微型计算机接口_划题答案.doc

习题一

1. 什么是接口？
接口就是微处理器CPU与外部世界的连接部件，是CPU与外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？
在CPU与外设之间设置接口主要有4个原因：
（1） CPU与外设二者的信号不兼容，包括信号线的功能定义、逻辑定义和时序关系
（2） CPU与外设的速度不匹配，CPU的速度快，外设的速度慢
（3） 若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的效率
（4） 若外设直接由CPU控制，会使外设的硬件结构依赖于CPU，对外设本身的发展不利。

3. 微型计算机的接口一般应具备那些功能？
微机的接口一般有如下的几个功能：
（1） 执行CPU命令的功能：CPU将对外设的控制命令发到接口电路中的命令寄存器（命令口）中，在经分析去控制外设
（2） 返回外设状态的功能：通过状态寄存器（状态口）完成，包括正常工作状态和故障状态
（3） 数据缓冲的功能：接口电路中的数据寄存器（数据口）对CPU于外设间传送的数据进行中转
（4） 设备寻址的功能：CPU某个时刻只能和一台外设交换数据，CPU发出的地址信号经过接口电路中的地址译码电路来选中I/O设备
（5） 信号转换的功能：当CPU与外设的信号功能定义、逻辑关系、电平高低及工作时序不兼容时接口电路要完成信号的转换功能
（6） 数据宽度与数据格式转换的功能：由于CPU处理的数据都是并行的，当外设采用串行传送方式时，接口电路就要完成串、并之间的转换，并进行数据格式的转换。

4. 接口技术在微机应用中起的作用？
随着计算机技术的高速发展，计算机的应用越来越广泛。然而，在微机系统中，微处理器的强大功能必须通过外部设备才能实现，而外设与微处理器之间的信息交换和通信又是靠接口来实现的，所以，接口技术成为了一门关键技术，它直接影响微机系统的功能和微机的推广应用。

5. 接口电路的硬件一般由哪几部分组成？
接口电路的硬件一般由以下几部分组成：
（1） 基本逻辑电路：包括命令寄存器、状态寄存器和数据缓冲寄存器，是接口电路中的核心
（2） 端口地址译码电路：实现设备的选择功能
（3） 供选电路：根据不同任务和功能要求而添加的功能模块电路。

6. 接口电路的软件控制程序一般包括哪几部分？
接口电路的软件控制程序一般包括以下的程序段，各部分程序是相互渗透、融为一体的：
（1） 初始化程序段：对可编程接口芯片进行初始化编程
（2） 传送方式处理程序段：不同的传送方式（查询、中断、DMA方式）程序段不同
（3） 主控程序段：完成接口任务的程序段
（4） 程序终止与退出程序段：程序退出前对接口电路中硬件进行保护的程序段
（5） 辅助程序段：人－机对话、菜单等

7. 接口电路的结构有哪几种形式？
接口电路的结构主要有四种：
（1） 固定式结构：不可编程的接口电路，结构简单、功能单一、固定
（2） 半固定式结构：由PAL或GAL器件构成的接口电路，功能和工作方式可以通过改写内部的逻辑表达式来改变，但逻辑表达式一旦烧入芯片，其功能和工作方式就固定下来了
（3） 可编程结构：其功能和工作方式可由编程指定，使用灵活、适应面广，且种类繁多
（4） 智能型结构：芯片本身就是一个微处理器，外设的全部管理都由智能接口完成，如I/O处理器I0809或通用单片机

8. CPU与接口之间有哪几种传送数据的方式？它们各应用在什么场合？
CPU与接口之间的数据传送方式主要有查询方式、中断方式和DMA方式：
（1） 查询方式：主要用于CPU不太忙且传送速度不高的情况下。无条件传送方式作为查询方式的一个特例，主要用于对简单I/O设备的控制或CPU明确知道外设所处状态的情况下。
（2） 中断方式：主要用于CPU的任务比较忙的情况下，尤其适合实时控制和紧急事件的处理
（3） DMA方式（直接存储器存取方式）：主要用于高速外设进行大批量数据传送的场合。

