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22 第5章第3讲 接口电路设计.ppt

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本课件讲解接口电路的作用与一般组成,介绍串行接口、并行接口、USB与SCSI等常用接口的工作方式与协议要点,并结合教学机串行口初始化程序实例说明其设计考虑,并说明可编程接口的初始化步骤。

第四单元输入讲次标题页,输入输出系统的作用、功能、组成与需要解决的主要问题
教学内容安排:第一讲输入/输出系统要点列表,涵盖第一讲输入/输出系统概述、第二讲总线、第三讲接口电路等主要内容
第三讲接口电路设计示意图,标注接口等部件与信号,通用可编程接口的组成与串行、并行接口的工作方式
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第1页:第四单元输入

第四单元输入

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现输入输出系统的作用、功能、组成与需要解决的主要问题。

第2页:教学内容安排:第一讲输入/输出系统

教学内容安排

  • 第一讲输入/输出系统概述和输入/输出方式
  • 第二讲总线
  • 第三讲接口电路
  • 第四讲输入设备和输出设备
  • 第五讲本单元小结及考试说明

第3页:第三讲接口电路设计

第三讲接口电路设计

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现通用可编程接口的组成与串行、并行接口的工作方式。

  • 接口

第4页:主要教学内容:接口电路的作用

主要教学内容

  • 接口电路的作用
  • 接口电路的一般组成
  • 串行接口
  • 并行接口
  • USB接口
  • SCSI接口

第5页:输入输出系统

输入/输出系统

  • 控制方式:处理器如何管理设备
  • 总线:数据发送和通信
  • 接口:总线和设备的连接
    • 连接总线和设备(对设备提供编码)
    • 接收处理器(主设备)的命令,并提交给外部设备,同时,为主设备提供外部设备的状态
    • 数据缓冲
    • 对主设备屏蔽外部设备的差异(一种接口可以连接多种类型的设备)
  • 设备:完成输入/输出任务

第6页:接口的基本功能

接口的基本功能

  • 提供主机识别(指定、找到)使用的I/O设备的支持(为每个设备规定几个地址码或编号)
  • 建立主机和设备之间的控制与通信机制
  • 提供主机和设备之间信息交换过程中的数据缓冲机构
  • 提供主机和设备之间信息交换过程中的其他特别需求支持

第7页:通用可编程接口电路

通用可编程接口电路

  • 通用
    • 能有多种用法与入/出功能
  • 可编程
    • 能通过指令指定接口的功能和运行控制参数
  • 接口内部组成
    • 设备识别电路
    • 数据缓冲寄存器(输入/输出)
    • 控制寄存器
    • 状态寄存器
    • 中断电路
    • 其他电路

第8页:接口电路

8251的基本功能可用于同步或异步传送同步传送时每字可为5~8bits,可用内或外同步,能自动插入同步字符。异步传送时每字可为5~8bits,接收和发送时钟可为1,16或64倍的波特率。

可产生中止字符并自动检测和处理。可用1,1.5或2位停止位。

能检测假启动完全双工,双缓冲的发送器和接受器。具有检测奇偶错,数据丢失错和帧错的能力。

全部入/出信号为TTL电平。

第9页:缓冲器I/OD7~D0

缓冲器I/OD7~D0

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现总线的概念、分类、仲裁与通讯方式。

  • 数据总线

第10页:串行异步传送中的有关概念奇偶校验

串行异步传送中的有关概念奇偶校验

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现奇偶校验位的形成与并行数据传送中的检错实现电路。

  • 接口
  • CP

第11页:奇偶校验码

奇偶校验码

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现奇偶校验位的形成与并行数据传送中的检错实现电路。

第12页:工作命令字的格式发送器使能信号

工作命令字的格式发送器使能信号

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现C、Z、V、S四个标志位的来源、控制与保存。

  • IR

第13页:接口状态寄存器的内容格式发送器就绪信号

接口状态寄存器的内容格式发送器就绪信号

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现C、Z、V、S四个标志位的来源、控制与保存。

  • 接口
  • OE
  • 状态寄存器

第14页:串行接口芯片

串行接口芯片

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现输入输出系统的作用、功能、组成与需要解决的主要问题。

  • 串行接口

第15页:工作命令字的格式接口状态寄存器的内容格式

工作命令字的格式接口状态寄存器的内容格式

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现C、Z、V、S四个标志位的来源、控制与保存。

  • 接口
  • IR
  • OE
  • 状态寄存器

第16页:内存储器和串行接口存储器由2组8位区组成

内存储器和串行接口存储器由2组8位区组成,可运行于8位或16位方式;每组由1片2716 RAM和2片28C64 ROM芯片组成,亦可选用2764 ROM芯片。对16位地址的最高3位译码,产生8个存储器片选信号,各自对应8192的存储容量。

2路串行接口,其中一路正常运行,另一路经扩展后方可使用。对8位IO端口地址的最高4位译码,产生8个IO芯片的片选信号。

1片双2-4译码器139给出内存和IO的读写命令信号。2片GAL和2片373寄存器用于支持中断响应与处理实验。

第17页:状态寄存器与标志位

状态寄存器与标志位

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现C、Z、V、S四个标志位的来源、控制与保存。

  • R0
  • 状态寄存器

第18页:编程用串行口执行输入任务

编程用串行口执行输入任务

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现通用可编程接口的组成与串行、并行接口的工作方式。

  • OVR
  • R0
  • R1

第19页:双串行口同时运行的程序例子

双串行口同时运行的程序例子

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现通用可编程接口的组成与串行、并行接口的工作方式。

第20页:并行接口8255

并行接口8255

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现通用可编程接口的组成与串行、并行接口的工作方式。

  • 接口

第21页:USB接口

USB接口

  • 用户不必再设置卡上、设备上的开关或跳线
  • 不必打开机箱来安装新的输入输出设备
  • 应该只需要一根电缆线就可以将所有设备连接起来
  • 输入/输出设备应可以从电缆上得到电源
  • 单台计算机最多可以连接127个设备
  • 系统应能支持实时设备(声卡、电话)
  • 可在计算机运行时安装设备
  • 不必重新启动计算机
  • 成本低

第22页:USB结构

USB结构

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现通用可编程接口的组成与串行、并行接口的工作方式。

第23页:USB协议

USB协议

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现通用可编程接口的组成与串行、并行接口的工作方式。

第24页:USB帧

  • 控制帧
    • 配置设备,对设备发出命令,查询设备状态
  • 同步帧
    • 实时设备同步
  • 块传送帧
    • 非实时设备的大量数据传送
  • 中断帧
    • 发出中断帧,收集设备数据

第25页:USB线缆

USB线缆

  • 有4根线组成,电源、地和双数据线。
  • 同步传输方式

第26页:SCSI接口

SCSI接口

  • 小型计算机系统接口(Small Computer SystemInterface)
  • 1986年成为国际标准,1991年扩充为SCSI-2
  • 成为主机和智能外设连接的统一I/O接口
  • 单端输出和差分输出两种输出方式
  • 50根线的扁平电缆,25根地线,8位数据线,9条控制线,1根奇偶校验线,其余备用。
  • 最多可连接8个设备(包括主机适配器),每个设备有一个ID。
  • 采用集中式菊链仲裁。

第27页:SCSI接口信号线

SCSI接口信号线

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现通用可编程接口的组成与串行、并行接口的工作方式。

  • 接口

第28页:计算机总线

计算机总线

本页为结构/流程示意图,图中标注的主要部件与信号如下,重点体现总线的概念、分类、仲裁与通讯方式。

  • 接口
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