緒論：寫作既是個人情感的抒發(fā)，也是對學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇接口技術(shù)論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

引言

在IBM公司推出PC機時，并行端口已經(jīng)是PC機的一部分。并口設(shè)計之初，是為能代替速度較慢的串行端口驅(qū)動當時的高性能點陣式打印機。并口可以同時傳輸8位數(shù)據(jù)，而串口只能一位一位地傳輸，傳輸速度慢。隨著技術(shù)的進步和對傳輸速度要求的提高，最初的標準并行端口即SPP模式的并行端口的速度已不能滿足要求。1994年3月，IEEE1284委員會頒布了IEEE1284標準.IEEE1284標準提供的在主機和外設(shè)之間的并口傳輸速度，相對于最初的并行端口快了50～100倍。IEEE1284標準定義了5種數(shù)據(jù)傳輸模式，分別是兼容模式、半字節(jié)模式、字節(jié)模式、EPP模式和ECP模式。其中EPP模式、ECP模式為雙向傳輸模式。EPP模式比ECP模式更簡潔、靈活、可靠，在工業(yè)界得到了更多的實際應(yīng)用。本文介紹的一種基于uPSD323X的EPP增強并口的設(shè)計核心是，使用uPSD323X內(nèi)部的CPLD實現(xiàn)EPP接口。

1EPP接口協(xié)議介紹

EPP(EnhancedParallelPort,增強并行端口)協(xié)議最初是由Intel、Xirocm、Zenith三家公司聯(lián)合提出的，于1994年在IEEE1284標準中。EPP協(xié)議有兩個標準：EPP1.7和EPP1.9。EPP接口控制信號由硬件自動產(chǎn)品，整個數(shù)據(jù)傳輸可以在一個ISAI/O周期完成，通信速率能達到500KB/s～2MB/s。

EPP引腳定義如表1所列。

表1EPP接口引腳定義

對應(yīng)并口引腳EPP信號方向說明

1nWrit輸出指示主機是向外設(shè)寫（低電平）還是從外設(shè)讀（高電平）

2～9Data0～7輸入/輸出雙向數(shù)據(jù)總線

10Interrupt輸入下降沿向主機申請中斷

11nWait輸入低電平表示外設(shè)準備好傳輸數(shù)據(jù)，高電平表示數(shù)據(jù)傳輸完成

12Spare輸入空余線

13Spare輸入空余線

14nDStrb輸出數(shù)據(jù)選通信號，低電平有效

15Spare輸入空余線

16Ninit輸出初始化信號，低電平有效

17nAStrb輸出地址數(shù)據(jù)選通信號，低電平有效

18～25GroundGND地線

1.1EPP接口時序

EPP協(xié)議定義了4種并口周期：數(shù)據(jù)寫周期、數(shù)據(jù)讀周期、地址寫周期和地址讀周期。數(shù)據(jù)周期用于計算機與外設(shè)間傳送數(shù)據(jù)；地址周期用于傳送地址、通道、命令、控制和狀態(tài)等輔助信息。圖1是EPP數(shù)據(jù)寫的時序圖。圖1中，nIOW信號實際上在進行EPP數(shù)據(jù)寫時并不會產(chǎn)生，只不過是表示所有的操作都發(fā)生在一個I/O周期內(nèi)。在t1時刻，計算機檢測nWait信號，如果nWait為低，表明外設(shè)已經(jīng)準備好，可以啟動一個EPP周期了。在t2時刻，計算機把nWrite信號置為低，表明是寫周期，同時驅(qū)動數(shù)據(jù)線。在t3時刻，計算機把nDataStrobe信號置為低電平，表明是數(shù)據(jù)周期。當外設(shè)在檢測到nDataStrobe為低后讀取數(shù)據(jù)并做相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，且在t4時刻把nWait置為高，表明已經(jīng)讀取數(shù)據(jù)，計算機可以結(jié)束該EPP周期。在t5和t6時刻，計算機把nDataStrobe和nWrite置為高。這樣，一個完整的EPP數(shù)據(jù)寫周期就完成了。如果就圖1中的nDataStrobe信號換為nAddStrobe信號，就是EPP地址寫周期。

圖2是EPP地址讀周期。與EPP寫周期類似，不同的是nWtrite信號置為高，表明是讀周期，并且數(shù)據(jù)線由外設(shè)驅(qū)動。

從EPP讀、寫周期可以看出，EPP模式的數(shù)據(jù)傳輸過程是一個信號互鎖的過程。以EPP寫周期為例子，當檢測到nWait為低后，nDataStrobe控制信號就會變低，nWait狀態(tài)信號會由于nDataStrobe控制信號的變低為而高。當計算機檢測到

nWait狀態(tài)信號變高后，nDataStrobe控制信號就會變高，一個完整的EPP寫周期結(jié)束。因此，EPP數(shù)據(jù)的傳輸以接口最慢的設(shè)備來進行，可以是主機，也可以是外設(shè)。

1.2EPP增強并口的定義

EPP增強并口模式使用與標準并口（SPP，StandardParalledPort）模式相同的基地址，定義了8個I/O地址。基地址+0是SPP數(shù)據(jù)口，基地址+1是SPP狀態(tài)口，基地址+2是SPP控制口。這3個口實際上就是SPP模式下的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制口，保證了EPP模式和SPP模式的軟硬件兼容性。

基地址+3是EPP地址口。這個I/O口中寫數(shù)據(jù)將產(chǎn)生一個連鎖的EPP地址寫周期，從這個I/O口中讀數(shù)據(jù)將產(chǎn)生一個連鎖的EPP地址讀周期。在不同的EPP應(yīng)用系統(tǒng)中，EPP地址口可以根據(jù)實際需要設(shè)計為設(shè)備選擇、通道選擇、控制寄存器、狀態(tài)信息等。給EPP應(yīng)用系統(tǒng)提供了極大的靈活性。

基地址+4是EPP數(shù)據(jù)口。向這個I/O口中寫數(shù)據(jù)將產(chǎn)生一個連鎖的EPP數(shù)據(jù)寫周期，從這個I/O口讀數(shù)據(jù)將產(chǎn)生一個連鎖的EPP數(shù)據(jù)寫周期。基地址+5～+7與基地址+4一起提供對EPP數(shù)據(jù)口的雙字操作能力。EPP允許主機在此個時鐘周期內(nèi)寫1個32位雙字，EPP電路再把32位雙字拆為個字節(jié)依次從EPP數(shù)據(jù)口中送出去。也可以用其所長6位字方式進行數(shù)據(jù)傳送。

由于EPP通過硬件自動握手，對EPP地址口和EPP數(shù)據(jù)口的讀寫操作都自動產(chǎn)生控制信號而無需軟件生成。

2uPSD323X及其開發(fā)環(huán)境PSDsoftEXPRESS

ST公司的uPSD323X是帶8032內(nèi)核的Flash可編程系統(tǒng)器件，將于8032MCU、地址鎖存器、Flash、SRAM、PLD等集成在一個芯片內(nèi)。其主要特點如下：具有在線編程能力和超強的保密功能；2片F(xiàn)lash保存器，1片是128K或者256K的主Flash存儲器，另一片是32K的從Flash存儲器；片內(nèi)8K的SDRAM；可編程的地址解碼電路（DPLD），使存儲器地址可以映射到8032尋址范圍內(nèi)的任何空間；帶有16位宏單元的3000門可編程邏輯電路（CPLD），可以實現(xiàn)EPP接口等及一些不太復(fù)雜的接口和控制功能；2個異步串口、I2C接口、USB接口、5通道脈沖寬度調(diào)節(jié)器、50個I/O引腳等。由于uPSD323X采用的是8032內(nèi)核，因此可以完全得到KeilC51編程器的PSDsoftEXPRESS是ST公司針對PSD系列產(chǎn)品（包括uPSD）開發(fā)的基于Windows平臺的一套軟件開發(fā)環(huán)境。經(jīng)過不斷升級，目前最新版是PSDsoftEXPRESS7.9。它提供非常容易的點擊設(shè)計窗口環(huán)境用戶不需要自己編程，也不需要了解HDL語言，只有點擊鼠標即可完成對地址鎖存器、Flash、可編程邏輯電路等外設(shè)的所有配置和寫入。它支持所有PSD器件的開發(fā)，使用PSDsoftEXPRESS工具對uPSD323X系列器件的可編程邏輯電路的操作簡單、直觀。PSDsoftEXPRESS工具可以在ST網(wǎng)站（/psd）免費下載。

3用uPSD323X實現(xiàn)EPP接口設(shè)計

3.1硬件接口

EPP增強并口的速度最高可達到500KB/s～2MB/s,這對外設(shè)的接口設(shè)計提供了一個很高的要求，如果外設(shè)響應(yīng)太慢，系統(tǒng)的整體性能將大大下降。用戶可編程邏輯器件，系統(tǒng)的整體性能將大大降低。用戶可編程邏輯器件，如FPGA（FieldProgrammableGatesArray,現(xiàn)場可編程門陣列）和CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice,復(fù)雜可編程邏輯器件），可以實現(xiàn)EPP增強并口的接口設(shè)計，這種實現(xiàn)方案可以達到并口中的速度極限，并且保密性好。ST公司的uPSD323X內(nèi)部集成了可編程邏輯電路（CPLD），因此使用uPSD323X可以很好地實現(xiàn)EPP增強并口的接口設(shè)計。

EPP接口（EPP1.7）外設(shè)硬件接口原理如圖3所示。在本設(shè)計中，uPSD323X通過中斷的方式接收PC機并口的數(shù)據(jù)，并且當外設(shè)準備好數(shù)據(jù)上傳到PC機時，PC機采用的也是中斷方式接收外設(shè)的數(shù)據(jù)。

在上述硬件電路的基于上實現(xiàn)EPP并口通信還需做兩部分的工作：一部分工作是在PSDsoftEXPRESS工具中完成對CPLD的數(shù)據(jù)的鎖存；另一部分工作是在KEILC51環(huán)境下編寫中斷服務(wù)程序，實現(xiàn)EPP數(shù)據(jù)的讀取和發(fā)送。

圖3

3．2對CPLD的編程及其實現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖存的過程

在PSDsoftEXPRESS工具中，將PA端口（EPPD0～EPPD7）配置成帶有時鐘上升沿觸發(fā)的寄存器類型（PTclockedregister）的輸入宏，PB0（nWait）配置成上升沿觸發(fā)的D類型寄存器（D-typeregister）的輸出宏，PB3（nWrite）、PB4(nDstrb)、PB2(nAstrb)配置成CPLD邏輯輸入（logicinput）口。NDstrb信號和nAstrb信號各自取反再相與后的值作為輸入宏單元和輸出宏單元的時鐘。上述對PA、PB端口的配置用方程式表示如下：

PORTAEQUATIONS：

=======================

！EPPD7_LD_0=nAstrb&nDstrb;

EPPD0.LD=EPPD3_LD_0.FB;

!EPPD3_LD_0=nAstrb&nDstrb;

EPPD1.LD=EPPD3_LD_0.FB;

