1、第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 第第9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 9.1 PC系列微机键盘接口系列微机键盘接口 9.2 CRT显示器接口显示器接口 9.3 并行打印机接口并行打印机接口 9.4 USB接口接口 9.5 IEEE 1394 串行总线接口串行总线接口 9.6 硬盘驱动器接口硬盘驱动器接口 习题习题9 第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 9.1 PC系列微机键盘接口系列微机键盘接口 9.1.1 键盘接口的工作原理 1.微机键盘的基本原理 微机键盘由单片机、译
2、码器、键盘矩阵和驱动器等部分组成，IBM-PC机键盘及接口如图9-1所示。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 驱动器串/并转换74LS3228255系统总线键盘矩阵译码器单片机主机键盘图9-1 IBM-PC机键盘及接口第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 键盘内常使用的一种单片机是8048，单片机通过译码器使用扫描方式检测键盘矩阵，判断哪一个键被按下或释放，然后生成相应的扫描码(行列位置码)，并以串行方式发往主机。在主机方经过串/并转换和8255A送往系统总线。IBM-PC机键盘扫描码用一个字节数据表示。键盘各键
3、的具体扫描码请参阅表9-1表9-4。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 表9-1 字符键扫描码第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 表9-2 控制键扫描码第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 表9-3 功能键扫描码第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 表9-4 辅助键扫描码第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 个人计算机键盘不能直接提供与键功能对应的键值或键码，必须由主机在键处理程序中将键盘提供
4、的扫描码转换为对应的ASCII码或其它对应的代码(当扫描码无对应的ASCII码时)。可以使用硬件中断程序或软件中断程序进行键盘功能的处理。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 硬件中断程序：中断类型号为09H，对应于中断控制器8259A 的IRQ1中断，当按键动作引起IRQ1中断时，该程序负责把键盘扫描码转换成ASCII码，然后存入键盘缓冲区。软件中断程序：INT 16H是ROM BIOS中的键盘功能调用程序，INT 16H调用的功能是从键盘缓冲区取出按键所产生的ASCII码。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口
5、2.键盘接口电路 以串行方式发往主机的键盘扫描码，通过一根与主机连接的5芯电缆，送往主机的键盘接口电路。键盘接口电路如图9-2所示，它由串/并转换电路、时钟同步电路、中断请求触发器、并行接口芯片8255A及一些门电路组成。8255A的端口A作为8位扫描码的输入口，端口B进行必要的控制。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 U1SE74LS322DSS/PD0D1OECLRCLKGOAOBPA7DQCLKCLRPRPA6OHPA0IRQ15 V15 VDQCLKRDCLKRCLKDATARESETGND5 VPCLKRESET8255A8255APB7PB
6、6键盘插头座QQOH图9-2 键盘接口电路第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 键盘接口电路的工作过程如下：从键盘经DATA线送来的扫描码送至串/并转换电路74LS322的数据输入端D1。在IRQ1的中断服务程序中，CPU从8255A的端口A中读走扫描码后，再使PB7由“1”变为“0”，用来清除74LS322和中断请求触发器U1，以便可以再次接收新的扫描码。键盘接口电路完成串/并转换，主机收到IRQ1中断申请，如果CPU允许该中断，则执行下面的程序，取走键码。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 IN AL,60H
7、；读8255A的端口A获得扫描码 PUSH AX；保存扫描码 IN AL,61H；读8255A的端口B的值 MOV AH,AL；暂存于AH OR AL,80H；为端口B准备新值，PB71，清除74LS322和中断请求触发器U1第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 OUT 61H,AL；输出到端口B XCHG AH,AL；获得端口B的原值 OUT 61H,AL；恢复端口B POP AX；恢复原获得的扫描码至AL中 该程序可以继续执行，把获得的扫描码转换成对应的ASCII码。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 9.1
