微机原理简答题.ppt

设计全地址译码电路中断接口设计DMA传送8253计数器 软硬件 8253 8255 初始化编程8255系统连接 2 译码方式 全地址译码部分地址译码 3 全地址译码 用全部的高位地址信号作为译码信号 使得存储器芯片的每一个单元都占据一个唯一的内存地址 4 全地址译码例 A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 1 CS1 1 SRAM6264 CS2 5V 0 1 1 1 1 0 0 0 5 6264芯片全地址译码例 片首地址 A19 A12 A0 A19 A12 A0 0000000000000 1111000 1111000 1111111111111 片尾地址 该6264芯片的地址范围 F0000H F1FFFH 6 全地址译码例 若已知某SRAM6264芯片在内存中的地址为 3E000H 3FFFFH试画出将该芯片连接到系统的译码电路 7 全地址译码例 设计步骤 写出地址范围的二进制表示 确定各高位地址状态 设计译码器 片首地址 A19 A12 A0 A19 A12 A0 0000000000000 0011111 0011111 1111111111111 片尾地址 8 全地址译码例 A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 1 CS1 高位地址 0011111 SRAM6264 CS2 5V 0 0 1 1 1 1 1 0 9 部分地址译码 用部分高位地址信号 而不是全部 作为译码信号 使得被选中存储器芯片占有几组不同的地址范围 10 部分地址译码例 两组地址 F0000H F1FFFHB0000H B1FFFH A19 A17 A16 A15 A14 A13 1 6264CS1 1 1 1 0 0 0 高位地址 1 11000 1011000 1111000 11 应用举例 将SRAM6264芯片与系统连接 使其地址范围为 38000H 39FFFH 使用74LS138译码器构成译码电路 12 存储器芯片与系统连接例 由题知地址范围 00111000 000111001 1 高位地址 A19 A12 A0 13 应用举例 D0 D7 A0 A12 WE OE CS1 CS2 A0 A12 MEMW MEMR D0 D7 A19 G1 G2A G2B C B A A18 A14 A13 A17 A16 A15 VCC Y0 14 I O译码的地址信号 当接口只有一个端口时 16位地址线一般应全部参与译码 译码输出直接选择该端口 当接口具有多个端口时 则16位地址线的高位参与译码 决定接口的基地址 而低位则用于确定要访问哪一个端口 15 I O地址译码例 某外设接口有4个端口 地址为2F0H 2F3H 由A15 A2译码得到 而A1 A0用来区分接口中的4个端口 试画该接口与系统的连接图 16 I O地址译码例 地址范围 001011110000 001011110011 任意状态 A11 片内地址 图中不接入 17 I O地址译码例 译码电路图 1 A11 A10 A18 A3 A2 A9 A7 A4 CE A1 A0 接口芯片 IOR IOW 18 查询工作方式例 外设状态端口地址为03FBH 第5位 bit5 为状态标志 1忙 0准备好 外设数据端口地址为03F8H 写入数据会使状态标志置1 外设把数据读走后又把它置0 试画出其电路图 并将DATA下100B数据输出 D5 D7 D0 A9 A3 1 A15 A10 1 3F8H A2A1A0 1 3FBH 状态端口地址 0000001111111011 数据端口地址 0000001111111000 LEASI DATAMOVCX 100AGAIN MOVDX 03FBHWAITT INAL DXTESTAL 20HJNZWAITTMOVDX 03F8HMOVAL SI OUTDX ALINCSILOOPAGAINHLT 读状态 进行一次传送 Bit5 1 传送完否 修改地址指针 初始化 Y N N Y 结束 控制程序 查询工作方式 优点 软硬件比较简单缺点 CPU效率低 数据传送的实时性差 速度较慢 21 22 三 中断控制方式 特点 外设在需要时向CPU提出请求 CPU再去为它服务 服务结束后或在外设不需要时 CPU可执行自己的程序 优点 CPU效率高 实时性好 速度快 缺点 程序编制相对较为复杂 23 以上三种I O方式的共性 信息的传送均需通过CPU软件 外设与内存之间的数据传送是通过CPU执行程序来完成的 PIO方式 硬件 I O接口和存储器的读写控制信号 地址信号都是由CPU发出的 缺点 