!nWait_C_0=nAstrb&nDstrb;

EPPD2.LD=EPPD3_LD_0.FB;

EPPD3.LD=EPPD3_LD_0.FB;

EPPD4.LD=FPPD7_LD_0.FB;

EPPD5.LD=EPPD7_LD_0.FB;

EPPD6.LD=EPPD7_LD_0.FB;

EPPD7.LD=EPPD7_LD_0.FB;

PORTBEQUATIONS:

=======================

nWait.D:=1;

nWait.PR=0;

nWait.C=nWait_C_0.FB;

nWait.OE=1;

nDstrb.LE=1;

nAstrb.LE=1;

EPP數(shù)據(jù)的鎖存過程如下：以計算機向外設(shè)傳輸數(shù)據(jù)（即EPP數(shù)據(jù)寫周期）為例子，計算機首先檢測nWait信號，如果nWait為低計算機把nWrite信號置為低，表明是寫周期，同時將數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線上，然后置低nDstrb信號。此時，nDstrb信號會出現(xiàn)一個上升沿，此上升沿會將PA端口的數(shù)據(jù)鎖存到輸入宏；同時，此上升沿使nWait信號變高，表示外設(shè)正忙阻計算機發(fā)數(shù)年。當計算機檢測到nWait信號為高后就會將數(shù)據(jù)握手信號nDstrb變高，EPP數(shù)據(jù)寫周期結(jié)束。上述EPP數(shù)據(jù)的鎖存和nWait握手信號的產(chǎn)生都由硬件產(chǎn)生，因此數(shù)據(jù)傳輸速度快。整個數(shù)據(jù)傳輸過程可以在一個I/O周期內(nèi)完成，鎖存到輸入宏的數(shù)據(jù)的讀取和nWait信號的清除則在外部中斷0服務(wù)程序軟件完成。

3．3中斷服務(wù)程序的功能描述及流程

由硬件原理圖可以看出，EPP并口的nDstrb和nAstrb信號線分別連到uPSD323X的外部中斷定和外部中斷1引腳。當發(fā)生EPP數(shù)據(jù)讀寫時，nDstrb信號就會產(chǎn)生一個下降沿，引起外中斷定中斷。當發(fā)生EPP地址讀寫時，nAstrb信號就會產(chǎn)生一個下降沿，引起外中斷1中斷。外部中斷0和外部中斷1的中斷服務(wù)程序的功能是相同的，只不過前者接收或發(fā)送的是數(shù)據(jù)而后者是地址、命令等。以外部中斷0的中斷服務(wù)程序為例，詳細介紹數(shù)據(jù)正向傳輸（計算機向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)）和反向傳輸（外設(shè)向計算機傳送數(shù)據(jù)）時中斷服務(wù)程序的功能。外部中斷0中斷服務(wù)程序流程如圖4所示。

（1）數(shù)據(jù)正向傳輸

當發(fā)生EPP數(shù)據(jù)寫周期時，即數(shù)據(jù)正向傳輸時，計算機首先檢測nWait信號。如果nWait為低，表示外設(shè)已準備好接收數(shù)據(jù)。計算機把nWrite信號置為低，表明是寫周期，同時將數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線上，然后置低nDstrb。NDstrb信號就會產(chǎn)生一個下降沿，此下降沿一方面將PA端口的數(shù)據(jù)鎖存到輸入宏并使nWait信號變高，表示外設(shè)正忙另一方面引起外部中斷0中斷，在外部中斷0的中斷服務(wù)程序中讀取輸入宏鎖存的數(shù)據(jù)，然后將nWait信號清零通知計算機現(xiàn)在外設(shè)已經(jīng)準備好可以再次接收數(shù)據(jù)了。

（2）數(shù)據(jù)反向傳輸

篇（2）

首先，機電接口被應(yīng)用在機電一體化系統(tǒng)中能夠作為模擬信號的輸入接口而存在，通常在機電一體化系統(tǒng)的運行過程中，對于機械系統(tǒng)的運行狀態(tài)信號的傳遞是由傳感器或者變送器負責(zé)，而接收并且模擬機械系統(tǒng)的輸出信號的則是機電接口。其原因是由于運行狀態(tài)的信號多為模擬的電壓或者電流信號，而電子系統(tǒng)對這些信號無法做到有效的識別和控制，只有通過機電接口對這些信號進行接收以及模擬，才能通過電子系統(tǒng)對這些信號進行有效的分辨，達到將機械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)兩者有效結(jié)合形成一個整體的目的。其次，機電接口被應(yīng)用在機電一體化系統(tǒng)中能夠作為模擬信號的輸出接口而存在，在機電一體化系統(tǒng)的正常運行過程中，不僅電子系統(tǒng)對于機械系統(tǒng)的輸出信號無法有效的識別和控制，機械系統(tǒng)對于直接由電子系統(tǒng)的輸出信號也無法做到有效的識別和控制，智能有機電接口來實現(xiàn)兩者之間的有效連接，機電接口能夠?qū)τ嬎銠C的輸出信號轉(zhuǎn)換成機械系統(tǒng)能夠識別的模擬電壓信號或者模擬電流信號，幫助電子系統(tǒng)實現(xiàn)對機械系統(tǒng)的智能化和信息化控制，完成機電一體化系統(tǒng)正常運行的目的。最后，機電接口能夠作為機電一體化系統(tǒng)中的開關(guān)信號通道接口而存在。在機電一體化系統(tǒng)的有效運轉(zhuǎn)過程中，不僅要對機械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)的實時連接做好接口設(shè)置工作，還有許多需要需要處理的開關(guān)閉合和斷開信號、指示燈的顯示與熄滅信號、繼電器和接觸器的吸合與釋放信號等等需要處理，這些信號的模擬、輸入以及輸出同樣需要用到機電接口。因此機電接口也能夠作為保證機電一體化系統(tǒng)中的開關(guān)信號的正常運轉(zhuǎn)的開關(guān)信號通道接口而存在。

2人機接口在機電一體化系統(tǒng)中的運用

人機接口在機電一體化系統(tǒng)中的作用主要是負責(zé)將技術(shù)人員的指令翻譯成相關(guān)的信號輸送到機電系統(tǒng)中，進行控制指令與動作指令之間的信息交換，保證機電一體化系統(tǒng)能夠在工作人員的控制和管理下正常運轉(zhuǎn)。因此人機接口在機電一體化系統(tǒng)中的運用主要是作為拔盤輸入接口、鍵盤輸入接口以及鍵盤輸出接口而存在。其中撥盤輸入接口的功能主要是負責(zé)機電一體化系統(tǒng)中系統(tǒng)參數(shù)的修正與控制作用，能夠幫助工作人員對機電一體化系統(tǒng)中的諸多參數(shù)信息完成相關(guān)的調(diào)整工作，而鍵盤輸入接口則是作為向電子技系統(tǒng)中的計算機鍵盤輸入和輸出接口而存在，其能夠幫助電子系統(tǒng)中計算機與鍵盤之間的有效連接，其中電子系統(tǒng)的鍵盤又可以分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤，兩者分別具有不同的優(yōu)勢和劣勢，然而總體都能夠滿足電子系統(tǒng)中計算機正常運轉(zhuǎn)的諸多功能上的要求。

篇（3）

機電一體化系統(tǒng)可分為機械和微電子系統(tǒng)兩大部分，各部分連接須具備一定條件，這個聯(lián)系條件通常稱為接口。各分系統(tǒng)又由各要素（子系統(tǒng)）組成。本文以機電一體化控制系統(tǒng)（微電子系統(tǒng)）為例，將接口分為人機與機電接口兩大類。

一、機電接口

由于機械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)在性質(zhì)上有很大差別，兩者間的聯(lián)系須通過機電接口進行調(diào)整、匹配、緩沖，因此機電接口起著非常重要的作用：

（1）行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。一般微機的I/O芯片都是TTL電平，而控制設(shè)備則不一定，因此必須進行電平轉(zhuǎn)換；另外，在大負載時還需要進行功率放大；

（2）抗干擾隔離。為防止干擾信號的串入，可以使用光電耦合器、脈沖變壓器或繼電器等把微機系統(tǒng)和控制設(shè)備在電器上加以隔離；

（3）進行A/D或D/A轉(zhuǎn)換。當被控對象的檢測和控制信號為模擬量時，必須在微機系統(tǒng)和被控對象之間設(shè)置A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路，以保證微機所處理的數(shù)字量與被控的模擬量之間的匹配。

1、模擬信號輸入接口。在機電一體化系統(tǒng)中，反映被控對象運行狀態(tài)信號是傳感器或變送器的輸出信號，通常這些輸出信號是模擬電壓或電流信號（如位置檢測用的差動變壓器、溫度檢測用的熱偶電阻、溫敏電阻、轉(zhuǎn)速檢測用的測速發(fā)電機等）計算機要對被控對象進行控制，必須獲得反映系統(tǒng)運行的狀態(tài)信號，而計算機只能接受數(shù)字信號，要達到獲取信息的目的，就應(yīng)將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的接口——模擬信號輸入接口。

2、模擬信號輸出接口。在機電一體化系統(tǒng)中，控制生產(chǎn)過程執(zhí)行器的信號通常是模擬電壓或電流信號，如交流電動機變頻調(diào)速、直流電動機調(diào)速器、滑差電動機調(diào)速器等。而計算機只能輸出數(shù)字信號，并通過運算產(chǎn)生控制信號，達到控制生產(chǎn)過程的目的，應(yīng)有將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號的接口——模擬信號輸出接口。任務(wù)是把計算機輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流信號，以便驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行器，達到控制對象的目的。模擬信號輸出接口一般由控制接口、數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器、多路模擬開關(guān)和功率放大器幾部分構(gòu)成。

3、開關(guān)信號通道接口。機電一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，需要經(jīng)常處理一類最基本的輸入/輸出信號，即數(shù)字量（開關(guān)量）信號包括：開關(guān)的閉合與斷開；指示燈的亮與滅；繼電器或接觸器的吸合與釋放；電動機的啟動與停止；閥門的打開與關(guān)閉等。這些信號的共同特征是以二進制的邏輯“1”和“0”出現(xiàn)的。在機電一體化控制系統(tǒng)中，對應(yīng)二進制數(shù)碼的每一位都可以代表生產(chǎn)過程中的一個狀態(tài)，此狀態(tài)作為控制依據(jù)。

（1）輸入通道接口。開關(guān)信號輸入通道接口的任務(wù)是將來自控制過程的開關(guān)信號、邏輯電平信號以及一些系統(tǒng)設(shè)置開關(guān)信號傳送給計算機。這些信號實質(zhì)是一種電平各異的數(shù)字信號，所以開關(guān)信號輸入通道又稱為數(shù)字輸入通道（DI）。由于開關(guān)信號只有兩種邏輯狀態(tài)“ON”和“OFF”或數(shù)字信號“1”和“0”，但是其電平一般與計算機的數(shù)字電平不相同，與計算機連接的接口只需考慮邏輯電平的變換以及過程噪聲隔離等設(shè)計問題，它主要由輸入緩沖器、電平隔離與轉(zhuǎn)換電路和地址譯碼電路等組成。

