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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 接口的分层次概念 3

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 8

1.4.2 接口电路芯片的选择 8

习题1 9

第2章 总线技术 10

2.1 总线的作用与组成 10

2.2.1 总线的作用 10

2.1.2 总线的组成 10

2.2 总线的性能参数 11

2.3 总线传输的操作过程 12

2.4 总线标准及总线插槽 12

2.5 现代微机总线的新技术 13

2.6 ISA总线 16

2.6.1 ISA总线在多总线结构中的作用 16

2.6.2 ISA总线的信号线定义及插槽 16

2.6.3 ISA总线的特点及应用 17

2.7 PCI总线 18

2.7.1 PCI总线的特点 18

2.7.2 PCI总线的信号线 19

2.7.3 PCI总线的三种地址空间 21

2.7.4 PCI设备 22

2.7.5 PCI设备配置空间 22

2.7.6 PCI配置空间的访问 28

习题2 31

第3章 I/O端口地址译码技术 33

3.1 I/O地址空间 33

3.2 I/O端口 33

3.2.1 什么是端口 33

3.2.2 端口的共用技术 34

3.2.3 I/O端口地址编址方式 34

3.2.4 I/O端口访问 35

3.3 I/O端口地址分配及选用的原则 36

3.3.1 早期微机I/O地址的分配 36

3.3.2 现代微机I/O地址的分配 37

3.3.3 I/O端口地址选用的原则 37

3.4 I/O端口地址译码 38

3.4.1 I/O端口地址译码的方法 38

3.4.2 I/O端口地址译码电路的输入与输出信号线 38

3.4.3 CS的物理含义 39

3.5 设计I/O端口地址译码电路应注意的问题 39

3.6 单个端口地址译码电路的设计 39

3.7 多个端口的I/O地址译码电路的设计 40

3.8 开关式I/O端口地址译码电路的设计 42

3.9 采用GAL的I/O端口地址译码电路设计 43

习题3 45

第4章 定时／计数技术 46

4.1 定时与计数 46

4.2 微机系统中的定时系统 46

4.3 外部定时方法及硬件定时器 47

4.3.1 定时方法 47

4.3.2 定时器 48

4.4 实现外部定时／计数的解决方案 48

4.4.1 定时／计数器82C54A的外部特性 48

4.4.2 定时／计数器82C54A的工作方式 49

4.4.3 定时／计数器82C54A的编程模型 53

4.5 外部定时／计数器的计数初值计算及装入 56

4.5.1 计数初值的计算 56

4.5.2 计数初值的装入 56

4.5.3 计数初值的范围 57

4.6 外部定时／计数器的初始化 57

4.7 定时／计数器的应用 58

4.7.1 系统配置的定时／计数器应用 58

4.7.2 用户扩展的定时／计数器应用 59

4.8 定时／计数器的应用设计举例 59

4.8.1 定时／计数器用作测量脉冲宽度 59

4.8.2 定时／计数器用作定时 61

4.8.3 定时／计数器用作分频 61

4.8.4 定时／计数器同时用作计数与定时 62

4.8.5 定时／计数器用作发声器 64

习题4 67

第5章 中断技术 69

5.1 中断 69

5.2 中断的类型 69

5.2.1 外部中断 70

5.2.2 内部中断 70

5.3 中断号 71

5.3.1 中断号与中断号的获取 71

5.3.2 中断响应周期 71

5.3.3 中断号的分配 72

5.4 中断触发方式与中断排队方式 73

5.4.1 中断触发方式 73

5.4.2 中断排队方式 74

5.5 中断向量与中断向量表 74

5.5.1 中断向量与中断向量表 74

5.5.2 中断向量表的填写 75

5.6 中断处理过程 76

5.6.1 屏蔽中断的处理过程 76

5.6.2 不可屏蔽中断和软中断的处理过程 76

5.7 处理外部中断的解决方案 76

5.7.1 中断控制器82C59A的外部特性 77

5.7.2 中断控制器82C59A的工作方式 77

5.7.3 中断控制器82C59A的编程模型 79

5.7.4 中断控制器对CPU处理中断的支持作用 83

5.8 可屏蔽中断的体系结构及初始化 84

5.8.1 可屏蔽中断的体系结构 84

5.8.2 可屏蔽中断的初始化设置 85

5.9 系统中断资源的应用 87

5.9.1 修改中断向量 87

5.9.2 编写中断服务程序 89

5.10 中断服务程序设计 89

5.10.1 主中断控制器的中断服务程序设计 89

5.10.2 从中断控制器的中断服务程序设计 92

习题5 95

第6章 DMA传输技术 96

6.1 DMA传输方式 96

6.1.1 DMA传输的特点 96

6.1.2 DMA传输的过程 96

6.2 DMA操作 97

6.2.1 DMA操作类型 97

6.2.2 DMA操作方式 98

6.3 DMA控制器与CPU之间的总线控制权转移 98

6.3.1 DMA控制器的两种工作状态 98

6.3.2 DMA控制器获得总线控制权和进行DMA传输的过程 99

6.4 DMA传输的解决方案 100

6.4.1 DMA控制器82C37A的外部特性 100

6.4.2 DMA控制器82C37A的编程模型 101

6.5 DMA体系结构及初始化 106

6.5.1 DMA体系结构的组成 106

6.5.2 DMA传输的初始化设置 108

6.6 系统DMA资源的应用 108

6.6.1 DMA传输参数设置的内容 108

6.6.2 DMA传输参数设置的程序 109

习题6 110

第7章 并行接口 111

7.1 并行接口的特点 111

7.2 组成并行接口电路的元器件 111

7.3 并行接口电路的解决方案 112

7.3.1 通用并行接口82C55A的外部特性 112

7.3.2 通用并行接口82C55A的工作方式 113

7.3.3 通用并行接口82C55A的编程模型 114

7.4 步进电机控制接口设计 116

7.5 声－光报警器接口电路设计 120

习题7 124

第8章 串行通信接口 126

8.1 串行通信的基本概念 126

8.1.1 串行通信的基本特点 126

8.1.2 串行通信的工作制式 127

8.1.3 串行通信数据传输的基本方式 127

8.1.4 串行通信中的调制与解调 128

8.2 串行通信协议 128

8.2.1 串行通信中的传输速率控制 128

8.2.2 串行通信中的差错检测 130

8.2.3 串行通信中的数据格式 131

8.3 串行通信接口标准 134

8.3.1 RS-232C标准 135

8.3.2 RS-485标准 137

8.4 串行通信接口电路 139

8.4.1 串行通信接口电路的基本任务 139

8.4.2 串行通信接口电路的解决方案 140

8.5 RS-232C标准的串行通信接口电路设计 141

8.5.1 设计要求 141

8.5.2 设计方案分析 141

8.5.3 电路与程序设计 145

8.6 RS-485标准的串行通信接口电路设计 148

8.6.1 设计要求 148

8.6.2 设计方案分析 148

8.6.3 电路与程序设计 149

8.7 基于UART的串行通信接口电路 153

8.7.1 设计要求 153

8.7.2 设计方案分析 153

8.7.3 电路连接与程序设计 157

习题8 159

第9章 A/D与D/A转换器接口 161

9.1 模拟量接口的作用 161

9.2 A/D转换器 161

9.2.1 A/D转换器的主要技术指标 162

9.2.2 A/D转换器的外部特性 162

9.3 A/D转换器接口设计的任务与方法 163

9.3.1 A/D转换器与CPU的连接 163

9.3.2 A/D转换器与CPU之间的数据交换方式 164

9.3.3 A/D转换器的数据在线处理 164

9.3.4 A/D转换器接口设计需考虑的问题 164

9.4 查询方式的ADC接口电路设计 165

9.5 中断方式的ADC接口电路设计 167

9.6 DMA方式的ADC接口电路设计 172

9.7 D/A转换器 174

9.7.1 D/A转换器的主要技术指标 174

9.7.2 D/A转换器的外部特性 175

9.8 D/A转换器接口设计的任务与方法 175

9.8.1 D/A转换器与CPU的连接 175

