實驗三rlc串聯(lián)電路的頻率特性第1頁/共63頁第9章

輸入輸出接口與控制第2頁/共63頁

本章全面、系統(tǒng)的介紹了微機(jī)系統(tǒng)的輸入輸出接口及其技術(shù)。首先，從宏觀和理論的角度，系統(tǒng)說明了輸入輸出接口在微機(jī)系統(tǒng)中的角色和地位，接口的基本功能、CPU和接口的數(shù)據(jù)傳輸方式等技術(shù)基礎(chǔ)。通過對可編程中斷控制器82C59A和并行接口82C55這兩個芯片介紹，描述了實際的輸入輸出控制。介紹了兩個實際的串行接口，并將目前常用的串行數(shù)據(jù)的傳送方式、串行接口標(biāo)準(zhǔn)等知識給于描述。然后，將被廣泛應(yīng)用的SCSI接口以及所采用的技術(shù)進(jìn)行了描述，知識新而實用。最后以實例介紹了常用的數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換器和模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器及其所采用的技術(shù)。第3頁/共63頁

9．1接口技術(shù)基礎(chǔ)

接口電路又稱為I/O接口。I/O接口就是為了解決CPU與外設(shè)之間信息的交換問題，I/O接口是CPU與外設(shè)之間傳輸信息的部件，每個外設(shè)都通過I/O接口與CPU相連。如圖所示。CPUI/O接口外設(shè)第4頁/共63頁9．1．1接口的基本功能

I/O接口應(yīng)具有以下主要功能：

1。信號轉(zhuǎn)換。

2。數(shù)據(jù)緩沖。

3。地址譯碼和設(shè)備選擇邏輯。

4。CPU與外設(shè)之間傳輸數(shù)據(jù)所需的控制邏輯和狀態(tài)信號。

5。校驗和檢查。第5頁/共63頁接口上的信息交換通常，輸入/輸出設(shè)備接收或發(fā)送信息的速度與CPU的操作速度相比相差甚遠(yuǎn)。所以對輸入/輸出設(shè)備的控制可以采用信號交換（或查詢）的方法。圖所示為輸入/輸出接口的邏輯原理框圖?？刂茢?shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)CPU外圍設(shè)備

數(shù)據(jù)端口

狀態(tài)端口

控制端口地址總線控制總線狀態(tài)輸入/輸出接口電路第6頁/共63頁接口部件的I/O端口及其編址方式

1.I/O端口在輸入輸出接口中，可以通過CPU進(jìn)行讀/寫的寄存器又叫端口。存放數(shù)據(jù)的叫數(shù)據(jù)端口。存放外設(shè)狀態(tài)信息的寄存器叫狀態(tài)端口，

2.I/O端口的編址方式每個端口都有一個端口地址，端口地址的編址方式有兩種：統(tǒng)一編址方式和獨立編址方式。

①統(tǒng)一編址方式是把每一個I/O端口地址看成是一個存儲器單元地址。

②獨立編址方式第7頁/共63頁

CPU和接口的數(shù)據(jù)傳輸方式

CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式主要有：

程序控制方式、中斷控制方式、直接存儲器存?。―MA）方式通道控制方式。第8頁/共63頁程序控制方式程序控制方式數(shù)據(jù)傳輸是指在程序控制下進(jìn)行信息傳送，程序控制方式又分為無條件傳輸方式和查詢工作方式。