程序的执行速度限定了传送的最大速度 24 四 DMA控制方式 特点 外设直接与存储器进行数据交换 CPU不再担当数据传输的中介者 总线由DMA控制器 DMAC 进行控制 CPU要放弃总线控制权 内存 外设的地址和读写控制信号均由DMAC提供 25 DMA控制方式 DMAC 外设接口 CPU QRD MEM DACK HOLD HLDA BUS 控制信号 地址信号 26 DMA控制方式的工作过程 外设向DMA控制器发出 DMA传送请求 信号DRQ DMA控制器收到请求后 向CPU发出 总线请求 信号HOLD CPU在完成当前总线周期后会立即发出HLDA信号 对HOLD信号进行响应 DMA控制器收到HLDA信号后 就开始控制总线 并向外设发出DMA响应信号DACK 27 DMA控制方式工作过程例 例 从外设向内存传送若干字节数据DMAC向I O接口发出读信号 向地址总线上发出存储器的地址 发出存储器写信号和AEN信号 传送数据并自动修改地址和字节计数器判断是否需要重复传送操作 若数据传送完 DMA控制器撤销发往CPU的HOLD信号 CPU检测到HOLD失效后 则撤销HLDA信号 并在下一时钟周期重新开始控制总线 28 DMA工作方式 周期窃取 每个DMA周期只传送一个字节或一个字就立即释放总线 数据块传送 DMAC在申请到总线后 将一块数据传送完后才释放总线 而不管中间DREQ是否有效 直接存取方式 DMA的数据传送请求直接发到主存储器 在得到响应后 整个工作过程在DMA控制器中由硬件完成 周期窃取的DMA方式 N Y N 允许DMA DMAC请求总线 CPU响应 DMAC获总线控制权 DMA传送一个数据 块结束 释放总线至少一个总线周期 地址增量 计数器减量 DMAC释放总线 Y 测试I O的DREQDMA请求 30 DMA控制方式 数据传输由DMA硬件来控制 数据直接在内存和外设之间交换 可以达到很高的传输速率 控制复杂 硬件成本相对较高 31 中断响应 向中断源发出INTA中断响应信号 关中断保护硬件现场将FLAGS压入堆栈保护断点将CS IP压入堆栈获得中断服务程序入口地址 由硬件系统完成 32 中断服务子程序完成的工作 关中断 保护现场 保护断点 找入口地址保护软件现场 参数 开中断 STI 中断处理关中断 CLI 恢复现场中断返回 中断处理过程流程 33 34 结构特点 每个计数器含控制寄存器 16位初值寄存器16位计数寄存器 存放控制命令字 内部3个计数器均为减法计数器根据计数脉冲的频率及需要定时的时间长度确定计数初值 相同端口地址 存放计数初值 计数初值 35 外部引线及内部结构 三个可独立工作的16位定时 计数器 一个控制寄存器 共占用4个端口地址 4个端口的地址编码 A1A000CNT001CNT110CNT211控制寄存器 引线 36 5 8253的应用 与系统的连接初始化程序设计写入控制字置计数初值 37 与系统的连接示意 CLK GATE OUT D0 D7 WR RD A1 A0 CS DB IOW IOR A1 A0 译码器 高位地址 外设 8253 外部时钟 门控信号 38 应用中的注意点 每一次启动计数 需有两次写操作 写控制字写计数器初值如果初值为8位字长 则一次写入 若初值为16位字长 则需两次写入每个计数器的控制命令字均送入控制寄存器各计数器的计数初值送到该计数器的计数寄存器及初值寄存器 39 初始化程序流程 写控制字 写计数值低8位 写计数值高8位 非必须 40 初始化程序流程 当有两个以上计数器被应用时的初始化程序设计流程 初始化CNT0 初始化CNT1 初始化CNT2 写CNT0控制字 写CNT0计数初值 41 初始化程序流程 写入全部计数器控制字 写CNT0计数初值 写CNT1计数初值 写CNT2计数初值 原则 先写入控制字后写入计数初值 42 8253应用例一 采用8253作定时 计数器 其接口地址为0120H 0123H 输入8253的时钟频率为2MH 要求 CNT0每10ms输出一个CLK周期宽的负脉冲CNT1输出10KHz的连续方波信号CNT2在定时5ms后产生输出高电平画线路连接图 并编写初始化程序 工作的计数器 工作方式 计数初值 启动方式 计数脉冲频率 43 8253应用例 计算计数初值 CNT0 10ms 0 5us 20000CNT1 2MHz 10KHz 200CNT2 5ms 0 5us 10000确定控制字 CNT0 方式2 16位计数值CNT1 方式3 低8位计数值CNT2 方式0 16位计数值 00110100 01010110 10110000 44 8253应用例 CLK0 GATE0 OUT1 D0 D7 WR RD A1 A0 CS DB IOW