习题二
1什么是端口？
端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器。
2.I/O端口的编址方式有几种？各有何特点？
I/O端口的编址方式有两种——统一编址方式（存储器映象方式）和独立编址方式（I/O映象方式、专用I/O指令方式）
（4） 统一编址方式：从整个寻址空间中划出一部分给I/O设备，其余的给存储器，通过地址码区分操作对象是存储器还是I/O，二者的地址码不重叠。这种方式的优点是①I/O端口的编址空间大，且易于扩展②I/O指令丰富、功能齐全；缺点是①存储器的地址空间减少，达不到系统最大的寻址空间②I/O指令比独立编址方式的专用I/O指令长，译码时间长，执行速度慢
（5） 独立编址方式：存储单元与I/O端口分别编址，地址码重叠，通过操作码区分操作对象是存储器还是I/O。这种方式的优点是①I/O端口不占存储器的编址空间，使存储器的容量可达系统的最大寻址能力②I/O指令短、执行速度快；指令清晰、可读性强；缺点是①I/O端口地址范围一旦确定，不易扩展②I/O指令种类有限，操作单一
3.设计I/O设备接口卡时，为防止地址冲突，选用I/O端口地址的原则是什么？
为了避免端口地址发生冲突，在选择I/O端口地址时一般要遵循以下的原则：
（6） 凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用
（7） 原则上讲，未被占用的地址，用户可以使用，但对计算机厂家申明保留的地址，不要使用，否则会发生I/O端口地址重叠和冲突
（8） 一般，用户可使用300H～31FH地址，这是IBM－PC微机留作实验卡的，用户可以使用。为了避免与其他用户开发的插件板发生地址冲突，最好采用地址开关。
12.在独立编址方式下，CPU采用什么指令来访问端口？
独立编址方式下，采用专用的I/O指令——输入/输出指令（如PC系列微机中的IN、OUT）来访问端口。
13.在I/O指令中端口地址的宽度及寻址方式有哪两种？
PC系列微机中，I/O指令对端口的寻址方式有两种：直接寻址和间接寻址（必须由DX间址）。
直接寻址方式中，端口地址的宽度为8位，即地址范围是00H～FFH；
间接寻址方式中，端口地址的宽度为16位，即地址范围是0000H～FFFFH。
15.I/O端口地址译码电路一般有哪几种结构形式？
I/O端口地址译码电路一般有两种结构形式：
固定式端口地址译码——硬件电路不改动，译码输出的地址或地址范围不变
可选式端口地址译码——电路中有若干个DIP开关，硬件电路不改动，只改变开关的状态，就可以使译码输出的地址或地址范围发生变化。

习题三

3微机系统中的外部定时有哪两种方法？其特点如何？
微机系统中的外部定时有软件定时和硬件定时两种方法。
软件定时：利用CPU执行指令需要一定时间的特点产生延时。这种方法不需增加硬件设备，只需编制延时程序即可；但是它降低了CPU的效率，浪费了CPU的资源，而且由于同样的延时程序在不同计算机上运行的时间会不同，所以通用性比较差。
5.8253初始化编程包括哪两项内容？
在对8253进行始化编程时，首先向命令寄存器中写入方式字，选择计数通道、工作方式、计数初值的长度及写入顺序、计数码制。然后按方式字的要求向选定的计数通道中写入计数初值。
6.8253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？
8253有6种工作方式——方式0～方式5。区分不同工作方式的特点主要体现在以下的4个方面：
（9） 启动计数器的触发方式不同
（10） 计数过程中门控信号GATE对计数操作的控制作用不同
（11） 计数/定时到时输出端OUT输出的波形不同
（12） 在计数过程中，写入新的计数初值的处理方式不同
3方式由于具有自动重新装载计数初值，能输出重复波形，且输出波形的高低电平比为1:1或近似1:1（方波或近似方波），所以在实际中应用最广泛。
10利用8253作为波特率发生器，当CLK＝1.1931816MHz，波特因子为16时，要求产生4800波特的传输速率，试计算8253的定时常数。
由于，所以8253输出的频率应该是，由此可计算出8253的定时常数：

习题五
1.什么是中断？
是指CPU在正常运行程序时，由于内部/外部事件或由程序预先安排的事件，引起CPU暂时停止正在运行的程序，转到为该内部/外部事件或预先安排的事件服务的程序中去，服务完毕，再返回去继续运行被暂时中断的程序，这个过程称为中断。
2.可屏蔽中断处理的一般过程是什么？
可屏蔽中断的处理过程一般可分为4个阶段：
（13） 中断申请：外设向CPU发出中断申请信号，CPU检测到有效的INTR，且无DMA请求、IF＝1，当前指令执行完毕就进入响应阶段
INTA

