发布时间 : 星期一 文章微型计算机接口技术及应用课后习题答案 - - 第四版 - - - - 刘乐善更新完毕开始阅读
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300H～31FH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AEN＝0，这有何意义？
AEN＝1，表示正在进行DMA操作，在I/O端口地址译码电路中，常常令AEN＝0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：
A9 A8 A7 & 1 …AEN 1 IOR 1 12、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 Y 5 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？
如果S2和S1合上（ON）；S3和S0断开（OFFY5） ， 有效时，各位地址
线的状态如下： A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 1 0 0 1 0 1 0 1 S3 S2 S1 S0 开 合 合 开 所以，这种开关状态下， Y 5 的地址范围是254H～257H；而DIP开关在原来的开关状态下， 的地址范围是314H～317H。这两个地址范围A9～A6Y5
A3 A2 A1 A0 1 ≥1 1 1 & Y 的状态不同，因为A9～A6的状态是由开关的状态决定的；而二者的A5～A2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f收、发＝波特率?波特因子，所以8253输出的频率应该是
fOUT?4800?16＝76800Hz，由此可计算出8253的定时常数：
fCLK1.1931816?106N＝??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、IF＝1，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：①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；②2个8位口和2个4位口，24根I/O信号线全部由用户控制；③无专用联络信号线；无固定时序；无确定的状态字；④单向I/O
方式1的特点：①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；②A、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；③有专用联络信号线；有固定时序；有确定的状态字；④单向I/O
方式2的特点：①A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；②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。