浅谈微型计算机的输入输出接口技术

毛晓琦

摘要：现今阶段内的计算机被视作不可缺少的，平日生活及生产都密切关系到计算机。从各行业来看，微型计算机都融入了实时的行业操作。上世纪末以来，微型计算机被创造出来而后快速受到了推广。微型计算机设有双重的接口，分别负责调控输入以及输出。针对输入输出的步骤及流程，都要妥善设置最适当的接口用来完善日常的操作。对于此，有必要解析微型计算机配备的输出及输入接口。结合行业操作的真实情况，探析适合用于接口的相关技术。

关键词：微型计算机；输入输出接口；相关技术

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0037-02

在1946年，美国创造出首台计算机。在这之后，微型计算机日益扩充了具体的类型，性能变得更优并且体积也更小。相比于大中型装置，微型计算机配有规模更小的处理器。微机包含了内部主处理器、存储器及相关的电路，总线串联了各分支的装置[1]。通常来看，可以设置硅片用于集中性的微机处理，CPU整合了全方位的微机性能。除此以外，微型计算机也设有衔接的电路，主存储器连接于输出输入的两类线路。在日常运行中，相关人员有必要实时查看线路接口，在最大范围内杜绝多类的接口故障，以此来确保微机的稳定运转。

1接口技术的根本原理

微型计算机正常的运转不可缺乏接口，机身设置的接口可用来输入或输出选定的信息。在这种基础上，接口技术整合了软硬件这两类的内部构件，进而确保了可靠且实效性的传输信息。CPU衔接于微机接口，具体在交换某一信息时还可串联于外在的线路。微机设有CPU及总线，I/O密切衔接了这些部分。最近几年，技术在快速进步，与之相应也诞生了更多接口类型。大概来看，微机接口可分成如下：交互式的人机接口可用来交流信息，这类接口紧密衔接了操作者及微机本身；监测式的微机接口设置于自动式的微机，可用于实时的操控；总线接口表现出来的性能包含了锁存、驱动及缓冲、隔离等的方面[2]。

I/O衔接于外在的设备，这种情况下可用来实时的数据互换。通常来看，交换信号包含如下类别：二进制用来表征数字量，字符及ASCII编码也可设置为数字量；电流幅值及模拟电压可以表征各阶段内的物理量，然而不可直接去输入微机，这些数值有必要转换才可以输入。某些情况下，外部设备也可用来调控各类的模拟量，在这时优先选用转换器的D/A形式；开关量可设置为开闭的两类模式，在具体表示时通常借助于二进制数。此外，微机系统也不可缺失实时的脉冲信号，这类信号划分为定时性的、控制性的、计数性的脉冲。

2 接口输入及输出的具体方式

在微机体系内，接口可视作桥梁的存在，这是由于它衔接了主机及外设。现今阶段内的I/O类型接口可设置于主机侧以及外设侧。在这其中，内部接口对应着主机侧，而外部接口对应了外设侧。CPU以及微机主线被串联于内部式的接口，与此同时并行或串行电缆可衔接外在的接口。此外，电缆或网线也归入外在接口的调控范围。具体的连接为：外设衔接于接口，控制线及地址线串联于数据线，外设也可用来负责控制线[3]。

输入输出选定的流程包含了常见的四类：第一类为DMA，这类控制下的数据传送设置为成块式的传输，存储器可负责常规性的存取信息；第二类为处理机，处理机更适合设置于规模较大的微机，同时也必须转换至最大的CPU运转方式；第三类为中断控制，用来传输各阶段内的交换信息，密切衔接了CPU及外在的设备。此外，微机还配备了程序控制，在这种前提下又可分为条件传送以及不设条件的传送。从目前来看，通常都会选用这四类流程用于控制输出及输入[4]。

3技术实验的总体思路

针对接口技术，初期在设置实验内容时应能融入接口运作的根本机理。接口技术密切关系到微机内部的其他构件，例如存储器、总线及CPU、其他软硬件等。近些年，微机系统经历了数次更新及升级，在日常运用中也应能因地制宜来选取最合适的接口用于衔接微机。详细来看，设置技术实验可依照如下的各步骤思路：

3.1 初期设计接口

通常来看，微机配备了多规格的开发平台，这种基础上才可以选用最合适的语言用来具体开发。为此初期在设计时，相关人员先要拟定必备的开发平台，对此可选用SOPC的简易设计流程来设置配套性的接口。在这个阶段内，设计人员应能熟识多样的接口特性，明确读写控制及工作时序。具体而言，设计要点应为寄存器、总线及相应的存储器，因为这些构件都需配备特定接口。在显示计数时，可选用彩灯来代指各层次的计数。此外，SOPC或HDL这两类设计还涉及串口通信、显示LCD、读写存储器等。

3.2主体的试验流程

主体性的试验流程涉及更深层次的接口设计，这个步骤内的接口包含了视频及音频的多类接口。在设计了接口后，还需依照真实情况来拟定多层次的协议。如果条件准许，相关人员可拓展原先的设计范围，逐渐拓宽至USB及PC Ie的详细设计。依照给出来的试验流程来详尽表述，这种基础上再去拟定可参照的电路图例。尤其针对于接口电路，需要预先拟定完备的连接图，在这种基础上再去分别予以设置不同类的接口[5]。

