东南大学微机原理复习课(接口部分)ppt课件

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,1,Cache主存外存（辅存）三级存储系统结构,根据运行时存取（读写）过程的不同分类RAM-SRAM；DRAM;数据,堆栈,速度(SRAM-Cache)ROM-EPROM，EEPROM，NVRAM特点;程序,固化数据，电子盘,内/外存,2,半导体存储器,关键:与处理器的接口正确读写单元,三态,使能,选中单元：译码逻辑关系、译码器真值表MOV55AAH,AL(DS)=8000H物理地址：855AAHA19-A0:10000101,0101,1010,1010时/CS=0容量计算：n根地址线n个单元A0An-1I/O相同:(DX)=3F8HINAL,DXINCDX,OUTDX,AL,3,译码,全译码、部分译码、线选译码常规时序（了解）片选-片内两级译码,2-43-84-16译码,74LS138真值表,4,译码（续）,8086/8088有20根地址线,5,系统程序存放在_存储器中有可能支持程序在线升级。(A)RAM(B)ROM(C)EPROM(D)Flash-ROM答案：D,例题,6,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。,7,例题,A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A04#1010005#1010016#1010107#101011,1#8000H87FFH2#8800H8FFFH3#9000H97FFH,4#A000HA3FFH5#A400HA7FFH6#A800HABFFH7#AC00HAFFFH,8,例题,答案：A,（08考题基本概念）,9,总线、接口概念,地址总线（AB）单向数据总线（DB）双向控制总线（CB）每根线单向,10,11,12,5接口技术数字/模拟接口,输入指令INAL,DX时序/IORD-AB译码选中输出指令OUTDX,AL时序/IOWR译码选中所有接口电路的译码、指令操作（读图），简单互连,74LS138译码器,多种选择设计：（不唯一，可标注说明）可选常规，易实现,13,I/O三种方式,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,可编程接口芯片:独立/CS,/OE,/WR信号,问题的提出：CPU与外设的工作速度不一致，如何解决效率和可靠性？,14,5接口技术数字/模拟接口,硬件连线:,开关转换(上拉电阻)和LED驱动(限流电阻),8255/273/244I/O,简单I/O：开关和LED/八段数码管的连接，输入三态缓冲74LS245/244；输出锁存器74LS273上升沿/373下降沿；,15,例题,例：选择题8086/8088系统采用I/O端口与内存地址采取_B_方式。(A)统一编址(B)独立编址(C)部分译码(D)线选法译码在独立编址方式下，存储单元和I/O设备是靠C来区分的。：不同的地址代码：不同的地址总线：不同的指令或不同的控制信号,考点：概念,例：填空题微机系统中一般有3种基本I/O控制方式，分别是程序（查询）方式，中断方式，和DMA方式。,16,5-1(2)输入输出电路如教材中图5.11和5.12所示，试编一程序，实现微机连续检测开关K1-K8状态，当开关K1-K8全部闭合或全部断开时使LED亮，否则使LED熄灭，同时把开关状态存放在SwitchS单元内。MOVDX，218H；开关输入端口INAL,DXCHKS:CMPAL，0FFHJZALLONOFF;全断开CMPAL,0JNZONOFFALLONOFF:MOVAL,JMPLEDOUTONOFF:MOVAL,0LEDOUT:DX,219H；LED端口:1亮OUTDX,ALMOVSwitchS，AL；保存开关状态,例题,读入I/O数据存入单元之类基本要求必须掌握,17,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INTn：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。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）,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）,18,中断及中断控制器8259,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，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,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。