微型计算机接口关键技术与应用教学专项方案.doc

微型计算机接口技术和应用教学方案第一部分 课程性质和设置目标一、课程性质和特点 微型计算机接口技术和应用课程是为培养满足计算机应用领域对计算机应用人才需要而设置。本课程介绍微型计算机系统结构及工作原理，包含微处理器、存贮器、输入输出和中止技术、常见可编程接口芯片及其应用。本课程以CPU为关键，以接口为媒介，实现CPU和外界通信，其内容属于计算机硬件和软件衔接组构系统一个关键领域。伴随微机应用技术普及和发展，接口技术就成为组构系统基础技术，所以，本课程是计算机专业一门主干课程。经过本课程学习，使学生含有微型计算机应用系统分析能力和初步设计能力。本课程以介绍硬件知识为主，但在组成一个微型计算机应用系统时，还必需含有汇编语言编制源程序能力，软硬件结合是本课程一个特点。另外，本课程又是一门实践性较强课程，经过实践步骤才能加深和提升对课程内容了解，理论联络实践、理论指导实践是本课程又一个特点。二、本课程基础要求经过本课程学习，要求学生：1 较深入地了解微型计算机系统组成及工作原理；2 掌握微型计算机输入/输出方法；3 掌握分析和设计经典接口（包含硬件和软件）方法。三、本课程和相关课程联络 本课程先修课程为数字电路、汇编语言程序设计和计算机组成原理。本课程和这三门课程关系极其亲密。数字电路介绍多种门电路、组合逻辑电路和时序逻辑电路是组成微型计算机机各部件基础电路，微机存放器接口、I/O接口电路常常见到数字电路介绍多种芯片。计算机组成原理叙述了组成计算机各硬件工作原理，为本课程讲述微型计算机系统中这些部分实现方法提供了理论基础。另外，要含有微型计算机应用系统分析能力和初步设计能力，必需含有汇编语言源程序读写能力。读写汇编语言编写应用程序是本课程关键内容之一，是同硬件电路工作亲密相关不可分割部分。第二部分 教学内容及教学要求绪论 本课程教学内容及要求（一）教学内容一、 微型计算机组成、总线结构和I/O接口二、本课程教学内容及要求（二）学习目标和要求1 复习微型计算机组成（教材第1章），关键是总线结构特点和I/O接口电路作用。2 介绍本课程内容、要求和特点，方便于展开各章内容。第一讲 8086/8088微处理器（一）教学内容一、 8086/8088两种组态模式1 最小模式2 最大模式二、 最小模式下引脚信号和系统总线形成1 访问存放器和I/O接口引脚信号 （1） 地址/数据线 （2）地址/状态线 （3）控制线2 系统总线形成电路 （1）地址锁存器 （2）数据收发器3 系统总线信号 （1）地址总线 （2）数据总线 （3）控制总线4 其它控制线 （1）中止控制线 （2）总线控制线 （3）处理器控制线三、最大模式下引脚信号和系统总线形成1 最大模式下相关引脚2 总线形成电路 （1）地址锁存器 （2）数据收发器 （3）总线控制器82883 系统总线信号 （1）地址总线 （2）数据总线 （3）控制总线三、 8086/8088总线操作时序1指令周期、总线周期、时钟周期2最小模式下总线读和写周期3等候状态Tw（二）学习目标和要求微处理器是微型计算机控制关键。教材2.1和2.1节先行课程已介绍，本讲关键讲述经典微处理器8086/8088引脚信号和总线时序，关键是要掌握8086/8088引脚信号、总线时序和8086/8088系统总线信号，尤其是部分控制信号功效应深刻了解和熟练掌握。8086/8088实施指令包含三种周期指令周期、总线周期和时钟周期。首先要掌握这三种周期区分和相户之间关系；其次要了解读、写这两个基础总线周期时间关系，结合8086/8088引脚信号功效，了解和掌握三总线信号在这些经典总线周期中出现时间关系，从而为8086/8088CPU和内存放器及I/O设备接口做好准备。本讲难点是总线形成电路和时序图。第二讲 存放器和微处理器连接（一）教学内容一、 存放器芯片举例 1.静态RAM芯片 2.EPROM芯片 芯片引脚信号：地址线、数据线、控制线（读、写、片选）二、存放器芯片和CPU连接1 电路分析（依据电路，分析存放器芯片地址范围）2 电路设计（给出8088系统存放器容量、地址范围和存放器芯片，设计存放器电路）（二）学习目标和要求存放器是微机系统中不可缺乏组成部分。教材3.1和3.2节内容，存放器分类、特点、性能指标和结构原理等在先修课程中已介绍，本讲先介绍多个经典静态RAM和EPROM芯片，然后着重讲述存放器芯片和8088微处理器连接技术（全译码法）。