262.微機接口簡介&功能&組成

1.簡介

　　隨着計算機的不斷髮展，單獨的計算機已不能知足人們的須要，計算機的擴展能力成爲人們認識電腦的一個重要的性能指標，經常使用的接口有鼠標、鍵盤接口，打印機接口、掃描儀接口等。

　　微機經常使用接口外觀圖以下圖所示，這是一個微機主板，主要由CPU插槽、PCI擴展槽、內存插槽、BIOS、CMOS電池、CMOS跳線、ATX電源插座、音頻接口、AGP擴展槽、USB接口、鼠標接口、鍵盤接口等組成。

　　微機接口（interface）就是微處理器CPU與「外部世界」的鏈接電路，是CPU與外界進行信息交換的中轉站。好比源程序或原始數據要經過接口從輸入設備送進去，運算結果要經過接口向輸入設備送出來；控制命令經過接口發出去，現場狀態經過接口取進來，這些來往信息都要經過接口進行變換與中轉。這裏所說的「外部世界」是指除CPU自己之外的全部設備或電流，包括存儲器、I/O設備、控制設備、測量設備、通訊設備、多媒體設備、A/D與D/A轉換器等。

　　從下圖能夠看出，各種外部設備（簡稱外設）和存儲器，都是經過各自的接口電路連到微機系統的總線上去的，所以用戶能夠根據本身的要求，選用不一樣類型的外設，設置相應的接口電路，把它們掛到系統總線上，構成不一樣用途、不一樣規模的應用系統。

 

 

 

2.接口功能

從解決CPU與外設在鏈接時存在的矛盾的觀點來看，通常有以下功能

（1) 對外部設備的尋址功能

在微機系統中通常有多種外設，在同一種外設中也可能有多臺，而一個CPU在同一時間裏只能與一臺外設交換信息，這就要在接口中設置I/O端口地址譯碼電路對外設進行尋址。CPU將I/O設備的端口地址代碼送到接口中的地址譯碼電路，並經譯碼電路，把地址代碼翻譯成I/O設備的選擇信號。通常是把高位地址用於接口芯片選擇，低位地址進行芯片內部寄存器的選擇，以選定須要與本身交換信息的設備端口，只有被選中的設備才能與CPU進行數據交換或通訊。沒有選中的設備，就不能與CPU交換數據。

 

（2) 信號轉換功能

外部設備的信號電平可能不是TTL電平或CMOS電平，所以須要由接口電路來完成信號電平的轉換。

 

（3) 數據緩衝功能

外部設備的工做速率遠遠低於CPU的速率，爲了提升CPU的工做效率並避免丟失數據，接口中必須有數據緩衝器。接口中設置的數據緩存寄存器做爲二者之間的中介，暫存發送方發出的數據，等待接收方在足夠的時間內取走數據。藉助於數據緩衝器，高速工做地CPU與低速工做地外部設備之間的數據交換能夠協調進行。因爲數據緩存器直接連在系統數據總線上，所以它應具備三態特性(高電平，低電平，高阻態)。

 

（4) 聯絡功能

接口應當具有握手信號。CPU送來的控制信號、外部設備的工做情況以及應答信號都要經過接口與CPU以「握手聯絡」的方式進行交互。

 

（5) 中斷管理功能

CPU與外設之間的通訊採用中斷方式，有利於提升CPU的利用率。

 

（6) 可編程功能

爲了使接口具備較強的靈活性、可擴充性以適應多種工做方式或工做狀態，接口應具備可編程的特性。
上述功能並不是要求每種接口都具有，對不一樣用途的微機系統，其接口功能不一樣，接口電路的複雜程度大不同。但前3種功能是接口電路中的核心部分，是通常接口都須要的。

 

3.接口組成

爲了實現上述各類功能，接口須要有物理基礎——硬件，予以支撐；還要有相應的程序——軟件，予以驅動。因此，一個可以實際運行的接口，應由硬件和軟件兩部分組成。

3.1 硬件電路

接口電路的基本結構如圖所示。三總線:地址總線AB、數據總線DB以及控制總線CB與CPU鏈接。地址總線AB用來提供訪問接口電路的地址信息。數據總線DB用來與接口電路交換數據信息、狀態信息和命令信息。控制總線CB包括I/O、…、INTR等信號線。

 

 

 

3.2 軟件編程

爲了加強接口實用範圍，半導體廠商通常按照通用型、可編程模式設計製做可編程接口芯片。所以，爲了使用接口，須要爲CPU編寫專門的接口程序。接口程序多由彙編語言編程實現，通常包括初始化接口芯片、肯定數據傳輸方式、控制接口硬件動做等主要功能。