,中断控制:中断源-中断请求-中断响应-中断服务-中断恢复,19,中断响应和处理流程,硬件监测处理,Y,Y,Y,Y,Y,Y,Y,N,IRET,20,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,21,8259的编程,两步：1、初始化编程一次写入（编程）初始化命令字ICW142、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-ICW2-多片时写ICW3-需要时写ICW4,22,中断处理程序,INT_PROCPROCFARMOVAX,DATAMOVDS,AXDECIRQ_TIMESMOVCX,0FFFFHLOOP2:NOPLOOPLOOP2MOVAL,20HOUT20H,AL;写OCW2IRETINT_PROCENDP,实验四（2）注意保护现场：相关的通用寄存器+段寄存器,23,T/C8253：定时器/计数器,可编程8253：单通道长时间定时器的软件编程实现软件定时器硬件级连的概念-定时中断,背景为CPU和外部设备提供实时时钟:定时或延时控制定时中断、定时检测、定时扫描Timer对外部事件计数Counter。,24,T/C8253：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）方式2使用(定时器-频率发生器（n分频器）-软硬件启动)软件触发写入初值，硬件触发Gate(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计数值最大时应置时间常数为0(和LOOPCX相同),25,T/C8253：定时器/计数器,26,各种工作方式的输出波形,27,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/1.5KHz13341通道工作在方式2（速率发生器），n11.5KHz/300Hz52通道工作在方式3（结束中断），当CLK22MHz时，n22MHz/50Hz40000;当CLK2OUT01.5KHz时，n21.5KHz/50Hz30;当CLK2OUT1300Hz时，n2300Hz/50Hz6,28,定时器/计数器例程,GATE0GATE1GATE2CLK0OUT0CLK1OUT1CLK2OUT2,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,74LS138,8253,29,MOVDX,306HMOVAL,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：OUTDX,ALMOVDX,300HMOVAL,34H；初值低8位OUTDX,ALMOVAL,13H；初值高8位OUTDX,AL1通道初始化：MOVDX,306HMOVAL,01010101B；方式2，只读/写低8位，BCD计数OUTDX,ALMOVDX,302HMOVAL,05H；初值OUTDX,AL2通道初始化：MOVDX,306HMOVAL,10010111B；方式3，只读/写低8位，BCD计数OUTDX,ALMOVDX,304HMOVAL,30H；初值OUTDX,AL,30,习题5.9：假定一片8253连接至1KHz的时钟，用该8253以BCD格式保持一天中的时间，精度为秒。在HOURS（小时）、MINUTES（分）、SECOND（秒）等字节均装入当前时间以后，就立即开始计时。试编写一个8253的初始化程序和一个在每秒结束时修改时间的中断程序。,定时器/计数器例程,MOVDX,CNT+3;控制字端口地址MOVAL,30H;通道0，先低后高，方式0OUTDX,ALMOVAL,E7H;计数初值1000-1=999（3E7H）MOVDX,CNT;通道0端口地址OUTDX,ALMOVAL,03HOUTDX,AL,31,（续）INTSV:;中断服务程序PUSH;保护现场INCSECONDSCMPSECONDS,60;秒=60，进位JCNEXTFMOVSECONDS,0INCMINUTSCMPMINUTS,60;分=60，进位JCNEXTFMOVMINUTS,0INCHOURSCMPHOURS,24;小时=24JCNEXTFMOVHOURS,0NEXTF:POP,32,并行I/O接口i8255,方式0：基本直接I/O，含输出锁存/输入缓冲无锁存；方式1：选通I/O(A口/B口，C口联络)；方式2：双向I/O方式(PA口)；方式1/2带INTR，可中断；IBF/OBF信号的作用(输入/输出缓冲区满/空)；而方式0只能查询。