（2）輸出通道接口。開關(guān)信號輸出通道的作用是將計算機通過邏輯運算處理后的開關(guān)信號傳遞給開關(guān)執(zhí)行器（如繼電器或報警指示器）。它實質(zhì)是邏輯數(shù)字的輸出通道，又稱為數(shù)字輸出通道（DO）。DO通道接口設(shè)計主要考慮的是內(nèi)部與外部公共地隔離和驅(qū)動開關(guān)執(zhí)行器的功率。開關(guān)量輸出通道接口主要由輸出鎖存器、驅(qū)動器和輸出口地址譯碼電路等組成。

二、人機接口

人機接口是操作者與機電系統(tǒng)（主要是控制微機）之間進行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向，可以分為輸入與輸出接口兩大類。機電系統(tǒng)通過輸出接口向操作者顯示系統(tǒng)的各種狀態(tài)、運行參數(shù)及結(jié)果等信息；另一方面，操作者通過輸入接口向機電系統(tǒng)輸入各種控制命令，干預(yù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以實現(xiàn)所要求的功能。

1、輸入接口。

（1）撥盤輸入接口。撥盤是機電一體化系統(tǒng)中常見的一種輸入設(shè)備，若系統(tǒng)需要輸入少量的參數(shù)，如修正系數(shù)、控制目標等，采用撥盤較為方便，這種方式具有保持性。撥盤的種類很多，作為人機接口使用最方便的是十進制輸入、BCD碼輸出的BCD碼撥盤。BCD碼撥盤可直接與控制微機的并行口或擴展口相連，以BCD碼形式輸入信息。

（2）鍵盤輸入接口。鍵盤是一組按鍵集合，向計算機提供被按鍵的代碼。常用的鍵盤有：

1）編碼鍵盤，自動提供被按鍵的編碼（如ASCII碼或二進制碼）；

2）非編碼鍵盤，僅僅簡單地提供按鍵的通或斷（“0”或“1”電位），而按鍵的掃描和識別，則由設(shè)計的鍵盤程序來實現(xiàn)。前者使用方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高；后者電路簡單，便于設(shè)計。

2、輸出接口。在機電一體化系統(tǒng)中，發(fā)光二極管顯示器（LED）是典型的輸出設(shè)備，由于LED顯示器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高、壽命長、價格便宜，因此使用廣泛。常用的LED顯示器有7段發(fā)光二極管和點陣式LED顯示器。7段LED顯示器原理很簡單，是同名管腳上所加電平高低來控制發(fā)光二極管是否點亮而顯示不同字形的。點陣式LED顯示器一般用來顯示復(fù)雜符號、字母及表格等，在大屏幕顯示及智能化儀器中有廣泛應(yīng)用。

結(jié)語：

接口技術(shù)是研究機電一體化系統(tǒng)中的接口問題，使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢，使系統(tǒng)各部分有機地結(jié)合在一起，形成完整的系統(tǒng)。接口技術(shù)是在機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要；同時接口技術(shù)的研究也必然促進機電一體化的發(fā)展。從某種意義上講，機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計，就是根據(jù)功能要求選擇了各部分后所進行的接口設(shè)計。接口的好與壞直接影響到機電一體化系統(tǒng)的控制性能，以及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，因此接口技術(shù)是機電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

篇（4）

1USB協(xié)議和芯片選擇

理解好USB協(xié)議是USB系統(tǒng)開發(fā)的第一步。USB協(xié)議版本包括1.0、1.1和2.0，USBOTG是對2.0版本協(xié)議的補充。雖然USB協(xié)議內(nèi)容繁多且復(fù)雜，然而，對USB開發(fā)影響較大的卻只是少數(shù)部分，以下對協(xié)議版本1.1[1]中這些部分進行介紹。

1.1USB協(xié)議

一般，每個USB設(shè)備由一個或多個配置（Configuration）控制其行為。使用多配置原因是對操作系統(tǒng)的支持；一個配置由接口（Interface）組成；接口則是由管道（Pipe）組成；管道與USB設(shè)備的端點（Endpoint）對應(yīng)，一個端點可以配置為輸入輸出兩個管道。在固件編程中，USB設(shè)備、配置、接口和管道都用描述符報告其屬性。

圖1為USB多層次通信模型。端點0默認配置為控制管道，用來完成所規(guī)定的設(shè)備請求(USB協(xié)議第九章)。其它端點可配置為數(shù)據(jù)管道。對開發(fā)而言，主要的大數(shù)據(jù)傳輸都是通過數(shù)據(jù)管道完成的[2]。

USB傳輸類型包括批量傳輸、等時傳輸、中斷傳輸和控制傳輸，每種傳輸類型的傳輸速度、可靠性以及應(yīng)用范圍都不同[3]。控制傳輸可靠性是最高的，但速度最慢；等時傳輸速度快，滿足實時性，但可靠性低。在具體應(yīng)用中，端點傳輸類型可根據(jù)傳輸速度和可靠性選擇。

在USB通信協(xié)議中，主機取得絕對主動權(quán)利，設(shè)備只能是“聽命令行事”，通過一定的命令格式（設(shè)備請求）完成通信。USB設(shè)備請求包括標準請求、廠商請求和設(shè)備類請求。設(shè)備的枚舉是標準請求命令完成的；廠商請求是用戶定義的請求；設(shè)備類請求是特定的USB設(shè)備類發(fā)出的請求，例如海量儲存類、打印機類和HID（人機接口）類。固件編程中設(shè)備請求必須遵循一定的格式，包括請求類型、設(shè)備請求、值、索引和長度。

1．2USB接口芯片選擇

USB接口芯片的類型有：

（1）按傳輸速度的高低：低速（1．5Mbps）和全速(12Mbps)可選USB1．1接口芯片，例如Philips公司的PDIUSBD12和Cypress公司的EZ－USB2100系列；高速（480Mbps）可選USB2．0接口芯片，例如Philips公司的ISP1581和Cypress公司的CY7C68013。

（2）是否帶MCU（微控制器）：一般Philips公司的都不帶MCU，Cypress公司大多都帶，例如AN2131。

（3）是否帶主控器功能：不需要主機參與，主從設(shè)備間可進行數(shù)據(jù)傳輸，芯片有Philips公司的ISP1301和Cypress公司的SL811HS等。

還有專門用途USB芯片，例如閃存專用芯片IC1114。工程中用戶可根據(jù)自己的需求選擇一款性價比高的芯片。另外可用開發(fā)資源也是要考慮的重要方面，例如開發(fā)板和芯片廠商提供的網(wǎng)上資源，可大大降低開發(fā)的難度。

2基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計

2.1系統(tǒng)簡介

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)16路溫度數(shù)據(jù)自動采集，系統(tǒng)的組成框圖如圖2所示。主要包括8個組成部分：中央處理器選用AT89C52芯片，完成各部分控制功能和USB傳輸協(xié)議；實時時鐘記錄當前測量溫度的時間；溫度傳感器和接口電路主要完成溫度采集，并讀入MCU處理；復(fù)位電路完成對MCU的上電復(fù)位和電源電壓監(jiān)視；看門狗電路用來監(jiān)視MCU是否工作；存儲電路主要存儲采集到的溫度數(shù)據(jù)以及采集的實時時間；電源電路主要為各部分提供要求的電源；外設(shè)與主機間的通信電路采用USB接口。

2.2接口芯片選擇

接口電路采用Philips公司的PDIUSBD12[4]（以下簡稱為D12）芯片。主要因為D12芯片信息、開發(fā)資源豐富，具有較高的性價比。

D12芯片的主要特點包括：

·符合USB1．1版本規(guī)范；

·可與任何外部微控制器／微處理器實現(xiàn)高速并行接口(2MB／s)；

·采用GoodLink技術(shù)的連接指示器，在通信時使LED閃爍；

·主端點的雙緩沖配置增加了數(shù)據(jù)吞吐量并輕松實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸；

·在批量和等時模式下均可實現(xiàn)1MB／s的數(shù)據(jù)傳輸率；

·完全自治的直接內(nèi)存存取DMA操作。

2．3接口硬件設(shè)計

由D12接口組成的通信電路原理如圖3所示。關(guān)于D12的各引腳說明見參考文獻[4]。多路地址／數(shù)據(jù)總線ALE接單片機的ALE腳，這樣使用MOVX指令可以與D12接口，對D12操作就象對RAM操作一樣，此時忽略A0（命令口和數(shù)據(jù)口地址線）的輸入。因為沒有使用DMA傳輸方式，所以沒有用到DMACK＿N、EOT＿N和DMREQ＿NDMA引腳。INT＿N是USB中斷請求腳，發(fā)出USB中斷請求；GL＿N是GoodLink指示燈，在調(diào)試過程中非常有用，在通信時會不停閃爍。如果一直亮或者一直暗，表示USB接口有問題，如果D12掛起，則LED關(guān)閉。CLKOUT是D12的時鐘輸出，可以通過固件編程改變其頻率，在調(diào)試固件時，可作為參考。

2．4接口程序設(shè)計

USB接口程序設(shè)計是USB開發(fā)的核心。USB接口程序設(shè)計包括三部分：單片機程序開發(fā)、USB設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)、主機應(yīng)用程序開發(fā)。三者互相配合，才能完成可靠、快速的數(shù)據(jù)傳輸。

2．4．1單片機程序設(shè)計

單片機程序（又稱固件）采用模塊化程序設(shè)計，主要模塊包括：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控模塊和數(shù)據(jù)通信模塊。模塊化設(shè)計的優(yōu)點是可靠性高、可讀性好、升級簡單。

通信模塊固件結(jié)構(gòu)如圖4所示。主循環(huán)和中斷服務(wù)程序之間的數(shù)據(jù)交換可通過事件標志和數(shù)據(jù)緩沖實現(xiàn)。圖3中USB中斷引腳INT＿N發(fā)出中斷請求，中斷服務(wù)程序根據(jù)中斷請求類型操作，設(shè)置事件和填充數(shù)據(jù)緩沖區(qū)再傳輸給主循環(huán)；標準設(shè)備請求程序是對標準請求進行處理；用戶可以根據(jù)實際需要編寫廠商請求，例如發(fā)出啟動或停止數(shù)據(jù)采集命令。

圖3USB接口連接示意圖

2．4．2驅(qū)動程序設(shè)計

驅(qū)動開發(fā)工具有DDK和第三方開發(fā)工具。其中DDK開發(fā)難度最大，第三方開發(fā)工具有DriverStudio和Windriver等。DriverStudio難度適中，而Windriver則屬于應(yīng)用層驅(qū)動開發(fā)，難度小，但效率低，并存在問題。

DDK驅(qū)動程序開發(fā)工作包括：開發(fā)環(huán)境設(shè)置（VC編譯環(huán)境）[5]、驅(qū)動程序設(shè)計[6]、安裝文件（INF文件）設(shè)計。

驅(qū)動程序設(shè)計采用WDM（WindowsDriveMode）。WDM設(shè)備驅(qū)動程序提供了一個參考框架，大大降低了由DDK書寫驅(qū)動程序帶來的難度。

