东南大学微机习题课2pa.ppt

1,微机系统与接口考试,1. 基本概念（选择题与填空题）30% 2. 汇编程序部分（程序阅读理解和编写） 3道中题 35% 3.存储器与接口电路（连线、计算、编程） 12道大题 35%（存储器、中断、定时计数器、并口、A/D与D/A）以概念和方法为主，连接线路和工作编程。 内容范围：参见考试大纲,注意理解性学习，而不是记忆性学习！,2,第二次习题（复习）课,第4章：半导体存储器 第5章： 数字量输入输出 总线、接口概念 *接口电路（芯片）、端口地址 * 数据传送方式 * 中断电路及其处理 *定时/计数器电路与应用 * 并行接口电路与应用 * 串行接口电路与应用 DMA电路与应用 第6章：模拟量输入输出,3,Cache主存外存（辅存） 三级存储系统结构,*了解半导体存储器(ROM/RAM/FLASH)（概念） 根据运行时存取（读写）过程的不同分类 RAM-SRAM(Cache)；DRAM(内存) ;数据,堆栈 ROM-EPROM，EEPROM，NVRAM特点; 程序,固化数据, BIOS,4,4,理解汇编指令存储器访问,EU|BIU,MOV 55AAH,AL (DS)=8000H 物理地址： 855AAH A19-A0: 1000 0101,0101,1010,1010 时/CS=0,A19-A0,5,半导体存储器,*关键:与处理器的接口正确使能/读写单元， 选中单元：译码逻辑关系、译码器真值表 *掌握：存储器扩展、简单互连，读图/设计 *常见SRAM存储器芯片容量计算：例6116（2K8bit），数据线8根，地址线11根,*译码 片选-片内两级译码 全译码、部分译码、线选译码 （重叠） 常用译码器（74LS138）真值表（给出）,2-4 3-8 4-16 译码,n根地址线2n个单元 A0An-1,WE（WR）、OE（RD）、 CE或 CS（CS）,IO/M、,6,译码,8086/8088有20根地址线：高地址，低地址,7,译码,8,存储器扩展,例题：用10241位的RAM芯片组成16K8位的存储器，需要多少芯片？ 答：构成1K8位的存储器需要8片，因此组成16K8位的存储器需要168128片。 片内有1024个单元，需要10根地址线。16组（每组8片）存储器需要16根片选信号，再至少需要4根地址线经译码器输出。,9,例题,例题4.4：某系统的存储器中配备有两种芯片；容量分别为2K8的EPROM和容量为1K8的RAM。它采用74LS138译码器产生片选信号：Y0，Y1，Y2直接到三片EPROM（1#，2#，3#）；Y4，Y5则通过一组门电路产生四个片选信号接到四片RAM（4#，5#，6#，和7#）。如题图4-1，试确定每一片存储器的寻址范围。,10,例题,A15 A14 A13 A12 ,A11 A10 A9 A8 ,A7 A6 A5 A4 ,A3 A2 A1 A0 4# 1 0 1 0 0 0 5# 1 0 1 0 0 1 6# 1 0 1 0 1 0 7# 1 0 1 0 1 1,1# 8000H87FFH 2# 8800H8FFFH 3# 9000H97FFH,4# A000HA3FFH 5# A400HA7FFH 6# A800HABFFH 7# AC00HAFFFH,或,11,例题,答案：A,（08考题 基本概念）,（06考题）,答案：D,12,第二次习题（复习）课,第4部分：半导体存储器 第5部分： 数字量输入输出 * 总线、接口概念 * 接口电路（芯片）、端口地址 * 数据传送方式 * 中断电路及其处理 *定时/计数器电路与应用 * 并行接口电路与应用 * 串行接口电路与应用 DMA电路与应用 第6部分：模拟量输入输出,13,总线、接口概念,PCI/ISA/AGP,RS-232、USB,14,15,微机的字长 ： ALU的宽度、CPU内部数据总线的宽度,地址总线（AB）单向 数据总线（DB ）双向 控制总线（CB）每根线单向,16,I/O端口的编址方式,*I/O端口的编址方式有两种： （08考题 基本概念） 统一编址（存储器映象寻址方式）：把系统中的每个I/O端口都看作一个存储单元，并与存储单元一样统一编址，这样访问存储器的所有指令均可用来访问I/O端口，不用设置专门的I/O指令。 单独编址（I/O指令寻址方式）：对系统中的输入输出端口地址单独编址，构成一个I/O空间，它们不占用存储空间，而是用专门的IN指令和OUT指令来访问这种具有独立地址空间的端口。 8086/8088CPU采用I/O指令寻址方式，用地址总线的低16位(A15A0)来寻址I/O端口，最多可以访问21664K个IO端口。 （可寻址220=1M内存空间）,17,I/O接口技术译码与片选,*所有接口电路的译码、指令操作（读图），简单互连,1. 根据端口地址确定地址信号A15A0的条件取值，用门电路、译码器及组合、PLD/GAL实现满足条件情况的电路。 2. 