,8255控制字：(1)方式字，特征位D7=1；(2)PC口位控功能字，特征位D7=0，允许CPU用输出指令单独对C口的某一位写入“1”或“0”，正确的方法是通过写8255的控制寄存器方式写入；,脉冲的产生:位0-1-0,33,5-2（1）如题图5-1所示，此为开关状态检测电路和继电器控制电路。当开关K闭合时，将驱动对应的继电器（即动作）；如开关处于断开状态，则无电流流过继电器线圈，继电器不动作。如系统每隔10ms检测一次开关状态和对继电器作相应控制，定时控制由8253完成。试编写对8255A的初始化程序（初始态时应保证继电器不动作）和完成上述功能的检测、控制程序。设8255A地址为60H63H。,例题,34,方式0A出B入，开关Si闭合时PBi=1,PAi=0低电平时继电器Ri吸合INIT:MOVAL,1000X01XBMOVDX,63HOUTDX,ALMOVAL,0MOVDX,60HOUTDX,AL;PA输出0：继电器不动作;10ms执行一次：MOVDX,61HINAL,DXMOVSbyte,AL；读PB，存入Sbyte单元：MOVAL,Sbyte;检测开关，输出存CTRLbyte单元NOTALMOVCTRLbyte,AL：MOVAL,CTRLbyteMOVDX,60H;PAOUTDX,AL,35,串行I/O接口8250/8251,基本概念：同步/异步通信，波特率/传输字符速率的关系，单工/双工，调制解调，RS232电平标准，异步通信数据格式：起始位(1)，数据位(5-8，先低后高)，奇偶校验*1，停止位(1-2)，=每位时间宽度=1/波特率。8250：结构特征：双缓冲器数据收发都有移位寄存器;编程：3根地址线=10个寄存器，寻址表5.10；传输线控制寄存器（DLAB位）传输线状态寄存器（溢出：寄存器被覆盖，(a)发送太快，没有来得及送出，(b)接收太慢，没有及时读取）除数寄存器（波特率分频系数）,(DX)=3F8H,OUTDX,AL,36,例题,习题5(2).38250的主参考时钟频率为1.8432MHZ，其BAUDROUT和RCLK相连。试完成以下要求的初始化程序设计：每字符的数据位数位7，1位停止位，奇校验，波特率为1200B/S，允许发送器空中断。设8250的端口及寄存器地址从02C0H开始。,波特率为1200B/S，对应除数=0060H，P292表5.11设寄存器首地址02C0H，P289表5.10,37,例题,MOVDX,02C0H+3；线路控制寄存器MOVAL,80H；DLAB=1OUTDX,ALMOVDX,02C1H；访问的是除数寄存器MOVAL,0OUTDX,ALDECDX；也可以MOVDX,2C0HMOVAL,60HOUTDX,AXMOVDX,2C0H+3；线路控制寄存器DLAB=0MOVAL,00001010B；数据位数位7，1位停止位，奇校验OUTDX,ALMOVDX,2C1H;访问的是中断允许寄存器MOVAL,00000010BOUTDX,AL,38,已知异步串行通信数据格式为数据位7,奇偶校验位0,停止位1,从线路接收端收到的字符波形(包括起始位)看，数据位依次为0,1,0,0,1,1,1,0,1,如果收发双方波特率相同且数据正确，则发送的字符数据为_。(A)39H(B)4EH(C)74H(D)9DH答案：A,例题,39,DMAC直接存储器访问8237,基本概念、DMAC的作用（原理）:I/O外设与存储器之间高速数据交换；外设或存储器通过AEN信号区分MPU/DMAC之一控制总线；,CPU,DMAC,外设,i=0,1,2,3每个通道可独立响应外部DMA请求,40,直接存储器访问DMA控制器8237工作时需要提供的基本参数有_B_。(A)处理器型号(B)存储器基地址和数据字节数(C)I/O端口地址和数据字节数(D)级联DMA控制器个数,例题,41,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,42,模拟量接口A/D-D/A,基本概念：多路转换开关MUX和采样保持器S/H的主要作用；ADC双积分、逐次逼近、V/F变换型ADC0809：8位8通道逐次逼近型模数转换器；AD574A：12位单通道;精度:相对满量程而言，分辨率:对信号灵敏度，与位数相关；Vref对转换精度的影响（精度关键之一）；模拟地-数字地:相同基准，单点相连（共地）掌握:接口编程ADC/DAC的转换控制,43,模拟量接口A/D-D/A,接口电路简单互连：接口电路与简单I/O类似（1）数据线：8位，D7D0通常同名互连（2）地址线：经译码电路产生片选信号，其中若干连至芯片/CS，/CE74LS138（3）控制信号线：/RD,/IORD接/OE(输出允许)/WR,/IOWR接/WE(写入允许,/LE,START,ALE等),无独立片选芯片,44,5接口技术数字/模拟接口,接口应用程序片断编程：,根据指定端口地址，读取相关信息（模拟量或数字量，如为A/D应先启动转换，延时或判断EOC读取），按设计要求处理后保存到变量单元或输出。