东南大学微机原理复习课(接口部分)ppt课件.ppt

1,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,2,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,3,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MOV 55AAH,AL(DS)=8000H 物理地址： 855AAHA19-A0: 1000 0101,0101,1010,1010 时/CS=0容量计算：n根地址线n个单元A0An-1 I/O相同:(DX)=3F8H IN AL,DX INC DX, OUT DX,AL,4,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,5,译码（续）,8086/8088有20根地址线,6,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,7,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。,8,例题,A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A04# 1 0 1 0 0 05# 1 0 1 0 0 16# 1 0 1 0 1 07# 1 0 1 0 1 1,1# 8000H87FFH 2# 8800H8FFFH 3# 9000H97FFH,4# A000HA3FFH5# A400HA7FFH 6# A800HABFFH7# AC00HAFFFH,9,例题,答案：A,（08考题 基本概念）,10,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,11,12,13,5接口技术数字/模拟接口,输入指令IN AL,DX 时序 /IORD- AB译码选中输出指令OUT DX,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,14,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？,15,5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),8255/273/244 I/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；,16,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。,17,5-1(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。MOV DX，218H ；开关输入端口 IN AL,DX CHKS: CMP AL，0FFH JZ ALLONOFF ;全断开CMP AL,0JNZ ONOFFALLONOFF: MOV AL,JMP LEDOUTONOFF: MOV AL,0LEDOUT: DX,219H ；LED端口:1 亮OUT DX,AL MOV SwitchS，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,18,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。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）,19,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,20,中断响应和处理流程,硬件监测处理,Y,Y,Y,Y,Y,Y,Y,N,IRET,21,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,22,8259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ICW4,23,中断处理程序,INT_PROC PROC FARMOV AX,DATAMOV DS,AXDEC IRQ_TIMESMOV CX, 0FFFFHLOOP2:NOPLOOP LOOP2MOV AL,20HOUT 20H,AL;写OCW2IRETINT_PROC ENDP,实验四（2）注意保护现场：相关的通用寄存器+段寄存器,24,T/C 8253：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。,25,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）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LOOP CX相同),26,T/C 8253：定时器/计数器,27,各种工作方式的输出波形,28,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/50Hz6,29,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,74LS138,8253,30,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,AL MOVAL,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,31,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,MOV DX, CNT+3;控制字端口地址MOV AL, 30H;通道0，先低后高，方式0OUT DX, ALMOV AL, E7H;计数初值1000-1=999（3E7H）MOV DX, CNT;通道0端口地址OUT DX, ALMOV AL, 03HOUT DX, AL ,32,（续）INTSV: ;中断服务程序PUSH ;保护现场INC SECONDSCMP SECONDS,60;秒=60，进位JC NEXTFMOV SECONDS,0INC MINUTSCMP MINUTS,60 ;分=60，进位JC NEXTFMOV MINUTS,0INC HOURSCMP HOURS,24 ;小时=24JC NEXTFMOV HOURS,0 NEXTF: POP ,33,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0-1-0,34,5-2（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60H 63H。