8、.2 键盘I/O操作 在PC机系统中实现键盘I/O操作较简单的方法是使用DOS系统功能调用或BIOS中断调用。1DOS系统功能调用的键盘I/O操作 DOS系统功能调用的INT 21H提供了几种键盘I/O调用的功能。比如1号调用、6号调用、7号调用、8号调用、0AH号调用、0BH号调用和0CH号调用等都涉及到键盘I/O功能，请参阅表9-5。这里仅对1号调用给与进一步的说明。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 表9-5 INT 21H DOS功能调用中的键盘I/O调用第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 1号调用等待
9、从键盘输入一个字符并把它送入AL寄存器，例如：MOV AH,1 ；按规定把1号DOS系统功能调用的号码送入AH INT 21H；调用INT 21H DOS系统功能调用 1号调用很简单，不需要设置入口参数。执行上述指令，系统等待键盘有键按下。一旦有键按下就把键值(相应字符的ASCII码值)读入，如果读入的是，则退出命令的执行，否则把键值送入AL寄存器，并在显示器上显示键入的字符。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 2.BIOS中断调用中的键盘I/O操作 ROM BIOS中断调用中的INT 09H和INT 16H提供了许多键盘I/O功能，下面将介绍INT
10、16H BIOS中断调用。INT 16H属于软件中断，AH寄存器用于功能选择。AH寄存器中的不同值对应不同的功能。AH寄存器中的值与功能的对照如下：第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 00H 读键盘输入01H 读键盘，返回键盘状态02H 返回特殊功能键状态03H 设置打字速度和延迟05H 存储数据10H 读扩展键盘输入11H 返回扩展键盘状态12H 返回扩展Shift标志状态第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 下面是AH为00H、01H和02H时的INT 16H中断调用的具体功能：1)AH00H 功能：从键盘读
11、入字符送AL寄存器。出口参数：AL中为键盘输入字符的ASCII码。实现的指令如下：MOV AH，00H INT 16H第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 2)AH01H 功能：从键盘读入字符送AL寄存器，如果按过任意键(即键盘缓冲区不空)，则使ZF=0，否则使ZF1。出口参数：如果ZF0，则AL中为键盘输入字符的ASCII码。3)AH02H 功能：读取特殊功能键状态 出口参数：AL中为特殊功能键状态第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 D71 Insert键状态已变换D61 Caps Lock 键状态已变换D51
12、 Num Lock 键状态已变换D41 Scroll Lock 键状态已变换D31 按下交替键AltD21 按下控制键 CtrlD11 按下左Shift键D01 按下右Shift键第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 例9.1 利用INT 16H ROM BIOS 中断调用读取从键盘输入的字符，每次读取字符后在显示器上显示该字符并显示字符串HAS BEEN INPUTED，如果输入的字符为Q，则程序退出。解 程序如下：DATA SEGMENT DISP DB ，HAS BEEN INPUTED,0DH,0AH,$DATA ENDS CODE SEGMEN
13、T第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 ASSUME DS：DATA,CS：CODESTART：MOV AX,DATA MOV DS,AX；初始化DS MOV BX,OFFSET DISP ；存放输入字符的缓冲区的地址偏移量 LOP：MOV AH,0 INT 16H ；INT 16H调用 CMP AL,Q；输入的是否为Q JZ STOP；是Q，则退出 MOV BX,AL ；不是Q，则字符送输入字符的缓冲区第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 MOV DX,BX；显示字符的缓冲区地址偏移量送DX MOV AH,9；9
14、号DOS调用 INT 21H；显示 JMP LOP STOP：MOV AH,4CH；退回DOS INT 21H CODE ENDS END START第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 9.2 CRT显示器接口显示器接口 9.2.1 CRT显示器接口的基本原理 1.CRT显示器的基本原理 CRT显示器是以阴极射线管为基础，采用光栅扫描技术，利用高速电子束不断扫描显示器的荧光屏来实现屏幕上的字符和图形的显示。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 2.CRT显示器接口 CRT显示器接口的工作过程如下：CPU把要显示的
