本书系统地介绍微型计算机接口技术及应用。涵盖了输入/输出、DMA技术、系统中断技术及I/O接口技术，还介绍了当前PC机普遍使用的USB接口技术和PCI总线等最新知识。本书内容丰富，面向系统，面向应用，除配有大量的例题和习题外，还列举了微机接口技术在实际应用中的例子。
　　本书既可以作为非计算机专业的相关教材，也可作为从事计算机应用的工作人员和大专类相关专业学生的参考书。
　　本书配有教辅。

无

在计算机科学与技术飞速发展的今天，计算机的硬件和软件系统，从类型、数量、功能到完备性等方面，已发展到了前所未有的阶段。计算机接口技术的学习和应用具有特别重要的意义。
　　计算机软硬件系统的构成，无论哪一类，基本是通过将各种高度专业化、集成化的硬件软件功能模块通过接口技术搭建起来，构成所需目标系统的方法来实现。所以，计算机接口技术已经以单元化、集成化、智能化为特征，发展成为一门体系独立的学科技术。
　　本书集系统性、知识性、应用性于一体，在内容选材上，力求全面反映微型计算机接口技术的基本内容，并适当增加了接口技术的较新内容，如USB总线及接口、PCI-X总线、现场总线、高级中断控制（APIC）等内容。本书在介绍单元接口功能的基础上，配有相应的例题及大量的思考与练习。
　　本书在编写方法上，力求由浅入深、通俗易懂。使学生在学习完本课程后，不但掌握各单元接口的结构和工作原理，而且学会通过硬件接口将处理器与外设系统连接起来，并编写软件驱动程序。
　　全书共分10章并加上有参考价值的附录。
　　第1章介绍微型计算机接口技术的概念，包括端口、输入输出方法及相应的基本接口电路。第2章介绍DMA技术原理，并以8237A为例，说明DMA技术的应用。第3章介绍中断系统，并以8259A为例，说明中断的实现方法。第4章全面、系统地介绍了总线的基本概念，着重介绍了目前广泛应用的PCI总线和PCI-X总线。第5、6、8章重点介绍输入输出系统的接口，包括并行通信及接口、串行通信及接口、A/D转换及接口、D/A转换及接口。通过8255A、8253、8250、8251A及各种A/D、D/A等芯片，说明了上述单元接口的实现方法及应用。第7章较系统地描述了通用串行总线（USB）接口，介绍了USB的体系结构、组成、数据流及USB主机、USB设备等。第9章介绍微机系统的常用外围设备，通过键盘、打印机、LED显示及鼠标等，讲述了人-机接口的实现。第10章是微机接口技术课程设计举例，是对前面各章的总结和综合应用。通过6个接口技术课程设计的例子，说明了从任务、要求、方案到接口电路具体实现的设计方法，旨在加深学生对接口技术基本原理的理解，提高学生应用接口技术的能力和培养学生的综合设计能力。本书在单元接口电路后配有12个相应的实验，每个单元实验和6个课程设计均用C语言给出参考程序。
为了提高教学质量，激发学生的学习兴趣，在教学中实现互动式教学，本书配有教师用CAI课件，实验与课程设计的汇编语言和C语言参考程序。请访问网站www.hzbook.com。
　　在学习本教材前，学生需有计算机组成原理、8086汇编语言及C语言程序设计、基本的模拟电子技术和数字电子技术等基础知识。
　　本书的第2、3、6章由王兆月编写。第8章中的传感器部分、第9章及书中的程序由邢立军编写、调试。其余各章由张弥左编写。本书在编写过程中得到了张凤祥教授、田心教授及李迎新教授的热情支持和指导，在此一并表示感谢。由于编者水平所限，书中的错误和不妥之处难以避免，敬请读者指正。


编　 者
2004年1月

第1章　 微型计算机接口技术概述 1
1.1　 概述 1
1.1.1　 接口电路 1
1.1.2　 接口的功能 2
1.1.3　 接口分类 3
1.2　 CPU和输入/输出设备之间的信号 3
1.2.1　 数据信息 4
1.2.2　 状态信息 4
1.2.3　 控制信息 4
1.3　 输入/输出端口 5
1.3.1　 输入/输出端口的分类 5
1.3.2　 输入/输出端口的编址方法 6
1.3.3　 I/O端口地址译码 7
1.3.4　 CPU的输入/输出指令 8
1.4　 CPU和输入输出设备信息交换 9
1.4.1　 无条件传送方式 9
1.4.2　 查询方式 9
1.4.3　 中断控制方式 11
1.4.4　 直接存储器存取(DMA)方式 12
1.4.5　 输入/输出过程中的几个问题 12
1.4.6　 接口与系统的连接 13
1.5　 微机接口技术的发展 14
单元实验　 基本的输入/输出接口实验 15
思考与练习 16
第2章　 DMA控制器 19
2.1　 DMA方式 19
2.2　 DMA控制器8237A 20
2.2.1　 8237A的基本功能和内部结构 20
2.2.2　 8237A的工作过程及工作方式 23
2.2.3　 8237A的内部寄存器 25
2.2.4　 8237A的初始化 30
2.3　 DMA控制器8237A应用举例 31
单元实验　 DMA实验 36
思考与练习 38
第3章　 中断技术 39
3.1　 中断及中断处理过程 39
3.1.1　 中断源及分类 39
3.1.2　 中断处理过程 40
3.2　 中断优先权 43
3.2.1　 软件排优 43
3.2.2　 硬件排优 44
3.3　 80X86/Pentium中断系统 45
3.3.1　 中断结构 45
3.3.2　 中断向量表 47
3.3.3　 中断向量表的建立 48
3.3.4　 中断响应过程 50
3.3.5　 高档微处理器的中断 52
3.4　 8259A中断控制器 53
3.4.1　 中断控制器8259A 53
3.4.2　 8259A的工作方式 56
3.4.3　 8259A的初始化编程 60
3.4.4　 8259A应用举例 66
3.4.5　 高级中断控制器APIC简介 71
3.5　 中断程序设计 72
3.5.1　 中断程序设计方法 72
3.5.2　 硬中断程序设计举例 74
单元实验　 8259A中断控制实验 76
思考与练习 77
第4章　 总线技术 79
4.1　 概述 79
4.1.1　 总线标准的基本内容 79
4.1.2　 总线分类 80
4.1.3　 采用标准总线的优点 81
4.1.4　 总线数据传输 81
4.1.5　 总线通信方式 82
4.1.6　 总线仲裁 84
4.2　 局部总线 86
4.2.1　 PC总线 86
4.2.2　 ISA工业标准总线 86
4.2.3　 MCA微通道结构总线 88
4.2.4　 EISA扩展的工业标准结构总线 88
4.2.5　 PCI局部总线 89
4.2.6　 PCI-X总线简介 92
4.3　系统总线 94
4.3.1　 MULTI　BUS总线 94
4.3.2　 STD总线 96
4.4　 通信总线 99
4.4.1　 IEEE 488并行通信总线 99
4.4.2　 VXI总线 101
4.4.3　 Centronics总线 102
4.4.4　 RS-232C串行通信总线 102
4.4.5　 RS-499/RS-423/RS-422/RS-485总线 107
4.4.6　 通用串行总线USB 109
4.5　 现场总线 109
4.5.1　 概述 109
4.5.2　 CAN总线 110
思考与练习 116
第5章　 并行接口技术 119
5.1　 概述 119
5.2　 可编程并行接口芯片8255A 120
5.2.1　 8255A的内部结构 120
5.2.2　 8255A的引脚及功能 121
5.2.3　 8255A的控制字 122
5.2.4　 8255A的工作方式 124
5.3　 8255A应用举例 134
5.4　 可编程定时/计数器8253 139
5.4.1　 8253的内部结构 139
5.4.2　 8253的引脚及功能 140
5.4.3　 8253的控制字和初始化编程 141
5.4.4　 8253的工作方式 142
5.5　 8253应用举例 147
5.5.1　 应用举例 147
5.5.2　 8254-PIT 149
单元实验 150
思考与练习 156
第6章　 串行接口技术 159
6.1　 概述 159
6.1.1　 串行通信方式 159
6.1.2　 串行通信中的数据传送方向 161
6.1.3　 串行输入/输出的实现 161
6.1.4　 信号的调制和解调 163
