微型计算机接口技术及应用课后习题答案__第四版.docx

习题一2、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。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。9、分析和设计接口电路的基本方法是什么？分析和设计接口电路通常采用两侧分析法和硬软件结合法相结合：（1） 两侧分析法：CPU 一侧，主要是了解 CPU 的类型、它提供的数据线的宽度、地址线的宽度、控制线的逻辑定义、时序关系的特点；外设一侧， 主要是了解被连接外设的外部特性及被控外设的工作过程（2） 硬软件结合法：硬件设计主要是合理选用外围接口芯片、有针对性地设计附加电路；软件设计可以采用汇编语言（或高级语言）直接对低层硬件 编程，也可以采用 DOS 系统功能调用和 BIOS 调用编程。习题二3、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：（1） 凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用（2） 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（3） 一般，用户可使用 300H31FH 地址，这是 IBMPC 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。5、在 I/O 端口地址译码电路中常常设置 AEN0，这有何意义？ AEN1，表示正在进行 DMA 操作，在 I/O 端口地址译码电路中，常常令AEN0 时，译码输出才有效，这样做的目的是为了避免在 DMA 操作周期中， 由 DMA 控制器对这些以非 DMA 方式传送的 I/O 端口执行 DMA 方式的传送。6、若要求 I/O 端口地址为 374H，则在图 2.1（b）中的输入地址线要作哪些改动？Y为了使 I/O 端口的地址为 374H，图 2.1（b）中地址线 A2、A8 后的非门去掉，而在地址线 A3、A7 后面加上非门。即修改后地址线 A0、A1、A3、A7 后有非门，其余地址线后无非门。如图所示：A9 A8 A71&A3 A211A11&A01AEN1IOR112、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。19、若将图 2.3 中 DIP 开关状态设置为：S2 和 S1 合上（ON）；S3 和 S0 断开（OFF），试指出 74LS138 输出端Y5 的地址范围，并与图中在 DIP 开关原来的状态下Y5输出端所产生的地址范围进行比较，有何变化？5如果 S2 和 S1 合上（ON）；S3 和 S0 断开（OFYF），有效时，各位地址线的状态如下：A9A8A7A6A5A4A3A210010101S3开S2合S1合S0开所以，这种开关状态下， Y5 的地址范围是 254H257H；而 DIP 开关在原来的开关状态下，Y5的地址范围是 314H317H。这两个地址范围 A9A6的状态不同，因为 A9A6 的状态是由开关的状态决定的；而二者的 A5A2 是相同的，因为它们不受开关状态的影响。习题三2 微机系统的定时有哪两类？何谓时序配合？微机系统中的定时分为内部定时和外部定时两类。内部定时是指计算机本身运行的时间基准或时序关系，是用户无法更改的。 外部定时是指外部设备实现某种功能时，本身所需要的一种时序关系，需要用户根据外设的要求进行安排。时序配合是指用户在考虑外设与 CPU 连接时，不能脱离计算机的定时要求， 即以计算机的时序关系为依据来设计外部定时机构，以满足计算机的时序要求。 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。10 利用 8253 作为波特率发生器，当 CLK1.1931816MHz，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 f收、发波特率´ 波特因子 ， 所 以8253输 出 的 频 率 应 该 是fOUT = 4800´1676800Hz ，由此可计算出 8253 的定时常数：N fCLK1.1931816´106=» 15.5 » 16fOUT76800习题五2.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：（4） 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、IF1，当前指令执行完毕就进入响应阶段（5） 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 INTA 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（6） 中断服务：CPU 执行中断服务程序，为中断源服务（7） 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。12.8259A 具有哪些工作方式和中断操作功能？指出与这些功能相对应的命令字（ICW/OCW）的内容？8259A 的工作方式有以下几种：（1） 引入中断请求的方式：有边沿触发和电平触发两种；中断服务方式有向量式中断和查询式中断两种；（2） 与系统总线的连接方式：缓冲方式和非缓冲方式两种；（3） 屏蔽中断的方式：通常屏蔽和特殊屏蔽两种方式；（4） 优先级排队的方式：固定优先级和循环优先级（优先级轮换）两种， 循环优先级又分为指定轮换和自动轮换两种；（5） 中断结束的方式：自动结束方式和非自动结束方式两种8259A 的中断操作功能有以下几个：（1） 设置中断触发方式、选择 8259A 芯片的数目由 ICW1 完成；（2） 设置中断类型号的高五位由 ICW2 完成；（3） 设置级联方式具体的连接情况（主片的哪些中断申请端连有从片； 从片与主片的哪个中断申请端相连）由 ICW3 完成；（4） 设置特定完全嵌套方式、缓冲方式和中断结束方式ICW4 完成；（5） 设置对各中断源的屏蔽与开放状态由 OCW1 完成；（6） 设置优先级轮换及发中断结束命令由 OCW2 完成；（7） 设置特殊屏蔽方式、查询式中断的服务方式、选择要读出的寄存器由 OCW3 完成；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。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。5、可编程并行接口芯片 8255A 有哪几种工作方式？各自的特点何在？8255A 有 3 种工作方式，其中 A 口可工作于方式 0、方式 1 和方式 2；B 口只能工作于方式 0 和方式 1。方式 0 的特点：是基本输入/输出方式，输出有锁存功能，输入有缓冲功能，采用无条件方式或查询方式与 CPU 交换信息；2 个 8 位口和 2 个 4 位口， 24 根 I/O 信号线全部由用户控制；无专用联络信号线；无固定时序；无确定的状态字；单向 I/O方式 1 的特点：是选通（应答）输入/输出方式，输入、输出都具有锁存功能，采用查询方式或中断方式与 CPU 交换信息；A、B 口作为数据口，C 口部分引脚作专用联络信号线，这些信号线用户不能指定为其他用途；有专用 联络信号线；有固定时序；有确定的状态字；单向 I/O方式 2 的特点：A 口为双向选通（应答）输入/输出方式，采用查询方式或中断方式与 CPU 交换信息；有专用联络信号线；有固定时序；有确定的状态字；联络线定义、时序及状态字都是方式 1 输入和输出的组合。10、根据图 7.15 两级微机双向并行接口逻辑电路，试编写主机（PC 微机）的接收程序，要求 PC 微机通过 8255A 的 PA 口以中断方式读取从机（8031 单片机） 传来的状态信息。1、串行通信有哪些特点?解： （1）需要的通信线少(通常为两条)，特别适合于远距离传送；（2）传送速度较并行通信慢。