1.無條件傳輸方式所謂無條件傳輸是指CPU不用查詢外設(shè)的狀態(tài)而直接進(jìn)行信息傳輸。

2.查詢傳輸方式

查詢傳輸方式也叫有條件傳輸方式。因為CPU與外設(shè)的工作是異步的，不能保證CPU執(zhí)行輸入操作時，外設(shè)已經(jīng)處于“準(zhǔn)備好”狀態(tài)，而CPU執(zhí)行輸出操作時，外設(shè)已處于“空閑”狀態(tài)。第9頁/共63頁中斷傳輸方式所謂中斷是CPU在執(zhí)行程序的過程中，由于某種外部或內(nèi)部事件的發(fā)生，強迫CPU停止當(dāng)前正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行為該事件服務(wù)的特殊程序，在對該事件服務(wù)結(jié)束后，再自動返回到被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷過程如圖所示。第10頁/共63頁DMA傳輸方式與條件查詢方式比起來，利用中斷方式傳送數(shù)據(jù)可以大大提高CPU的效率。但是在中斷方式下每進(jìn)行一次傳送數(shù)據(jù)，都必須通過CPU執(zhí)行一次中斷處理程序，而且每次中斷CPU都要保護(hù)斷點和現(xiàn)場，執(zhí)行完中斷程序后，都要恢復(fù)斷點和現(xiàn)場等，這都要花費CPU大量的時間。這對于一個傳輸速度較高、數(shù)據(jù)傳輸來較大的I/O設(shè)備（如硬盤）來說，就顯得速度太慢了。為了解決這個問題，就需要改變數(shù)據(jù)的傳輸方式，這就是不僅可以按字節(jié)而且可以按數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傳輸，即直接存儲器存取方式(DirectMemoryAccess)，簡稱DMA方式。第11頁/共63頁I/O通道控制方式 對于有大量I/O設(shè)備的微機(jī)系統(tǒng)，采用通道技術(shù)是一種更理想方法。通道是一個用來控制外設(shè)工作的硬件機(jī)制，通道是獨立于CPU的專門負(fù)責(zé)輸入輸出工作的處理機(jī),它具有自己的指令，包括讀、寫、控制、轉(zhuǎn)移、結(jié)束和空操作等指令。它對外設(shè)統(tǒng)一管理，代替CPU對輸入輸出操作進(jìn)行控制第12頁/共63頁9.2輸入輸出控制

在微機(jī)系統(tǒng)中，外圍設(shè)備越來越多，其功能也越來越強，控制起來也就更加復(fù)雜，輸入/輸出控制技術(shù)通常也就采用硬件技術(shù)與軟件相結(jié)合的方法來實現(xiàn)，所以，輸入/輸出控制技術(shù)是硬件和軟件結(jié)合在一起的一項綜合技術(shù)。第13頁/共63頁1.可編程中斷控制器82C59A芯片

82C59A是為簡化微機(jī)系統(tǒng)中斷接口而設(shè)計的LSI外圍芯片。通常把該電路稱為可編程中斷控制器（PIC），它是一種高性能的CHMOS優(yōu)先權(quán)中斷控制器。經(jīng)級聯(lián)可接受8至64個中斷輸入，可實現(xiàn)多種優(yōu)先權(quán)策略。第14頁/共63頁82C59AVccGND處理機(jī)接口D0~D7RDWDCSA0INTINTA級聯(lián)接口CAS0~CAS2SP/EN中斷輸入IR0~IR7可編程中斷控制器82C59A的引線信號示意圖

第15頁/共63頁

82C59A的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)

82C59A內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)是由八個功能部件構(gòu)成，它們分別是：數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫邏輯控制邏輯中斷服務(wù)寄存器（ISR）中斷請求寄存器（IRR）優(yōu)先級仲裁器中斷屏蔽寄存器（IMR）以及級聯(lián)緩沖器/比較器第16頁/共63頁

數(shù)據(jù)總線緩沖器

控制邏輯讀/寫邏輯

級聯(lián)緩沖器/比較器

中斷屏蔽寄存器（IMR）

中斷服務(wù)寄存器

[ISR]

中斷優(yōu)先級仲裁器PR

中斷請求寄存器

[IRR]IR2IR1IR3IR5IR4IR7IR6IR0A0CSCAS0CAS1CAS2SP/ENRDWRINTAINTD7~D0內(nèi)部總線82C59A內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)

第17頁/共63頁1.數(shù)據(jù)總線緩沖器與讀/寫邏輯這兩個部件均允許微處理器訪問內(nèi)部寄存器，且還提供中斷類型號，以及到達(dá)微處理器的路徑。