D12驅(qū)動使用的例程包括：DriverEntry、AddDevice、DispatchPnp、DispatchRead、DispatchWrite和DispatchDeviceControl例程，以下是D12的WDM驅(qū)動程序函數(shù)：

DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿CREATE]＝D12＿Create;

DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿CLOSE]＝D12＿Close;

DriverObject－＞DriverUnload＝D12＿Unload;

DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿DEVICE＿CONTROL;

＝D12＿ProcessIOCTL;

DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿WRITE]＝D12＿Write;

DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿READ]＝D12＿Read;

DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿SYSTEM＿CONTROL;

DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿PNP]＝D12＿Dispatch;

DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿POWER]＝D12＿Process－PowerIrp;

DriverObject－＞DriverExtension－＞AddDevice＝D12＿PnPAddDevice;

驅(qū)動程序與應(yīng)用程序和硬件之間通信都是IRP（I／O請求包）完成的。IRP＿MJ＿PNP主要是實現(xiàn)USB即插即用，例如設(shè)備的添加、刪除和資源的分配；IRP＿MJ＿POWER實現(xiàn)電源管理，例如設(shè)備的掛起和喚醒；IRP＿MJ＿CREATE(創(chuàng)建)、IRP＿MJ＿CLOSE(關(guān)閉)、IRP＿MJ＿

DEVICE＿CONTROL（設(shè)備控制）、IRP＿MJ＿WRITE（讀）和IRP＿MJ＿READ?穴寫?雪是主要完成數(shù)據(jù)通信的函數(shù)，實現(xiàn)管道的創(chuàng)建、關(guān)閉和數(shù)據(jù)讀寫。其中設(shè)備控制具有輸入輸出緩沖區(qū)，可實現(xiàn)讀和寫功能；AddDevice和DriverUnload實現(xiàn)設(shè)備管理，在設(shè)備添加和卸載時，創(chuàng)建和刪除設(shè)備，以及管理資源分配。

驅(qū)動程序通過安裝文件（．inf文件）中PID(產(chǎn)品識別號)和VID（廠商識別號）識別USB設(shè)備。

2．4．3應(yīng)用程序設(shè)計

主機應(yīng)用程序的編寫使用VC編譯環(huán)境中的API函數(shù)實現(xiàn)。

應(yīng)用程序的編程方法與串口編程類似。首先必須查找設(shè)備，打開設(shè)備的句柄；然后進行讀寫和控制操作；最后是關(guān)閉設(shè)備句柄。為了提高效率，可使用多線程技術(shù)實現(xiàn)讀寫。

應(yīng)用程序通過GUID(注冊表驅(qū)動唯一識別號)查找驅(qū)動程序。

2．5調(diào)試

首先是固件調(diào)試，可用仿真機完成，驅(qū)動開發(fā)工具Windriver也是很好的固件調(diào)試工具，例如測試標準請求、廠商請求和管道讀寫。其次是驅(qū)動調(diào)試，這是USB接口開發(fā)最困難的部分，調(diào)試工具可用DriverStudio中Softice工具和文獻[6]中DebugPrint跟蹤工具，監(jiān)視工具BusHound可監(jiān)視USB的實際數(shù)據(jù)傳輸情況。需要注意的是，驅(qū)動調(diào)試必須在應(yīng)用程序正確調(diào)用的前提下。

篇（5）

1　引言

激光具有波長單一和良好的方向性，所以和傳統(tǒng)的探測方法相比，激光探測具有精度高，抗干擾能力強等特點，在激光測距、激光雷達、激光告警、激光制導(dǎo)、目標識別等軍事領(lǐng)域，都得到了廣泛應(yīng)用。針對不同武器系統(tǒng)的需求，激光探測系統(tǒng)接口呈現(xiàn)出多樣性。

近年來，隨著應(yīng)用需求和集成化度的增加，激光探測系內(nèi)部、激光探測系統(tǒng)和各武器平臺之間集成了不同廠商的硬件設(shè)備、數(shù)據(jù)平臺、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等，由此帶來的異構(gòu)性給探測系統(tǒng)的互操作性、兼容性及平滑升級能力帶來了問題。

對激光探測系統(tǒng)而言，接口技術(shù)的設(shè)計是整個系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)。一個激光探測系統(tǒng)的設(shè)計、實施，有很大的工作量是在接口的處理上，好的接口設(shè)計可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、運行效率、升級能力等，本文以激光探測系統(tǒng)接口技術(shù)為研究對象，著重分析其接口技術(shù)類型、設(shè)計考慮因素和驗證方法。

2　激光探測系統(tǒng)幾種主要接口技術(shù)

接口是多要素或多系統(tǒng)之間的公共邊界部分，對激光探測系統(tǒng)的接口包括機械接口、電氣接口、電子接口、軟件接口等，本文著重討論電子接口。按物理電氣特性劃分，常用的激光探測系統(tǒng)接口類型可分為以下幾類：

1　TTL電平接口：最通用的接口類型，常用做系統(tǒng)內(nèi)及系統(tǒng)間接口信號標準。驅(qū)動能力一般為幾毫安到幾十毫安，在激光探測系統(tǒng)中主要應(yīng)用是作為長距離的總線數(shù)據(jù)和控制信號的傳輸

2　CMOS電平接口：速度范圍與TTL相仿，驅(qū)動能力要弱一些。

3　ECL電平接口：為高速電氣接口，速率可達幾百兆，但相應(yīng)功耗較大，電磁輻射與干擾與較大。

4　LVDS電平接口：在標準中推薦的最大操作速率是655Mbps，電流驅(qū)動模式，信號的噪聲和EMI都較小。

5　GTL接口電平：低電壓，低擺幅，常用作背板總線型信號的傳輸，雖然使用頻率一般在100MHz以下，但上升沿一般都比較陡，特別是對沿敏感的信號，如時鐘信號。

6　RS-232電平接口：為低速串行通信接口標準，電平為±12V，用于DTE與DCE之間的連接。RS-232接口采用不平衡傳輸方式，收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號是相對于信號地的電平而言，其共模抑制能力低，傳輸距離近，多用于點對點接口通訊。

7　RS-422/RS-485接口：采用平衡方式傳輸，采用差分方式，使其在通訊速率、抗干擾性和傳輸距離較RS-232接口有較大改善。多用于多點接口通迅。RS485電平接口可驅(qū)動32個負載，忍受-7V到12V共模干擾。

9　光隔離接口：能實現(xiàn)電氣隔離，更高速率的器件價格較昂貴。

10　線圈耦合接口：電氣隔離特性好，但允許信號帶寬有限

11　以太網(wǎng)：經(jīng)常采用的是10Base-T和100Base-T兩種主流標準，主要應(yīng)用激光探測系統(tǒng)和分系統(tǒng)之間的接口通訊和數(shù)據(jù)傳輸。以太網(wǎng)接口具有性價比高、數(shù)據(jù)傳輸速率高、資源共享能力強和廣泛的技術(shù)支持等眾多優(yōu)點。

12　USB接口：USB總線接口是一種基于令牌的接口，USB主控制器廣播令牌，總線上的設(shè)備檢測令牌中的地址是否與自身相符，通過發(fā)送和接收數(shù)據(jù)對主機作出響應(yīng)，其最大的優(yōu)點是安裝配置簡單。

3　激光探測系統(tǒng)接口方案設(shè)計考慮因素

隨著大規(guī)模數(shù)字處理芯片和高速接口芯片的迅猛發(fā)展，激光探測系統(tǒng)也呈現(xiàn)出智能化、小型化、模塊化的趨勢。在激光探測系統(tǒng)中，信息接口的設(shè)計逐漸向標準化、網(wǎng)絡(luò)化、多節(jié)點、高速等方向展

3.1　接口信號傳輸中的干擾噪聲

3.1.1　接口信號傳輸中的主要干擾形式

a)串模干擾：雜散信號通過感應(yīng)和輻射的方式進入接口信道的干擾。串模干擾的產(chǎn)生原因主要是傳輸中插件等所產(chǎn)生的接觸電勢、熱電勢等噪聲引起的。

b) 共模干擾：干擾同時作用在兩根信號往返線上，而且幅指相同。共模干擾產(chǎn)生的原因，主要是傳輸線路較長，在發(fā)送端和接收端之間存在著接地的電位差。

3.1.2　接口信號傳輸中的抗干擾措施

a)傳輸線的選擇

為了抑制由于雜散電磁場通過電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)進入信道的干擾，接口傳輸線應(yīng)盡量選用雙絞線和屏蔽線，并將屏蔽層接地，而且屏蔽層的接地要于激光探測系統(tǒng)一端浮地的結(jié)構(gòu)形式配合，不要將屏蔽線層當作信號線和公用線。

b)傳輸線的平衡和匹配

采用平衡電路和平衡傳輸結(jié)構(gòu)是抑制共模干擾的有力措施。目前廣泛使用的是差分式平衢性線電路，例如RS-422/RS-485標準串口電路。

接口信號傳輸時還要考慮與傳輸線特性阻抗的匹配問題。一般長線傳輸?shù)尿?qū)動器接收器都適用于驅(qū)動特性阻抗為50Ω—150Ω的同軸電纜和雙絞線，一般接口接收器的輸入阻抗要比傳輸線的特性阻抗大，因此要設(shè)法將兩者匹配，最好將發(fā)送端和接收端匹配。

控制信號線的具體配置：控制信號線要和強電、數(shù)據(jù)總線、地址總線分開，盡量選用雙絞線和屏蔽線，并將屏蔽層接地。

c)隔離技術(shù)：電位隔離是常用的抗干擾方法，接口信號采用光電隔離和電磁隔離可以切斷接口內(nèi)外線路的電氣連接，從而減弱露流、地阻抗耦合等傳導(dǎo)性干擾的影響。

3.2　接口硬件的選擇原則：

3.2.1　為各類接口選擇合適的總線接口芯片、接口總線，并設(shè)計具體的接口電路。

3.2.3　選擇接口芯片時應(yīng)根據(jù)激光探測系統(tǒng)CPU/MPU類型，總線類型／寬度和系統(tǒng)所完成的功能并按照高效、經(jīng)濟、可靠，方便、簡單的原則來確定。

3.2.4　設(shè)計具體的接口電路應(yīng)具體考慮電源問題

3.2.5　數(shù)據(jù)／命令的鎖存和驅(qū)動

激光探測系統(tǒng)內(nèi)部及激光探測系統(tǒng)和其他系統(tǒng)間實施數(shù)據(jù)／命令傳輸時，一般采用數(shù)據(jù)鎖存技術(shù)來適應(yīng)雙方讀寫的時間要求。

3.3　接口的實時性

由于激光探測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)膶崟r性要求很高，設(shè)計時要使時鐘抖動、通道間時延、工作周期失真以及系統(tǒng)噪聲最小化，所以設(shè)計接口時盡量選用高通訊速率和同步工作方式。

接口軟件的設(shè)計原則

同步通訊系統(tǒng)軟件設(shè)計要充分考慮數(shù)據(jù)流量的控制，最好在數(shù)據(jù)發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)時每隔一段時間插入一段空閑時間，從而保證數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