6.1.5　 串行通信协议 164
6.2　 可编程异步通信接口芯片8250 164
6.2.1　 8250的结构和功能 164
6.2.2　 8250的引脚功能 170
6.2.3　 8250的初始化编程 172
6.3　 可编程串行通信接口芯片8251A 173
6.3.1　 8251A的编程结构 173
6.3.2　 8251A的工作原理 175
6.3.3　 8251A的引脚功能 177
6.3.4　 8251A的控制字 181
6.3.5　 8251A的初始化 183
6.4　 串行接口应用举例 184
单元实验　 8251A自发自收实验 186
思考与练习 189
第7章　 USB接口技术 191
7.1　 概述 191
7.2　 USB的体系结构 193
7.2.1　 USB的拓扑结构 193
7.2.2　 USB的物理接口 193
7.2.3　 USB电源 195
7.2.4　 USB协议 196
7.2.5　 USB主机和USB设备 196
7.3　 USB的数据流 198
7.3.1　 USB构成 198
7.3.2　 数据传输类型 201
7.4　 USB主机（硬件、软件） 203
7.4.1　 主控制器功能 203
7.4.2　 软件功能 205
7.4.3　 主控制器驱动程序（HCD） 207
7.4.4　 USB驱动程序（USBD） 208
7.5　 USB设备 212
7.5.1　 USB设备状态 213
7.5.2　 通用USB设备操作 215
7.5.3　 USB设备请求 217
7.5.4　 标准设备请求 218
7.5.5　 USB设备描述符 223
7.5.6　 USB 2.0简介 228
7.6　 IEEE 1394总线 229
7.6.1　 IEEE 1394总线的特点 229
7.6.2　 IEEE 1394总线的工作模式 229
7.6.3　 IEEE 1394总线与USB的性能比较 233
思考与练习 233
第8章　 数/模、模/数转换及接口 235
8.1　 概述 235
8.1.1　 电信号的转换 235
8.1.2　 常用传感器 236
8.2　 数/模（D/A）转换及其接口 238
8.2.1　 D/A转换的工作原理 238
8.2.2　 D/A器件的性能参数和术语 239
8.2.3　 常用D/A转换器及接口 241
8.3　 模/数（A/D）转换及其接口 252
8.3.1　 采样和量化 252
8.3.2　 A/D转换的工作原理 253
8.3.3　 A/D器件的性能参数和术语 256
8.3.4　 常用A/D转换器及接口 256
8.4　 采样保持器和多路模拟开关 265
8.4.1　 采样保持器 265
8.4.2　 多路模拟开关 266
8.5　 面对课题选择数／模、模／数芯片的要点 268
单元实验 270
思考与练习 273
第9章　 常用外围设备及接口 275
9.1　 常用外围设备概述 275
9.2　 键盘及其接口 276
9.2.1　 键盘 276
9.2.2　 键的识别 277
9.2.3　 微机键盘及接口 283
9.2.4　 BIOS键盘缓冲区与键盘中断 287
9.2.5　 小键盘接口设计 288
9.3　 LED显示及其接口 290
9.3.1　 LED的工作原理 290
9.3.2　 LED显示器显示接口 292
9.4　 鼠标器及其接口 295
9.4.1　 鼠标器的工作原理 295
9.4.2　 鼠标器接口 295
9.5　 打印机及其接口 296
9.5.1　 打印机工作原理 297
9.5.2　 主机与打印机的接口 299
单元实验 301
思考与练习 305
第10章　 接口技术课程设计举例 307
10.1　 双机间并行通信设计 307
10.2　 芯片间串行通信设计 309
10.3　 PC间串行通信设计 312
10.4　 PC与单片机间的通信设计 314
10.5　 数据采集板设计 316
10.6　 内窥镜清洗槽温度控制设计 319
附录A　 ASCII码表 323
附录B　 系统中断 325
附录C　 总线信号定义 339
参考文献 348