设计I/O译码电路时： 端口的选通信号通常为低电平有效,除端口的地址信号参加译码外，控制信号IOW、IOR(IO/M、AEN也可参加译码),*设计I/O端口译码电路的方法,多种选择设计：可选常规，易实现,/CS, /OE, /WR 信号；无独立片选芯片,18,19,20,硬件连线: 开关转换(上拉电阻)和LED驱动(限流电阻),*简单I/O的连接方法,另：P247 图5.11，经反相器7406后再接LED接电阻到VCC,21,*简单I/O：开关电平变换连接,简单I/O指令控制: 输入三态缓冲,MOV DX, 218H IN AL, DX,DB,IOR,地址 译码,AB,218H,0,0,0,D7 D0,A15 A0,或门,IO总线,K1 : K8,D0 D7,74LS244,1A1,1A2,1Y1,1Y2,5V,三态缓冲器,*输入:三态缓冲器（244），输出:锁存器（273），可编程并口芯片8255,22,*简单I/O：LED/八段数码管的连接,简单I/O控制: 输出使能/锁存,IO总线,数据线,IOW,地址 译码,地址线,288H,0,0,0,D7 D0,A15 A0,或门,74LS74,锁存器,CLK,D,Q,Vcc,1,0,MOV AL, 81H MOV DX, 288H OUT DX, AL,23,*四种I/O方式,无条件传送 程序I/O（查询）-三种端口数据/状态/控制及作用, 中断，效率较高，CPU响应较快，但传送由中断软件完成 DMA，可以实现外设和存储器之间的数据高速传送，不需要处理器。效率较高，硬件完成，但电路复杂,问题的提出：CPU与外设的工作速度不一致，尤其是当外设由其他CPU或时序电路控制时更突出，如何解决效率和可靠性？,24,中断及中断控制器8259,*分类 (1)外部中断 不可屏蔽中断NMI/可屏蔽中断INTR (2)内部中断 INT n：软中断 CPU的某些运算错误引起的中断：除法错、溢出 由调试程序debug设置的中断：单步/断点,*了解：中断屏蔽；中断优先级；中断嵌套； *掌握：中断处理过程，中断服务程序，现场保护。,*中断概念: CPU与外设交换信息的一种重要方式 =硬件手段，改变CPU执行程序的顺序（程序流）,应用外部中断的随机性，中断程序与其他程序的通信（共享内存）,25,中断向量表,中断向量表：中断服务程序入口地址表。8086/8088系统允许处理256种类型的中断，对应类型号为0FFH。在存储器的00000H003FFH占1K字节空间存放中断向量。,C,03年考题,26,中断响应原理,CPU响应中断三个条件：外设提出中断申请；本中断未被屏蔽；CPU中断允许。,中断实现: 中断源-中断请求-中断响应-中断服务-中断恢复,保护断点：FLAGS入栈；IF=0 TF=0； CS、IP入栈； 保护现场：PUSH指令将某些寄存器的内容压入堆栈；,27,中断响应过程,*CPU步骤： 获取中断类型号； 将标志寄存器FLAGS的值入栈； 将中断允许标志IF和单步标志TF清0屏蔽外部其它中断请求，避免CPU以单步方式执行中断处理程序； 保护断点将当前下一条指令的CS和IP的值入栈； 根据中断类型号到中断向量表中找到中断向量，转入相应中断服务子程序 (6)中断处理程序结束后，IRET从堆栈中依次弹出IP、CS和FLAGS，然后返回主程序断点处，继续执行原来的程序,（0：4*n取中断向量CS:IP）,28,中断响应过程（续）,*CPU如何获得中断类型号？ INT n； 除法=0，INTO溢出=4，单步=1，断点=3； 不可屏蔽中断NMI，自动获得2； 可屏蔽中断，由接口电路（8259）通过数据总线向CPU发；,中断服务程序中的STI和EOI： 在中断服务程序中STI，允许中断嵌套， 在中断服务程序结束前，中断结束命令EOI，清除标志位，即允许响应同级或低级中断。,29,i8259A可编程中断控制器,*（了解）i8259A两步编程： 1、初始化编程一次写入（编程） 初始化命令字ICW14 2、工作编程可多次写入（编程） 工作命令字OCW13 初始化编程顺序： ICW1 -CW2 -多片时写ICW3 -需要时写ICW4,30,i8259A可编程中断控制器,*8259级联扩展，单片8个中断源，两级级联:64个,IRQ0,IRQ7,IR0,IR2,8259A (主),IR1,IR3,IR4,IR5,IR6,IR7,IRQ1,IRQ3,IRQ4,IRQ5,IRQ6,IR0,IR2,IR1,IR3,IR4,IR5,IR6,IR7,IRQ8,IRQ15,IRQ9,IRQ11,IRQ12,IRQ13,IRQ14,IRQ10,8259A (从),Vcc,CAS0CAS2,CPU,31,例题,习题5.3： 已知（SP）=0100H，（SS）=0300H，（FLAGS）=0204H，00020H至00023H单元的内容分别是40H，00H，00H，01H。已知INT 8指令在0900H：00A0H的CS段内。试指出在执行INT 8指令并进入该指令相应的中断程序时，SP、SS、IP、CS、FLAGS和堆栈最上面三个字的内容，用图表示。