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西电《计算机接口与通信技术》平时作业

分数：100分

一、 填空题（每空2分，合计40分）
1．计算机系统由（ 硬件 ）子系统和（ 软件 ）子系统组成。
2．由于各种外设的工作原理、工作速度、信息格式、驱动方式差异很大，无法与CPU直接匹配，需要有一个（接口 ）电路来充当它们和CPU间的桥梁。这部分电路被称为（ I/O接口电路 ）。I/O接口是位于（ CPU ）和（ I/O设备 ）之间。
3．I/O端口的编制方法有（独立编址）和（存储器统一编址）两种方法。
4．输入/输出的传输方式有（程序直接控制的传输方式）、(直接存储器存取DMA传输方式)和I/O处理机（器）传输方式。
5．可屏蔽中断是指（这种中断请求可以在CPU的内部被屏蔽掉，即CPU可以控制这种中断被响应和部被响应）。
6．中断向量是指（中断服务程序的入口地址）。
7．一般来说，计算机总线分为（系统总线）、外部总线和（内部总线）三部分。
8．RS-232接口是一种（串行 ）外部总线接口。
9．8255A可编程并行接口芯片有（ 3 ）个8位并行输入/输出端口。
10．在串行异步通信中，在一个字符发送之前，先发送一个（起始位 ）位。
11．所谓波特率是指 （每秒钟所发送的二进制位数 ）。
12．串行接口芯片8251A的TXD引脚的功能是（串行数据发送引脚 ）。
13．UART中的三种错误标志有奇偶错、溢出错和（帧错 ）。

二、简答题（每题5分，合计40分）
1．利用8255A为接口芯片（设8255A的端口地址为8000H~8003H），将A组置为方式1且A口作为输入口，PC6和PC7作为输出口，B组置为方式1且B口作为输入口。编写初始化程序。
MOV　 DX,8003H
MOV　 AL,10110110B
OUT　 　DX,AL

2．有哪几种输入/输出的传送方式，并分别叙述每种方式的特点。

答：主要有以下四种：1、循环测试I/O方式；2、中断处理方式；3、直接内存存取（DMA）方式；4、通道方式
程序方式:指用输入/输出指令，来控制信息传输的方式，是一种软件控制方式，根据程序控制的方法不同，又可以分为无条件传送方式和条件传送方式。
无条件传送方式接口简单，适用于那些能随时读写的设备。条件传送方式(查询方式) 的特点是接口电路简单，CPU利用率低(程序循环等待)，接口需向CPU提供查询状态。适用于CPU不太忙，传送速度要求不高的场合。要求各种外设不能同时工作，外设处于被动状态。
中断方式:当外设准备好时，由外设通过接口电路向CPU发出中断请求信号，CPU在允许的情况下，暂停执行当前正在执行的程序，响应外设中断，转入执行相应的中断服务子程序，与外设进行一次数据传送，数据传送结束后，CPU返回继续执行原来被中断的程序。其特点是CPU的利用率高，外设具有申请CPU中断的主动权， CPU和外设之间处于并行工作状态。但中断服务需要保护断点和恢复断点(占用存储空间，降低速度)， CPU和外设之间需要中断控制器。适用于CPU的任务较忙、传送速度要求不高的场合，尤其适合实时控制中的紧急事件处理。
存储器直接存取方式(DMA):外设利用专用的接口(DMA控制器)直接与存储器进行高速数据传送，并不经过CPU(CPU不参与数据传送工作)，总线控制权不在CPU处，而由DMA 控制器控制。其特点是接口电路复杂，硬件开销大。大批量数据传送速度极快。适用于存储器与存储器之间、存储器与外设之间的大批量数据传送的场合。

3．简述串行通信的协议及异步串行通信的帧格式。

答：串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。
步串行通信的数据格式 异步通信数据帧的第一位是开始位，在通信线上没有数据传送时处于逻辑“1”状态。当发送设备要发送一个字符数据时，首先发出一个逻辑“0”信号，这个逻辑低电平就是起始位。起始位通过通信线传向接收设备，当接收设备检测到这个逻辑低电平后，就开始准备接收数据位信号。因此，起始位所起的作用就是表示字符传送开始。