15、内容存入显示缓冲存储器。在CRT控制器的作用下不断从显示缓冲存储器中读出已存入的信息，通过字符发生器转换成“点阵代码”。经过移位寄存器变成串行的打点信号，并与水平同步信号、垂直同步信号、消隐信号复合在一起，形成全电视信号，送往CRT显示器。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 CRT显示器接口电路通过数据总线、地址总线和控制总线与计算机系统相连，CRT显示器接口有各种各样不同的结构、不同的性能和品质。CRT显示器接口电路的基本原理如图9-3所示，它主要由显示缓冲存储器、字符发生器、移位寄存器、视频信号合成器以及CRT控制器等部分组成。第第9 9章章 人机
16、交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 字符发生器移位寄存器锁存器显示缓冲存储器地址多路转换器CRT控制器DBABCB行地址字符地址系统总线视频信号合成器视频信号锁存控制线选地址打点时钟水平同步垂直同步消隐3图9-3 CRT显示器接口电路的基本原理第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 1)显示缓冲存储器 显示缓冲存储器又称为视频随机存储器VRAM，用于存放要显示的字符信息和图像信息。显示一个字符时，包括字符码和该字符的显示属性码，需要占VRAM中的两个字节存储单元，其中偶地址单元存放字符的ASCII码，奇地址单元存放字符的属性码。第第9
17、 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 2)字符发生器 无论是字符还是图像在荧光屏上都是由像素点来显示的。每一个字符的显示字形都以点阵信息(如57、79等)存放在字符ROM中。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 3)CRT控制器 CRT控制器是CRT接口的核心部件，其主要功能包括提供读显示VRAM的扫描地址和屏幕显示的扫描地址，并提供时序控制信号。时序控制信号包括：(1)锁存器的锁存信号：用于控制把从VRAM中读出的信息暂存到锁存器中。(2)移位寄存器的串行移位信号：又称为打点时钟信号。第第9 9章章 人机交互设备接口与
18、常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 (3)水平同步信号、垂直同步信号及消隐信号：水平同步信号和垂直同步信号，都为负脉冲，用于控制行扫描同步和场扫描同步。消隐信号用于消除显像管回扫期间的回扫线，使之不在显像管上显示。4)移位寄存器和视频信号合成器 移位寄存器在打点时钟信号控制下，把从字符发生器输出的并行信号转换成串行信号，以便送往视频输出电路。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 9.2.2 图形加速卡与AGP总线 1.图形显示卡与图形加速卡 为了提高视频显示系统的文本显示模式、图形分辨率和色彩，先后出现了许多不同的视频显示标准，每一种视频标准都有
19、相应的显示卡与之对应，这些视频显示标准分别为：MDA：支持文本模式，单色显示。CGA：支持文本模式,字符分辨率为4025或8025；支持图形模式，图形分辨率为320200(4种颜色)和640200(2种颜色)。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 EGA：图形分辨率为640350,16色，完全兼容MDA和CGA。VGA：图形分辨率为640480,256色，兼容所有EGA的显示标准。SVGA(Super VGA)和TVGA：是VGA的扩展，提供了更强的视频图形显示能力，支持的最大显示分辨率为1024768，支持132列的文本显示模式。第第9 9章章 人机交
20、互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 在这些视频标准中，VGA模式曾经是最重要的一种。无论哪种标准的显示卡，其功能都是接收来自主机的显示数据，把它们转变为视频信号，并与水平同步信号、垂直同步信号和消隐信号一起组成全电视信号送往CRT显示器进行显示。VGA 显卡原理的示意图如图9-4所示，其中图形控制器接收来自主机的显示数据，可对数据进行与、或、异或和循环移位等逻辑运算，然后写入显示缓冲区。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 图形控制器主机显示缓冲区移位寄存器属性控制器数/模信号转换DACCRT显示器水平同步信号垂直同步信号CRT控制器
21、时序发生器视频BIOSROM模拟信号图9-4 VGA显卡原理的示意图第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 随着计算机多媒体技术的发展，以及各种图形、图像、动画、视频技术的显示需求，对图形显示速度的要求越来越高,传统的CRT显示卡的图形处理功能主要是由CPU来实现的，CPU已不能胜任如此沉重的负担。为了解决这一问题，一些专业图形、图像处理公司开发出高速图像处理专用芯片，高速图像处理专用芯片也被称为GPU，采用图形加速芯片的图形加速卡的图形显示处理能力有了极大的提高。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 最初的图形加速