3.3后续的创新

完成上述设计，相关人员即可进入后续更深入的设计。例如：先期给出了特定背景图，对此可尝试着在原先背景图上增设额外更多层次的接口处理。与此同时，也可密切衔接多类接口处理，这种基础上显示精确的图像。在完善了USB特定设计流程以后，可视情况拓展至嵌入接口的布置。在现今阶段内，USB通常衔接于嵌入性的接口，这样做可以拓展原先的网络性能。最近几年，接口技术正在快速更新，对此设计人员还可借助于配套式的硬件模块来加入更多样的新颖设计，例如无线性的蓝牙接口。在条件准许时，设计的流程需要配备更多资金用来辅助支持。

4接口技术中的要点

截至目前，接口技术通常可选FPGA这类规模较大的平台用于完成实验，这是由于新时期内的接口都应当具备可编程的优势。在接口技术中，主芯片衔接于可编程的微机器件。相关人员可结合实情自行予以选取某类规格的接口平台，在这种基础上即可绘制明确的接口性能架构图。具体而言，接口技术包含如下层次的输入及输出要点：

4.1输入输出平台

在最快的状态下，FPGA设置了超出4万个内部的cells用来操控接口逻辑，同时配备了1GHz的系统时钟。从内存储来看，接口可达2kb的BRAM存储器总容量。在平台的内部通常设置了处理片及相关的内核，控制模块负责具体去调控输入及输出精确的信息[6]。在接口的内部，FPGA可配合构成更完整的外部接口。从软件角度来看，设计软件配备了多样的设计流程及方式，例如硬件描述选用的HDL语言或者片上系统。除此以外，平台还可支持新阶段内的开发，例如DSP等构件。软件集成了在线式的分析仪、SDK的代码调试、仿真的工具等。

4.2逻辑控制的路径

相关人员在设置接口特定的逻辑控制时，先要借助于试验来确认特定的路径。详细而言，若逻辑控制可适用于特定接口，那么HDL可被视作具体实现的语言；与之相应，若CPU适用于特定接口的实时控制，那么转而设置SOPC路径下的控制。若选用CPU用来详细控制，那么还有必要拟定各流程的执行代码。在特定阶段内，接口可发出用来处理特定信号的某一请求，子平台应能实时响应。通常状态下，windows配备了应用类软件及特定的驱动程序，接口芯片最好选取嵌入式的。在接口的内部，操作人员应能预先编写精准的流程，而后选用编译工具予以详细开发[7]。

4.3对于接口的更新

微机配备的接口负责日常的输出输入，但这些接口并非固定下来的，而是有必要实时去更新。在更新接口同时，也要相应更新平台。例如：现今阶段内的微机接口较多设置为PC Ie的新式接口，然而这类接口更适合布置于嵌入平台。在更新过程中，控制模块可以预先存放至设计好的IP内，而后再去进入相关领域内的数值处理。需要注意的是：相关人员有必要整合现存的一切资源，设计出来的新式接口应当兼备多流程的输入输出性能[8]。

接口仿真的特定操作通常借助Model Sim予以进行。然而不应忽视，即便经过仿真得出的某一接口信息，但这个信息并非完全吻合了日常操作流程。从在线角度来看，接口测试可以配备在线式的子平台用来操控，在线分析设有逻辑工具及相关仪器。设计硬件接口过程中，先要增设明确的地址而后才可以进入给出来的界面运行。经过前期性的操作，FPGA可显示各时点的精确波形。这样做，在更大范围内节省了消耗掉的测验时间，同时也更便利了后期的偏差纠正。

5 结语

在微机系统内，通常可选用四类控制流程用来调控实时的输入输出。最近几年，微机技术日益加快了更新，这种状态下的接口也表现出更多类别。从根本原理看，I/O这类接口可设置多样性的具体调控方式。在交换信息时，应能结合真实情况来选用最合适的一类接口。接口相关的输入输出包含了复杂的多流程，具体在操控时不可忽视细微性的操作细节。然而截至目前，微机配备的接口技术仍没能达到完善，有待长期的改进。未来的实践中，相关人员仍需不断摸索并且归纳珍贵的技术经验，从根本入手来提升微机运转的顺畅性。

参考文献：

[1]尤连君.微型计算机原理与接口技术实验教学的探索[J].科技视界，2013（4）：114-142.

[2]雷浩丹. 微型计算机的输入输出接口技术[J]. 中国新通信，2013（13）：86.

[3]董代洁，全成斌，田淑珍，等.微型计算机系统接口技术课程实验探索[J].计算机教育，2013（18）：103-105，117.

[4]王正方.微型计算机输入输出接口的概述[J]. 微处理机，2013（3）：1-9.

[5]刘梅.“微型计算机原理与接口技术”的教学改革探讨[J].科技视界，2016（16）：63.

[6]张宏伟.“微型计算机原理与接口技术”教学的几点探讨[J].当代教育实践与教学研究，2015（2）：85.

[7]杨峰，吉梅，徐炜.《微型计算机原理与接口技术》课程难点及其解决方法[J].商场现代化，2012（3）：103.

[8]毛剑瑛.隔离技术在微型计算机接口中的应用[J].机械工业自动化，2012（1）：46-50.