（14） 中断响应：CPU通过总线控制器发出两个连续的中断响应信号（2个 负脉冲）组成中断响应周期。在中断响应周期中，CPU取得中断类型号n，将程序状态字（PSW）及断点的地址（CS和IP）依次入栈保护。再查中断向量表，将（4*n）®IP；（4*n+2）®CS，进入中断服务阶段
（15） 中断服务：CPU执行中断服务程序，为中断源服务
（16） 中断返回：当执行到中断服务程序中的IRET指令时，将堆栈栈顶的三个字单元内容弹出，依次送给IP、CS、PSW，CPU返回到原来的程序去执行。

4.什么是中断嵌套？
是指CPU正在执行一个中断服务程序时，有另一个优先级更高的中断提出中断请求，这时会暂时挂起当前正在执行的级别较低的中断源的服务程序，去处理级别更高的中断源，待处理完毕，再返回到被中断了的中断服务程序继续执行，这个过程就是中断嵌套。
5.什么是中断向量？它是如何装入中断向量表的？
中断向量是中断服务程序的入口地址，一个中断向量由4个字节组成，它包括中断服务程序的段首址和偏移地址。
中断向量并非常驻内存，而是由程序装入中断向量表中的。系统配置和使用的中断所对应的中断向量由系统软件负责装入；系统若未配置系统软件（如单板机系统），或用户自定义的中断向量，由用户自行装入。
6.什么是中断类型号？它的作用是什么？
中断类型号是系统为每一个中断源分配的代号，它是8位的，与系统的中断源一一对应。
中断类型号负责引导CPU找到中断服务程序的入口点。通过中断类型号查中断向量表可得到中断向量（中断服务程序入口地址），其中：物理地址为4*n的单元是中断服务程序入口点的偏移地址；物理地址为4*n+2的单元是中断服务程序的段首址。

14如何对8259A进行初始化编程（包括单片使用和双片使用）？
在单片8259A系统中，初始化时按顺序依次写入ICW1、ICW2、和ICW4；
在双片8259A系统中，初始化时要按顺序依次写入ICW1、ICW2、ICW3和ICW4。

18中断结束命令安排在程序的什么地方？在什么情况下要求发中断结束命令？为什么？
中断结束命令一般安排在中断服务程序中，在中断服务完成，中断返回指令（IRET）之前。
在8259A工作于非自动结束方式时，要送中断结束命令。因为这种方式，即使中断已经服务完毕，ISR中的对应位也不会自动清0，这样就使得低优先级的中断和同级中断得不到应有的响应。通过发中断结束命令，将服务完的中断级在ISR中的对应位清0，以便开放同级和低级中断。

习题七

1.可编程并行接口芯片8255A面向I/O设备一侧的端口有几个？其中C口的使用有哪些特点？
8255A面向I/O设备一侧有3个8位的端口：A口、B口和C口，或者说有2个8位的端口（A口、B口）和2个4位的端口（C上、C下）。
其中，C口比较特殊，它的特点主要有：作为数据口，可分为两个独立的4位口（C上、C下）使用；1方式和2方式时，C口的部分引脚作为A、B口的固定联络信号线；1方式和2方式时，C口作为状态口使用；C口的引脚可以用按位置/复位命令字进行按位控制。
14可编程并行接口芯片8255A的编程命令有哪两个？试分别说明它们的作用及其命令格式中每位的含义是什么？
8255A有两个编程命令：方式命令字和C口按位置/复位命令字。
方式命令字：用于对8255A进行初始化编程，设定A、B、C口的工作方式及传送方向，其命令格式及各位含义如下：

C口按位置/复位命令字：用于对8255A进行动态控制，在应用过程中，需要对C口的某个引脚进行按位操作时使用，对已设定好的工作方式无影响，其命令字格式及各位含义如下：

3.“由于按位置/复位命令字是对C口进行操作，所以可以写到C口”，这句话对吗？为什么？
这句话不对，因为“按位置/复位命令字”是命令字的格式，必须写入到控制口，如果写入到C口就作为一个普通的数据，完成的功能完全不同。