计算机接口技术

第1章概述1

1.1接口的基本任务与接口技术的发展概况1

1.1.1接口的基本任务1

1.1.2接口技术的发展概况1

1.2接口的层次概念2

1.2.1硬件分层3

1.2.2软件分层3

1.2.3接口技术内容的划分3

1.3设备接口4

1.3.1设备接口的功能4

1.3.2设备接口的组成5

1.3.3设备接口与CPU交换数据的方式6

1.3.4分析与设计设备接口电路的基本方法6

1.4接口电路设计的解决方案8

1.4.1接口电路的配置方式9

1.4.2接口电路的构成9

习题110

第2章总线技术11

2.1总线的作用与组成11

2.1.1总线的作用11

2.1.2总线的组成11

2.2总线的性能参数12

2.3总线数据传输过程及其握手方式13

2.3.1总线数据传输过程13

2.3.2总线数据传输过程的握手方式13

2.4总线的分类与层次化结构15

2.4.1总线的分类15

2.4.2总线的层次化结构16

2.5总线标准和总线插槽18

2.5.1总线标准18

2.5.2总线插槽18

2.63种典型的总线192.6.1ISA总线19

2.6.2PCI总线21

2.6.3AMBA总线33

习题233

第3章I/O端口地址译码技术35

3.1I/O地址空间35

3.2I/O端口35

3.2.1什么是端口35

3.2.2端口的共用技术36

3.2.3I/O端口编址方式36

3.2.4I/O端口访问37

3.3I/O端口地址分配及选用的原则38

3.3.1早期微机I/O地址的分配38

3.3.2现代微机I/O地址的分配39

3.3.3I/O端口地址选用的原则39

3.4I/O端口地址译码40

3.4.1I/O端口地址译码的方法40

3.4.2I/O端口地址译码电路的输入与输出信号线40

3.4.3CS的物理含义41

3.5设计I/O端口地址译码电路时应注意的问题41

3.6I/O端口地址译码电路举例41

习题347

第4章基于MIPSfpga的微处理器系统49

4.1MIPSfpga处理器49

4.1.1概述49

4.1.2MIPSfpga处理器核50

4.2MIPSfpga处理器的接口53

4.2.1MIPSfpga处理器接口54

4.2.2AHBLite总线接口55

4.2.3FPGA开发板接口56

4.2.4EJTAG接口574.3MIPSfpga处理器系统57

4.3.1AMBA总线规范57

4.3.2AXI4总线规范58

4.3.3基于AXI4接口模块的MIPSfpga处理器系统65

习题467

第5章并行接口69

5.1并行接口的特点69

5.2PPI8255并行接口69

5.2.1PPI接口芯片70

5.2.2PPI接口实例: 步进电机控制接口设计73

5.2.3PPI接口实例: 声光报警器接口设计76

5.3GPIO接口79

5.3.1GPIO的基本概念79

5.3.2GPIO的结构79

5.3.3基于AHBLite总线的GPIO应用实例80

习题582

第6章串行接口83

6.1串行通信的基本概念83

6.1.1串行通信的基本特点83

6.1.2串行通信的工作方式83

6.1.3串行通信数据传输的基本方式84

6.1.4串行通信中的调制与解调84

6.2串行通信协议85

6.2.1串行通信中的传输速率控制85

6.2.2串行通信中的差错检测87

6.2.3串行通信中的数据格式88

6.3串行通信接口标准91

6.3.1RS232C标准91

6.3.2RS485标准93

6.3.3SPI标准96

6.4串行通信接口电路986.4.1串行通信接口电路的基本任务98

6.4.2串行通信接口电路的解决方案99

6.5RS232C标准的串行通信接口电路设计100

6.5.1设计要求100

6.5.2设计方案分析100

6.5.3电路与程序设计103

6.6基于UART的串行通信接口电路104

6.6.1设计要求104

6.6.2设计方案分析105

6.6.3电路与程序设计111

习题6113

第7章中断技术115

7.1中断的概念115

7.2中断的类型115

7.2.1外部中断116

7.2.2内部中断116

7.3中断系统117

7.3.1中断系统的组成117

7.3.2中断系统的功能118

7.4中断程序入口地址的处理方式121

7.4.1向量中断121

7.4.2非向量中断122

7.5Intel中断系统123

7.5.1Intel中断系统的组成123

7.5.2中断控制器PIC82C59A123

7.5.3Intel系统中断资源的应用131

7.5.4中断服务程序设计133

