系统级接口，如网络接口
计算机接口的数据传送方式
无条件传送方式
接口简单，非可靠传输，单向传输
查询方式传送
接口简单，可靠传输，效率低，占用 CPU 时间
中断方式传送
接口简单，可靠传输，效率高，节约 CPU 时间，软件设计复杂
DMA 方式传送
接口复杂，可靠传输，效率最高，不占 CPU 时间
数据传送方式 — 无条件传送方式
PC 软件此时开放IRQ6 中断。在8051的中断服务程序中将锁存器中数据读 出,并取消中断请求, 同时又给PC 的IRQ6 一个中断请求。PC 响应IRQ6 中 断,在中断服务程序中再次将数据写入锁存器，又触发 8051的INT0 中断。 如此重复传送。
中断和查询组合方式传送数据 示例3
占用 1个 中断通道
计算机接口技术及应用 第二讲
计算机基本接口原理
——计算机接口及数据传送方式
计算机接口及数据传送方式
主要内容
计算机接口的定义和功能 计算机接口的分类 计算机接口的数据传送方式
? 无条件传送，查询方式传送，中断方式传送， DMA方式传送
目的
了解计算机接口的功能和分类 , 掌握数据传送方式
要求
了解计算机接口的基本功能、分类，掌握计算机接口的数据传送 方式。重点是掌握查询方式和中断方式数据传送工作原理
HRQ
DRQ
DACK
Address
DMA方式传送数据流程
每个机器周期检查
Exit
有DRQn请求？
向CPU发HRQ
N HLDA=1？ Y
进入DMA周期
发出DACKnຫໍສະໝຸດ 输出存储器地址传送一个字节
为每个三态输入端口分配一个独立的唯一地址 (I/O地址 ), 使用I/O读操作指令依次 将S00~S07 、S10~S17 、S20~S27 的状态通过 DB0~DB7 读到CPU内部寄存器中
数据传送方式 — 查询方式传送
在数据传送过程中, 发送方首先检 查接收方的状态, 如果接收方允许 传送时才发送数据
查询方式单向传送数据 示例1
查询方式的 ADC接口
查询方式双向传送数据 示例2
输出 缓冲
输出 状态
状态 查询
输入 状态 输入 缓冲
状态 状态
数据传送方式 — 中断方式传送
在数据传送过程中, 为了减少等待的 时间, 需要传送数据时, 先给对方产 生一个中断请求, 数据传送过程在其 中断服务程序中执行 释放等待时间, 降低CPU 负荷 提高系统的实时性
无条件传送方式的数据传送过程一般都是单向的 数据发送方假定接收方总是准备好(总是处于接收)状态， 发送方可以在任意时刻给接收方发送数据信息 为了保证数据传输的可靠性，设计无条件传送方式接口 时要注意必须保证接收方总是处于“Ready”状态
计算机系统中的I/O 端口与CPU 之间是采用无条件传送方 式; 数据存储器和CPU 之间也是无条件传送方式 注意: I/O 端口和存储器都必须分配独立的唯一地址， CPU 通过唯一访问原则分时寻址各端口或存储器单元
为了可靠地传送数据, 或节约中断请 求通道, 有时中断方式和查询方式可 以组合使用
中断入口
有数据要发
No
送？
Yes
传送 1个数据
数据指针加 1
中断退出 中断方式传送数据的流程
中断方式单向传送数据 示例1
中断方式的 ADC 接口
中断方式双向传送数据 示例2
占用 2个 中断通道
PC 给8051传送一批数据的过程： PC 写数据缓冲器,将数据锁存在锁存器中,同时给8051的INT0 申请中断,
习惯上,称发送和接收双方之间的 状态为“握手信号”
查询方式传送数据的接口必须具 有数据缓冲单元, 状态寄存器
在计算机系统中, 这种方式的应用 最普遍
同样, 数据缓冲器和状态寄存器都 必须分配独立的唯一地址
读接收方状态
No 允许发送？ Yes 传送1个数据
No 传送结束？ Yes
退出
查询方式传送数据的流程
计算机接口的分类
按照接口的数据传输方式分类
并行接口和串行接口两种
按照外设的类型分类
输入接口、输出接口及双向接口等三种
根据接口双方的性质分类
元件级接口，一般是在同一板内部
? 如主板上直接扩展的中断控制器、定时 /计数器等
板级接口
? 如前例的 2-轴运动控制卡、声卡等，是本课程的主要内容 ? 一般是计算机扩展卡和计算机系统接口
接口扩展卡 (2-轴运动控制卡)的功能
连接计算机和两路 DC 电机、两路位置传感器 (寻址能力) 接收计算机的控制指令，实现两个关节的连续控制 (指令数据缓冲) 采集位置传感器 (旋转编码器)信号变换为关节位置信号 (信号变换) 实时控制(中断功能)
接口扩展卡 (2-轴运动控制卡)上传送的信息
指令数据(计算机 → 接口) 状态信息(接口和马达? 计算机) 控制信息(计算机 → 接口/马达)
无条件传送方式 示例1
写1个数据 No
写结束？ Yes
退出 无条件传送数据的流程
为每个 8位锁存器分配一个独立的唯一地址 (I/O地址), 使用 I/O写操作指令依次 将DB0~DB7 的状态锁存在到 8位D型锁存器中
无条件传送方式 示例2
读1个数据 No
读结束？ Yes
退出 无条件传送数据的流程
查询方式 识别中断
数据传送方式 — DMA方式传送
DMA方式传送数据是在DMA控制器作为“中间人”的调节下, 外设或接口器件 可以直接将数据传送到计算机的主存储器或直接从主存储器读取数据 , 并且不 需要CPU 的干涉
PC 的总线有两种工作周期, 即DMA周期和正常PC 周期(称非DMA周期)
HLDA
1)数据信息 (CPU 或Memory 与外设之间双向交换) 2)状态信息(包括计算机、接口和外设的状态 ) 3)控制信息
计算机接口控制 简单的平面机械手
接口应用实例
PC 和机械手之 间通过2轴运动 控制卡(接口卡) 连接. 接口有哪些功 能? 需要传递 哪些信息? See next page.
计算机接口控制 简单的平面机械手
计算机接口的定义和功能
计算机接口 (Interface) 的定义
接口是 “桥梁”是, 信息通道, 是计算机CPU 和外设(执行机构,被测 对象)之间的信息通道
接口的主要功能
1)数据缓冲功能; 2)设备选择功能(寻址); 3)信号转换功 能; 4)信息交换的握手; 5)中断功能; 6)可编程功能
通过接口传送的信息