9.8.2 D/A转换器与CPU之间的数据交换方式 175

9.8.3 D/A转换器接口设计需考虑的问题 176

9.9 锯齿波三角波发生器接口电路设计 176

习题9 180

第10章 基本人机交互设备接口 181

10.1 人机交互设备 181

10.2 键盘 181

10.2.1 键盘的类型 181

10.2.2 线性键盘的工作原理 182

10.2.3 矩阵键盘工作的动态扫描技术 184

10.3 LED显示器 185

10.3.1 LED显示器的工作原理 185

10.3.2 LED显示器的字形码 185

10.3.3 LED显示器动态显示的扫描方式 186

10.4 键盘／LED接口电路解决方案 187

10.4.1 键盘／LED接口芯片82C79A的外部特性 187

10.4.2 键盘／LED接口芯片82C79A的编程模型 188

10.5 LED显示器接口电路设计 192

10.6 矩阵键盘接口电路设计 193

10.7 打印机接口 195

10.7.1 并行打印机接口标准 195

10.7.2 并行打印机接口电路设计 197

习题10 199

第11章 USB设备接口 200

11.1 USB总线概述 200

11.1.1 USB技术的发展 200

11.1.2 USB标准的设计目标及使用特点 201

11.2 微机USB系统结构 202

11.2.1 USB系统的组成 202

11.2.2 USB通信模型及数据流模型 204

11.2.3 USB数据传输类型与传输方式 208

11.3 USB接口与信号定义 210

11.3.1 USB物理特性与电气特性 210

11.3.2 USB信号定义 211

11.3.3 USB数据编码与解码 212

11.4 USB设备接口设计基础知识 213

11.4.1 USB设备接口逻辑结构 214

11.4.2 USB设备状态及转换 215

11.4.3 USB设备的配置及描述符 216

11.4.4 USB设备的标准操作及请求 222

11.4.5 USB设备接口控制器 225

11.5 USB设备接口设计 228

11.5.1 USB设备接口设计方案 228

11.5.2 USB设备接口设计要求 228

11.5.3 实现步骤及关键例程设计 228

习题11 233

第12章 无线通信接口 234

12.1 SPI串行设备接口与无线收发器芯片 234

12.1.1 SPI串行设备接口简介 234

12.1.2 SPI工作方式与原理 235

12.1.3 无线收发模块介绍 236

12.2 无线通信接口的设计 239

12.2.1 设计要求 239

12.2.2 硬件连接 239

12.2.3 软件程序流程 240

12.3 ZigBee网络简介 242

12.3.1 ZigBee的技术特点 243

12.3.2 ZigBee网络层次模型及协议栈简介 243

12.3.3 ZigBee网络中的设备 246

12.3.4 ZigBee无线通信开发解决方案的选择 246

习题12 248

第13章 基于FPGA的接口电路设计 249

13.1 接口电路实现的技术趋势 249

13.2 FPGA设计基础 250

13.2.1 FPGA的工作原理 250

13.2.2 FPGA的设计流程 251

13.2.3 FPGA的开发工具 253

13.3 用Verilog HDL进行电路设计 253

13.3.1 HDL简介 254

13.3.2 VHDL和Verilog HDL的区别 254

13.3.3 基于HDL的电路设计方法 255

13.3.4 Verilog HDL的模块结构 255

13.3.5 Verilog HDL语言的描述方法 256

13.4 并行接8255A的FPGA设计 261

13.4.1 模块划分 261

13.4.2 顶层主模块设计 262

13.4.3 IOB模块和IOBI模块设计 263

13.4.4 8255A内核模块设计 263

13.4.5 控制模块设计 265

13.4.6 C口输出及控制模块设计 268

13.4.7 A/B口输入／输出模块设计 270

13.4.8 多路数据选择模块设计 271

13.5 8255A的功能仿真 271

习题13 272

参考文献 273