,32,中断例程,00020H,00022H,01H,00H,00H,40H,. . .,. . .,中断向量表,02H,40H,09H,00H,00H,A2H,SP=00FAH,SP=0100H,IP,CS,FLAGS,. . .,堆 栈,指令INT 8为双字节指令，因此下一条指令的地址为0900H:00A2H； 8420H，中断向量表地址00020H中取得0040HIP，0100HCS，即执行指令INT 8后，CS=0100H，IP=0040H。,33,中断例程,标志寄存器FLAGS,执行INT 8前,执行INT 8后,CF,X,PF,X,AF,X,ZF,SF,TF,IF,DF,OF,X X X X,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0 0 0 0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0 0 0 0,FLAGS0204H,FLAGS0004H,34,中断优先级例程,习题5.4 如正以单步方式运行某用户程序（该程序开放外部中断，即IF=1）的过程中执行一条除法指令时，INTR线上出现可屏蔽中断请求。然后，这条除法指令产生了除法出错中断。试指出CPU处理这三种同时出现的中断的顺序。,优先级从高到低：除0-INTR-单步,35,8259的编程和读写例题,习题5.5： 试编写出只有一片8259A的8088系统中8259A的初始化程序。8259A的地址为02C0H和02C1H，要求： 中断请求输入采用电平触发； 中断类型号从16开始； 采用缓冲器方式； 采用正常结束方式； ICW1： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 1 X 1 1 1BH-02C0H ICW2： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 1 0 0 0 0 10H-02C1H ICW4： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 1 1 0 1 0DH-02C1H,IR010H IR111H ,36,8259的编程和读写例题,习题5.6 : 试编写一段将8259A中IRR、ISR和IMR的内容送至存储器中从RETARR开始的数组中去的程序。假定CPU为8086，8259A偶地址为50H。 OCW3 (写偶地址) X 00 01 1 10 随后同一地址读IRR X 00 01 1 11 随后同一地址读ISR 对奇地址读：IMR,37,中断处理程序,INT_PROC PROC FAR MOV AX,DATA MOV DS,AX DEC IRQ_TIMES MOV CX, 0FFFFH LOOP2: NOP LOOP LOOP2 MOV AL,20H OUT 20H,AL ;写OCW2 IRET INT_PROC ENDP,实验四（2）注意保护现场：相关的通用寄存器+段寄存器,2011年考题,38,T/C 8253：定时器/计数器,可编程定时器/计数器(减法) 定时器与计数器的差别-CLK 控制字：高/低字节，BIN/BCD 六种工作方式（数字n个脉冲-n可编程设置） CLK/GATE/OUT的含义（作用） 软件触发写入初值，硬件触发 Gate正跳变 (08考题) 时间常数计算(计数初值) ，通道定时时间的最大值计算 方式0:计满n+1脉冲则out产生高电平，计数值最大时应置时间常数为0(和LOOP CX相同),39,T/C 8253：定时器/计数器,40,定时器/计数器例程,例题： 设8253通道0-2和控制端口地址分别为300H、302H、304H、306H，定义通道0工作在方式3，CLK0=2MHz，要求通道0输出1.5KHz方波；通道1用通道0的输出作为计数脉冲，输出频率为300Hz的负脉冲序列；通道2每秒向CPU发50次中断请求。,0通道工作在方式3（方波），n02MHz/1.5KHz1334 1通道工作在方式2（速率发生器），n11.5KHz/300Hz5 2通道工作在方式0（结束中断）， 当CLK22MHz时， n22MHz/50Hz139999; 当CLK2OUT01.5KHz时， n21.5KHz/50Hz129 ; 当CLK2OUT1300Hz时， n2300Hz/50Hz15,41,定时器/计数器例程,GATE0GATE1GATE2CLK0 OUT0 CLK1 OUT1 CLK2 OUT2,D7D0,D7D0,A0,A1,A1,A2,RD,RD,WR,WR,CBA,G1,G2A,G2B,Y0,A8,A9,A7,A6,A5,A4,A3,A0,M/IO,CS,+5V,2MHz,1.5KHz,300Hz,50次/秒中断,74LS138,8253,42,MOV DX, 306H MOV AL, 00110111B ；方式3，先读/写低8位， ；后读/写低8位， BCD计数 0通道初始化： OUT DX, AL MOV DX, 300H MOV AL, 34H ；初值低8位 OUT DX, AL MOV AL, 13H ；初值高8位 OUT DX, AL 1通道初始化： MOV DX, 306H MOV AL,