2022年微型计算机接口技术及应用课后习题答案__第四版____刘乐善 .pdf

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1、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

2、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

3、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

4、）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。习题二名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 3

5、、 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 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。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

6、 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？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：& A9A8A7A21 A3A1A0& 1 1 1 1 1 AEN IOR 1 Y 12、在独立编址方式下， CPU 采用什

7、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 输出端的地址范围，并与图中在DIP 开关原来的状态下输出端所产生的地址范围进行比较，有何变化？如果 S2和 S1合上（ ON） ；S3和 S0断开（ OFF） ，有效时，各位地址线的状态如下：A9A8A7A6A5A4A3A21 0 0 1 0 1 0 1 S3S2S1S0开合合开所以，这种开关状态下，的地址范围是254H257H；而 D

8、IP 开关在原来的开关状态下，的地址范围是314H317H。这两个地址范围A9A6Y5Y5Y5Y5Y5名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 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

9、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

10、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 于波特因子波特率收、发f， 所 以8253输 出 的 频 率 应 该 是Hz76800164800OUTf，由此可计算出8253的定时常数：165 .1576800101931816. 1N6OUTCLKff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

11、 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

12、、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：INTA 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - （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

13、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）

14、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

15、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

16、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 口名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - -

17、- - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 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

18、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -