微机接口技术的新教学体系探讨

摘要：该文提出接口技术的新教学体系，它的核心是一切接口技术概念源于CPU的工作:由CPU工作过程推出总线信号，再由总线信号推出接口芯片与总线的连接。这种教学体系有利于学生高屋建瓴的学习本课。

关键词：接口技术；教学体系；总线信号；激励；响应

中图分类号：TP3-05文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)10-2294-02

The Discussion of New Teaching System about Microconputer Interface Technique

FENG Jie-yi

(Hunan Nomal University, Changsha 410081, China)

Abstract: The paper gives a new teaching system about microcomputer interface technique,the core is that all concept about interface technique comes from working of CPU:the bus signals are derived from working of CPU,and connecting between a interface chip and the bus is derived from the bus signals.The system makes for student’s study of microcomputer interface technique very well.

Key words: interface technique; teaching system; bus signal;prompt;respond

微机接口技术课程主要含三个方面的内容：①由微控制器或CPU构建总线；②接口芯片与总线的连接；③常用接口芯片介绍。笔者以为②是重点，故该文中接口技术一词专指②。

要学生对接口技术的掌握直接影响其构建计算机硬件平台的能力。笔者较为青睐接口技术教学独立于CPU的观点，以此为基础，笔者提出基于图1和图2的新的教学体系。

1计算机系统一般工作过程归纳

图2中的异常指的是中断、DMA等。此处我们先讨论没有异常请求发生的情况(即图2的第Ⅳ步工作不发生)，对于接口技术而言这并不失一般性。

定义图1中CPU为主器件，其他为从器件。定义AB、DB、CB的上信号为总线信号。定义主器件CPU发出的总线信号为激励信号，从器件发出的总线信号为响应信号。

激励信号有四种：①存储器读信号；②存储器写信号；③输入(读接口)信号；④输出(写接口)信号。

激励信号源于图2：第Ⅰ步将产生信号①。第Ⅱ步中，当执行读或写存储器指令将产生信号①或信号②；执行输入或输出指令将产生信号③或信号④。

图1计算机系统工作过程归纳为

1）CPU依图2工作，取指令或执行某些指令时产生激励信号。

2）激励信号对应的某从器件产生相应的响应信号。

3）在两种总线信号的激励与响应中计算机系统完成工作。

2新教学体系简介

接口技术教学目的是使学生有能力将图1抽象硬件平台具体化。笔者提出新的教学体系如下：以图1为平台，依图2的工作过程分析产生的激励信号，依激励信号①、②完成存储器与总线的连接；依激励信号③、④完成I/O接口与总线的连接。

该教学体系具体结构如下

1）引出激励信号在AB、DB、CB出现的顺序(依CPU技术资料获悉)。

2）归纳出激励信号和响应信号的关系(依CPU技术资料获悉)。

3）依1）实现某从器件与总线的连接：概括出激励信号可能的地址范围并依此连接某从器件与总线。

4）引出总线信号时序。

5）比较总线信号时序与对应从器件时序(依从器件技术资料获悉)考察CPU与该从器件的速度匹配性。

下面以程序存储器与总线的连接为例来具体介绍本教学体系：

程序存储器是只读存储器，CPU对它的操作通过激励信号①完成：

1）CPU对总线输出激励信号①：

⑴AB上输出地址：当①源于图2第Ⅰ步时，地址来源于PC；当①源于图2第Ⅱ步(执行读存储器的指令)时，地址来源于指令。

(AB上可能的地址构成图1的程序存储器地址空间。这是连接AB与程序存储器的依据.)

CB之输出0。

DB悬空。

⑵延时(此时激励信号①保持)：等待与AB地址对应的存储单元数据上DB (此即从器件响应信号)。

⑶CPU从DB上采取数据入指令寄存器(当激励信号①源于图2第Ⅰ步时)或入累加器A(激励信号①源于图2第Ⅱ步时).

2）激励信号和响应信号的关系体现在上述第⑵步。

3）依1）实现程序存储器与总线的连接如图3。图3虽是抽象的连接图，但“抽象”仅译码器而已。具体连接图可由图3推出：概括出激励信号①可能的地址范围并依此设计出译码器。图3程序存储器与总线接口

4）引出总线信号时序。考察CPU与存储器的速度匹配性。

时序是顺序的细化。时序细述了1）之⑴、⑵、⑶步彼此间的时间关系。⑵的延时是留给从器件的响应时间，可由从器件工作时序了解这个响应时间是否与自己的时序匹配。具体的判断依总线时序(即CPU时序)和相应从器件时序进行。限于篇幅，此处从略。

图1的其他从器件与总线的连接可以仿照此例完成。

3结束语

新的教学体系将接口技术中重要概念有机组织起来，便于由整体到局部，由浅入深，由表及里地编写教材和组织教学。整个教学过程是由图1到图3，突出图2的作用，一切概念由图2获得解释。这种教学体系有利于学生高屋建瓴的学习本课，一切接口技术概念的来龙去脉，非常清楚，了然于胸。有利于尽快尽好接受本课内容，掌握开发计算机应用系统和嵌入式系统的能力。