異步通訊系統(tǒng)軟件設(shè)計要充分考慮合理的數(shù)據(jù)校驗方式，可以根據(jù)系統(tǒng)要求選擇冗余校驗、校驗和、冗余校驗的方法。

4　激光探測系統(tǒng)接口方案設(shè)計驗證

構(gòu)建高速有效的激光探測系統(tǒng)接口是非常有挑戰(zhàn)性的，并且設(shè)計者需要在設(shè)計接口前后就考慮多個因素，詳細的系統(tǒng)級的驗證都是必須的。

4.1　設(shè)計前的驗證

基于指令集模擬器和硬件模擬器軟硬件模擬技術(shù)是一種高效、低代價的系統(tǒng)驗證方法。接口設(shè)計軟件采用匯編，C，C++等語言編寫，用戶編寫的接口源程序經(jīng)過交叉編譯器和連接器編譯，輸入到軟件指令集模擬器進行軟件模擬。而接口硬件驗證則采用硬件描述語言如VHDL設(shè)計，經(jīng)過編譯后由硬件模擬器模擬。但設(shè)計前的驗證也有一定的局限性，比如只能驗證數(shù)字接口和驗證環(huán)境理想化等缺點。這些都需要設(shè)計后的驗證

4.2　設(shè)計后的驗證

最常見的驗證方法是制作模擬激光探測系統(tǒng)內(nèi)部接口和系統(tǒng)間外部接口的通用信號源，通用信號源可以模擬探測系統(tǒng)內(nèi)部的如主回波、時統(tǒng)、顯示、鍵盤等信號，也可以模擬輸入外部操控命令，并將激光探測系統(tǒng)狀態(tài)、測量數(shù)據(jù)等信息顯示輸出。

篇（6）

《微機原理和接口技術(shù)》是高職高專計算機及相關(guān)專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，同時也是一門實踐性和應(yīng)用性很強的課程。經(jīng)過理論和實驗兩方面的教學(xué)，使學(xué)生把握微型計算機的基本工作原理，匯編語言程序設(shè)計的基本方法，微機系統(tǒng)和輸入輸出設(shè)備的典型接口電路和接口技術(shù)，并能綜合運用軟、硬件技術(shù)分析實際新問題。《微機原理和接口技術(shù)》這門課程的學(xué)習(xí)涉及到很多先行課程，比如《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電路》等，這些課程的學(xué)習(xí)效果往往對本課程的學(xué)習(xí)有一定影響，加之本課程的教學(xué)內(nèi)容較多，各個知識點之間相互交叉又造成理解上的困難，需要學(xué)生記憶的內(nèi)容太多，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)起來較困難，從而失去了學(xué)習(xí)的信心，達不到預(yù)期的教學(xué)效果。針對這樣的目前狀況，作者結(jié)合自己的教學(xué)實踐，談?wù)剬τ谠撜n程教學(xué)的思索。

一、讓學(xué)生充分熟悉到該課程的重要性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動力及喜好

隨著高校的擴招，就業(yè)壓力的增大，學(xué)生密切的關(guān)注所學(xué)的知識是否能夠促進自己未來的就業(yè)和發(fā)展，高職學(xué)生尤是如此，所以在教學(xué)過程中經(jīng)常有學(xué)生提問說《微機原理和接口技術(shù)》這門課程晦澀難懂，學(xué)習(xí)它有什么實際意義，對我今后的學(xué)習(xí)和發(fā)展有什么功能。對于學(xué)生的提問我思索摘要：其實在教學(xué)過程中第一節(jié)課是非常關(guān)鍵的，在第一節(jié)課里教師應(yīng)該將本課程的內(nèi)容進行整體的介紹并且要告訴學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的意義。《微機原理和接口技術(shù)》主要講述微型計算機的基本工作原理，匯編語言程序設(shè)計的基本方法，微機系統(tǒng)和輸入輸出設(shè)備的典型接口電路和接口技術(shù)三部分內(nèi)容。第一部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)有利于學(xué)生對微機工作原理有深入地了解，直接地應(yīng)用在嵌入式計算機、自動控制等方面，把握它也有利于對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，比如《操作系統(tǒng)》、《編譯原理》等，并且這一部分內(nèi)容中介紹到的計算機內(nèi)部各部件的結(jié)構(gòu)又是匯編語言程序設(shè)計的基礎(chǔ)。第二部分介紹的匯編語言程序設(shè)計是我們和計算機溝通最直接的方式，假如我們想從事計算機科學(xué)方面的工作的話，匯編語言的基礎(chǔ)是必不可缺的，因為我們的工作平臺、探究對象都是機器，我們通過匯編語言和機器交流，尤其在和硬件關(guān)系非常密切的程序或要提高運算速度的程序，即使是C語言也會有些力不從心，而匯編語言則能夠很好揚長避短，最大限度地發(fā)揮硬件的性能。由于匯編語言和硬件密切相關(guān)，所以第一部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)一定要打好基礎(chǔ)。第三部分內(nèi)容是一些常用且典型的芯片，使學(xué)生能深層次的理解微機系統(tǒng)，為以后學(xué)習(xí)其他芯片打下基礎(chǔ)。只有讓學(xué)生熟悉到本課程的學(xué)習(xí)確實能對自己的就業(yè)和未來發(fā)展有用，才能激起學(xué)生學(xué)習(xí)的喜好和動力，提高主動學(xué)習(xí)的熱情。

二、改進教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

《微機原理和接口技術(shù)》這門課程中有一些內(nèi)容確實比較抽象，難于理解，又有很多知識點需要學(xué)生記憶，所以光有學(xué)習(xí)的熱情還不夠，正確的學(xué)習(xí)方法才能有事半功倍的學(xué)習(xí)效果。

1、在學(xué)生學(xué)習(xí)過程當中，要不斷鼓勵學(xué)生

《微機原理和接口技術(shù)》這門課程會分章節(jié)講述構(gòu)成微機的中心處理器，系統(tǒng)總線，存儲器，輸入輸出設(shè)備和一些典型的接口電路以及它們的工作原理。我們知道微機是一個有機的整體，要講清楚任何一個部件的工作原理都不可能只單獨將這一部件拿出來講，必然涉及到其他新部件，而其他新部件我們還沒接觸到，所以經(jīng)常出現(xiàn)一個知識點還沒講清楚，又出現(xiàn)新的疑問，在整個課程的學(xué)習(xí)當中疑問會一直存在，直至該課程結(jié)束，也就是說只有到學(xué)期末所有的疑問才能搞清楚。還有這門課中最難的地方在第二章，本章知識理解起來困難，并且有大量內(nèi)容（幾乎全部內(nèi)容）要求在理解的基礎(chǔ)上記憶以便為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，而這時學(xué)生剛剛開始接觸這門課程便一下子覺得很難，輕易產(chǎn)生放棄的思想。所以教師在整個學(xué)期中非凡是學(xué)期初一定要不斷鼓勵學(xué)生摘要：學(xué)習(xí)中存在新問題是很正常的，隨著進一步學(xué)習(xí)新問題會得到解決，關(guān)鍵是堅持，樹立學(xué)習(xí)信心。

2、對于抽象的概念和工作原理，老師要精心設(shè)計課堂教學(xué)，使晦澀難懂的知識變得淺顯易懂

課堂教學(xué)是使學(xué)生獲得知識最有效最快捷的方式。在教學(xué)過程中，真正做到“以學(xué)生為本”，提高課堂效率，我的心得是精心的進行合理、有效的課堂教學(xué)設(shè)計。合理、有效的課堂教學(xué)設(shè)計可以在最短的時間得到最好的教學(xué)效果。比如，本課程的教學(xué)布置中，先講cpu內(nèi)部寄存器后講存儲器分段，講cpu內(nèi)部寄存器時就要涉及到存儲器分段，這樣一來知識點前后交叉多，學(xué)生聽不明白，老師也會覺得講不清楚。換種思路，重新調(diào)整一下次序，先介紹存儲器分段，講清楚四種段、段地址和偏移地址以及物理地址的形成，再介紹cpu內(nèi)部寄存器，4個段寄存器分別存放4個段的段地址，地址指針寄存器和指令指針寄存器用來存放偏移地址，這樣講符合學(xué)生接受知識的規(guī)律，用時較少而且教學(xué)效果好。

3、采用多媒體教學(xué)手段，更高效地完成課堂教學(xué)任務(wù)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)在課堂教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。多媒體計算機使圖、文、聲、像集于一體，使教學(xué)內(nèi)容形象生動富有感染力，使抽象新問題形象化。一些抽象概念在單純語言講解的情況下，感性材料不足，說服力不強，通過多媒體可以把抽象的理論和抽象的模型具體形象地展示在屏幕上幫助學(xué)生理解。比如講存儲器分段時，說到存儲單元物理地址唯一而邏輯地址不唯一時很多學(xué)生感到很困惑“邏輯地址不唯一”，傳統(tǒng)教學(xué)手段憑教師一張嘴、一根粉筆、一塊黑板有時很難講清楚，這時采用多媒體動畫的形式將存儲器分段進行演示，它能夠直觀形象地讓學(xué)生看出段和段之間的一種重疊關(guān)系，某個存儲單元既屬于A段又屬于B段，從而得出這一存儲單元邏輯地址不唯一，既記住了結(jié)論又很好的理解了結(jié)論推導(dǎo)的整個過程。

4、注重實踐環(huán)節(jié)

篇（7）

參考文獻:

[1] 胡漢才,單片機原理及接口技術(shù)[M]. 北京,航空工業(yè)出版社,1998:145-200.

篇（8）

參考文獻:

[1] 胡漢才,單片機原理及接口技術(shù)[M]. 北京,航空工業(yè)出版社,1998:145-200.

