微型计算机接口技术

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出版者:清华大学出版社
作者:李大友
出品人:
页数:329
译者:
出版时间:1998-05
价格:22.00
装帧:平装
isbn号码:9787302029656
丛书系列:
图书标签:
  • 微型计算机
  • 接口技术
  • 单片机
  • 嵌入式系统
  • 硬件设计
  • 数据通信
  • 并行接口
  • 串行接口
  • IO接口
  • 计算机组成原理
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具体描述

内容简介

本书是根据国家教委制定的计算机专业大专教学大纲要求编写的教材。

本书是《微型计算机原理》的姊妹篇,书中全面地介绍了PC系列微型计算机接口技术。内容包括:

接口技术概述、并行输入/输出接口、DMA接口、键盘接口、显示器接口、打印机接口、串行通信接口、总

线技术以及模/数和数/模接口。

各章后面均附有思考题和练习题。

本书是在作者多年教学实践经验的基础上编写的。它可作为计算机专业大专教材使用,也可作为相

关专业技术人员使用。

《微型计算机接口技术》一本旨在深入剖析现代微型计算机系统中各类接口技术及其应用原理的专著。本书不聚焦于具体操作系统或特定品牌的硬件,而是着眼于那些构成微型计算机“骨骼”和“神经系统”的关键连接技术,通过详实的理论阐述和生动的实例分析,为读者构建一个全面而深刻的理解框架。 本书首先从微型计算机系统架构入手,简要回顾了CPU、内存、I/O设备之间的基本交互方式,为后续接口技术的介绍奠定基础。随后,全书的核心内容将围绕着当前主流的、以及在微型计算机领域具有重要历史意义的接口技术展开。 一、串行接口技术: 本书将深入探讨串行通信的原理,包括数据位的传输顺序、起始位、停止位、校验位等构成要素。重点介绍RS-232接口,分析其电气特性、信号定义,并结合实际应用场景,如调试接口、低速数据采集等,阐述其工作方式。此外,还会涉及USB(Universal Serial Bus)接口,从USB 1.1到最新的USB 4,详细介绍其发展历程、拓扑结构、传输模式(控制、中断、批量、同步)、设备枚举过程、总线供电机制以及USB Type-C接口的特性和应用。UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)作为许多嵌入式系统中常见的串行通信接口,也将得到详细的介绍,包括其波特率生成、数据格式设置等。 二、并行接口技术: 虽然并行接口在现代高速通信中逐渐被串行接口取代,但其在某些特定场景下依然重要。本书将介绍经典的并行接口,如Centronics接口,解析其数据线、控制线的功能,以及在打印机连接中的应用。同时,也会简要回顾早期的并行端口(如LPT端口)在PC机中的作用。 三、总线接口技术: 总线是微型计算机内部连接各个组件的重要通道。本书将详细介绍PCI(Peripheral Component Interconnect)总线,包括其工作原理、数据传输方式(突发传输)、仲裁机制、即插即用(Plug and Play)功能等。还会分析PCIe(PCI Express)的发展,其串行点对点连接的优势,通道(Lane)的概念,以及在显卡、网卡、SSD等高性能设备中的广泛应用。对于嵌入式系统而言,I2C(Inter-Integrated Circuit)和SPI(Serial Peripheral Interface)是两种极其重要的串行总线。本书将分别对其进行深入讲解,包括其多主/多从的通信模式、时序控制、地址机制(I2C)以及全双工通信、主从设备角色(SPI)。 四、存储器接口技术: 微型计算机的存储器扩展是其灵活性的重要体现。本书将介绍DDR(Double Data Rate)SDRAM接口,解析其双倍数据速率传输的原理,以及DDR3、DDR4、DDR5等不同代际之间的技术演进和性能提升。对于固态硬盘(SSD)而言,SATA(Serial ATA)接口是其主要连接方式之一,本书将介绍SATA的物理接口、逻辑接口、命令集以及AHCI(Advanced Host Controller Interface)模式。NVMe(Non-Volatile Memory Express)作为面向闪存存储的下一代高速接口,其优势和工作原理也将得到深入的探讨。 五、显示与音频接口技术: 图形和声音是人机交互的重要组成部分。本书将介绍HDMI(High-Definition Multimedia Interface)接口,包括其音频和视频信号的传输方式,EDID(Extended Display Identification Data)的作用,以及HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection)技术。此外,还会简要介绍DisplayPort接口的特点和优势。对于音频接口,本书将涉及模拟音频接口(如3.5mm音频插孔)的信号特性,以及数字音频传输的一些基本概念。 六、网络接口技术: 微型计算机的互联互通离不开网络接口。本书将重点介绍以太网接口(Ethernet),包括其物理层(如RJ45接口)、MAC层地址、CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)协议(在半双工模式下)以及全双工模式下的无冲突通信。还将介绍Wi-Fi(Wireless Fidelity)接口,包括其IEEE 802.11系列标准,以及无线通信的基本原理。 七、其他重要接口技术: 除了上述主要接口,本书还将涵盖一些在特定应用领域具有重要作用的接口技术,例如: GPIO(General-Purpose Input/Output): 在嵌入式系统中广泛使用的通用输入输出接口,用于连接各种传感器、执行器等。 CAN(Controller Area Network): 在汽车电子和工业自动化领域常用的串行通信总线,具有高可靠性和多主站能力。 Thunderbolt™: Intel与Apple合作开发的集数据、视频和电源传输于一体的高速接口。 本书的特点: 系统性与全面性: 涵盖了微型计算机中几乎所有核心的接口技术,为读者提供了一个完整的知识体系。 理论与实践相结合: 在深入阐述接口技术原理的同时,也结合了实际应用案例,帮助读者理解技术是如何在现实世界中发挥作用的。 循序渐进: 从基础概念到复杂技术,逐步引导读者深入理解。 非特定性: 专注于接口技术的普适性原理,避免了对特定硬件厂商或操作系统的过度依赖,具有长久的参考价值。 通过阅读《微型计算机接口技术》,读者将能够深刻理解微型计算机内部组件是如何协同工作,如何与其他设备进行高效通信,从而为进一步学习嵌入式系统开发、硬件设计、计算机架构等相关领域打下坚实的基础。本书适用于计算机科学、电子工程、自动化等专业的学生,以及对微型计算机底层工作原理感兴趣的工程师和技术爱好者。

作者简介

目录信息

目录
第0章 接口技术概述
第1章 并行输入/输出(I/O)接口
1.1 概述
1.1.1 输入/输出接口的编址方式
1.1.2 IntelCPU中单独编址方式的端口访问
1.1.3 输入/输出的控制方式
1.1.4 PC系列机I/O端口地址配置
1.1.5 I/O端口地址译码
1.2 8255A可编程的并行输入/输出接口
1.2.1 8255A的框图和引脚
1.2.2 8255A的工作方式
1.2.3 8255A的编程控制字
1.2.4 8255A的应用举例之一
1.2.5 8255A的应用举例之二
1.3 8253/8254定时器/计数器
1.3.1 8253的框图和引脚
1.3.2 8253的工作方式
1.3.3 8253的初始化
1.3.4 8253的读操作
1.3.5 8254的读回命令
1.3.6 编程举例
1.3.7 8253的应用举例之一
1.3.8 8253的应用举例之二
思考题与练习题
第2章 DMA接口
2.1 概述
2.1.1 数据传送的控制
2.1.2 DMAC占用总线控制权的方式
2.1.3 DMAC主要的硬件支持和在系统中的地位
2.1.4 几种典型的DMAC芯片
2.2 DMA控制器
2.2.1 8237DMAC的主要功能
2.2.2 8237的构成框图和引脚配置
2.2.3 8237的内部寄存器及编程控制字
2.2.4 8237的操作时序
2.2.5 8237的内部状态流程
2.3 PC系列机的DMA通道
2.3.1 PC系列DMA系统逻辑结构
2.3.2 IBMPC/XT机中的DMA控制逻辑电路
2.4 8237的应用举例
2.4.1 8237通道作为软盘接口
2.4.2 利用8237的CH1实现DMA数据传送
思考题与练习题
第3章 键盘接口
3.1 概述
3.1.1 键盘的分类
3.1.2 键盘接口电路原理
3.2 PC系列键盘接口
3.2.1 PC系列键盘工作原理
3.2.2 PC,PC/XT键盘接口电路
3.2.3 PC扩展键盘接口电路
思考题与练习题
第4章 显示器接口
4.1 CRT显示器接口
4.1.1 显示原理
4.1.2 显示器接口举例
4.2 CRT显示器接口芯片
4.2.1 MC6847/MC6847Y视频显示发生器
4.2.2 MC6847编程
思考题与练习题
第5章 打印机接口
5.1 针式打印机的工作原理和主要指标
5.1.1 打印头的工作原理
5.1.2 针式打印机的结构框图
5.2 并行打印机接口及其驱动程序
5.2.1 并行打印机接口逻辑结构
5.2.2 并行打印机驱动程序
思考题与练习题
第6章 串行通信接口
6.1 概述
6.1.1 并行和串行数据传输
6.1.2 串行数据传输的一些基本术语和基本概念
6.1.3 串行标准之间的转换
6.1.4 串行接口的基本功能和硬件支持
6.2 INS8250
6.2.1 主要功能
6.2.2 8250的结构框图和引脚
6.2.3 8250的内部寄存器及初始化编程
6.2.4 发送字符写入
6.2.5 读取接收字符
6.3 PC系列串行异步通信接口
6.3.1 IBMPC/XT异步通信适配器
6.3.2 BIOS串行异步通信口的功能调用
6.3.3 采用中断方式的异步通信驱动程序的编程要点
思考题与练习题
第7章 总线技术
7.1 概述
7.1.1 总线规范的基本内容
7.1.2 总线分类
7.1.3 采用标准总线的优点
7.1.4 总线数据传输
7.1.5 总线的发展趋势
7.2 PC总线的发展简况
7.2.1 IBMPC总线结构
7.2.2 ISA工业标准总线
7.2.3 MCA微通道结构总线
7.2.4 EISA扩展的工业标准结构总线
7.2.5 VL和PCI局部总线
7.3 系统总线
7.3.1 目前常用的系统总线简介
7.3.2 MuLTibusI的功能规范
7.3.3 STD总线
7.4 通信总线
7.4.1 IEEE488总线
7.4.2 VXI总线
7.4.3 SCSI总线
7.4.4 IDE总线
7.4.5 Centronics总线
7.4.6 RS-232C总线
7.4.7 RS-423A总线
7.4.8 RS-422总线
7.4.9 RS-485总线
思考题与练习题
第8章 模/数和数/模接口
8.1 概述
8.2 数/模转换器工作原理
8.2.1 权电阻解码网络D/A转换器
8.2.2 T型电阻解码网格D/A转换器
8.2.3 开关树型D/A转换器
8.2.4 双极性D/A转换器
8.3 数/模转换器芯片(DAC)
8.3.1 D/A的性能参数和术语
8.3.2 D/A芯片介绍
8.4 数/模转换器芯片和微处理器的接口
8.4.1 D/A转换器和微处理器接口中需要考虑的问题
8.4.2 D/A与微处理器接口实例
8.5 模/数转换器
8.5.1 采样和量化
8.5.2 模/数转换器工作原理
8.6 模/数转换器芯片
8.6.1 A/D的性能参数和术语
8.6.2 A/D芯片介绍
8.7 模/数转换器芯片与微处理器的接口
8.7.1 A/D转换器芯片与微处理器接口中必须考虑的问题
8.7.2 A/D与微处理器接口实例
8.8 模/数和数/模转换器件的选择
思考题与练习题
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书给我的感受是一种“学以致用”的实在感。我之前一直在做一些嵌入式开发的项目,但总是感觉自己对硬件的理解不够透彻,尤其是在调试接口通信时,经常会遇到一些难以解决的问题。而《微型计算机接口技术》这本书,恰恰填补了我的这一块短板。《微型计算机接口技术》这本书最让我印象深刻的是它提供了大量的实战案例。比如,在讲解UART通信时,它不仅仅是讲了波特率、校验位这些基本参数,还给出了一个实际的传感器数据采集的例子,包括如何编写MCU程序来配置UART,以及如何在PC端用上位机软件来接收和解析数据。这让我觉得,我学到的东西是可以立刻应用到我的项目中的。书中还包含了很多关于“硬件调试”的实用技巧,比如如何使用示波器来观察信号波形,如何分析数据抓包,以及如何排查常见的接口通信故障。这些内容对于实际开发来说,简直太有价值了!我记得我曾经在一个项目中,因为一个接口的时序问题调试了好几天,如果当时能看到这本书,估计就能很快解决了。而且,这本书的语言风格比较务实,没有太多花哨的修饰,直击主题,这让我在阅读的时候效率很高。它不会让你觉得在“背诵”知识点,而是让你在“理解”和“解决问题”的过程中学习。对我来说,这本书就像一个经验丰富的工程师,手把手地在教我如何处理接口通信中的各种疑难杂症。

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最近通读了《微型计算机接口技术》,这本书给我的感觉就是“内容扎实,理论与实践并重”。作者的讲解非常有条理,从最基础的概念入手,逐步深入到各种具体的接口技术。我印象特别深刻的是关于“时序”的讲解,以前我总觉得时序就是个大概的时间点,但这本书让我明白,在数字信号的世界里,微秒、纳秒的差异都可能导致整个通信失败。书中对各种时钟同步和异步机制的解释,让我对数据传输的可靠性有了全新的认识。另外,作者在讲解各种接口时,都尽可能地给出了其在实际应用中的典型场景,这让我能够更好地理解这些接口的意义和价值。比如,在介绍LVDS接口时,作者不仅仅说明了它的低压差分信号特性,还详细解释了它在高速视频传输、背光驱动等领域的优势,以及为什么它能有效抑制电磁干扰。这本书的深度和广度都让我非常满意,它覆盖了从并行接口到串行接口,从低速到高速,从通用到专用的各种接口技术,并且在每个部分都进行了深入的探讨。我觉得这本书对于想要系统性学习微型计算机接口技术的读者来说,是非常有价值的参考资料。它不是一本速成的指南,而是一本能够让你深入理解接口技术精髓的宝典。