MOVDX,INPORT,INAL,DX,MOVV1,AL,（处理）.MOVDX,OUTPORT,OUTDX,AL注意（想象程序片断运行的方式，初初始化芯片和单元外，一般为定时执行或中断执行，如需要记忆以前信息，一般存放在内存单元中，用于比较等，而不是寄存器中）（记忆单元的概念）,45,利用DAC0832产生如图6-1所示的阶梯波。要求：画出硬件连线图，编写D/A转换软件。,例题,46,主程序查计数，输出ROUNTINE:CALLTIMINIT；定时器及中断初始化RT1:XORAL,ALMOVTIMCNT,ALMOVAL,0MOVDAOUT0,AL；上次输出记忆单元，每次加StepMOVDX,DAPORTOUTDX,ALRT2:(CALLDELAY);延迟程序1ms，修改一次TIMCNT单元MOVAL,TIMCNTCMPAL,8JNCONECYCLEMOVAL,DAOUT0ADDAL,STEP；DA台阶高度MOVDAOUT0，ALMOVDX,DAPORTOUTDX,ALJMPRT2ONECYCLE:(JMPRT1)1ms中断修改一次TIMCNT单元INT:MOVAL,TIMCNTINCALMOVTIMCNT,ALIRET,47,例题,课本P344：图6.27，ADC0809+i8255习题6.1模拟量输入输出系统中的数字地和模拟地应如何处理?为什么?A:相同电位，单点相联避免多点电位差引起地线上环流，影响精度习题6.4：综合设计型ADC0809设计一个数据采集系统，采用中断方式，EOC接至8259A的IRQ2，每隔200s采样一个数据。试完成：硬件设计，画出连线图（不包括8259A）；软件设计，包括8255A、8253的初始化及中断服务程序。难度考试(不要求8255的初始化),48,设计题有多种方案（单一通道，或8通道轮流转换，顺序存入缓冲记忆单元）例：8255PA0809D0-D78255PBPB0-PB2：0809ADDC-A、B、C，PB3-0809ALE0809OE-+5V如果ALE用PC口位控则更加简单8253OUT00809（200uS定时）START,EOCIRQ2CLK02MHzAD_BUFDB400DP(0)；AD缓冲记忆区，假定需要采集400个数据INDEXDW0;计数指针初始化：MOVAL,10011001B；A口入，B口出，方式0MOVDX,PORT8255；控制口OUTDX,AL,49,MOVDX,PORT8255BMOVAL,00000000B；ALE=”0”,选Ch0,例首次选择CH0OUTDX,ALMOVAL,00001000B；ALE=”1”,锁存CH0*OUTDX,ALMOVAL,00110100BMOVDX,PORT8253+3;8253计数器0初始化，方式2，16位，二进制OUTDX,ALMOVAL,LOW400MOVDX,PORT8253OUTDX,ALMOVAL,HIGH400OUTDX,AL；200us初值（2MHz,400分频）；8259初始化STI,50,（*通道选择改变）MOVAL,00000XXXB；选通道，锁存XXX可变000-111MOVDX,PORT8255PBOUTDX,ALMOVAL,00001XXXB；产生脉冲_|_OUTDX,AL；初始化INDEXMOVAX,0MOVADINDEX,AX；转换计数器MOVCHINDEX,AL;通道计数器中断1：读取转换结果，存入单元，再选择通道（锁存），等下次转换INT_PROC:PUSHMOVDX,PORT8255PAINAL,DX；读取转换值MOVAD_BUF,AL；保存至单元MOVAL,00000XXXB；选通道，锁存XXX可变000-111MOVDX,PORT8255PBOUTDX,ALMOVAL,00001XXXB；产生脉冲_|_OUTDX,AL;ALE高电平锁存通道POP.IRET,51,中断2：不选通道，连续存入指定单元区INT_PROC:PUSHMOVDX,PORT8255PAINAL,DXMOVBX,INDEX；单元指针MOVAD_BUFBX,ALINCINDEXCMPINDEX,