7.6MIPSfpga处理器中断系统136

7.6.1中断兼容模式137

7.6.2向量中断模式139

7.6.3外部中断控制器模式141

7.6.4GPIO中断实例1427.7基于AXI总线接口的中断控制器146

7.7.1特征概述146

7.7.2基本构成147

7.7.3中断处理过程150

7.7.4AXI中断控制器应用实例151

习题7154

第8章DMA传输技术156

8.1DMA传输基本原理156

8.1.1DMA传输的特点156

8.1.2DMA传输过程156

8.2DMA操作157

8.2.1DMA操作类型157

8.2.2DMA操作方式158

8.3DMAC与CPU对系统总线占有权的转移159

8.4Intel DMA系统160

8.4.1Intel DMA系统的组成160

8.4.2可编程DMAC 82C37A161

8.4.3Intel DMA传输的初始化168

8.4.4Intel DMA系统资源的应用168

习题8170

第9章A/D与D/A转换器接口171

9.1模拟量接口的作用171

9.2A/D转换器171

9.2.1A/D转换器的主要技术指标171

9.2.2A/D转换器的外部特性172

9.3A/D转换器接口设计的任务与方法173

9.3.1A/D转换器与CPU的连接173

9.3.2A/D转换器与CPU之间的数据交换方式174

9.3.3A/D转换器的数据在线处理174

9.3.4A/D转换器接口设计需考虑的问题175

9.4A/D转换器中断方式接口电路设计1759.5D/A转换器179

9.5.1D/A转换器的主要技术指标179

9.5.2D/A转换器的外部特性180

9.6D/A转换器接口设计的任务与方法180

9.6.1D/A转换器与CPU的连接180

9.6.2D/A转换器与CPU之间的数据交换方式181

9.6.3D/A转换器接口设计需考虑的问题181

9.7锯齿波三角波发生器接口电路设计181

9.8温度采样接口电路设计184

习题9191

第10章USB设备接口192

10.1USB概述192

10.1.1USB技术的发展192

10.1.2USB标准的设计目标及使用特点193

10.2微机USB系统结构194

10.2.1USB系统的组成194

10.2.2USB通信模型及数据流模型197

10.2.3USB数据传输类型与传输方式201

10.3USB接口与信号定义203

10.3.1USB电缆的物理特性与电气特性203

10.3.2USB信号定义204

10.3.3USB数据编码与解码205

10.4USB设备接口设计基础知识206

10.4.1USB设备接口逻辑结构207

10.4.2USB设备状态及转换208

10.4.3USB设备的配置及描述符210

10.4.4USB设备的标准操作及请求211

10.5大容量USB存储设备设计实例215

10.5.1概述215

10.5.2USB存储设备初始化216

10.5.3USB传输220

习题10223第11章基本人机交互设备接口224

11.1人机交互设备224

11.2键盘224

11.2.1键盘的类型224

11.2.2线性键盘的工作原理225

11.2.3矩阵键盘的工作原理226

11.3LED显示器227

11.3.1LED显示器的工作原理228

11.3.2LED显示器的字形码228

11.3.3LED显示器动态显示的扫描方式229

11.4键盘/LED显示器接口电路设计230

11.4.1键盘/LED显示器接口芯片82C79A的外部特性230

11.4.2键盘/LED显示器接口芯片82C79A的编程模型231

11.5LED显示器接口电路设计235

11.6矩阵键盘接口电路设计237

11.7并行打印机接口标准及接口电路设计238

11.7.1并行打印机接口标准238

11.7.2并行打印机接口电路设计240

习题11242

第12章基于MIPSfpga的GPS定位显示系统设计243

12.1GPS定位显示系统整体设计243

12.1.1系统功能描述243

12.1.2系统设计243

12.2GPS数据采集显示244

12.2.1PmodGPS模块244

12.2.2GPS数据采集驱动模块实现245

12.2.3基于AHBLite总线的GPIO模块实现248

12.3UART通信256

12.3.1PmodBT2模块256

12.3.2UART数据收发驱动模块实现257

12.3.3UART接口实现259

12.4整体功能实现26012.4.1系统底层接口实现260

12.4.2系统PC客户端软件实现261

12.4.3总结262

习题12262

参考文献264