要求深刻了解经典芯片外特征（引脚信号），和常见译码器特征和应用，掌握存放器连接基础技术。本讲关键和难点是存放器连接电路分析和设计。第三讲 I/O接口概述（一）教学内容一、 I/O接口关键功效二、I/O接口经典结构三、I/O端口编址方法 1. 独立编址方法 2. 和存放器统一编址方法四、 8086/8088I/O指令五、 I/O地址译码电路六、微机和外设之间数据传送控制方法1 无条件传送方法 2. 查询传送方法 3. 中止传送方法 4. DMA方法（二）学习目标和要求微处理器和外部设备连接和信息交换，是微机系统要处理关键问题。本讲（教材4.4节）介绍输入输出通常问题，是后续各讲基础，要求了解和掌握。其中I/O接口功效要以后才会深刻了解，数据传送控制方法后面要一一具体讲述。要注意I/O指令要书写正确，不要写错。本讲关键和难点是I/O地址译码电路。第四讲 简单I/O接口（一）教学内容一、 无条件传送方法及接口二、查询传送方法及接口三、中止传送方法及接口（“中止过程”以后内容放在第七讲）（二）学习目标和要求本讲（教材4.5节）以实例介绍程序控制三种传送方法无条件传送、查询传送和中止传送工作原理，用数字电路课程学习过锁存器、三态缓冲器等“简单”芯片进行硬件接口电路设计，并用汇编语言编写接口程序。经过这四个例子，领会本课程特点，也为后面介绍可编程序接口芯片结构原理打下基础。本讲关键是掌握输出接口要有锁存器、输入接口要有三态门缓冲器原理和方法，难点是查询方法两个电路和中止方法电路。第五讲 可编程并行接口芯片8255A（一）教学内容一、 8255A概况二、8255A内部结构和引脚信号三、8255A和CPU（系统）连接四、8255A控制字和初始化编程方法 1工作方法控制字 2. 端口C按位置1/置0控制字五、8255A工作方法 1.方法0 2.方法1 3.方法2六、8255A应用举例（二）教学目标和要求接口芯片是微机系统实现输入输出必不可少器件，而并行接口又是微机系统中关键输入输出部件。8255A是通用、多功效、可编程并行接口芯片，是本课程关键介绍芯片之一，要求不仅能掌握8255A基础内容，而且能掌握8255A方法0应用（硬件连接、软件编制）。本讲难点是8255A和CPU连接、初始化编程和应用。第六讲 定时计数控制器8253（一）教学内容一、8253工作原理二、8253内部结构和引脚信号三、8253和CPU（系统）连接四、8253工作方法 1.方法0 2.方法1 3.方法2 4.方法3 5.方法4 6.方法5五、8253控制字和编程方法 1方法控制字 2. 初始化编程六、8253应用举例（二）教学目标和要求在微机系统和微机应用系统中，常常要求提供实时时钟和延时控制，也常常需要对外部事件进行计数。所以，定时计数控制器是微机系统关键部件之一。8253是本课程关键讲述第二种可编程芯片，要求不仅能掌握8253基础内容，而且能掌握8253应用（硬件连接、应用程序编制）。本讲难点是8253工作方法和应用。第七讲 中止技术和中止控制器8259A（一）教学内容一、中止传送方法 1. 中止工作过程 2. 中止源识别 3.中止优先权二、8086/8088中止系统 1. 特点 2.8086/8088中止源 3.中止向量表三、可编程中止控制器8259A18259A概况28259A结构原理38259A和8088（系统）连接48259A工作方法58259A在PC机上应用（二）教学目标和要求 中止传送方法是最常见和有效输入输出控制方法。中止技术不仅应用于数据传送，而且在微机系统和微机控制系统中全部发挥着关键作用。本讲在第三、四讲（教材4.5.3节）基础上深入介绍中止技术（第5章），要求熟悉中止过程（中止请求、中止响应、中止服务、中止返回），熟悉8086/8088中止系统，掌握8259A功效和结构原理。本讲难点是8086/8088中止向量表和8259A结构原理。第八讲 DMA传送方法和DMA控制器8237A（一）教学内容一、DMA传送方法 1. DMA传送过程 2. DMA控制器功效二、DMA控制器8237A 18237A概况 2两种工作周期 3四种工作方法4三种传送类型 58237A在PC机上应用（二）教学目标和要求 DMA方法不属于程序控制传送方法，它适适用于外设和存放器高速、大批量数据传送，广泛应用于微机系统中。第三讲介绍了DMA方法特点，本讲深入讲述DMA工作过程和DMA控制器作用（教材4.5.5节），介绍DMA控制器8237A特征（第6章）。本讲内容叙述性较多，没有什么难懂地方，要求熟悉和掌握。第九讲 串行通信及串行接口芯片8250（一）教学内容一、串行通信基础概念 1串行通信基础问题 2串行通信方法 （1）异步通信方法 （2）同时通信方法 3串行传输制式 4串行传输速率波特率 5调制解调器（Modem） 6RS-232C总线 二、可编程串行接口芯片INS 82501 8250概况2 8250内部结构3PC/XT机异步通信适配器4PC机串行通信接口编程方法（二）教学目标和要求 串行通信接口是广泛应用于微型计算机系统另一类I/O接口，通常见于连接部分串行传送外围设备，也广泛用于计算机远程通信。本讲在叙述串行通信基础概念和串行通信接口原理基础上，进而介绍在PC机上应用可编程异步通信接口8250特征及应用。经过本讲内容学习，要求深刻了解相关串行通信部分基础知识，串行接口基础原理和组成，并对8250特征及应用有一个基础了解。第十讲 数/模（D/A）和模/数（A/D）接口（一）教学内容一、模拟接口基础概念二、D/A转换器 1. 转换特征 2. 关键参数 3. 和CPU连接 4. 经典芯片及应用三、A/D转换器 1. 转换特征 2. 关键参数 3. 和CPU连接 4. 经典芯片及应用（二）教学目标和要求模拟量输入/输出接口，即模/数转换器和数/模转换器，是微机控制系统中不可缺乏部分。本讲简述模拟接口在微机应用系统中作用以后，着重介绍D/A转换器和A/D转换器特征、参数、接口技术关键问题，最终介绍两种经典芯片DAC0832和ADC0809。要求掌握D/A、A/D基础内容，在应用方面，掌握D/A转换器用8255A作接口，用无条件方法编程方法，和A/D转换器用8255A作接口，工作于方法0，用查询方法、无条件方法（延时等候法）连接和编程方法。第三部分 教学安排和相关说明一、教材及关键参考书1 教材：微机原理和接口技术刘星编著，电子工业出版社。2 参考书：微型计算机原理及接口技术钱晓捷、陈涛等编著，机械工业出版社。二、相关教学内容和要求说明教材内容比较丰富，我们从中精选出上述内容讲述，作为本课程关键教学内容。教材中有内容在先修课程中已作介绍，如第1章微型计算机系统概述，第2章中微处理器概述和结构，第3章中存放系统、存放器分类和存放器结构，第4章中总线部分等，这些内容是学习本课程前必备基础知识，同学可按自己情况阅读和复习。教材中其它未选出内容不作要求。教学要求按内容可分为识记、领会和应用三个层次。教学要求又常见了解、熟悉和掌握等词语来表述。识记要求能识别和记忆相关知识点关键内容。领会要求能够领悟和了解相关知识点内涵和外延，熟悉其内容关键点和它们之间区分和联络。应用要求能够利用相关知识点，分析和处理通常应用问题。对于本课程，有些内容没有深入进行介绍，如8259A、8237A、8250、0832、0809等芯片，所以只要求对其有通常了解，能识记其关键功效和工作方法等。有些图较复杂、较难，如总线形成电路、时序图、查询和中止电路、8259A中止优先判决电路等，也只要求识记关键部件作用。本课程中，8086/8088系统总线和时序、存放器芯片引脚信号、I/O接口概述，和中止、DMA、串并行通信、A/D和D/A等基础概念和原理，则要求熟悉、领会。本课程中要求达成应用层次内容是：存放器和CPU连接，8255A和8253和CPU连接、初始化编程和应用，无条件方法和查询方法基础编程方法。三、教学步骤及教学安排教学方法关键有自学、集中面授、网上交流和答疑三个步骤。自学是基础、关键、关键教学步骤，要求学生依据教学纲领要求，认真阅读教材，观看教学课件光盘。集中面授共安排4次，每次2课时，首先帮助学生掌握本课程内容和要求，其次关键讲解部分关键问题和疑难问题。学生应该在自学基础上来参与集中面讲课。网上交流和答疑为师生提供交流、互动平台，学生在学习中碰到问题可经过该平台处理，老师经过这个平台可了解学生学习情况，解答问题，公布导学材料等。一个学期约四个月，教学进度提议以下：第30天学习绪论和第1 4讲，第二个月学习第5、6讲，第三个月学习第7 10讲，第四个月复习和考试。集中面授基础上按这个进度安排。四、考评要求 本课程考评方法有平时考查和期末考试两种。平时考查关键是作业，共部署2次作业。期末考试为闭卷笔试方法，题型为单项选择题、判定题、填空题、问答题和应用题，分别占总分10、10、10、30和40。难易程度可分为：易、较易、较难和难四个等级，分数百分比通常为：2:3:3:2。