关于计算机接口的小结

发布者:AngelicHeart最新更新时间:2012-03-09 来源: dzsc关键字:计算机接口  系统总线  串行接口 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

    一、I/0接口的概念

    1.接口的分类  

    I/O接口的功能是负责实现CPU通过系统总线把I/O电路和 外围设备联系在一起,按照电路和设备的复杂程度,I/O接口的硬件主要分为两大类:  1)I/O接口芯片  这些芯片大都是集成电路,通过CPU输入不同的命令和参数,并控制相关的I/O电路和简单的外设作相应的操作,常见的接口芯片如定时/计数器、中断控制器、DMA控制器、并行接口等。

    2)I/O接口控制卡  

    有若干个集成电路按一定的逻辑组成为一个部件,或者直接与CPU同在主板上,或是一个插件插在系统总线插槽上。按照接口的连接对象来分,又可以将他们分为串行接口、并行接口、键盘接口和磁盘接口等。

    2.接口的功能  

    由于计算机的外围设备品种繁多,几乎都采用了机电传动设备,因此,CPU在与I/O设备进行数据交换时存在以下问题:速度不匹配:I/O设备的工作速度要比CPU慢许多,而且由于种类的不 同,他们之间的速度差异也很大,例如硬盘的传输速度就要比打印机快出很多。时序不匹配:各个I/O设备都有自己的定时控制电路,以自己的速度传 输数据,无法与CPU的时序取得统一。信息格式不匹配:不同的I/O设备存储和处理信息的格式不同,例如可以分为串行和并行两种;也可以分为二进制格式、ACSII编码和BCD编码等。  信息类型不匹配:不同I/O设备采用的信号类型不同,有些是数字信号,而 有些是模拟信号,因此所采用的处理方式也不同。

    基于以上原因,CPU与外设之间的数据交换必须通过接口来完成,通常接口有以下一些功能:  1)设置数据的寄存、缓冲逻辑,以适应CPU与外设之间的速度差异,接口通常由一些寄存器或RAM芯片组成,如果芯片足够大还可以实现批量数据的传输;2)能够进行信息格式的转换,例如串行和并行的转换;3)能够协调CPU和外设两者在信息的类型和电平的差异,如电平转换驱动器、数/模或模/数转换器等;4)协调时序差异;5)地址译码和设备选择功能;6)设置中断和DMA控制逻辑,以保证在中断和DMA允许的情况下产生中断和DMA请求信号,并在接受到中断和DMA应答之后完成中断处理和DMA传输。

    3.接口的控制方式  

    CPU通过接口对外设进行控制的方式有以下几种:  

    1)程序查询方式  

    这种方式下,CPU通过I/O指令询问指定外设当前的状态,如果外设准备就绪,则进行数据的输入或输出,否则CPU等待,循环查询。这种方式的优点是结构简单,只需要少量的硬件电路即可,缺点是由于CPU的速度远远高于外设,因此通常处于等待状态,工作效率很低。

    2)中断处理方式  

    在这种方式下,CPU不再被动等待,而是可以执行其他程序,一旦外设为数据交换准备就绪,可以向CPU提出服务请求,CPU如果响应该请求,便暂时停止当前程序的执行,转去执行与该请求对应的服务程序,完成后,再继续执行原来被中断的程序。中断处理方式的优点是显而易见的,它不但为CPU省去了查询外设状态和等待外设就绪所花费的时间,提高了CPU的工作效率,还满足了外设的实时要求。但需要为每个I/O设备分配一个中断请求号和相应的中断服务程序,此外还需要一个中断控制器(I/O接口芯片)管理I/O设备提出的中断请求,例如设置中断屏蔽、中断请求优先级等。

    此外,中断处理方式的缺点是每传送一个字符都要进行中断,启动中断控制器,还要保留和恢复现场以便能继续原程序的执行,花费的工作量很大,这样如果需要大量数据交换,系统的性能会很低。  3)DMA(直接存储器存取)传送方式

    DMA最明显的一个特点是它不是用软件而是采用一个专门的控制器来控制内存与外设之间的数据交流,无须CPU介入,大大提高CPU的工作效率。

    在进行DMA数据传送之前,DMA控制器会向CPU申请总线控制 权,CPU如果允许,则将控制权交出,因此,在数据交换时,总线控制权由DMA控制器掌握,在传输结束后,DMA控制器将总线控制权交还给CPU。

