硬 实现外部设备间的并行工作, 提高了计算机系统的工作效率。但中断
件 系统的保存与恢复现场需一定的时间, 且主机与外设之间的数据交换
技
要由CPU直接控制。这对一些工作频率高、要成批交换数据且单位 数据之间的时间间隔较短的外设，如磁盘、磁带等来说, 将引起CPU
术 频繁干预, 同时还可能引起数据丢失。
件 技

信号变换：完成计算机数字信号与I/O设备信号（如模拟信 号、开关信号、计数脉冲等）的相互转换。
术 中断：接口电路一般有中断功能，以提高接口程序的效率。 基 础接口的高级功能
差错控制：实现检错或纠错。
高层通信协议：实现呼叫、数据加密、流量控制等。
即插即用、电源管理、动态配置等。
它是指当CPU需要与外设备交换数据时，首先查询设备的 状态，只有在设备准备就绪时才进行数据传输。查询式输
机 入和输出程序控制流程如图所示。
硬
件
技
术
基
础
7.1.3 接口软件
计 算
中断控制方式：程序查询法是CPU等待工作，而中断控
制方式是外部设备等待方式。只有当外部设备数据已经准 备好以后，才向CPU发出请求中断信号，在CPU允许中断
机 硬
1) 向CPU发出HOLD信号。 2) 当CPU发出HLDA信号后,接管对总线的控制，进入
件
DMA方式。
技
3) 发出地址信息，能对存储器寻址,能修改地址指针。
术
4) 能发出读或写等控制信号。
基
5) 能决定传送的字节数,判断DMA传送是否结束。
础
6) 发出DMA结束信号,使CPU恢复正常工作状态。
基
中断服务子程序
础
启动打印机 数据传送 数据传送
打印机工作状况
准备
打印
打印
空闲
交换数据 交换数据
7.1.3 接口软件
计 DMA传送方式的提出
算 中断的缺点:采用程序中断控制, 能使多台外设依次启动后同时进行数
机
据交换的准备工作; 若在某时刻有几台外设发中断请求信号，CPU可 根据预先规定好的优先顺序, 按轻重缓急处理几台外设的数据传送,
• 使用方便性和高层协议功能。
7.1 计算机接口原理——接口的功能
计接口的基本功能
算 数据传送：CPU执行输入/输出指令与外部设备交换数据。
机 数据缓冲：用于实现输入输出过程中的暂存。接口电路中存
硬
储机制可以是寄存器（1~2个字节）、FIFO存储器（数十到 数百字节）、或是普通数据存储器。
3FB
实现数据位数、校验等设 置
线路状态寄存器 状态
3FD
指示接收、发送和错误状 态
…
…
……
线路状态寄存器位定义
位
含义
0
接收到数据
1
接收超时错误
2
接收奇偶错误
3
接收帧错误
4
接收间隔错误
5 发送寄存器缓存空
6
发送缓存空
7
发送FIFO错误
缓冲存储机制
计 接口电路的构成——数据缓冲存储接口电路在发送
算 机
和接收过程中，都有缓冲存储机制。多数缓存机制 为FIFO方式。
硬
件 例如：某接口电路具有16字节的发送和接收FIFO
技：
术
基
接口软件写入
础
16字节发送FIFO
已写入未发出数据 16字节接收FIFO
接口电路发送
接口软件读取 已收到未读取数据
接口电路接收
数据变换
计 数据变换可以是电平变换（如RS-232串行接口）、脉冲变
基 DMA(直接存储器存取——direct memory access)控制:是在内存与
础
设备之间开辟一条直接数据传送通路, 并把传送过程交DMA控制器 进行管理, 形成以存储器为中心的体系结构。DMA可看作是和CPU
共享存储器的处理器。CPU与DMA各自能独立地工作, 挖掘了系统
部件级的并行性。
7.1.3 接口软件
技 逐渐减少。
术
基
础
RS-232C 串行接口
插座
7.2 串行接口——RS-232C信号
计 算
异步串行传输：异步串行传输中以字节为传输单位， 传输一个字节包括起始位、数据位和终止位。
机
11010110
+12V
硬
-12V
件
技
空闲 起
数据位：5~8位
停
术
始 位
止 位
算 机
由地址译码器确定控制和状态寄存器地址，不同的接口电路 占用不同的I/O端口地址。
硬 在Windows 件 下，通过设
技 备管理器可
术 以看到一些
基 接口的I/O地
础
址。如串行 接口COM1
的I/O地址：
控制和状态寄存器
计 接口电路的构成——控制和状态寄存器（续） 算 例如：串行接口COM1的I/O地址范围3F8～3FF共8个地址。 机 部分定义如下：
接口与通信设备培训课程
第7章 接口与通信设备
计 7.1 计算机接口原理 算 7.2 串行接口 机 7.3 并行接口 硬 7.4 USB接口 件 7.5 IEEE 1394接口 技 7.6 红外线接口 术 7.7 蓝牙接口 基 7.8 远程通信设备 础 7.9 网络通信设备
7.1 计算机接口原理
计 算 机
硬 ⑶ 将辅存数据缓冲区首地址送入DMA控制器的设备地址寄
件 存器中;
技 术 基
⑷ 将要传送的数据字节数或字数送入数据计数器中。
❖ DMA请求
DMA控制器收到上述控制命令后，向外设接口提出传送 数据请求。外设接口准备好了接收或发送数据时，就会给出
础 DMA请求信号，DAM控制器向CPU提出总线请求信号。
技
术
基
础
串行数据传送方式
计 全双工方式
算
当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传
机 硬
送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样 的传送方式就是全双工（Full Duplex）制。
件
A站
B站
技
术
发送器
接收器
基
础
接收器
发送器
全双工方式示意图
串行数据传送方式
计半双工
算 若使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以 机在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的 硬传送方式就是半双工（Half Duplex）制。
7.1.3 接口软件
计 算
DMA方式数据传输的步骤：
机
硬
1) DMA启动
件
2) DMA请求
技
3) DMA响应
术
4) DMA操作
基
5) DMA撤消
础
7.1.3 接口软件
计 ❖ DMA启动 算 ⑴ 向DMA控制器的地址寄存器中送入设备号并启动设备;
机 ⑵ 将主存中数据区首地址送入DMA控制器的地址寄存器中;
机 打印机的数据缓冲寄存器；然后, CPU可继续执行原来的程序，打印机
硬 件
开始打印这批数据。这批数据打印完成后，打印机向CPU发出中断请求 , CPU接到中断请求后对打印机进行中断服务，如再送出一批打印数据 等, 然后又继续执行原来的程序。
技 术
CPU工作状况
主程序执行
中断返回 响应中断 中断返回 响应中断
机 出现的各种事件。
硬
接口软件的程序控制方式主要有三种，即查询控制方式、中断控制 方式和DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）控制方式。
件
技
接口电路
术 基 础
总 线 控 制 接 口
发送FIFO 接收FIFO
发送电路
连
计数器
接
器
接收电路
计数器
7.1.3 接口软件
计 算
查询控制方式：查询式传送控制方式也称为异步传送，
总线
术定完的成地CP址U的对I特/O 基读写的识别。
础
地址总线
地
址
读写控制 译
状态 寄存器
接口 控制 电路
接口的控制。 记录接口的状态、错误。外设 的情况等。CPU通过读状态
寄存器了解接口的情况。
实现对接口的内部时序控
码 中断
制，实现中断，管理缓存 ，写状态寄存器等。
控制和状态寄存器
计 接口电路的构成——控制和状态寄存器
算 机
换（如红外接口）、差分变换（如USB），也可以是数模变 换（如音频）等。
硬 例如：三种基本输出变换： 件 技
5V
-5V
电平变换
术
基
01
础
脉冲变换
5V
0V 5V
差分变换 0V
7.1.3 接口软件
计
接口软件是实现接口功能的软件部分，接口软件连接应用程序与接 口电路。
算
接口软件需要及时掌握接口电路的状态，以便及时处理接口电路中
接口——用于完成计算机主机系统与外部设备之间的信息 交换。接口由接口硬件（接口电路、连接器、连接电缆等) 和接口软件(程序)组成。
硬 件 技接：主口运机软行系件在统
术
主机 系统
(CPU 系统)
总
接口
线
电路
连接电缆
外部 设备
基
础
接口的指标
• 传输速度、传输距离、传输媒介类型； • 可靠性（差错控制） 、安全性（保密）； • 资源占用（包括CPU时间、中断、DMA等）；
串行接口即通过逐位传送的方式实现字节的传输的一类 接口。串行接口中通常只有一条（可实现双向传输）或两条 （双方向各一条）数据线。由于习惯上的称谓，串行接口有