,波特因子为16时,要求产生4800波特的传输速率,计算8253的定时常数。

解:∵T C =CLK/(Baud×factor)∴T C =16164800H 101931816.126=⨯⨯(近似,波特率的功能第九章讲) 第四章2、DMA 传送的一般过程如何?答:DMA 传送方式一般分为如下四个阶段:(1)申请阶段:CPU DMAC 0/I HRQ DREQ−−→−−−→− (2)响应阶段:0/I DMAC CPU →−−−−→−让出总线控制权(3)数据传送阶段;(4)传送结束阶段:CPU DMAC −−−→−总线控制权4、DMA 控制器在微机系统中有哪两种工作状态?其工作特点如何?答:DMA 控制器在系统中有主动态与被动态两种工作状态。

主动态:是指DMA 具有接管和控制微机系统总线的功能,即取代CPU 而成为系统的控制者;被动态:指DMA 控制器在总线控制权取得前同其他I/0接口芯片一样,受CPU 的控制。

在主动态时,DMAC 取代CPU ,控制总线,成为系统主控者,向存储器与外设发号施令。

此时,它通过总线向存储或外设发出地址和读写信号,以控制存储器与外设或存储器与存储器之间的数据传送。

5、DMAC 的地址线和读写控制线与一般接口控制芯片信号线有何不同?答:由于DMAC 既是主控者又是受控者,故其外部引脚设置也具有特色:它的I/0读写线与部分地址线都是双向的;此外,还设置了存储器读写线MEMR ,MEMW 和16位地址输出线DB 0~DB 7,A 0~A 7,这些都是其他I/0接口芯片所没有的。

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