    二、常见接口  

    1.并行接口  

    目前,计算机中的并行接口主要作为打印机端口,接口使用的不再是36针接头而是25针D形接头。所谓“并行”,是指8位数据同时通过并行线进行传送,这样数据传送速度大大提高,但并行传送的线路长度受到限制,因为长度增加,干扰就会增加,容易出错。

    现在有五种常见的并口:4位、8位、半8位、EPP和ECP,大多数PC机配有4位或8位的并口,许多利用Intel386芯片组的便携机配有EPP口,支持全部IEEE1284并口规格的计算机配有

ECP并口。[page]

    标准并行口4位、8位、半8位:4位口一次只能输入4位数据,但可以输出8位数据;8位口可以一次输入和输出8位数据;半8位也可以。

    EPP口(增强并行口):由Intel等公司开发,允许8位双向数据传送,可以连接各种非打印机设备,如扫描仪、LAN适配器、磁盘驱动器和CDROM 驱动器等。

    ECP口(扩展并行口):由Microsoft、HP公司开发,能支持命令周期、数据周期和多个逻辑设备寻址,在多任务环境下可以使用DMA(直接存储器 访问)。

    目前几乎所有的586机的主板都集成了并行口插座,标注为 Paralle1或LPT1,是一个26针的双排针插座。

    2.串行接口  

    计算机的另一种标准接口是串行口,现在的PC机一般至少有两个串行口COM1和COM2。串行口不同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去。这样,虽然速度会慢一些,但传送距离较并行口更长,因此长距离的通信应使用串行口。通常COM1使用的是9针D形连接器,而COM2有些使 用的是老式的DB25针连接器。

    3.磁盘接口  

    1)IDE接口  

    IDE接口也叫做ATA端口,只可以接两个容量不超过528M的硬盘驱动器,接口的成本很低,因此在386、486时期非常流行。但大多数IDE接口不支持DMA数据传送,只能使用标准的PCI/O端口指令来传送所有的命令、状态、数据。几乎所有的586主板上都集成了两个40针的双排针IDE接口插座,分别标注为IDE1和IDE2。

    2)EIDE接口  

    EIDE接口较IDE接口有了很大改进,是目前最流行的接口。首先,它所支持的外设不再是2个而是4个了,所支持的设备除了硬盘,还包括CD-ROM驱动器磁盘备份设备等。其次,EIDE标准取消了528MB的限制,代之以8GP限制。第三,EIDE有更高的数据传送速率,支持PIO模式3和模式4标准。

    4.SCSI接口  

    SCSI(SmallComputerSystemInterface)小计算机系统接口,在做图形处理和网络服务的计算机中被广泛采用SCSI接口的硬盘。除了硬盘以外,SCSI接口还可以连接CD-ROM驱动器、扫描仪和打印机等,它具有以下特点:  

    *可同时连接7个外设;  

    *总线配置为并行8位、16位或32位;  

    *允许最大硬盘空间为8.4GB(有些已达到9.09GB);   

    *更高的数据传输速率,IDE是2MB每秒,SCSI通常可以达到5MB每秒,FASTSCSI(SCSI-2)能达到10MB每秒,最新的SCSI-3甚至能够达到40MB每秒,而EIDE最高只能达到16.6MB每秒;  *成本较IDE和EIDE接口高很多,而且,SCSI接口硬盘必须和SCSI接口卡配合使用,SCSI接口卡也比IED和EIDE接口贵很多。  

    *SCSI接口是智能化的,可以彼此通信而不增加CPU的负担。在IDE和EIDE设备之间传输数据时,CPU必须介入,而SCSI设备在数据传输过程中起主动作用,并能在SCSI总线内部具体执行,直至完成再通知CPU。

    5.USB接口  

    最新的USB串行接口标准是由Microsoft、Intel、Compaq、IBM等大公司共同推出,它提供机箱外的热即插即用连接,用户在连接外设时不用再打开机箱、关闭电源,而是采用“级联”方式,每个USB设备用一个USB插头连接到一个外设的