2.終端控制邏輯

1）中斷請求寄存器IRR2）中斷屏蔽寄存器IMR3）優(yōu)先級仲裁器PR4)中斷服務(wù)寄存器ISR3.級聯(lián)緩沖器/比較器級聯(lián)緩沖器/比較器提供主控設(shè)備芯片與從屬設(shè)備芯片82C59A之間的接口。第18頁/共63頁

82C59A的中斷程序設(shè)計

82C59A的工作方式由軟件程序所決定。有兩組寄存器，一組寄存器用于存放CPU寫入的初始化命令字（ICW1~ICW4），另一組寄存器存放操作命令字（OCW1~OCW3）。1.初始化命令字

初始化編程時，可供寫入的命令字有ICW1~ICW4。1）ICW1ICW1的格式和各位功能如圖示。

1：需要ICW40：不需ICW41：單片方式0：級聯(lián)方式1：調(diào)用間隔為40：調(diào)用間隔為81：電平觸發(fā)輸入0：邊沿觸發(fā)輸入中斷向量地址的A7~A5（MCS80/85）0=不需ICW4D0D2D1D3D4D5D6D7標(biāo)志位：1A7A5A61ADILTIMSNGLIC4第19頁/共63頁2.操作命令字

控制82C59A操作的操作命令字有三個：OCW1~OCW3。這些命令允許中斷啟動后進(jìn)一步修改中斷接口操作。

1)OCW1OCW1為中斷屏蔽字，寫入到斷屏蔽寄存器IMR中，對外部中斷請求信號IRi進(jìn)行屏蔽。OCW1的格式如圖所示。

D0D2D1D3D4D5D6D7M7M5M6M4M2M3M0M1第20頁/共63頁3.82C59A的程序設(shè)計

82C59A的初始化編程要寫入命令字ICW1~ICW4，ICW1~ICW4使用了兩個端口：ICW1使用A0=0的端口，ICW2~ICW4使用A0=1的端口。初始化程序應(yīng)該按系統(tǒng)規(guī)定的順序?qū)懭耄葘慖CW1，再寫ICW2~ICW4。圖的流程圖描述了用ICW命令初始化82C59A時所發(fā)生的事件序列。ICW1ICW2級聯(lián)方式中SNGL=0?ICW3需ICW4ICW4

準(zhǔn)備接受中斷請求否(SNGL=1)是(SNGL=0)是(IC4=1)否(IC4=0)第21頁/共63頁

并行接口82C55芯片可編程控制的并行I/O外設(shè)接口，Intel82C55A芯片是一個流行的、成本低且與Intel系列32位微處理器一起使用的通用I/O接口。

1．82C55A體系結(jié)構(gòu)下圖為82C55A的內(nèi)部邏輯框圖，它由以下幾個部分組成。

（1）數(shù)據(jù)總線緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器是個三態(tài)雙向8位緩沖器，它是82C55A與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。（2）讀寫控制邏輯讀寫控制邏輯接收來自CPU的地址總線抵制和控制信號（3）A組控制電路和B組控制電路

A組控制電路控制端口A和端口C的上半部（PC7~PC4），B組控制電路控制端口B和端口C的下半部（PC3~PC0）。（4）數(shù)據(jù)端口

82C55A有三個8位的數(shù)據(jù)端口A、B、C，都可以選擇作為輸入和輸出，各端口的功能不同。第22頁/共63頁A組控制電路B組控制電路A組端口C[高4位]數(shù)據(jù)總線緩沖器

讀寫控制邏輯B組端口C[低4位]A組端口A[8位]B組端口B[8位]D7~D0RDWRA1A0RESETCSI/OPA7~PA0I/OPC7~PC4I/OPC3~PC0I/OPB7~PB08位內(nèi)部數(shù)據(jù)總線82C55A的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)第23頁/共63頁3.82C55A控制字及其工作方式