IOR A1 A0 译码器 8253 CLK2 GATE1 GATE2 5V CLK1 2MHz OUT0 OUT2 45 8253应用例 初始化程序 CNT0 MOVDX 0123HMOVAL 34HOUTDX ALMOVDX 0120HMOVAX 20000OUTDX AL MOVAL AHOUTDX ALCNT1 CNT2 46 8253应用例二 安全检测和报警控制系统 47 8253应用例二 初始状态下 D触发器的Q端输出低电平 系统通过三态门循环读取检测器状态 有异常出现时 检测器输出高电平 此时在D触发器的Q端输出高电平 启动8253计数器的通道0输出100Hz的连续方波信号 使报警灯闪烁 直到有任意键按下时停止 使计数器停止输出方波的方法是在Q端输出低电平 CLK0的输入脉冲为2MHz 要求 设计8253的译码电路 编写8253计数器的初始化程序及实现上述功能的控制程序 48 例二解 8253地址范围 001111100000 001111100011译码电路 49 例二解 8253计数初值 2MHz 100Hz 200008253工作方式 方式3 8253初始化程序 MOVDX 3E3HMOVAL 00110110OUTDX ALMOVDX 3E0HMOVAX 20000OUTDX ALMOVAL AHOUTDX AL 50 例二解 控制程序 XORAL ALMOVDX 3E5HOUTDX ALMOVDX 3E4HNEXT INAL DXANDAL 01HJZNEXTMOVDX 3E5H MOVAL 2OUTDX ALGOON MOVAH 1INT16HJZGOONXORAL ALOUTDX ALMOVAH 4CINT21H 51 三 可编程并行接口8255 52 并行接口8255的特点 通道型接口含3个独立的8位并行输入 输出端口 各端口均具有数据的控制和锁存能力可通过编程 设置各端口工作在某一确定状态下 53 1 引线 连接系统端的主要引线 D0 D7CSRDWRA0 A1REAST A1A000A端口01B端口10C端口11控制寄存器 54 引线 连接外设端的引脚 PA0 PA7PB0 PB7PC0 PC7 分别对应A B C三个端口 55 8255与系统的连接示意图 D0 D7 WR RD A1 A0 CS DB IOW IOR A1 A0 译码器 8255 A口 B口 C口 D0 D7 外设 56 3 工作方式 基本输入 输出方式 方式0 选通工作方式 方式1 双向传送方式 方式2 57 方式0 相当于三个独立的8位简单接口各端口既可设置为输入口 也可设置为输出口 但不能同时实现输入及输出C端口可以是一个8位的简单接口 也可以分为两个独立的4位端口常用于连接简单外设 适于无条件或查询方式 58 方式0的应用 习惯上 A端口和B端口作为8位数据的输入或输出口C口的某些位作为状态输入注 若使C端口低4位中某一位作为输入口 则低4位中其他位都应作为输入口 同时可设高4位作为输出 59 8255工作于方式0的连接示意图 D0 D7 WR RD A1 A0 CS DB IOW IOR A1 A0 译码器 8255 PA0 PA7 B口 PC0 D0 D7 数据 状态 数据 外设1 外设2 8255应用例 8086CPU通过8255实施监控 8255端口地址为1020H 1023H 启动操作由端口B的PB7控制 高电平有效 端口A输入8个监控点的状态 每个引脚接一个监控点 只要其中任一路出现异常情况 高电平 系统就通过与PC0相连的信号灯报警 高电平灯亮 要求信号灯亮灭3次 要求 设计系统线路图 要求用138译码器设计译码电路 编写8255初始化程序及启动 测试和报警控制程序 60 地址范围 00010000001000XX 61 控制程序 MOVDX 1023HMOVAL 1001X000BOUTDX ALMOVAL 0OUTDX ALMOVDX 1021HMOVAL 80HOUTDX ALA MOVDX 1020HINAL DXCMPAL 0JZA 62 MOVCX 3MOVDX 1022HMOVAL 1B OUTDX ALINCALCALLDELAYMOVAL 0LOOPBJMPA 63 模拟量I O通道 模拟接口电路的任务 模拟电路的任务 00101101 10101100 工业生产过程 传感器 放大滤波 多路转换 采样保持 A D转换 放大驱动 D A转换 输出接口 微型计算机 执行机构 输入接口 物理量变换 信号处理 信号变换 I O接口 输入通道 输出通道 变送器 64 模拟量的输入通道 传感器 Transducer 非电量 电压 电流变送器 Transformer 转换成标准的电信号信号处理 S