,例题,35,方式0 A出 B入， 开关Si闭合时PBi=1, PAi=0低电平时继电器Ri吸合INIT: MOV AL,1000X01XBMOV DX,63HOUT DX,ALMOV AL,0MOV DX,60HOUT DX,AL;PA输出0：继电器不动作;10ms执行一次： MOV DX,61H IN AL,DX MOV Sbyte,AL ；读PB，存入Sbyte单元 ： MOV AL,Sbyte ; 检测开关，输出存CTRLbyte单元 NOT AL MOV CTRLbyte,AL ： MOV AL,CTRLbyte MOV DX,60H ;PA OUT DX,AL,36,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, OUT DX,AL,37,例题,习题5(2).3 8250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5.10,38,例题,MOV DX, 02C0H+3；线路控制寄存器MOV AL, 80H；DLAB=1OUT DX, ALMOV DX, 02C1H；访问的是除数寄存器MOV AL, 0OUT DX, ALDEC DX ；也可以MOV DX, 2C0HMOV AL, 60HOUT DX, AXMOV DX, 2C0H+3；线路控制寄存器 DLAB=0MOV AL, 00001010B ；数据位数位7，1位停止位，奇校验OUT DX, ALMOV DX, 2C1H ;访问的是中断允许寄存器MOV AL, 00000010BOUT DX, AL,39,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,40,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,41,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,42,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,43,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,44,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，/CE 74LS138（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,45,5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。 MOV DX,INPORT, IN AL,DX, MOV V1,AL, （处理）. MOV DX,OUTPORT, OUT DX,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）,46,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,47,主程序查计数，输出 ROUNTINE: CALL TIMINIT；定时器及中断初始化RT1: XOR AL, ALMOV TIMCNT, ALMOV AL, 0MOV DAOUT0, AL；上次输出记忆单元，每次加StepMOV DX, DAPORTOUT DX, ALRT2: ( CALL DELAY ) ;延迟程序1ms，修改一次TIMCNT单元 MOV AL, TIMCNT CMP AL, 8 JNC ONECYCLE MOV AL, DAOUT0 ADD AL, STEP；DA台阶高度 MOV DAOUT0，AL MOV DX, DAPORT OUT DX, AL JMP RT2ONECYCLE: (JMP RT1)1ms中断修改一次TIMCNT单元 INT: MOV AL, TIMCNT INC AL MOV TIMCNT, AL IRET,48,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),49,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：8255PA0809 D0-D78255PB PB0-PB2：0809 ADDC-A、B、C， PB3-0809ALE0809 OE-+5V如果ALE用PC口位控则更加简单8253 OUT00809 （200uS定时）START, EOCIRQ2CLK02MHzAD_BUF DB 400 DP(0)；AD缓冲记忆区，假定需要采集400个数据INDEX DW 0 ;计数指针初始化：MOV AL, 10011001B ；A口入，B口出，方式0MOV DX, PORT8255；控制口OUT DX, AL,50,MOV DX, PORT8255BMOV AL, 00000000B ；ALE=”0”,选Ch0,例首次选择CH0OUT DX, ALMOV AL, 00001000B ；ALE=”1”,锁存CH0 *OUT DX, ALMOV AL, 00110100BMOV DX, PORT8253+3 ;8253计数器0初始化，方式2，16位，二进制OUT DX, ALMOV AL, LOW 400MOV DX, PORT8253OUT DX, ALMOV AL, HIGH 400OUT DX, AL；200us 初值（2MHz,400分频）；8259初始化 STI,51,（*通道选择改变）MOV AL, 00000XXXB ；选通道，锁存 XXX可变000-111MOV DX, PORT8255PBOUT DX, ALMOV AL, 00001XXXB ；产生脉冲 _| |_OUT DX, AL；初始化 INDEXMOV AX,0MOV ADINDEX,AX ；转换计数器MOV CHINDEX,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: PUSH MOV DX, PORT8255PA IN AL, DX ；读取转换值 MOV AD_BUF, AL ；保存至单元 MOV AL, 00000XXXB ；选通道，锁存 XXX可变000-111 MOV DX, PORT8255PB OUT DX, AL MOV AL, 00001XXXB ；产生脉冲 _| |_ OUT DX, AL ;ALE高电平锁存通道 POP . IRET,52,中断2：不选通道，连续存入指定单元区INT_PROC: PUSH MOV DX, PORT8255PA IN AL, DX MOV BX, INDEX ；单元指针MOV AD_BUFBX, ALINC INDEX CMP INDEX, 400；最多转换次数 JC INT_EXIT MOV DX,PORT8259+1 ;屏蔽IRQ2 IN AL,DX AND AL, 11111011B OUT DX,ALINT_EXIT:POP .IRET,53,中断3： 通道轮换，连续存入指定单元区INT_PROC: PUSH MOV DX, PORT8255PA IN AL, DX MOV BX, INDEX ；单元指针MOV AD_BUFBX, ALINC INDEXMOV AL,CHINDEXINC ALCMP AL,8JNC INT_P2 ;需要从CH0开始下一周期 JMP INT_EXIT1,54,INT_P2: MOV AL,0 MOV CHINDEX,AL MOV DX,PORT8255B AND AL,11110111B OUT DX,AL OR AL,00001000B OUT DX,ALINT_EXIT1: CMP INDEX, 400；最多转换次数 JC INT_EXIT MOV DX,PORT8259+1 ;屏蔽IRQ2 IN AL,DX AND AL, 11111011B OUT DX,ALINT_EXIT:POP .POP .IRET,55,08年试题：三、接口与设计,下图中8086/8088 系统采用ADC0809 和8255 接口芯片采集8 个输入通道的信息，并转换成对应的电压数字量，输出到4 个LED 显示器显示（其中：1 个LED 显示通道，3 个LED 显示相应通道的电压值）。,56,说明 8255A 的PA 口、PB 口和PC 口的工作方式及各口的作用(2)设计 8255 端口地址2C0H, 用A9-A4 译码，译码器用74LS138,写出设计过程并画出连线图 (3)简述CPU 控制ADC 工作原理,57,(4)根据图中连线,编写选择IN4 通道进行转换的程序片断,并将转换结果存入单元VIN4中.（不考虑PC 口对显示部分的影响）,58,(5)简述CPU 控制数码管显示工作原理(6)设计指定通道(0-7)的转换-显示子程序DISPADCH 的结构(功能和参数传递关系),(不编具体程序),编写周期性显示各通道和电压值的主程序片断,其中可直接调用上述DISPADCH (7)如果CPU 采用中断方式读取ADC 转换结果，如何实现（用文字说明）,59,感谢所有认真学习和支持本门课程的同学!Wish a Successful Pass,The End,