82C55A可以通過控制字設(shè)置它的工作方式。82C55A有方式選擇控制字和C端按位置1/置0控制字。（1）82C55A控制字圖是方式選擇控制字各位的功能。方式字特征值恒為1端口C(低4位)1：輸入0：輸出端口B(4位)1：輸入0：輸出方式選擇1：方式10：方式2端口C(高4位)1：輸入0：輸出端口B(4位)1：輸入0：輸出方式選擇00：方式001：方式10x：方式2

D7D5D6D4D2D3D0D1第24頁/共63頁82C55A的工作方式從方式控制字可以看出B口有方式0和方式1兩種工作方式，而A口有方式0、方式1和方式2三種工作方式。

1.方式0

方式0也稱為基本輸入/輸出工作方式。

2.方式1

方式1也稱為選通輸入輸出方式。

3.方式2

為選通式雙向傳輸方式。第25頁/共63頁9．3串行接口

串行I/O接口是廣泛應(yīng)用于微系統(tǒng)的一種通用接口。所謂串行接口，就是將要傳送的數(shù)據(jù)以逐位傳送的方式進(jìn)行操作。在進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送操作時，先將并行的字節(jié)信息轉(zhuǎn)換成串行的位，并且逐位的進(jìn)行發(fā)送操作。而接收設(shè)備在進(jìn)行接收操作時，再將逐位收到的數(shù)據(jù)拼裝成字節(jié)。第26頁/共63頁串行數(shù)據(jù)的傳送方式

在串行通信中，通常是在兩個（像CPU、終端設(shè)備）設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送操作。將串行數(shù)據(jù)的傳送方式分成單工、半雙工和全雙工三種基本的傳送方式。

單工傳送方式

所謂單工傳送方式就是數(shù)據(jù)只能從甲方單方向地傳送到乙方或者相反。比如像CPU與打印機(jī)的通信線路就僅需支持一個方向上的通信。甲乙方只需一方設(shè)置一個發(fā)送器，而另一方設(shè)置一個接收器即可實現(xiàn)通信，如圖所示。甲方發(fā)送器

乙方

接收器發(fā)送線第27頁/共63頁半雙工傳送方式

這種傳送方式，只設(shè)一條通信線路，數(shù)據(jù)既可以從甲方傳送到乙方，又可以從已方傳送到甲方。由于只有一條通信線路，就不能同時進(jìn)行兩個方向的數(shù)據(jù)傳送操作，只能分時進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送操作的情況下。半雙工方式要求甲、乙雙方要分別設(shè)置一套發(fā)送器和接收器，如圖所示。甲方發(fā)送器

乙方發(fā)送/接收線接收器發(fā)送器接收器第28頁/共63頁全雙工傳送方式

全雙工傳送方式可以使甲、乙雙方既可以同時發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以同時接收數(shù)據(jù)，這就要求甲、乙雙方要分別設(shè)置一套發(fā)送器和接收器，并需要兩條獨立的通信線路，如圖所示。

甲方

發(fā)送器

乙方發(fā)送線

接收器

發(fā)送器

接收器接收線第29頁/共63頁

串行接口標(biāo)準(zhǔn)欲在一個CPU系統(tǒng)內(nèi)實施串行通信，有兩個問題需要解決；一是在CPU與外備之間要共同遵守某種約定，也就是要共同遵守物理接口標(biāo)準(zhǔn)，像電纜的機(jī)械特性、電氣特性、信號功能以及傳送過程的定義等。二是按照接口標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置CPU與外設(shè)之間進(jìn)行串行通信的接口電路。串行通信按信息格式分為兩種通信方式：同步通信和異步通信。第30頁/共63頁（1）同步數(shù)據(jù)通信所謂同步通信，是指通信設(shè)備雙方的發(fā)送器和接收器必須同步地運行。因此，圖所示的接口中，除包括有發(fā)送數(shù)據(jù)線，接收數(shù)據(jù)線以及信號地線外，還有一條時鐘信號線，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收就是用這個時鐘信號來進(jìn)行同步的。

