小论《微型计算机接口技术》教学流程

2022-09-10

1《微型计算机接口技术》教学过程中所面临的问题

在从事《微型计算机接口技术》教学过程中, 紧跟课文进行教学经常碰到以下问题:

(1) 首先, 讲解芯片的外部引脚结构时, 学生根本不明白为什么有这么多的引脚, 也不能马上明确每一个引脚具体是什么功能;

(2) 其次, 讲解芯片的内部逻辑结构时, 课文一次性的标示出全框图, 让学生一看就产生一种畏惧感, 也不能详细的对其进行正确的分析;

(3) 再次, 在说明芯片具体的程序用法问题上, 学生不能正确把握控制字的用法;

(4) 接着, 学生不能把芯片与微型计算机相联结起来进行整体思考;

(5) 最后, 某一章接口芯片讲解完毕, 学生尚未明白本芯片具体是用来做什么用的。

这样的教学过程, 虽然大部分学生对《微型计算机接口技术》某章所讲解的具体芯片建立了一个感性的认识并能够通过记忆来对它做简单的分析。但仅仅是知其然, 不知其所以然, 时间久了, 也就不会留下一点印象。

2《微型计算机接口技术》教学过程中所应遵循的流程

为了解决以上问题, 教师在教学过程中不能生硬的按照课本的流程进行教学, 而应该对教学流程和具体细节做一些适当的改进。我认为, 《微型计算机接口技术》教学应该遵循以下流程:

(1) 首先, 明确本芯片所具有的诞生需求和整体功能;

(2) 其次, 把功能和两侧分析法相结合起来去推导本芯片的内部逻辑结构;

(3) 再次, 再从内部逻辑结构进而推导出它所应当具有的外部引脚结构;

(4) 接着, 在对芯片本身硬件结构已经熟悉的情况下去记忆它的控制字, 并把控制字中每一位与它的功能相对应;

(5) 最后, 结合一个本芯片与计算机其它硬件相连接使用的实例来使学生对它在微型计算机系统中的位置更加明确。

3《微型计算机接口技术》教学过程中所应做的改善

以下以简述8253为例具体讨论这种讲法的可行性。

任何发明的诞生都源自于它的具体需求, 就像《海底两万里》体现了当时人们对海底世界的渴望, 进而导致了潜水艇的诞生一样。那么, 我们讨论具体的一种接口芯片, 首先就应该明确它为什么会产生, 或者说, 为了在整个微型计算机系统中体现某种具体作用才促使人们发明这样一种芯片。

就像手表的作用一样, 在工作中只有明确了具体的时间标准, 所有的事情才能按部就班的进行而不产生紊乱。微型计算机也是如此, 它常常需要一种器件为处理机和外部设备提供时间间隔标志, 或者对外部输入脉冲进行计数。因此诞生了定时/计数器8 2 5 3。而针对定时与计数, 你又需要明白两者之间的异同。

计数器:计数器是对外部输入脉冲计数, 是对某个外部事件进行计数。 (计脉冲)

定时器:定时器是对时钟脉冲CLK进行计数。 (计时钟)

区别:定时器从本质上来讲也是一个计数器, 基本原理就是对某个脉冲信号进行计数。每接收到一个脉冲, 计数器就会+1。如果这个脉冲信号是周期性的 (如晶振) , 则计数器就可以作为定时器用 (因为时间和脉冲个数一一对应成正比关系) ;而如果脉冲信号是无规律的, 则用来计算脉冲的个数了。

明确了这点, 才促使我们去思考, 为了实现这种功能, 我们应该如何设计8253。

首先, 芯片一般有两个面向, 一个面向CPU, 一个面向外部设备, 那么我们思考8253的内部逻辑结构时也应该从这个整体性的方面先进行考虑。

其次, 根据两侧分析法, 面向CPU一侧的为三总线 (数据总线D B、地址总线A B、控制总线CB) , 情况明确;而面向外部设备一侧由于被控对象外设种类繁多型号不一, 情况复杂, 但可以简要的分为握手线 (申请信号的输入和状态信号的输出) 和数据线。

最后, 从两个面向方面来具体设计芯片的内部逻辑结构。需要注意的是, 在授课中不能一次性的给出学生逻辑全图, 这样会导致学生有无从下手的感觉而无法仔细分析;应该将其拆分成几个部分, 逐一讲解的同时逐一相应作图, 最终把全图连成一片。就8253而言则可以做以下拆分: (1) DB为D0～D7, 与CPU数据总线直接相连, 并挂在数据总线缓冲器上用以传输数据。 (2) A B为C S、A 0、A 1, C S作为片选信号而A 0、A 1作为内部寄存器的选通信号, 它们均与读/写逻辑相连接。 (3) C B为、, 它们作为8253的读写控制信号也与读/写逻辑相连接。 (4) 对于8253与外部设备的连接, 则分别为时钟信号C L K、门控信号G A T E、输出信号O U T, 且拥有三个完全独立的计数器, 其内部结构完全相同。 (5) 控制命令寄存器接受CPU送来的控制字, 这个控制命令用来选择计数器及相应的工作方式。

在明确了一个芯片的内部逻辑结构之后, 把它每一个拉出的功能线集合起来再加上芯片所必须的电源线VCC与地线GND就够成了它的外部引脚结构图。这样学生就能够通过内部逻辑结构的功能来明确每一个引脚的功能。8253采用双列直插式封装结构, 24个引脚, 对应内部逻辑结构找出22个引脚, 加上电源与地线, 推出它所具有的外部引脚结构。

对某一芯片的应用, 初始化是最重要的一点。而要初始化则必须记忆控制字。控制字的八位我们可以把它看成八个分别独立的状态, 每位由于只有0、1两种状态, 因此我们可以把每位看作一个独立的事件, 而0与1则表示这个独立事件的两种状态。正如灯泡的亮与灭一样, 我们可以把灯泡看作这一位, 而1表示独立的灯泡状态“亮”, 0表示独立的灯泡状态“灭”。如果有N位相连接起来表示一个事件, 则它最多能表示2n种状态。

表1为8253方式命令控制字, 以工作方式为例, 3位相连最多可以表示23=8种状态, 但是8253仅有6种工作状态, 因此110和111不用。8 2 5 3六种工作方式各自具有不同的功能, 对应的教学则应该把每种工作方式与一个简单的初始化程序相联结起来进行理解。

全章收尾则应该结合P C/X T系统讲解8253芯片的具体硬件连接和初始化, 这样才能使学生对8253芯片在微型计算机系统中位置更加明确。

《微型计算机接口技术》是应用电子技术专业必修的技术基础课。本课程是一门面向应用的、具有很强的实践性与综合性的课程。通过学习, 要使学生获得在专业领域内应用微型计算机的初步能力。因此, 在《微型计算机接口技术》未来的教学方面, 也不能仅仅着眼于课本内容的详细讲解和个别的实验课程, 而应该直接把课堂搬到实验室并结合多媒体教学来使学生真正从动脑动手两方面来学通本课程。

摘要：《微型计算机接口技术》是一门工程应用性很强的课程, 运用传统的课文填鸭式教学流程方式很难取得良好的教学效果。作为一名新任的《微型计算机接口技术》教学教师, 首先应当从理论教学流程上正确切入重点, 把握每章的内容主线。

关键词：微型计算机接口技术,教学流程