微机系统与接口课程总结.ppt

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1、1,微机系统与接口课程总结,基本内容,1微机基础（数制、系统、P/MPU（FPU）、IA-16/32）2指令和用途 系统硬件相关3汇编语言程序设计（伪指令-数据-程序流）4半导体存储器（概念、MPU接口电路5接口技术数字/模拟接口及应用编程6IA-32原理概念,2,基本概念,（1）数制应用：,整数/小数小数点；不同进制的概念BIN/DEC/OCT/HEX；表示（DEC/BIN/BCD）左移/右移一位=*2/2 10011B 23(D)67Q 1234H 奇数：Bit0=1 偶数：Bit0=0有符号数-计算处理（结果）；,来源：.相对偏移量（Displacement）（地址）;JG/JL比较（=

2、JNLE/JNGEJNG/JLE；JNL/JGE）(跳转,调用)CS：8100 JMP 0103 E9 00 80；IP+Disp00FF(-128+127)-80H(-128)FF(-1)0(0)7FH(127),汇编语言伪指令-数据定义 人工输入形式-物理存储(二进制数)DB 20H（100H-20H=E0H）,1(0FFH),-20(ECH),81H(-127)DW-20H,100,2000H,100000000000111B0FFE0H,00C8H,.,3,基本概念-数制,补码的概念？字长的概念（溢出JO）；符号位（JS）,.宏汇编语言 MOV AX,-3(AX)=?-4 八位100H

3、-4=0FCH,16位10000H-4=0FFFCHMYDATA DW 200,-200,0FFF0H,1,-200H,200HMAX=?Min=?,判断指令：JG（E）（Greater）/JL（E）(Less)数值比较无符号数正整数（0FFH（255）；065535（FFFFH）判断指令：JA(bove）/JL(ow)更多为JNC/JC：时间常数，绝对地址（指针大小）,溢出：运算结果超出范围 CF/OF(AX)=A000H,ADD AX,7000H ADD AX,-7000H,根据物理存储内容判别：两组结果,4,基本概念-数制,编码信息,ASCII码:00-7FH 字符(美国标准信息交换代码

4、)30H-39H 0941HA,42HB.61Ha,62Hb.汉字:内码,ISO.,5,（2）8086/8088硬件结构,（16位实地址模式）通用寄存器及用途（IP，SP，段寄存器的功能-用于存放段起始地址+计算物理地址；有效地址EA的概念（偏移量地址）；段基址S和偏移地址=逻辑地址；物理地址=S*16+EA FLAGS各位定义IF，TF，（CF，DF，ZF，OF/SF，AF）CLI/STI；CLD/STD；单步运行（中断）重要信号：DEN，ALE，/WR，/RD，/IOR/W，AEN信号有效性的一般表示/#,基本构成：执行单元EU+总线接口单元BIU（并行-流水线，预取-指令队列）用途执行指

5、令/与存贮器或I/O端口之间进行数据传送，并能形成物理地址。8086物理地址(A19-A0)；,6,(3)8086/8088工作过程,.RESET后:各寄存器的状态（0000H）启动地址FFFF0H;（CS：IP=FFFF：0H）ROM/EPROM/FLASH ROM.软硬件的关系：指令总线操作:(BUS-目标单元）,总线周期:T 周期-地址,数据读写(与指令相关),指令执行时间=指令周期；基本时钟T=系统时钟(时钟周期,T周期)操作运算(机器周期)其中总线操作由BIU完成(总线周期)-存储器读/写、I/O读/写（中断响应、等待Tw、空闲周期,7,(3)8086/8088工作过程,总线:地址,

6、数据,控制-传送相关内容IO/M DT/R区分存储器/IO：8086 A19A0 220=1M-存储器(00000FFFFFH)；,最小/最大模式 单/多处理器(标准总线),I/O编址 64K*2 I/O（00000FFFFH（PC：0003FF A9-A0)OUT 40H,AL;IN AL,40H100H以上需用DX间址:MOV DX,2F8H IN AL,DX OUT DX,AL,8,(3)8086/8088工作过程,-总线及其控制（三态）e.g.MOV AX,SI DS为默认段寄存器 产生/RD信号-总线读操作 MOV BX+20,BX 总线写 ADD SI+BX+100,AX 总线读，

7、总线写 OUT DX,AL;DX间址，产生/IOWR 总线I/O写操作*.（AL）=55H时 MOV AL,55AAH/MOV 55AAH,AL存储器读写周期波形图,9,(4)协处理器与IA-32,8087FPU的作用（不考）-硬件浮点数计算定点数,高速缓存cache的作用(命中算法),*80386(IA-32)与8086的主要差别（EAX,虚地址保护模式，虚拟存储器）,虚地址保护模式 段寄存器 段选择子：描述表地址，获得段基地址、段限和访问属性,80386:实地址模式分段结构 段寄存器 段基地址：计算物理地址,10,指令系统,寻址方式（寻找操作数地址（位置）的方式）；分清各种方式的含义 立即

8、数/直接,寄存器,寄存器间址 MOV指令，BYTE/WORD(NEAR)/DWORD(FAR)PTR-指定存储器访问方式字节/字/双字 数据:DEC BYTE/WORD PTR SI;MOV WORD/BYTE PTR 2000,20;CMP BYTE PTRSI,100 MOV AX,BX,MOV DL,CL可以PUSH ES,POP DS 但不可MOV ES,DS或MOV ES，1000,代码(指令地址):JMP FAR PTRBX JMP NEAR PTRBX=DWORD/WORD PTR JMP SHORT xxxx;JMP BX JMP 2000H JMP 2000:8000H-短/

9、段内/段间 8位 16位偏移 20位空间,段超越ES：/CS：/FS：/DS：指令前缀,11,堆栈及其工作方式SS：SP,PUSH/POP堆栈内容和SP变化-先进后出（FILO）栈底（定义256B时100H=初SP）栈顶（LASTinLow）以字为单位操作 影响堆栈的指令PUSH AX;(SP)(SP-2);(SP+1)(AH);(SP)ALPOP AX;(AL)(SP);(AH)(SP+1);(SP)(SP+2)CALL(FAR)/RET(F);（CS）IP入栈 RET 2n-断点 ADD SP,4 RET 4INT n;(PUSHF,IF=TF=0;IP,CS入栈)IRET（带FLAGS）

10、,CALL/RET改变程序流(CS),12,基本指令集操作码 目标，源操作数,MOV,LEA,PUSH,POP,PUSHF,POPFADD,SUB,INC,DEC,CMP,MULAND,OR,TEST,XOR(SHL,ROL)JMP,JZ,JNZ,JC,JNC,LOOPCALL,RET,INT n,IRETCLD,STD,STI,CLIREP MOVSB(W)IN,OUT,DB,DW,DD;ORG,OFFSET/SEG,$,（WORD/BYTE/FAR/NEAR）PTR-伪指令：,13,.汇编语言程序设计-数据-定义,DATASAMPL SEGEMNT AT A800H(段的地址)ORG 10

11、00H;起始偏移量地址变量：DB ABC;存放在1000H 41H，42H，43H DW 34，56；1003H=DW 3334H，3635H;存放:34H，33H，36H，35HBUFFER1 DB-20;A800:1007H DW-120H 存储变量:FEE0HBUFFER2 DB 33,22,;A800:100AHBUFFER3 DB 55H;A800:100CH,LENGTH1 EQU(=)BUFFER2-BUFFER1=?,14,.汇编语言程序设计,ORG 2000H；存放在A800：2000H开始NPT1 DW BUFFER1;07,10H A800:2000H.NPT2 DW B

12、UFFER2;0AH,10H,A800:2002HNPT3 DW BUFFER3;A800:2004HFPT1 DD BUFFER1;2006HFPT2 DD BUFFER2;200AHNPTPT1 DW NPT1,NPT2,NPT3.；;00,20H,02,20H,04,20H.FPTPT2 DW FPT1,FPT2,FPT3,.;(2006H,A800H,2008H,A800H,实际存储:06H,20H,00H,A8H,08H,20H,00,A8H,指针：指针变量(近2/远4),15,.汇编语言程序设计,MOV SI,OFFSET NPTPT1MOV SI,SI+2;NPT2(SI)=20

13、02H（链表：结构 MOV SI,SI.NEXT）$:当前地址(可移动)NEXT:JMP$(EB FE)；LENGTH1 EQU$-NEXT,16,.汇编语言程序设计,模块化:注释；结构分枝（比较-散转）/循环（条件）流程框图 条件转移Jcc short-label-程序流的控制;JZ/JE，JNZ/JNE，JS，JNS，JO，JP/JPE，JNP/JPO-LOOP计数循环（CX次）；条件循环（计数）JCXZ，LOOPE/Z，DEC/INC COUNTER;JCC 或CMP-JCC JMP(NEAR)/(FAR)JMP xxxx/JMP FAR PTR,过程/子程序利用-目的？CALL BX;

14、CALL 2000H;CALL 200:40A8H,17,.汇编语言程序设计,INC/DEC BX/SI/DI指针修改（字节，字，双字）ADD SI/BX/DI,10MOV SI(BX/DI),OFFSET;初始指针MOV CX,300;(COUNTER,COUNTER EQU 300)MOV AL/AX,SI+2；MOV BX+100,AL/AX(数据)MOV AL,DH,MOV AX,SI(寄存器交换)ADD AL,BH(ADD DX,SI)ADD SI,AL SUB SI,6AND AL,100,OR XOR TEST,CMP AL,10,CMP DX,SIJZ/JE(JNZ)JC/JN

15、C(无符号)JG-JNLE/JNG-JLE,18,.汇编语言程序设计-编程（例）,从数据段以DAT为首地址的字符串中寻找A字符（A=41H,该字符串以$结尾，$=24H），并将它们的偏移地址依次存放于ADDR为首的存储区内，并以0结束。要求写出程序主要片断(不必用伪指令定义变量，可直接用指令性语句编写)。,DATAADDR,忠实理解题意-要求-建模分析,19,.汇编语言程序设计-参考程序,MOV SI,0MOV DI,OFFSET ADDRMYLOOP:MOV AL,SIDATCMP AL,A;或CMP AL,41HJNZ NEXT;非A字符MOV DI,SI;是A字符,保存偏移地址INC D

16、I;修改当前偏移地址存储表指针INC DI;占两个字节INC SI;修改数据偏移指针,指向下一字符JMP MYLOOP,NEXT:CMP AL,$JZ FINISH;遇到串结束符$INC SIJMP MYLOOP;继续处理FINISH:XOR AX,AX MOV DI,AX;00结束,20,.汇编语言程序设计-参考程序,变化:如果要求在规定的字串长度范围内(如不超过1000个),找到结束符$,将单元FLAG清零,否则写入0FFH;加条件循环语句,MOV SI,OFFSET DATMOV DI,OFFSET ADDRMOV CX,1000;循环初值MYLOOP:MOV AL,SI CMP AL,

17、A;或CMP AL,41HJNZ NEXT;非A字符MOV DI,SI;是A字符,保存偏移量地址INC DI;修改当前偏移量地址存储表指针 INC DI;占两个字节JMP NEXT1;继续循环NEXT:CMP AL,$JZ FINISH;遇到串结束符$,21,.汇编语言程序设计-参考程序,变化:如果要求在规定的字串长度范围内(如不超过1000个),找到结束符$,将单元FLAG清零,否则写入0FFH;加条件循环语句,NEXT1:INC SI;修改数据指针,偏移指向下一数据 LOOP MYLOOP;1000个数未到,继续处理 MOV AL,0FFH;未遇到A,错误标志 JMP PEXIT;出口FI

18、NISH:XOR AL,AL;MOV AL,0 MOV DI,AL;0结束,接着将00写入FLAG单元PNEXT:MOV FLAG,AL;程序出口,写FLAG标志,22,4半导体存储器,分类：内外寸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,关键:与处理器的接口正确读写单元,概念,三态,使能,选中单元：译码与译码器-逻辑关系，真值表MOV 55AAH,ALA19-A16=?(DS)=8000H 物理地址：855AAHA19-A0:1000 0101010110101010 时/CS=0(/CS=!

19、A19&A18&A17&A16&A15&!A14&A13&!A12&A11&!A10&A9&!A8&!A7 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,23,4半导体存储器,全译码和部分译码（线选）常规时序（了解）片选-片内两级译码,2-43-84-16译码,74LS138真值表,24,4半导体存储器,存储器扩展(作业4-4),单元数地址线数关系,2K*4,2K*4,2K*4,2K*4,A10 A0,A10 A0,A10 A0,A10 A0,/CS,A11,4K*8,D0 D3,D4 D7,D0 D3,D4 D7

20、,25,5接口技术数字/模拟接口,输入指令IN AL,DX;IN AL,80H 时序/IORD-AB译码选中输出指令OUT DX,AL;OUT 81H,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：可选常规，易实现,26,5接口技术数字/模拟接口,简单I/O：开关电平变换连接,简单I/O指令控制:输入三态使能,27,5接口技术数字/模拟接口,简单I/O：LED/八段数码管的连接,(i8255),简单I/O控制:输出使能/锁存,28,5接口技术数字/模拟接口,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,

21、中断,DMA及各自特点DMA 数据传送控制方式可以实现外部设备和存储器之间的数据高速传送，不需要处理器。总线时序：+中断响应；总线请求（DMA),可编程接口芯片:独立/CS,/OE,/WR 信号,29,5接口技术数字/模拟接口,并行I/O i8255：作用,三种方式,方式基本(直接)I/O;方式1 选通I/O(A/B组);方式2 双向I/O方式(PA口)；中断:方式1,2方式0的使用:简单I/O,锁存；应用方式1中IBF/OBF信号的作用(输入/输出缓冲区满),特殊：可编程并行接口芯片的PC口具有位控功能，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

22、制寄存器方式写入；,脉冲的产生:位0-1-0,30,5接口技术数字/模拟接口,T/C 8253：定时器/计数器,可编程定时器/计数器为BIN/BCD计数器(减法)计数值最大时应置时间常数(计数初值)为0(和LOOP CX相同)。五种工作方式（数字n个脉冲-n可编程设置）定时器与计数器的差别-CLK）CLK/GATE/OUT的含义（作用）方式2使用(定时器-速率发生器-软硬件启动)：,时间常数计算，通道定时时间的最大值计算；基于单通道的长时间定时器的软件实现加法/减法），硬件级连的概念-定时中断-软件定时器-相关软件。软件触发初值硬件触发 Gate,31,5接口技术数字/模拟接口,中断：(概念)

23、8259:中断系统可处理多个中断源：应用功能,中断:内部中断/外部中断:不可屏蔽中断NMI/可屏蔽中断INTR 8259功能;中断向（矢）量（0000:000-03FFH,中断服务程序的IP,CS）作用；中断屏蔽（初始化）；中断响应；中断请求；中断优先级；中断嵌套；外部中断的随机性,例如：INT 08H对应中断向量存在00020H(0:20H)四个单元 响应后自动保存CS:IP,FLAGS,TF=0,IF=0 EOI信号中断服务程序：现场保护，中断程序与其他程序的通信（共享内存）软件定时器的中断实现,32,5接口技术数字/模拟接口,DMAC 直接存储器访问 8237,DMAC的作用（原理）I/

24、O-存储器交换-AB，DB，IO/MEMR/W总线控制实现直接存储器访问（DMA）时，总线使用通过控制信号AEN；外设或MEM通过AEN区分MPU/DMAC之一控制BUS,33,5接口技术数字/模拟接口,串行接口 8250/8251,在串行数据异步传送中的传输格式：起始位（1固定），数据位（5-8）,奇偶校验*1），停止位（1-2位）。格式、波特率、传输字符速率的关系；RS232电平标准溢出：寄存器被覆盖-发送(太快，没有来得及送出)；接收(太慢,没有及时读取)传输过程:(低位在前,起始位开始,波形-_-_-_-双缓冲器：数据收发，收发移位寄存器4800H,8,N,1,=每个字符至少10位/4

25、800S=0.0020ms(DX)=3F8H,OUT DX,AL 可能的最大延时,34,5接口技术数字/模拟接口,模拟量接口 A/D-D/A：,接口电路同简单I/O DAC锁存写/ADC启动读结果多路转换开关MUX和采样保持器S/H的主要作用；V/F变换双积分逐次逼近 ADC0809是位逐次逼近型模数转换器。AD574A为12位单通道Vref对转换精度的影响；启动转换控制-同步转换 ADC/DAC）及其实现启动/转换-读取转换结果数字滤波-平均精度:相对满量程而言 分辨率:对信号灵敏度模拟地-数字地:相同基准,单点相连第六章 习题4:综合设计型,35,5接口技术数字/模拟接口,模拟量接口 A/

26、D-D/A：,第六章 习题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(不要求初始化),36,5接口技术数字/模拟接口,硬件连线:,接口电路简单互连：（1）数据线：D15D0 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

27、立片选芯片,37,5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,38,5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）,

28、39,微机系统与接口,6IA-32原理概念(非考试内容),1.32位寄存器/地址/数据 EAX,EBX,A0-A31,D0-D312.80386三种工作模式实地址模式虚地址保护模式虚拟8086(V86)模式3.实地址模式下段寄存器的作用 段基地址虚地址保护模式下段寄存器的作用:选择子(Selector),指向段描述符(参数:段基地址,段限,访问属性),40,微机系统与接口,7作业与试题分析,考题类型：三部分：（1）选择与填空（15小题30分）（2）阅读与编程（24题35分）（3）接口技术（1-2两题35分），以概念和方法为主，连接线路和工作编程。重要作业内容：程序设计1-3例，存储器译码与扩展，8255应用题，AD/DA综合应用处理注意理解性学习，而不是记忆性学习！,41,微机系统与接口,8考前安排(081622),答疑:6月21日 晚18:30-21:00 答疑 地点:教2-3016月24日(9:30-21:00)地点:教2-3016月25日上午 地点:教2-301第7章作业 最迟25日答疑时交6月25日下午考试:闭卷，不需用计算器-所有控制字都不要背;概念要清楚,42,微机系统与接口,The ENDTHANKS,Wish a Sucessful Pass,