系統(tǒng)1

系統(tǒng)2接收數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)時鐘信號地第31頁/共63頁（2）異步數(shù)據(jù)通信異步通信方式則不需要時鐘信號，如圖所示。最簡單的異步通信接口形式也應(yīng)包括接收數(shù)據(jù)線、發(fā)送數(shù)據(jù)線及信號地。在異步通信數(shù)據(jù)流中，每個字符出現(xiàn)在數(shù)據(jù)流中的時間是不確定的，接受方并不知道對方何時發(fā)送，也就是說字符和字符之間是異步的。

系統(tǒng)1

系統(tǒng)2接收數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)信號地第32頁/共63頁

RS-232C接口

RS-232C接口是美國EIA（ElectronicIndustriesAssociation)，與BELL公司等一起開發(fā)的一個串行接口標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)適用于數(shù)據(jù)傳輸速率在0~20000b/s范圍內(nèi)的通信。第33頁/共63頁

RS-232C總線的主要特點（1）信號線少

RS-232C標(biāo)準(zhǔn)定義了一個由25個管腳引線組成的接口。。（2）可供選擇的傳輸速率多

RS-232C規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率有50、75、110、300、

60、1200、2400、4800、9600、19200bps，可適用于不同速率的設(shè)備。（3）抗干擾能力強

RS-232C采用負(fù)邏輯，以+5~+15V之間任意電壓表示邏輯“0”，以-5~-15V之間任意電壓表示邏輯“1”，因而抗干擾能力強。 （4）最大傳送距離

RS-232C接口的最大距離為100英尺（1英尺≈0.305M）。第34頁/共63頁

2.RS-232C接口信號

RS-232C接口共有25根信號線，使用“D”型連接器。RS-232C最基本的最常用的信號規(guī)定如圖所示。25141311保護(hù)地12發(fā)送數(shù)據(jù)TXD23接收數(shù)據(jù)RXD34請求發(fā)送RTS45允許發(fā)送CTS56數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好DSR620數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR207載波檢測CD78信號地8第35頁/共63頁

通用可編程串行接口16550

當(dāng)微機(jī)進(jìn)行串行傳輸數(shù)據(jù)時，需要進(jìn)行串行到并行和并行到串行的轉(zhuǎn)換。通用異步接收發(fā)送器UART）就是串行異步通信的接口電路芯片。16550就是由美國半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的支持串行異步通信的可編程的接收發(fā)送器接口芯片。第36頁/共63頁

1.16550的主要特性（1）芯片內(nèi)部包含發(fā)送器和接收器，可實現(xiàn)全雙工通信。（2）支持異步通信。（3）數(shù)據(jù)傳輸率可在50~115200BPS范圍內(nèi)選擇。（4）具有控制Modem功能和完整的狀態(tài)報告功能。第37頁/共63頁2.16550的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

⑴數(shù)據(jù)發(fā)送器數(shù)據(jù)發(fā)送器由數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器、發(fā)送移位寄存器和發(fā)送控制電路組成。

⑵數(shù)據(jù)接收器數(shù)據(jù)接收器由數(shù)據(jù)接收寄存器、接收移位寄存器和接收控制電路組成⑶波特率發(fā)生器

XIN是外部晶振輸入信號，XOUT是外部晶振輸出信號，XIN和XOUT一起構(gòu)成反饋回路得到波特率發(fā)生器的振蕩器。（4）調(diào)制解調(diào)器（Modem）控制邏輯

Modem控制邏輯由Modem控制寄存器、Modem狀態(tài)寄存器和Modem控制邏輯電路組成。（5）中斷控制邏輯 中斷控制邏輯由中斷允許寄存器、中斷識別寄存器和中斷控制邏輯電路組成第38頁/共63頁16550內(nèi)部寄存器

16550內(nèi)部除了有數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器、數(shù)據(jù)接收寄存器、發(fā)送移位寄存器、接收移位寄存器、除數(shù)寄存器之外，還有以下控制寄存器。（1）通信線路控制寄存器（LCR）（2）線路狀態(tài)寄存器（LSR）（3）Modem控制寄存器（MCR）（4）Modem狀態(tài)控制寄存器MSR

（5）中斷允許寄存器IER(6)中斷識別寄存器IIR第39頁/共63頁9.4SCSI接口

小型計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接口SCSI(SmallComputerStandardIinterface)目前已廣泛應(yīng)用于PC兼容系統(tǒng)以及許多工作站中，是外圍設(shè)備接口中屬于比較成功的一個。傳統(tǒng)的SCSI稱為SCSI-1，數(shù)據(jù)傳送寬度為8位。SCSI是一種并行接口，它可以5MHz時鐘速度或5MB/s傳送速度操作，SCSI-1最多與7個設(shè)備以菊花鏈形式連結(jié)到主機(jī)上。第40頁/共63頁SCSI接口標(biāo)準(zhǔn)的主要特性（1）SCSI是系統(tǒng)級接口，可與各種采用SCSI接口標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)相連，總線上的主機(jī)適配器和控制器的總數(shù)最大為8個。（2）SCSI是一個多任務(wù)接口，具有總線仲裁功能。（3）SCSI總線上的設(shè)備沒有主從之分，雙方平等。（4）SCSI可以按同步方式和異步方式傳輸數(shù)據(jù)。（5）SCSI可分為單端傳送方式和差分傳送方式。第41頁/共63頁

SCSI接口操作步驟

SCSI接口的操作被設(shè)計成8個操作步驟:總線空閑操作、總線仲裁操作、選擇操作、重新選擇操作、命令操作、數(shù)據(jù)操作、狀態(tài)操作和信息操作。圖示為SCSI總線各個操作步驟的次序。

總線空閑操作仲裁操作（多個設(shè)備）

選擇或重新選擇

命令、數(shù)據(jù)、狀態(tài)、信息加電或復(fù)位

信息傳送期間第42頁/共63頁SCSI接口的操作信號

SCSI-1配備有18條信號線，被分成4類。它們分別是數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)奇偶校驗線、控制線、和信號地。其中有9條是數(shù)據(jù)線，其中8條用于數(shù)據(jù)信號的傳送，1條被當(dāng)成奇偶校驗線。另有9條是控制線。圖示為寬度為16位的SCSI總線接口信號。啟動設(shè)備目標(biāo)設(shè)備BSYSELC/DI/OMSGREQACKATNRSTDB15~DB8、DBP1DB7~DB0、DBP第43頁/共63頁

SCSI接口信息

SCSI接口有3種信息格式，它們分別是單字節(jié)、雙字節(jié)和三字節(jié)信息或更多字節(jié)的擴(kuò)充信息。通常，信息的第一個字節(jié)表示的是信息代碼，由這個代碼決定信息的格式，表9-2列出了信息的格式種類。表9-3列出了擴(kuò)充信息的結(jié)構(gòu)。第44頁/共63頁

SCSI接口命令

SCSI接口協(xié)議的核心部分是SCSI接口命令集，每條命令均由啟動設(shè)備發(fā)送，告之目標(biāo)設(shè)備要進(jìn)行的是一些什么操作。命令的內(nèi)容包含有：從目標(biāo)設(shè)備檢索數(shù)據(jù)（讀）、將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)設(shè)備（寫）、以及外設(shè)的一些特定的操作。在所有各種情況下，執(zhí)行的命令是以下步驟的全部或某些子集。（1）目標(biāo)設(shè)備獲得命令信息，并對其進(jìn)行譯碼。（2）將數(shù)據(jù)傳送到目標(biāo)設(shè)備，或從目標(biāo)設(shè)備將數(shù)據(jù)傳送出來（并非所有命令都這樣執(zhí)行）。（3）由目標(biāo)設(shè)備產(chǎn)生狀態(tài)信息并將其傳送出去。第45頁/共63頁SCSI接口命令是由啟動設(shè)備提供和發(fā)出的，命令是在命令描述塊CDB中規(guī)定的，命令描述塊CDB是由字節(jié)組成的，如圖示。

2~41~41118位操作碼邏輯單元號保留或邏輯模塊地質(zhì)邏輯模塊地址（根據(jù)需要）傳送長度（根據(jù)需要）或參數(shù)表長度（根據(jù)需要）或分配長度（根據(jù)需要）控制第46頁/共63頁

9.5數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器

數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（D/A）能把數(shù)字信號（Digit）轉(zhuǎn)換為模擬信號（Analog）。模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）器能把模擬信號（Analog）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號（Digit）。

D/A和A/D轉(zhuǎn)換主要用于計算機(jī)實時控制和自動測量系統(tǒng)中，如圖示。傳感器執(zhí)行元件A/D數(shù)字量量模擬量輸入(數(shù)據(jù)采集)D/A輸入接口模擬量數(shù)字量量數(shù)字量量計算機(jī)數(shù)字量量生產(chǎn)過程輸出接口模擬量模擬量輸出(處理后的控制信息)第47頁/共63頁數(shù)/模轉(zhuǎn)換器數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的基本原理數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的功能是把數(shù)字信號（Digit）轉(zhuǎn)換為模擬信號（Analog）。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器簡稱為DAC。DAC的主要組成部件包括模擬開關(guān)、電阻網(wǎng)絡(luò)和運算放大器，如圖

...Ｎ位數(shù)字量輸入模擬電壓輸出電阻網(wǎng)絡(luò)運算放大器...模擬開關(guān)第48頁/共63頁2.

基本運算放大器

運算放大器的放大倍數(shù)足夠大時，輸出電壓VO與輸入電壓Vi關(guān)系為：RfVo=-ViRI=-I1I=Vi/R=-V0/RfViRf

VO∑R

I1I電流多個支路見下頁第49頁/共63頁多個輸入支路的運算放大器輸出電壓VO與輸入電壓Vi的關(guān)系：Vo=-I×Rf=(Vi/R1+Vi/R2+…+Vi/Rn)×Rf若令每個支路輸入電阻為2iR，且(Rf/R)Vi=Vref，有:Vo=-Vi(1/2R

+1/4R+…+1/2nR)×Rf=-Vi(1/2

+1/4+…+1/2n)Rf/RVo=-Vref(1/2

+1/4+…+1/2n)

(Vref為基準(zhǔn)電壓)Rf

VO∑ViR1Rn…I1InI總電流I2I=-(I1+I2+…+In)第50頁/共63頁權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)

采用開關(guān)控制支路合上時Si=1，斷開時Si=0

輸出：Vo=-Vref(S1/2+S2/4+…+S8/256)

輸入數(shù)據(jù)為00H：8個開關(guān)都斷開，VO=0

輸入數(shù)據(jù)為01H：S8開關(guān)閉合，VO=-1/256Vref

輸入數(shù)據(jù)為FFH：8個開關(guān)都閉合，Vo=-255/256Vref

2RVrefRf

VOS1S2S3S4S5S6S7S8（這里n=8）8R16R256R輸出對應(yīng)D8對應(yīng)D7對應(yīng)D14R第51頁/共63頁數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù)

1）分辯率

2）轉(zhuǎn)換精度(誤差)3）轉(zhuǎn)換時間

4）線性誤差第52頁/共63頁典型D/A轉(zhuǎn)換器芯片及其應(yīng)用

DAC0832是雙列直插式8位D/A轉(zhuǎn)換器芯片，能完成數(shù)字量輸入到模擬量(電流)輸出的轉(zhuǎn)換。DAC0832內(nèi)部采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)，輸出為差動電流信號IOUT1和IOUT2，只有把差動信號輸入到外接運算放大器，才能得到模擬信號輸出。IOUT1IOUT2VREF差動電流輸出東參考電壓輸入數(shù)據(jù)D7～D08位輸入寄存器8位DAC寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832內(nèi)部寄存器和轉(zhuǎn)換器

第53頁/共63頁DAC0832是一種D/