4．简述UART中的三种错误标志及意义。

答：UART中的三种错误标志有奇偶错、溢出错和 帧错误。

UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信，包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。 UART通信 UART首先将接收到的并行数据转换成串行数据来传输。消息帧从一个低位起始位开始，后面是7个或8个数据位，一个可用的奇偶位和一个或几个高位停止位。接收器发现开始位时它就知道数据准备发送，并尝试与发送器时钟频率同步。如果选择了奇偶，UART就在数据位后面加上奇偶位。奇偶位可用来帮助错误校验。 在接收过程中，UART从消息帧中去掉起始位和结束位，对进来的字节进行奇偶校验，并将数据字节从串行转换成并行。UART也产生额外的信号来指示发送和接收的状态。例如，如果产生一个奇偶错误，UART就置位奇偶标志。 数据方向和通信速度 数据传输可以首先从最低有效位(LSB)开始。然而，有些UART允许灵活选择先发送最低有效位或最高有效位(MSB)。 微控制器中的UART传送数据的速度范围为每秒几百位到1.5Mb。例如，嵌入在ElanSC520微控制器中的高速UART通信的速度可以高达1.1152Mbps。UART波特率还受发送和接收线对距离(线长度)的影响。 目前，市场上有只支持异步通信和同时支持异步与同步通信的两种硬件可用于UART。前者就是UART名字本身的含义，在摩托罗拉微控制器中被称为串行通信接口(SCI)；Microchip微控制器中的通用同步异步收发器(USART)和在富士通微控制器中的UART是后者的两个典型例子。
5．简述UART发送器与接收器的工作原理。

答：UART首先将接收到的并行数据转换成串行数据来传输。消息帧从一个低位起始位开始，后面是5~8个数据位，一个可用的奇偶位和一个或几个高位停止位。接收器发现开始位时它就知道数据准备发送，并尝试与发送器时钟频率同步。如果选择了奇偶，UART就在数据位后面加上奇偶位。奇偶位可用来帮助错误校验。 　　在接收过程中，UART从消息帧中去掉起始位和结束位，对进来的字节进行奇偶校验，并将数据字节从串行转换成并行。UART也产生额外的信号来指示发送和接收的状态。例如，如果产生一个奇偶错误，UART就置位奇偶标志。
数据传输可以首先从最低有效位(LSB)开始。然而，有些UART允许灵活选择先发送最低有效位或最高有效位(MSB)。 　　微控制器中的UART传送数据的速度范围为每秒几百位到1.5Mb。例如，嵌入在ElanSC520微控制器中的高速UART通信的速度可以高达1.1152Mbps。UART波特率还受发送和接收线对距离(线长度)的影响。

6．说明异步通信的字符格式画出在1200波特率下，发送字符数据01010101的波形图，注出时间关系。假定采用奇校验，使用一位停止位。

答：异步通信的字符格式为：
１位起始位；５～８位数据位；１位奇偶校验位；１～２位停止位；
在1200波特率下，发送字符数据01010101的波形图及时间关系：

7．简述I/O接口、 I/O端口、 I/O接口技术的概念。
CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。存储器通常在CPU的同步控制下工作，接口电路比较简单；而I/O设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，因此，习惯上说到接口只是指I/O接口。
接口一般是指硬件连接的接口,如USB接口，COM接口,串口等。
端口一般是指软件端口，是给信息通讯所划分的通道口，是相对于软件来说的，如HTTP的80端口等。
I/O接口是一电子电路(以IC芯片或接口板形式出现 ),其内有若干专用寄存器和相应的控制逻辑电路构成.它是CPU和I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁.CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。存储器通常在CPU的同步控制下工作，接口电路比较简单；而I/O设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，因此，习惯上说到接口只是指I/O接口。
8．
8.假定在串行通信时设定的数据传输率为1200bit/s，8位数据位，无校验，一个停止位，则传送完4KB的文件，需要多长时间？
答：因为一帧包含8位数据位，１个停止位，加上起始位共１０位，
波特率为1200bit/s，所以，传送完4KB的文件，所需时间为：

1/1200×4×1024×10≈34ms
三、．设计题（每题5分，合计20分）
1． 若在PC/XT系统总线上扩充设计一个输出端口，分配给该输出端口的地址为288H，输出锁存器选用74LS273，试画出该输出端口与系统总线的接口电路图。

2．利用8255A为接口芯片（设8255A的端口地址为280H~283H），将PA口设置为方式0输入， PB口设置为方式1输入，PC口设置为方式0输出，试写出初始化程序。
解：MOV　 DX,283H
MOV　 AL,92H
OUT　 DX,AL
8．INTI50： MOV DX ,02FBH
MOV AL ,80H
OUT DX ,AL　　　　 ;将通信控制寄存器D7=1
MOV DX ,2F8H
MOV AL ,0CH
OUT DX ,AL　　　　 ;锁存除数低8位
INC DX
MOV AL ,0
OUT DX ,AL　　　 ;锁存除数高8位
MOV DX ,2FBH
MOV AL ,0AH　　 ;初始化通信线控制寄存器
OUT DX ,AL　　　 ;数据为7位，停止位为1位，奇校验
MOV DX ,2FCH　 ;初始化MODEM控制器
MOV AL ,03H　　 ;使DTR和RTS均为低电平
OUT DX ,AL
MOV DX ,2F9H
MOV AL ,03H
OUT DX ,AL　　　　 ;写中断允许寄存器
从上面的初始化程序可以看到，首先写除数锁存器。为了写除数，首先写通信线控制寄存器，使DLAB=l，然后写入16位的除数000CH，即十进制数12。由于加在XTAL1上的时钟频率为1．8432MHZ，故波特率为9600波特。

分频系数=基准时钟÷(16′波特率)

3．试编写使8251A可以发送数据的一段程序。将8251A设定为异步传送方式，波特率系数为64，采用偶校验，1位停止位，8位数据位。8251A与外设有握手信号，采用查询方式发送数据。假设8251A的数据端口地址为04AOH，控制口地址为04A2H。（12分）
MOV　　 DX,2F3H MOV　　 AL,80H
OUT　　 DX,AL　　　　　　 ;8255A初始化
MOV　　 DX,2F0H
MOV　　 AL,3FH
OUT　　 DX,AL　　　　　 ;向PA口输出0字符代码

但在8251A初始化之前应用软件方法使8251A复位。

4． 某一A/D变换器的电原理图及主要工作时序如下图所示。
启动变换开始
≥1us

STARTEOC

8位
A/D
变
换
器
D0～D7
EOC
STARTEOC
VA
变换结束
EOC
模拟信
号输入
变换时间

电原理图 工作时序

① 若分配给8255A的端口地址为2F0H～2F3H，试将此A/D变换器通过8255A与PC/XT系统总线连接起来。

② 编写包括8255A初始化在内的对模拟输入信号采集变换一次的程序，并将变化后的数据存入DL。

答： ① A/D变换器通过8255A与PC/XT系统总线的连接：
② 编写包括8255A初始化在内的对模拟输入信号采集变换一次的程序，并将变化后的数据存入DL。
MOV　 DX,2F3H
MOV　 AL,10010001B
OUT　　 DX,AL　　　　　　　 ;8255A初始化
MOV　 DX,2F1H
MOV　 AL,00H
OUT　　 DX,AL　　　　 　;PB0=STRAT=0
MOV　 AL,01H
OUT　　 DX,AL　　　　　　　 ;PB0=STRAT=1
NOP
MOV　　 AL,00H
OUT　　 DX,AL　　　　　　　 ;PB0=STRAT=0
MOV　 DX,2F2H
WAIT1:　 IN　　 AL,DX　　　　　　　 ;读EOC状态
TEST　　 AL,00000001B
JZ　　　　　　　 WAIT1　　　 ;查询A/D转换结束？
MOV　　 DX,2F0H
IN　　　　　　　 AL,DX　；读A/D转换结果
MOV　　 DL,AL　；存结果

（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）