22、卡只能用于图形加速，必须与VGA显示卡配合使用。后来图形加速卡不仅集成了显示卡的功能，还具备了各种动态视频的功能。图形加速卡基本原理如图9-5所示。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 主机图形卡I/O接口水平同步信号图形加速芯片显示内存垂直同步信号高速DAC转换器显示器视频加速器视频接口视频设备图9-5 图形加速卡基本原理图第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 与VGA显示卡相比，图形加速卡增加了下列功能：图形加速卡最重要的变化是图形控制器换成了图形加速芯片。图形加速卡上采用板卡总线方式，一般总线宽度为64位或1
23、28位，超过了PC系统常用总线的宽度，大大提高了各部件之间的数据吞吐量。图形加速卡还使用了专门的视频加速电路，可以提高动态影像的解压缩速度。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 图形加速卡与系统连接的总线I/O端口宽度增加，一般为32位的VESA、32位或64位的PCI总线，以及AGP(Accelerated Graphics Port图形加速端口)总线。现在大多数个人计算机已经都采用了AGP总线，显示卡一般已经不再插在传统的总线上，而是插在AGP总线插槽上了。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 2.AGP总线
24、在PCI总线之下，许多外设(比如硬盘驱动器、网络适配卡、调制解调器、声卡等)都需要通过PCI总线传输数据。而PCI总线的带宽有限，如果需要传输大量数据的3D显示卡也使用PCI总线，则PCI总线就会不堪重负，AGP总线就是为了解决这一问题而产生的。AGP是英特尔公司配合Pentium II处理器开发的总线标准，AGP的设计核心是在PC机上实现高性能的3D图像。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 AGP有两种工作模式：一种是直接内存访问DMA(Direct Memory Access)模式，另一种是直接内存执行DIME(Direct Memory Exec
25、ute)模式。当AGP总线工作于DMA模式时，AGP总线先把系统内存中的纹理和其它数据装载到图形加速器的显卡内存中，接着图形加速器的各种处理工作(如纹理映射、明暗度调整、Z向缓冲等)都在显卡内存中执行。在这种模式下，AGP与基于PCI的图形加速器的工作方式大致一样。图形加速器只不过是具有了AGP总线高速数据传输的优势。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 当AGP总线工作于DIME模式时，图形的数据可以直接在系统内存中执行，不需要把原始数据全部传输到图形控制器的显卡内存中。AGP总线是32位的，时钟频率有66 MHz和133 MHz两种，最大数据传输速率
26、分别高达266 Mb/s和533 Mb/s。最初的AGP总线由AGP 1.0标准所规定，分为1X/2X。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 9.3 并行打印机接口并行打印机接口 使用并行接口的并行打印机进行字符打印的基本工作过程如下：(1)打印机接通电源后，打印机进行初始化。(2)打印机接收主机送来的信息，如果收到的是控制信息，则打印机进行相应的控制处理；如果收到的是字符信息，则把字符送入字符缓冲区。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 (3)打印机从点阵字库中找出相应字符的点阵码送入打印码缓冲区。(4)当接收到
27、的数据信息是打印命令(比如回车符、换行符等)或者缓冲区的打印码已满一行时，进入打印过程。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 9.3.1 并行接口标准Centronics 并行打印机通过一条电缆与计算机相连，与计算机的并行接口端连接的插头有25芯，与打印机端相连的插头有36芯。Centronics接口是一种标准的并行接口协议，Centronics接口规定了36条与打印机相连的接口信号线及其作用，见表9-6。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 3619181图9-6 Centronics接口插座第第9 9章章 人机
28、交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 表9-6 并行接口标准Centronics引脚功能对照表第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 Centronics并行接口的工作时序如图9-7所示。当CPU要向打印机输出数据时，首先检测来自打印机的BUSY信号是否为低电平(打印机“不忙”)以及 信号是否为高电平。ACK第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 5 s5 s0.5 s 0.5 s 0.5 s数据有效数据线BUSYACKS
29、TROBE图9-7 Centronics并行接口时序第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 9.3.2 并行接口的逻辑结构 PC机的并行接口的逻辑结构如图9-8所示。并行接口中有三个寄存器，分别为数据寄存器、控制寄存器和状态寄存器。三个寄存器对应三个端口地址，即数据端口地址为378H，状态端口地址为379H，控制端口地址为37AH。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 PC机可以分别对三个端口进行读/写操作。状态寄存器的格式如图9-9所示，其中D7D3位的所有信号名称与Centronics标准的对应信号的名称相同。控
30、制寄存器的格式如图9-10所示，控制寄存器的D3D0位的信号名称与Centronics标准的对应信号的名称相同。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 数据缓冲器数据寄存器25脚D型插座控制寄存器命令译码器状态寄存器D7D0IRQINTEAENA7A0IORIOW图9-8 并行接口的逻辑结构第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 BUSYD7D6POUTD5SELD4D3D2D1D0ACKFAULTCentronics标准同名信号图9-9 状态寄存器的格式第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与
31、常用标准接口 D7D6D5IRQEND4D3D2D1D0STROBEIN SLCTCentronics标准同名信号RESET AUTOFEED允许中断使打印机有效ACK图9-10 控制寄存器的格式第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 例9.2 已知PC机的并行接口中数据端口地址为378H，状态端口地址为379H，控制端口地址为37AH。请编程将AL中的字符通过并行接口输出到打印机。解 程序如下：MOV DX,378H；数据端口地址 OUT DX,AL；输出字符送数据端口 MOV DX,379H；状态端口地址第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人
32、机交互设备接口与常用标准接口 LOP：IN AL,DX；读状态端口 TEST AL,80H；检测BUSY位 JZ OUTPUT；不忙则转输出选通 JMP LOP；忙则等待第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 OUTPUT：MOV DX,37AH；控制端口地址 MOV AL,0DH；选通信号为高电平D01 OUT DX,AL；写入控制端口 MOV AL,0CH ；选通信号为低电平D00，使选通有效 OUT DX,AL；写入控制端口第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 9.3.3 并行打印机I/O调用 PC系列计算机可
33、以通过BIOS中断调用或DOS系统功能调用实现打印机I/O调用。1.BIOS中断调用实现打印机I/O功能 BIOS的INT 17H中断调用，提供了对并行打印机的I/O操作。INT 17H中断调用共有三种功能，功能号分别为0、1、2，功能号应放入AH寄存器中。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 BIOS支持三台打印机LPT1、LPT2、LPT3，打印机的编号分别为0、1、2，打印机号放入DX寄存器中。INT 17H中断调用可以实现把AL寄存器中的字符在DX指定的打印机上打印的功能，还可以通过AH返回打印机的状态参数。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用
34、标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 1)AH00H 入口参数：AH00H，DX打印机号，AL要打印字符的ASCII码。功能：把AL中的字符在DX指定的打印机上打印出来。出口参数：AH中为打印机状态，其中各位所表示的状态为第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 D71 打印机不忙D61 打印机应答D51 缺纸D41 打印机被选择D31 I/O错误D21 保留D11 保留D01 超时错误如果打印机不能打印字符，则产生超时错误。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 2)AH01H 入口参数：AH01H，DX打印机号。功
35、能：初始化打印机。出口参数：AH打印机状态,状态反映情况与(1)中AH00H时的相同。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 3)AH02H 入口参数：AH02H，DX打印机号。功能：返回打印机状态。出口参数：AH打印机状态，状态反映情况与(1)中AH00H时的相同。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 例9.3 利用INT 17H BIOS中断调用把大写字母AZ输出到打印机LPT1。解 程序如下：MOV CX,26；循环次数 MOV DX,0；打印机LPT1 MOV AL,A；要打印的字符第第9 9章章 人机交互设
36、备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 LOP：MOV AH,0；功能号0 INT 17H；发送要打印的字符 TEST AH,8H；检测错误位 JNZ ERROR；有错，转错误处理 INC AL；下一个要打印的字符 DEC CX JNZ LOP；若未打印完，转回第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 MOV AL,0DH ；回车符 MOV AH,0；功能号0 INT 17H MOV AL,0AH ；换行符 MOV AH,0；功能号0 INT 17H；ERROR：；错误处理第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接
37、口 2.DOS系统功能调用实现打印机I/O功能 DOS系统功能调用中的INT 21H调用也具有实现打印机输出的功能。使AH5，即功能号为5的INT 21H DOS调用可以把DL寄存器中的字符输出至打印机LPT1。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 例9.4 请把字符P在打印机上打印出来。解 程序如下：MOV AH,5；功能号5 MOV DL,P；要打印的字符INT 21H；21H DOS调用，输出要打印的字符 另外还可以使用功能号为40H的INT 21H DOS功能调用实现对打印机的操作，使用起来也很简便。如果需要使用，则可以查阅相关资料。第第9 9章
38、章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 9.4 USB 接接 口口 9.4.1 USB接口概述 1.USB接口的概念 传统的计算机与各种外部设备连接的输入/输出接口没有统一的标准。比如，连接鼠标要使用9针、25针的串行接口或者使用PS/2接口；连接打印机要使用25针的并行接口；连接键盘要使用5针的圆形插口或PS/2接口，如此等等。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 USB通用串行总线最初是由IBM、Intel、Microsoft、Compaq、Digital Equipment、NEC以及Northern Telecom七家公
39、司共同开发研制的一种计算机与外部设备连接的技术。使用USB通用串行总线可以连接不同的外部设备(比如键盘、鼠标和打印机等)。USB把多种不式把各种外设串接起来。USB技术解决了串行设备和并行设备如何与计算机相连的问题，大大简化了计算机与外设的连接方法。USB总线独立于主计算机系统，并在整个计算机系统结构中保持一致。目前新型的个人计算机上都有28个USB接口。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 2.USB的规范及发展 USB规范的前身是由Philips与数字设备公司(Digital Equipment Corporation)所制定并公开的标准ACCESS
40、.bus规范。ACCESS.bus可以支持125个设备，以及10米长的电缆，支持键盘、指示设备以及其它设备在每秒100 K位(kilobits)的速度下工作。这些设备是插入式的。但ACCESS.bus主要是在专用设备上使用，从未在PC机系统上使用过。USB规范的发展情况如表9-7所示。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 表9-7 USB规范的发展情况第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 在USB规范的版本中，比较重要的有USB 1.0、USB 1.1和USB 2.0。USB 1.0发表于1996年1月。USB 1
41、.1修订了1.0版本中的问题，并且增加了一种新的传输类型(中断输出)。USB 1.0和USB 1.1 可以统称为USB 1.X。USB 1.1的传输速度是12 Mb/s。在PC机上最早提供USB支持的操作系统是Windows 95的OEM Service Release 2，此后还有两个修订版：OSR 2.1与OSR 2.5。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 3.USB的特点 USB接口有如下特点：(1)安装使用方便。使用USB外部设备，不需要打开计算机的机箱在总线扩展槽上安装扩充卡。不同种类的USB设备可以使用相同的接口，电缆和连接器具有惟一的型号
42、，因此不必设计各自不同的连接方式。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 USB具有“即插即用”的功能特性。使用USB外部设备时，用户不需要进行诸如端口地址或是中断号码(IRQ)等等的设置，USB能进行自动设置。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 对USB设备可以进行“热插拔”，即在PC机和USB设备处于通电运行的状态下，插入或拔出USB连接头，不会对PC机或USB设备造成损害。USB接口包含5 V的电源线和接地线，如果USB设备所需的工作电流在500 mA之下，则可以直接使用USB接口提供的电源，不需要外加电源；
43、也可以使用计算机或集线器提供的电源。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 (2)传输速率较快。在传输速率方面，USB支持的信道速度率包括低速(low speed)的1.5 Mb/s，全速(full speed)的12 Mb/s和高速(high speed)的480 Mb/s。b/s是指每秒传送的二进制位。具备USB功能的个人计算机都支持低速与全速传输。(3)价格低廉。虽然USB接口的内部比起以前的接口更加复杂，但是它的组件与所需的电缆和连接器价格低廉。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 (4)低功耗。USB设备处
44、于待机状态时，会自动启动省电模式来降低功耗。当启用设备时，又会自动恢复所需的工作状态。(5)稳定性好。由于USB的规范是由多家公司共同制定的，因此USB设备通信软件、固件或控制芯片以及操作系统都对USB协议具有良好的支持。(6)适应性强。USB有四种传输类型(控制、中断、批量和实时)与三种传输速率(低速、全速和高速)，使之对外部设备的适应性很强。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 (7)有多种操作系统支持。USB总线是与系统完全独立的。只要有软件的支持，同一个USB设备就可以在任何一种计算机体系中使用。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机
45、交互设备接口与常用标准接口 9.4.2 USB总线拓扑结构与系统连接 1.拓扑结构与系统连接 USB设备通过USB总线和USB主机相连。USB的物理连接属于星型结构，集线器(Hub)位于每个星形结构的中心，主机中的集线器称为根集线器，主机与某个集线器之间的连接、集线器与另一个集线器之间的连接、集线器与功能设备(结点)之间的连接都是点到点的连接。USB总线拓扑结构如图9-11所示。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 集线器2主机根集线器集线器1结点结点集线器3结点结点集线器4结点结点结点层4层3层2层1主机(根层)图9-11 USB总线拓扑结构第第9 9
46、章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 实际应用中USB应用设备、集线器与主机连接的示意图见图9-12。图中的键盘和监视器是集成了内置集线器的USB应用设备。如果采用的是不带内置集线器的USB应用设备，则连接方式与图中的USB电话相似，但是为了获得足够多的USB接口，如果不使用带有集成了内置集线器的USB应用设备，就需要增加额外的集线器。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 光笔鼠标扬声器麦克风电话集线器监视器键盘集线器/功能设备集线器/功能设备PC主机/集线器图9-12 USB系统连接第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标
47、准接口人机交互设备接口与常用标准接口 2.USB主机 整个USB系统中只允许有一台主计算机。主计算机系统的USB接口称为USB主控制器。USB主控制器可以是硬件、固件或软件的联合体。3.USB设备 USB设备可以分为集线器(Hub)和USB应用设备。所有USB设备都有一个惟一的USB地址。集线器可以提供额外的USB接入点。USB应用设备是指可以从USB总线上接收或发送数据或控制信息的USB功能设备，用于实现实际应用中所需要的功能。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 1)集线器 集线器是USB“即插即用”体系结构中的关键部件，用于提供访问USB总线的更多
48、的接入点。图9-13是一个典型的集线器的示意图。集线器简化了USB的连接，降低了USB的连接费用，并提供了良好的稳定性。顾名思义，集线器就是电线集中器。它使USB具有多个连接接入点，接入点在这里称为端口。每一个集线器都可以把一个接入点变成多个接入点。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 集线器上游端口端口1 端口2 端口3端口4端口5端口6端口7图9-13 一个典型的集线器第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 USB体系结构支持多个集线器的连接。集线器上游端口用于连接集线器和主机，下游端口可以用于连接其它集线器或应
49、用设备。集线器可以自动检测出下游端口上设备的插入或拔出操作，并为下游设备分配电源。每一个下游端口都可以分别配置成高速或低速，集线器可以把高速端口信号和低速端口信号隔离开。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 一个集线器中包括了集线器控制器和集线器中继器。集线器控制器为与主机之间的通信提供了接口寄存器，通过专用的集线器状态和控制命令，主机可以配置集线器，监视和控制其端口。集线器中继器是一个位于上游和下游端口之间的，由协议控制的开关，它也提供复位、挂起/重新开始命令的硬件支持。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 US
50、B集线器与主机的交互工作过程如下：集线器设有一个状态端点，用于向主机传送每个下游端口的状态变化情况，例如设备连接、端口使能、挂起、过流指示、复位和加电等。在系统加电和运行过程中，主机都能自动处理USB设备的插入和拔出，整个控制过程是由系统中的所有集线器协助完成的。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用标准接口 主机获知有新设备安装在某个端口上，便通知集线器启用对应端口，同时向该设备发出复位命令，设备以默认地址0给予响应，主机读取设备的设备描述符，然后给设备分配范围在1127之间的空闲的USB地址。第第9 9章章 人机交互设备接口与常用标准接口人机交互设备接口与常用