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我最近读了《微型计算机接口技术》,老实说,我本来是带着一种“看看而已”的心态去翻阅的,毕竟接口技术这种东西,听起来就有些枯燥和技术化。但是,这本书的开篇就吸引了我。它并没有一上来就抛出大量的公式和图表,而是从一个宏观的视角,阐述了为什么接口技术在现代微型计算机系统中扮演着如此重要的角色,以及不同接口类型之间存在的权衡和取舍。这一点让我感到很受启发,它不再把我当成一个纯粹的“操作者”,而是让我思考“为什么”这样设计。随着阅读的深入,我发现这本书的深度和广度都令人惊叹。它不仅仅介绍了各种接口的基本原理,还深入剖析了它们的优缺点,以及在不同应用场景下的适用性。比如,在讲解CAN总线时,作者不仅解释了它的差分信号传输方式,还详细阐述了它在汽车电子领域为什么如此普及,安全性、实时性和抗干扰性是如何通过其独特的设计实现的。我特别欣赏书中对“协议栈”的讲解,它让我明白了,一个简单的通信过程背后,实际上是层层叠叠的协议在支撑。书中的图示也非常精炼,能够有效地辅助理解复杂的概念。虽然有些章节的内容确实需要一些相关的硬件知识基础,但我发现,作者在讲解的过程中,会适时地引入必要的背景知识,让读者能够比较容易地跟上。总的来说,这本书提供了一个非常全面和深入的接口技术视角,它让我对微型计算机的“交互”有了更深刻的理解,也为我今后学习更高级的嵌入式系统开发打下了坚实的基础。

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我尝试阅读《微型计算机接口技术》,这本书确实为我打开了新的视野。虽然我并非专业出身,但一直对电子和计算机领域抱有浓厚的兴趣。在这本书中,我被作者对细节的严谨和对概念的清晰阐释所深深吸引。他没有回避那些复杂的底层原理,而是用一种非常系统化的方式,将它们娓娓道来。例如,关于总线仲裁的部分,作者并没有简单地将其归结为“谁先抢到就谁用”,而是详细地解释了不同仲裁机制(如轮询、优先级、链式等)的工作原理、各自的优缺点以及它们对系统性能的影响。这让我对微型计算机内部的资源分配有了更深的认识。此外,这本书在介绍各种接口标准时,也注重其历史演进和技术发展趋势,这让我能够站在一个更高的维度来理解这些技术。我尤其喜欢书中关于“信号衰减”和“阻抗匹配”的讨论,这些话题虽然听起来比较专业,但作者通过形象的比喻,让我能够理解它们对数据传输质量的直接影响,并进一步理解为什么在某些情况下需要采取特殊的电路设计。这本书的优点在于,它在提供深度信息的同时,也保持了一定的可读性,即使是一些初学者,只要肯花时间去理解,也能从中受益匪浅。它不是一本让你“速成”的书,而是一本能让你“沉淀”的书,引导你建立起扎实的接口技术体系。

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这本书简直太棒了!我一直对微型计算机背后的那些“看不见的”连接技术非常好奇,但市面上很多书要么过于理论化,要么过于浅显。而《微型计算机接口技术》这本书,真是给我打开了一扇新世界的大门!它用非常生动形象的比喻,将那些抽象的电子信号、时序控制、总线协议,都解释得浅显易懂。比如,书中对于I2C接口的讲解,就用了“一主多从的邮递员送信”来比喻,让我瞬间就明白了地址、数据传输、 ACK/NACK 的概念。更绝的是,它还不仅仅停留在概念层面,还深入到实际的电路设计和调试技巧。书中列举了大量的实例,从简单的GPIO控制到复杂的USB通信,都配有详细的电路图和代码示例,让我跃跃欲试。我尤其喜欢其中关于“信号完整性”的章节,以前总觉得信号传输就是“有”或“无”,看了这本书才知道,原来信号的质量、噪声、串扰这些细微之处,对整个系统的稳定性影响这么大!作者还提供了很多实用的测量技巧和解决常见问题的思路,这对于初学者来说简直是福音。我感觉我不再是那个只会“搭积木”的菜鸟了,开始能够理解微型计算机是如何与外部世界进行“对话”的。这本书的内容非常扎实,覆盖面也很广,从基础的串口、并口,到后来的SPI、I2C,再到更高级的USB、PCIe,都有涉及。而且,讲解的逻辑性很强,循序渐进,不会让人感到突兀。总而言之,这本书是一本不可多得的优秀教材,强烈推荐给所有对微型计算机接口技术感兴趣的朋友们!

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