篇（9）

接口技術(shù)是計算機專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程,它具有技術(shù)性、工程性和實踐性等特點,其教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到學(xué)生動手能力的高低。長期以來,我們在課程建設(shè)上花了很多精力,也取得了一些成就,但是學(xué)生在計算機應(yīng)用方面的能力仍然比較弱,特別是遇到時序控制以及多接口的關(guān)聯(lián)控制時就顯得力不從心[1]。提高學(xué)生的實際應(yīng)用能力,已經(jīng)成為教學(xué)改革亟待解決的問題。

1研究型教學(xué)是教學(xué)改革的必然趨勢

傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)已經(jīng)被淘汰,而啟發(fā)式、問題式等教學(xué)方法改善了一些教學(xué)環(huán)境,但還不能滿足當今教學(xué)的需要。研究型教學(xué)和創(chuàng)新型實驗是當前推崇的教學(xué)方法和手段。

我院接口技術(shù)課程包括理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩個教學(xué)環(huán)節(jié)。最初我們在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中安排了6個設(shè)計型實驗和1個綜合型實驗,從實驗內(nèi)容的設(shè)計上能夠反應(yīng)課程內(nèi)容的知識點,但由于各實驗教學(xué)課堂采用實驗內(nèi)容一致,導(dǎo)致前后做實驗的學(xué)生之間產(chǎn)生了依賴關(guān)系,使得實驗教學(xué)效果與我們期待的有很大差距[2]。為了解決這些問題,我們設(shè)計了6套實驗題目,確保在每個教學(xué)點之間兩年內(nèi)的實驗內(nèi)容不重復(fù)。這樣學(xué)生就能夠主動思考完成實驗,從而明顯地改善了實驗教學(xué)的效果。

學(xué)生的動手能力有了提高,但在組織學(xué)生進行創(chuàng)新型實驗時,我們發(fā)現(xiàn)相當一部分學(xué)生缺乏自主創(chuàng)新能力,甚至缺乏創(chuàng)新的意識。經(jīng)過分析我們認識到:我們所采用的教學(xué)方法對學(xué)生創(chuàng)新能力的提高沒有實質(zhì)性的幫助,因為學(xué)生在做課程實驗時,并不考慮實驗內(nèi)容的設(shè)計思路和過程,只是按實驗的要求步驟去完成,因此學(xué)生缺乏系統(tǒng)的分析和設(shè)計能力,缺乏知識的應(yīng)用和創(chuàng)新能力。經(jīng)過審視教學(xué)的現(xiàn)狀和學(xué)生對教學(xué)改革的要求,我們意識到開展研究型教學(xué),以新的思路設(shè)計實驗內(nèi)容和實驗指導(dǎo)書的必要性和緊迫性。如果我們能夠通過研究型教學(xué)來轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,使其由“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”,從而引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題,在此過程中積累知識并強調(diào)一種主動探索和創(chuàng)新實踐的精神[3],這對學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的提高都是非常有益的。

由于接口技術(shù)課程的特殊性,我們將其研究型教學(xué)分成理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩部分,并將兩者緊密地結(jié)合起來。研究型教學(xué)的目的是在學(xué)生具有的實際知識構(gòu)架基礎(chǔ)上,通過閱讀資料、分析和討論,來研究一些新型接口技術(shù)的理論、方法和應(yīng)用;而研究型實驗則是對上述方法的具體實踐,在這個過程中我們強調(diào)最大程度地發(fā)揮學(xué)生的潛能,強調(diào)實驗內(nèi)容、過程和現(xiàn)象都由學(xué)生獨立設(shè)計和完成,增加學(xué)生的自主性。只要我們努力培養(yǎng)學(xué)生的研究型學(xué)習(xí)能力和應(yīng)用型的實踐能力,就能最終鑄造出創(chuàng)新型人才,因此我院在接口技術(shù)課程的理論和實驗教學(xué)中全面地采用了研究型教學(xué)。

2研究型教學(xué)的實施

2.1建設(shè)適合課程教學(xué)的研究型實驗擴展平臺

研究型實驗擴展平臺的設(shè)計是要基于學(xué)生的基本知識結(jié)構(gòu),將課堂上沒有涉及的較新技術(shù)引入到理論和實驗教學(xué)中來,學(xué)生通過研究型學(xué)習(xí)和實踐達到轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式和掌握新知識的目的。為此我們在現(xiàn)有的實驗平臺上開發(fā)了一些新的實驗擴展平臺。這些實驗擴展平臺包括:I2C接口的存儲器訪問實驗擴展平臺,I2C接口的RCT時鐘控制實驗擴展平臺,SPI接口的EEPROM實驗擴展平臺,8259中斷控制器級聯(lián)實驗擴展平臺,RS485的全雙工和半雙工實驗擴展平臺,CAN總線實驗擴展平臺等。其中一些是插在現(xiàn)有實驗平臺的總線上使用,另外一些是通過實驗連線與實驗平臺連接使用,這樣就為開展研究型實驗奠定了必要的實驗環(huán)境。

2.2設(shè)計研究型理論教學(xué)的內(nèi)容

研究型理論教學(xué)以討論、研究報告、調(diào)研報告和小論文為主線。我們在理論教學(xué)中增加了PCI總線和USB接口部分,并側(cè)重于總線的協(xié)議內(nèi)容。我們還結(jié)合課程現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容設(shè)計了一些討論題目,比如:8259中斷控制器內(nèi)部各端口的尋址方法和尋址特點,8259中斷控制器查詢方式的實現(xiàn)方法,8237 DMA控制器在主動態(tài)和被動態(tài)下引腳信號的變化特點。結(jié)合實驗擴展平臺還設(shè)計了另外一些題目,比如:I2C總線和SPI總線時序特點及時序產(chǎn)生方法,I2C總線的讀寫時序與PCI總線的讀寫時序之間的特點分析,CAN總線協(xié)議和數(shù)據(jù)交換過程等。 這些題目所涉及到的內(nèi)容更加深入,并伴隨整個教學(xué)過程。學(xué)生需要查閱資料,分析、總結(jié)和歸納才能得出滿意的答卷,而這個過程更加強化了學(xué)生的知識體系。

2.3設(shè)計研究型實驗教學(xué)的內(nèi)容

研究型實驗的目標是進一步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。我們在現(xiàn)有的實驗平臺上開發(fā)了一些研究型實驗項目,同時注重研究型實驗教學(xué)內(nèi)容的更新和充實[4],確保兩年內(nèi)的實驗內(nèi)容不重復(fù)。這些實驗的難度和研究型的成分比常規(guī)實驗都有了很大的提高。我們還為實驗擴展平臺開發(fā)了相應(yīng)的研究型實驗指導(dǎo)書,指導(dǎo)書上只表明了實驗擴展平臺的電路圖和實驗需要達到的目的,至于實驗方案設(shè)計、連線設(shè)計、現(xiàn)象設(shè)計和結(jié)果的預(yù)期都完全由學(xué)生通過查閱資料、分組討論來組織實施并完成,以最大限度地體現(xiàn)研究性學(xué)習(xí)和實踐的成分。相關(guān)擴展實驗平臺的研究型實驗包括:I2C接口的存儲器訪問實驗,I2C接口的RCT時鐘控制實驗,SPI接口的EEPROM訪問實驗,8259中斷控制器級聯(lián)向量中斷實驗,8259中斷控制器級聯(lián)查詢中斷實驗,8259中斷控制器級聯(lián)中斷嵌套實驗,RS485的四線全雙工通信實驗,RS485的二線半雙工通信實驗等。

另外,為了幫助學(xué)生驗證自己完成的研究型實驗是否正確,我們還為部分實驗設(shè)計了測試程序和使用指導(dǎo)書。

2.4研究型實驗教學(xué)的選題和實施方案

我們要求學(xué)生理論和實驗配套選題,如果某學(xué)生在理論方面選擇了I2C總線的讀寫時序的討論題目,那么他的研究型實踐就應(yīng)該選擇I2C接口的存儲器訪問實驗或I2C接口的RCT時鐘控制實驗,這樣就可以保證通過理論研究搞清楚I2C總線的工作原理和數(shù)據(jù)讀寫時序,通過實驗來驗證數(shù)據(jù)的交換過程的正確性,從而使二者有機地結(jié)合起來。

我們的常規(guī)實驗安排在第9～16周,而研究型實驗內(nèi)容于第10周公布,第11周對學(xué)生進行分組和選題,每組3～4人,設(shè)立組長,第12～16周以小組為單位組織實施。因此研究型實驗伴隨了整個實驗教學(xué)過程,也是學(xué)生認識、實踐和提高的過程。由于研究型實驗涉及了很多新知識,要獨立完成相應(yīng)的實驗有一定的難度,在此期間,任課教師輪流在實驗室進行答疑并與學(xué)生進行交流。并在第16周安排一次課程進行研究型教學(xué)總結(jié),要求以實驗小組為單位做PPT,小組長總結(jié)實驗中遇到的問題、解決的方法和取得的成果。

3學(xué)生的能力超出了我們的預(yù)期

最初我們認為研究型實驗的內(nèi)容可能會超出學(xué)生的承受能力,有可能達不到預(yù)期的效果。為此我們準備了I2C總線和SPI總線的程序設(shè)計的基本框架,如果在第14周末還看不到學(xué)生實驗的預(yù)期成果,我們就將這些框架程序提供給學(xué)生作為實驗參考程序,但實踐證明我們的擔(dān)心是不必要的。使我們感到驚訝是,在第13周末就有一些學(xué)生基本完成了研究型實驗,到第16周實驗驗收時,已經(jīng)有80%的實驗小組完成了研究型實驗,其結(jié)果令人非常滿意。從研究型實驗的總結(jié)中發(fā)現(xiàn),雖然很多組做相同的題目,但是他們的方案設(shè)計有明顯的差別,每個組的學(xué)生都最大發(fā)揮了他們的潛能。研究型實驗引起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性如此高漲,是筆者從事教學(xué)工作以來從沒有遇到過的現(xiàn)象。

4給學(xué)生提供施展才能的舞臺

學(xué)生需要有舞臺來展現(xiàn)他們的才能。在第16周的研究型教學(xué)總結(jié)研討會上,各小組爭先恐后上臺發(fā)言,給大家分享他們的實驗體會和成果,學(xué)生具有的極大熱情和出勤率之高出于我們的預(yù)料。每次總有2～3個小組長爭先上臺發(fā)言,使我們不得不去指定某些實驗題目的組長做總結(jié)發(fā)言。在整個總結(jié)會上,掌聲不斷,一些學(xué)生用自己實驗的經(jīng)歷和體會幫助了另外一些同學(xué),很多學(xué)生從中收益匪淺,因為他們感興趣的正是其他組同學(xué)完成實驗遇到的問題和解決的方法。學(xué)生希望教學(xué)過程中應(yīng)該多增加一些這樣的教學(xué)環(huán)節(jié)。

5研究型教學(xué)的啟示

接口技術(shù)實驗室從來沒有像這樣人氣興旺,在課余時間總可以看到幾個學(xué)生圍在一起做實驗,充滿了研討的氣氛。研究型實驗充分地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和熱情,很多學(xué)生對這門課程由此產(chǎn)生了興趣。學(xué)生在評教時這樣寫到:“接口技術(shù)課程使我對硬件真正的產(chǎn)生了興趣,使我從以前害怕硬件到喜歡上了硬件設(shè)計”。很多同學(xué)還參加了今年各種大賽并獲獎。

筆者認為要正確看待大學(xué)生的學(xué)風(fēng)問題。由于周圍的環(huán)境造成了一些學(xué)生學(xué)習(xí)不努力,但大部分學(xué)生學(xué)習(xí)的確非常刻苦,總是希望尋找機會鍛煉自己,提高自身的實際應(yīng)用能力。學(xué)風(fēng)問題要從教師和學(xué)生兩個方面來分析原因,如果教師增加課堂教學(xué)的吸引力,設(shè)計出更多學(xué)生感興趣的實驗和教學(xué)內(nèi)容,給學(xué)生提供更大的發(fā)揮空間,我們將會得到另外一個不同的結(jié)論。

總之,學(xué)生的潛能是巨大的,這些潛能能否發(fā)揮與當前的教學(xué)模式有很大的關(guān)系,死板的教學(xué)模式絕對不會培養(yǎng)出高水平的人才。接口技術(shù)研究型教學(xué)的實施過程使我們認識到,只要開展研究型教學(xué),設(shè)計出學(xué)生感興趣的研究型教學(xué)和實驗內(nèi)容,并給學(xué)生提供發(fā)揮和想象的空間,就能使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)到主動學(xué)習(xí),并在研究過程中應(yīng)用實踐,最大限度地調(diào)動學(xué)習(xí)積極性,改善不良學(xué)習(xí)風(fēng)氣,從而營造出一個創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的良好環(huán)境。可以看出,研究型教學(xué)必定是今后教學(xué)模式的發(fā)展趨勢。

參考文獻:

[1] 陸慧娟,高波勇. 計算機專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)思考與實踐[J]. 計算機教育,2008(10):156-158.

[2] 李濟生. 接口技術(shù)教學(xué)與實踐探討[J]. 計算機教育,2008(4):59-61.

[3] 方愷晴.“計算機組成原理實驗”研究性教學(xué)的探討[J]. 計算機教育,2008(10):100-103.

[4] 劉明貴,向梅梅. 基于實踐教學(xué)改革的人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新[J]. 中國大學(xué)教學(xué),2009(2):81-82.

The Research and Practice in Teaching of Interface Technology Course

LI Ji-sheng

篇（10）

電子信息工程專業(yè)作為實踐性、應(yīng)用性非常強的理工科專業(yè)，學(xué)生必須具備扎實的基礎(chǔ)理論知識，具有較強的實驗技能，今后才能順利地從事電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的維護和研發(fā)。要實現(xiàn)這個目標，必須十分重視相關(guān)課程的建設(shè)，搞好實驗教學(xué)改革。而單片機原理與接口技術(shù)課程作為電子信息專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，其應(yīng)用性非常強，設(shè)計性實驗開設(shè)質(zhì)量對于學(xué)生今后就業(yè)、工作至關(guān)重要。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

單片機原理與接口技術(shù)課程是電子信息工程專業(yè)核心課程之一，理論的重要性不言而喻，但在實驗教學(xué)方面大都還是停留在傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ缴希x培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新精神還有差距。很多學(xué)生反映，課程學(xué)習(xí)下來理論基本掌握了，驗證性實驗也能順利完成，但要真正完成一個實際項目時，卻無從入手。出現(xiàn)這種現(xiàn)象原因是多方面的，筆者認為主要有：

1.教學(xué)模式方面的原因。傳統(tǒng)教學(xué)方式中，教師主要注重于理論的完整性和知識結(jié)構(gòu)的完備性。理論上從單片機的結(jié)構(gòu)講起，然后講匯編指令和c語言編程，再講硬件接口及相關(guān)的程序編寫，最后講一兩個實例，課時也就差不多用完了，再想講其他東西就沒有時間了。WWW.133229.cOm實驗也注重基本原理和基本方法的訓(xùn)練，為了讓學(xué)生認識單片機的基本組成和基本指令，所開出的實驗就占了大部分實驗課時，最后只能做幾個綜合性實驗或做一個簡單的設(shè)計，這樣就結(jié)束了整個課程的學(xué)習(xí)。

2.教師方面的原因。自從高校擴招以后，學(xué)生的數(shù)量劇增，而教師并沒有同比例增長，教師承擔(dān)的課時量太大，教學(xué)壓力過重。具體到單片機原理與接口技術(shù)這類專業(yè)性和實驗性都非常強的課程，存在著精力投入不夠的問題。如果要改革實驗教學(xué)的模式，以設(shè)計性實驗為主的話，教師就要投入非常多的精力。

3.評價體系方面的原因。就評價體系而言，目前通行的仍然是以分數(shù)的高低來評價學(xué)生學(xué)習(xí)成績的好壞。一般采用平時成績、實驗成績、考試成績各占總成績的一定比例來得到學(xué)生課程的最后得分。對有些課程來說這種方法是比較科學(xué)的，但對單片機原理與接口技術(shù)課程，就會存在這些問題：學(xué)生成績不低，但一旦面臨實際問題時，無從入手，沒有達到本課程的教學(xué)目標。

二、解決對策

為提高單片機原理與接口技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，筆者認為，提高設(shè)計性實驗開設(shè)的質(zhì)量是教學(xué)改革的重點，應(yīng)該從以下幾點來改革：

1.教學(xué)模式。提出和采用新的教學(xué)模式，實驗開設(shè)要特別注重開出的設(shè)計性實驗質(zhì)量。新的教學(xué)模式主要包含理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩個方面。在理論教學(xué)中，單片機的結(jié)構(gòu)和基本指令講解要精，應(yīng)通過實例來將相關(guān)的知識串起來，力求通過具體實例的講解達到以較少的理論課時就讓學(xué)生真正掌握單片機的結(jié)構(gòu)和指令的目的。在實驗方面，則采用以開設(shè)設(shè)計性實驗為主、驗證性實驗為輔的方法，并提高實驗課的課時數(shù)。適量開設(shè)驗證性實驗，在課堂內(nèi)只做1～2個，而將大部分實驗內(nèi)容放在課堂外，由學(xué)生通過開放實驗室單獨完成。增加較多的設(shè)計性實驗，供學(xué)生選做，在教師精心指導(dǎo)下，讓學(xué)生在課外準備，課內(nèi)完成，切實提高學(xué)生的實戰(zhàn)技能。

2.教師自身的定位。教師應(yīng)自覺提高自身做項目的能力，并保證足夠的精力投入到教學(xué)中去。教師要注重平時積累，一方面，要自己動手，精心制作好幾個作品。另一方面，也可以通過提出選題，指導(dǎo)學(xué)生去做，將完成后的作品及文檔全部存檔。只要通過2～3年的積累，就可以形成難度、層次區(qū)分較為合理的項目選題庫和作品庫，既為后續(xù)班級的教學(xué)創(chuàng)建了良好的條件，對后續(xù)學(xué)生的實驗起到示范和引領(lǐng)作用，又為今后的教學(xué)工作減輕了負擔(dān)。要做好這些，就要求教師充分明確自身職責(zé)，牢固樹立以教學(xué)為中心的觀念，保證有足夠的精力投入教學(xué)中。

3.評價體系。作為評價體系，要改變傳統(tǒng)的基本是以分數(shù)論英雄的模式。單片機原理與接口技術(shù)課程如果只是掌握了一些理論知識而沒有實戰(zhàn)能力，分數(shù)再高都不能算是學(xué)好。作為對學(xué)生的評價，筆者認為一定確立以實踐能力為主體的評價體系，通過對學(xué)生做的項目難易程度、項目完成的效果等驗收情況來給出合適的評價。

三、設(shè)計性實驗開設(shè)與評價體系建立中要注意的幾個問題

想搞好單片機原理與接口技術(shù)課程建設(shè)，提高學(xué)生的實戰(zhàn)能力，就要以設(shè)計性實驗的開設(shè)為重點來進行整體設(shè)計。筆者認為需要特別注意抓好以下四個銜接：

1.理論與實驗的銜接。理論教學(xué)是單片機原理與接口技術(shù)課程教學(xué)中必不可少的組成部分，但其開設(shè)方式不能采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，而應(yīng)設(shè)計出一種項目教學(xué)或稱為專題講授的形式來進行。首先，要講透基礎(chǔ)部分，筆者認為可以分成單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、單片機的指令系統(tǒng)、程序編寫的基本思想、硬件接口構(gòu)建等四個專題進行。其次，要針對課程特點，做好五個簡單項目，如外部中斷的使用、定時器中斷的使用、并口的擴展、串口通信、ad和da轉(zhuǎn)換。最后，要對相關(guān)知識點全面整合，綜合演練，實戰(zhàn)2～3個較為復(fù)雜的綜合性項目，進行原理圖分析、算法設(shè)計和程序分析，并制作出作品進行演示。按這種思路設(shè)計，理論教學(xué)大致課時數(shù)為36～48個課時，實驗課時數(shù)為24～36個課時。

據(jù)此分析，實驗教學(xué)則應(yīng)充分重視設(shè)計性實驗的開設(shè)。與理論教學(xué)相對應(yīng)，每講完一個項目，就要依托該項目開設(shè)一個設(shè)計性實驗，每個實驗3～5個課時。通過簡單的5個項目和較復(fù)雜的2～3個項目的訓(xùn)練后，學(xué)生能掌握單片機開發(fā)和設(shè)計與實物制作的基本方法和技能。當積累了2～3年后，有了很多已成功的項目可參照時，不同的學(xué)生就可以選做不同的設(shè)計性項目。在進行單片機原理與接口技術(shù)的課程設(shè)計時，則應(yīng)要求學(xué)生在設(shè)計性實驗的基礎(chǔ)上進一步深化，將多個部分綜合在一起設(shè)計制作一個更復(fù)雜、具有較完備功能的實際系統(tǒng)。這是一個由理論出發(fā)，通過基礎(chǔ)實驗、簡單的設(shè)計性實驗、復(fù)雜的設(shè)計性實驗，最后完成復(fù)雜的課程設(shè)計過程，符合循序漸進的教學(xué)規(guī)律，實現(xiàn)了該課程理論與實踐的完美結(jié)合。在此過程中，設(shè)計性實驗的開設(shè)基本覆蓋了單片機原理與接口技術(shù)課程的所有知識點，使學(xué)生牢固掌握基本理論，熟練掌握基本設(shè)計思路，綜合應(yīng)用基本設(shè)計方法，從而達到學(xué)以致用的根本目的。

2.驗證性實驗與設(shè)計性實驗的銜接。驗證性實驗是指為驗證已經(jīng)學(xué)習(xí)過的理論知識所設(shè)置的實驗；設(shè)計性實驗是指給定實驗?zāi)康囊蠛蛯嶒灄l件，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗。驗證性實驗作為一種傳統(tǒng)的教學(xué)方法，在現(xiàn)在的實驗教學(xué)中也還有一定的作用，可為設(shè)計性實驗的開設(shè)提供一些必要的基礎(chǔ)。現(xiàn)在的驗證性實驗一般是在相應(yīng)的實驗箱上完成，通過開設(shè)1~2個驗證性實驗可讓學(xué)生了解單片機的基本構(gòu)成和基本工作原理，所以在開設(shè)設(shè)計性實驗前開設(shè)驗證性實驗是非常必要的。同時，一些設(shè)計性實驗的開設(shè)可在實驗箱上對驗證性實驗進行改造而成，特別是對于開始的簡單的設(shè)計性實驗更是如此。比如一些驗證性實驗，所有的電路硬件在實驗箱中是現(xiàn)成的，同時給出相應(yīng)的實驗程序范例，學(xué)生就可以在實驗箱上進行驗證，對所做實驗的功能進行分析。教師只需要在理論教學(xué)時將程序流程圖和涉及的算法講述清楚，最后要求學(xué)生去編寫程序，然后再進行功能驗證即可。采用這么一種由驗證性實驗作為基礎(chǔ)并進行改造的方法對于以基本原理的掌握為目標的簡單的設(shè)計性實驗具有很強的可操作性，有利于驗證性實驗到設(shè)計性實驗的自然銜接。