USB插座上,而其本身又提供一个USB插座给下一个USB设备使用,通过 这种方式的连接,一个USB控制器可以连接多达127个外设,而每个外设间的距离可达5米。USB统一的4针圆形插头将取代机箱后的众多的串/并口(鼠标、MODEM)键盘等插头。USB能智能识别USB链上外围设备的插入或拆卸。除了能够连接键盘、鼠标等,USB还可以连接ISDN、电话系统、数字音响、打印机以及扫描仪等低速外设。

    三、I/O扩展槽  

    I/O扩展槽即I/O信号传输的路径,是系统总线的延伸,可以插入任意的标准选件,如显示卡、解压卡、MODEM卡和声卡等。通过I/O扩展槽,CPU可对连接到该通道的所有I/O接口芯片和控制卡寻址访问,进行读写。  

    根据总线的类型不同,主板上的扩展槽可分为ISA、EISA、MAC、VESA和PCI几种。  

    1)ISA插槽:黑色,分为8位、16位两种。16位的扩展槽可以插8位和16位的控制卡,但8位的扩展槽只能插8位卡。  

    2)EISA插槽:棕色,外型、长度与16位的ISA卡一样,但深度较大,可插入ISA与EISA控制卡。  

    3)VESA插槽:棕色,位于16位ISA扩展插槽的下方,与ISA插槽配合使用。  

    4)PCI插槽:白色,与VESA插槽一样长,与ISA插槽平行,不需要与ISA插槽配合使用,而且只能插入PCI控制卡。由于主板的空间有限,PCI插槽要占用ISA插槽的位置

