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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19

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231

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345

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467

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595

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6110

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7124

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8159

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9180

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10199

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11233

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12248

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13272

参考文献273