3.課堂與課外的銜接。設(shè)計性實驗開設(shè)要做好課堂與課外的銜接。因為設(shè)計性實驗是要學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗，所有的實驗方案不可能僅在幾個課時的實驗課上完成，主要工作要在課外完成。一方面，實驗方案的制訂、原理圖的設(shè)計、實物的制作等主要在課外完成，實驗課中主要是在教師的指導(dǎo)下進行調(diào)試和測試。另一方面，設(shè)計性實驗很難一次性成功，往往需要多次嘗試、反復(fù)修正才行，這些必須在課外完成。要使設(shè)計性實驗真正達到較好的效果，除了在理論教學(xué)中要注重和實驗教學(xué)銜接外，課外的銜接尤其重要，要做好實驗室開放，讓學(xué)生在課外能夠較方便地利用實驗室的資源，也應(yīng)鼓勵學(xué)生采購一些比較簡單的單片機開發(fā)工具，如簡易開發(fā)版、燒錄器等。

4.評價標準的再定位與評價體系建立的思路。驗證性實驗往往只涉及一門課程的一個章節(jié)或一個知識點的內(nèi)容，學(xué)生通過驗證性實驗，可以使所學(xué)理論知識具體化和形象化，加深對所學(xué)知識的理解與掌握，培養(yǎng)基本動手能力。設(shè)計性實驗突出它的自主設(shè)計性，可以是單一知識的運用，也可以是多知識點的綜合運用，給出實驗?zāi)康摹⒁蠛蛯嶒灄l件，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)，所以設(shè)計性實驗帶有試探性、研究性，在時間上也需要課內(nèi)與課外相結(jié)合。

由于驗證性實驗與設(shè)計性開設(shè)的目標不同，所以最終的考核方式也不同。對于驗證性實驗，教師可以直接根據(jù)學(xué)生所做的實驗報告評判其實驗成績。傳統(tǒng)的做法是百分制。一般每個實驗成績包括三個部分：實驗預(yù)習(xí)（20分）、實驗操作（40分）、實驗報告（40分）。使用傳統(tǒng)的百分制，可以評價學(xué)生是否掌握了基本理論和設(shè)計方法。但設(shè)計性實驗所涉及的知識點數(shù)量不同，綜合運用的效果不同，設(shè)計方案是否得當，步驟是否簡易可行，實驗的成本、效率是否令人滿意等等，都不能一概而論，因此需要結(jié)合各方面進行綜合的評定。設(shè)計性實驗的考核要貫穿這樣一個原則：淡化結(jié)果，注重過程。對于設(shè)計性實驗我們更重視學(xué)生在整個設(shè)計過程中的表現(xiàn)，而測定結(jié)果只作為考核的次要因素。學(xué)生在設(shè)計方案中是否有獨到新穎的想法，整個實驗思路邏輯是否清楚，實驗過程是細節(jié)嚴密還是顧此失彼，結(jié)果是否可信等都是評定設(shè)計實驗成績的重要因素。考核中要充分鼓勵和肯定學(xué)生在設(shè)計過程中所表現(xiàn)出的敢于挑戰(zhàn)、主動學(xué)習(xí)、大膽創(chuàng)新的精神，以及由此帶來的思維水平和實踐水平的全面提高。

因此，設(shè)計性實驗不宜采用傳統(tǒng)的百分制，筆者認為，宜采用優(yōu)、良、中、及格、不及格5個檔次來進行評定。首先明確“優(yōu)”和“及格”的標準，在“優(yōu)”的標準下，適當下降一點作為“良”的標準，“及格”標準高一點作為“中”，達不到“及格”標準的就判定為“不及格”。比如，每一個項目都設(shè)定多個指標，完全達到指標并有所創(chuàng)新的評為“優(yōu)”；完全達到指標而無創(chuàng)新的可評為“良”；實現(xiàn)主要指標可評為“中”；實現(xiàn)部分指標，能體現(xiàn)設(shè)計者掌握了基本相關(guān)基礎(chǔ)知識則可評為“及格”；沒有實現(xiàn)任何指標，或沒有做的評定為“不及格”。這樣就應(yīng)在設(shè)定實驗指標上著手，針對具體的實驗進行不同的設(shè)定，才能比較準確地定性評價學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ@一點仍需在實踐中不斷探索和改進。

四、結(jié)語

篇（11）

單片機的體積比較小，集成度較高，整體抗干擾能力比較強，而且可靠性較高，因為具備這些優(yōu)點，所以被應(yīng)用到各行各業(yè)。經(jīng)過長時間的使用人們發(fā)現(xiàn)，單片機存在著功能簡單、管理難等缺點，所以在大部分場合當中，都會將單片機與IBM-PC進行聯(lián)合使用，組成相應(yīng)的通信系統(tǒng)。單片機主要負責(zé)對相關(guān)對象進行控制，而后者則主要負責(zé)對單片機進行管理并且對其中的數(shù)據(jù)進行深層次處理，所以要對多臺機器運行中通信方面存在的問題進行解決，下文將主要對單片機數(shù)據(jù)串口通信進行分析。

一、串口通信模塊

首先要保證傳輸方面的可靠性。串行通信通道從本質(zhì)上分析，屬于數(shù)據(jù)及指令的一個通道，所以串行通道上的每一個環(huán)節(jié)都必須有比較強的可靠性，而且要滿足傳輸環(huán)境的要求以及相關(guān)接口的標準，因為不同接口的標準通常情況下只能滿足單一的工作環(huán)境才可以正常工作，所以必須要保證通信狀態(tài)以及校驗碼等。其次要保證通信抗干擾性。我們選擇的標準接口，在不超過適用范圍的前提下都必須要具備較高的抗干擾能力，只有這樣才可以保證信號的正常傳輸。但是實際工作過程中，通信環(huán)境比較惡劣，所以要根據(jù)實際環(huán)境，對通信介質(zhì)以及接口進行選擇，在選擇的過程中首先要考慮其自身的抗干擾能力，如果能力不足，適當?shù)目梢圆扇∫恍┐胧┻M行彌補。如果工作環(huán)境的噪聲污染比較嚴重，工作人員完全可以通過光纖介質(zhì)來減少噪聲對工作的產(chǎn)生的干擾，也可以配合光電隔離來提升系統(tǒng)安全性。標準串行接口自身電氣特征都可以滿足在可靠傳輸情況下最大的通訊速度以及傳輸?shù)木嚯x指標，在通常情況下，這兩種標準都具有一定的相關(guān)性，如果降低通訊速度就可以增加通訊距離，提升通訊速度就會縮短通訊距離。

二、矩陣式鍵盤接口技術(shù)

矩陣式鍵盤接口技術(shù)屬于單片機數(shù)據(jù)串口通信當中比較重要的一個環(huán)節(jié)，本文主要對使用過程中比較常見的鍵盤去抖動進行闡述。為了保證鍵盤閉合一次，CPU進行一次處理，就必須要對按鍵釋放時產(chǎn)生的抖動進行祛除，這也是該技術(shù)在實際使用過程當中比較常見的一個問題。鍵盤處理程序以及顯示處理是十分復(fù)雜的，因為這兩點在通常情況下都會占據(jù)整個應(yīng)用程序當中大部分帶碼，重要性可見一斑。所以在進行鍵盤編寫之前，必須要先理清接下來的邏輯順序，使用比較少適合的算法對其進行表示，表示之后再進行編寫，只有這樣才能保證代碼編寫的質(zhì)量。

三、數(shù)據(jù)傳輸

在串行通信當中，數(shù)據(jù)之間通常會在兩地之間傳輸，數(shù)據(jù)整體傳送速度會受到通信上方的設(shè)備配備性能以及所在地區(qū)通信線路的影響。從工業(yè)場合的角度來分析，9600bpa屬于比較常見的一種傳輸速度，通常情況下通信端口傳送數(shù)據(jù)屬于字符型的數(shù)據(jù)，如果將其用于文件傳輸，就要涉及到2進制數(shù)據(jù)。從傳輸帶方向方面，我們可以將其分成三種傳輸模式，分別為單工傳輸、半雙工傳輸以及全工傳輸。不同的設(shè)備之間想要進行數(shù)據(jù)傳輸，就必須要找到一種雙方都可以接受的方式，只有這樣才能保證數(shù)據(jù)傳輸過程中不會發(fā)生沖突，減少產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯誤的概率。我們常見的串行通信一般情況下分成異步方式和同步方式。本文將主要對異步通信進行分析。

異步方式主要指在通信系統(tǒng)當中，數(shù)據(jù)傳輸過程中大多使用獨立的字節(jié)進行傳輸，而且每一個字節(jié)的前面都存在起始信號，并且在字節(jié)的后面都會出多一個終止信號，從而構(gòu)成一幀的數(shù)據(jù)。一般情況下，位于標記位置的傳輸線都是空白狀態(tài)，表示字節(jié)已經(jīng)開始傳輸，在傳輸?shù)淖詈螅褂媒K止位，讓熱傳輸線回到最一開始的標志狀態(tài)下，在這種情況下準備發(fā)送下一字符，所以起始位通常占用一個位置，字符編碼會占據(jù)7個位置，如果第八位屬于奇偶校驗位置，則停止位可以占據(jù)一位至兩位，通過一系列數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)， 一幀的數(shù)據(jù)在正常情況下是10-11位構(gòu)成的。使用該方式進行字符表示，那么字符就可以不斷的進行傳送，在數(shù)據(jù)傳輸過程當中，CPU和外設(shè)二者之間需要有相關(guān)規(guī)定。

分別為字符格式以及波特率。因為異步通信的傳輸效率比較低，所以在字符傳輸之前都必須要添加一些具有標志性的信息。異步通信比較適合在慢速場合使用。異步通信這種通信方式，如果雙方的時鐘存在誤差，則字符之間停止間隔就會給誤差提供出相應(yīng)的緩沖余地，所以在實際使用過程當中，允許系統(tǒng)存在小頻率飄逸，這一點是其余模式所不具備的。異步通信的傳輸率在常規(guī)情況下約為50-9600波特，結(jié)合異步通信的特點，我們通常情況下將其使用在計算機以及CRT、打印機之間進行通信。

四、結(jié)束語：

本文主要對單片機視角下的數(shù)據(jù)串口通信進行了簡要分析，從矩陣式鍵盤接口技術(shù)、串口通信模塊、數(shù)據(jù)傳輸三個方面進行了進一步的論證，結(jié)合筆者自身掌握知識及工作經(jīng)驗提出相應(yīng)結(jié)論，旨在為我國該行業(yè)的發(fā)展提供一份實際工作及設(shè)計經(jīng)驗，以作參考。

參考文獻：

[1]王振友，宗風(fēng)強.在Visual Basic6.0下實現(xiàn)組態(tài)王與單片機的串口通信[J]. 山東省計算機學(xué)會2012年信息技術(shù)與信息化研討會論文集（二）.中國會議.

[2]張佳瑞.基于單片機的數(shù)據(jù)采集和無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計[D]. 西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013：07-09.