关键字:计算机接口  系统总线  串行接口 引用地址:关于计算机接口的小结

上一篇:通过USB总线为电池充电
下一篇:基于CH375接口电路的LPT-USB打印机驱动器的设计与实现

推荐阅读最新更新时间:2024-05-02 21:56

串行接口的工作原理和实现
串口的结构和工作原理 通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),通常称作UART。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片,UART通常被集成于其他通讯接口的连结上。 uART使用标准的CMOS逻辑电平(0~5v、0~3.3 V、0~2.5V或0~1.8V四种)来表示数据,高电平为1,低电平为0。为了增强数据的抗干扰能力,提高传输长度,通常将CMOS逻辑电平转换为RS-232逻辑电平(3~15v以o表示,-3~-15V以1表示)。 上图为串行接口的原理图,可以分为三部分分别为发送缓冲寄存器,波特率发生器,接
[单片机]
<font color='red'>串行接口</font>的工作原理和实现
AVR单片机(学习ing)—(十)、ATMEGA16的同步串行接口SPI—02
1)那就是在之前的介绍中说过,在说一遍~~ 主机和从机的两个移位寄存器可以被认为是一个公开的16位环形移位寄存器,当数据从主机移向从机时,同时从机饿数据也向相反的放向移向主机。这就意味着在一个以为周期内,主机和从机的数据进行了交换。(不过这个例子里没有用到这个,下个会用到~~呵呵~~),早知道对谁都好~~ 2)配置为SPI主机时,SPI接口不自动控制SS引脚,必须由用户软件来处理。还有配置为从机时,只要SS引脚为高,SPI接口将一直保持睡眠状态,并保持MISO为三态。(这个章节的第一篇文章有详细的介绍~~自己可以看看~~) 3)SPI系统的发送方向只有一个缓冲器,而接收方向有两个缓冲器。也就是说,在发送时一定要等到移位过程全部结束
[单片机]
AVR单片机(学习ing)—(十)、ATMEGA16的同步<font color='red'>串行接口</font>SPI—02
具有单片机串行接口的汽车电子驱动器
    摘要: MC33298是Motorola公司推出的新型汽车电子驱动器,它具有8路输出,可由8位串行控制。MC33298所具有的独特的串行外设接口(SPI)可以使其和各种单片机直接相连以控制不同的负载。文中介绍了MC33298的特点、功能和工作原理,并给出了它的几种典型的接口应用电路。     关键词: 驱动器 串行接口 单片机 MC22298 1 概述 MC33298是一种较为新颖的汽车驱动器,它具有8路输出的低边功率开关,由8位串行控制。MC33298采用新型集成工艺,内含集成CMOS逻辑、双极性MOS模拟电路和DMOS功率场效应管等多种电路。由于该芯片具有串行外设接口(SPI),所以能和多种单
[半导体设计/制造]
单片机小白学步(18) 单片机/计算机系统概述:通信接口与协
前面说了信息与数据的概念,这里要说的是与之关系密切的问题 通信。 通信 何为通信?在英文中,通信用Communication表示,这个词也有交流的意思。实际上,通信和交流确实是一样的意思。不过在汉语中,交流常用来表示人与人之间的交流;而通信一般用于比较专业正式的场合,也就是所谓的术语。 人与人之间的交流,是信息交换的过程;微机系统或模块之间的通信,就是数据传输的过程了。 接口 人在用语言交谈时,需要用嘴说话,用耳朵听,通过空气来传播。信息的传递依赖嘴巴和耳朵来进行发送和接收。 微机系统的通信,则利用电、光等媒介。最常用的是电,表现在数字电路中,就是高低电平的变化。单片机的IO口能实现高低电平的收发,认为它是一种通信接口。接
[单片机]
基于DSP的绝对式光电编码器串行接口设计
摘要: 为了实现SSI接口的绝对式光电编码器在电机伺服控制系统中对电机位置的检测,采用了DSP芯片TMS320F2812的通用I/O口模拟SSI接口与绝对式编码器之间的通信,编写了模拟SSI接口通信时序程序并做了绝对式编码器位置检测实验,获得了绝对式编码器全范围的输出值,单圈数值为0~25536,经4 096圈可输出范围0~268 435 456数值。得到了绝对式编码器在电机伺服控制系统中可实现位置精确采集和精确控制以及利用通用I/O口,实现SSI接口通信,其具有设计简单、成本低、易维护、位置检测精确以及可替代专用解码芯片的特点。 关键词: 绝对编码器;DSP;串行通信SSI;TMS320F2812 0 引言 在电机伺
[嵌入式]
基于DSP的绝对式光电编码器<font color='red'>串行接口</font>设计
ARM·串行接口电路
*在通信领域内,有两种数据通信方式:并行通信和串行通信 *串口的数据传输是以串行方式进行的。串口在数据通信中,一次只传输一个比特的数据。 *串行数据的传输速度用bps或波特率来描述 【UART】 发送数据时,CPU将数据写入UART,UART按照一定的格式从一个管脚TxD上串口发出; 接受数据时,UART检测另一个管脚RxD上的信号,将串行数据放在缓冲区中,CPU即可读。 (UART之间是以全双工方式传输数据) UART使用标准TTL/CMOS逻辑电平表示数据 *0-5v,0-3.3v,0-2.5v或0-1.8v *高电平表示1,低电平表示0 但是在外围电平中,为了增强数据的抗干扰能力、提高传输长度,通
[单片机]
MCS-51系列单片机串行接口控制寄存器SCON
MCS-51系列 单片机 串行口控制寄存器SCON是一个特殊功能寄存器,地址为98H,具有位寻址功能。SCON的格式如下:   各位功能说明如下:      1.SM0、SM1:串行口的工作方式选择位。      2.SM2:多机通信控制位。      对于于方式2和方式3,如SM2置为1,则只有接收到的第9位数据(RB8)为“1”,才激活接收中断标志位RI;而当SM2置为0时,则不论第9位数据为“0”还是为“1”,都将前8位数据装入SBUF中,并置位RI产生中断请求。对于方式1,如SM2=1,则只有接收到有效的停止位才会激活RI。对于方式0,SM2应该为0。      3.REN:允许串行接收位。      REN位
[单片机]
MCS-51系列单片机<font color='red'>串行接口</font>控制寄存器SCON
MSP430与液晶显示器的串行接口方案
摘要:针对利用微控制器(MCU)控制液晶显示驱动器(LCD)的应用开发实例,提出一种采用串行方式来设计微控制器和液晶显示驱动器之间接口的方案。该方案是在现有点阵式液晶显示屏上附加一个MCU,通过程序设计利用MCU的I/O端口去模拟I2C串行总线,从而实现利用MCU去控制LCD的目的;同时介绍一种在图符液晶显示系统中显示动态曲线的技术和实现方法。 关键词:液晶显示驱动器 I2C串行总线 MSP430 1 概述 点阵式液晶与外部的硬件接口简单,能以点阵或图形方式显示出各种信息,因此在电子设计中得到广泛应用。但是,对它的接口设计必须遵循一定的硬件和时序规范,不同的液晶显示驱动器,可能需要采用不同的接口方式和控制指令才能够实现所需
[单片机]
小广播
最新嵌入式文章
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved