262.微机接口简介&功能&组成

1.简介

　　随着计算机的不断发展，单独的计算机已不能满足人们的需要，计算机的扩展能力成为人们认识电脑的一个重要的性能指标，常用的接口有鼠标、键盘接口，打印机接口、扫描仪接口等。

　　微机常用接口外观图如下图所示，这是一个微机主板，主要由CPU插槽、PCI扩展槽、内存插槽、BIOS、CMOS电池、CMOS跳线、ATX电源插座、音频接口、AGP扩展槽、USB接口、鼠标接口、键盘接口等组成。

　　微机接口（interface）就是微处理器CPU与“外部世界”的连接电路，是CPU与外界进行信息交换的中转站。比如源程序或原始数据要通过接口从输入设备送进去，运算结果要通过接口向输入设备送出来；控制命令通过接口发出去，现场状态通过接口取进来，这些来往信息都要通过接口进行变换与中转。这里所说的“外部世界”是指除CPU本身以外的所有设备或电流，包括存储器、I/O设备、控制设备、测量设备、通信设备、多媒体设备、A/D与D/A转换器等。

　　从下图可以看出，各类外部设备（简称外设）和存储器，都是通过各自的接口电路连到微机系统的总线上去的，因此用户可以根据自己的要求，选用不同类型的外设，设置相应的接口电路，把它们挂到系统总线上，构成不同用途、不同规模的应用系统。

 

 

 

2.接口功能

从解决CPU与外设在连接时存在的矛盾的观点来看，一般有如下功能

（1) 对外部设备的寻址功能

在微机系统中一般有多种外设，在同一种外设中也可能有多台，而一个CPU在同一时间里只能与一台外设交换信息，这就要在接口中设置I/O端口地址译码电路对外设进行寻址。CPU将I/O设备的端口地址代码送到接口中的地址译码电路，并经译码电路，把地址代码翻译成I/O设备的选择信号。一般是把高位地址用于接口芯片选择，低位地址进行芯片内部寄存器的选择，以选定需要与自己交换信息的设备端口，只有被选中的设备才能与CPU进行数据交换或通信。没有选中的设备，就不能与CPU交换数据。

 

（2) 信号转换功能

外部设备的信号电平可能不是TTL电平或CMOS电平，因此需要由接口电路来完成信号电平的转换。

 

（3) 数据缓冲功能

外部设备的工作速率远远低于CPU的速率，为了提高CPU的工作效率并避免丢失数据，接口中必须有数据缓冲器。接口中设置的数据缓存寄存器作为两者之间的中介，暂存发送方发出的数据，等待接收方在足够的时间内取走数据。借助于数据缓冲器，高速工作地CPU与低速工作地外部设备之间的数据交换可以协调进行。由于数据缓存器直接连在系统数据总线上，因此它应具有三态特性(高电平，低电平，高阻态)。

 

（4) 联络功能

接口应当具备握手信号。CPU送来的控制信号、外部设备的工作状况以及应答信号都要通过接口与CPU以“握手联络”的方式进行交互。

 

（5) 中断管理功能

CPU与外设之间的通信采用中断方式，有利于提高CPU的利用率。

 

（6) 可编程功能

为了使接口具有较强的灵活性、可扩充性以适应多种工作方式或工作状态，接口应具有可编程的特性。
上述功能并非要求每种接口都具备，对不同用途的微机系统，其接口功能不同，接口电路的复杂程度大不一样。但前3种功能是接口电路中的核心部分，是一般接口都需要的。

 

3.接口组成

为了实现上述各种功能，接口需要有物理基础——硬件，予以支撑；还要有相应的程序——软件，予以驱动。所以，一个能够实际运行的接口，应由硬件和软件两部分组成。

3.1 硬件电路

接口电路的基本结构如图所示。三总线:地址总线AB、数据总线DB以及控制总线CB与CPU连接。地址总线AB用来提供访问接口电路的地址信息。数据总线DB用来与接口电路交换数据信息、状态信息和命令信息。控制总线CB包括I/O、…、INTR等信号线。

 

 

 

3.2 软件编程

为了增强接口实用范围，半导体厂商一般按照通用型、可编程模式设计制作可编程接口芯片。因此，为了使用接口，需要为CPU编写专门的接口程序。接口程序多由汇编语言编程实现，一般包括初始化接口芯片、确定数据传输方式、控制接口硬件动作等主要功能。