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文檔簡介
?微型計(jì)算機(jī)技術(shù)?學(xué)習(xí)輔導(dǎo)1教學(xué)目的隨著微型計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)中應(yīng)用的不斷擴(kuò)大,包括單片機(jī)在內(nèi)的微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已隨處可見,理工科學(xué)生有必要了解掌握該領(lǐng)域的理論知識(shí)及專業(yè)技術(shù),?微型計(jì)算機(jī)技術(shù)?是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)重要的專業(yè)課程。本課程系統(tǒng)地介紹微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的根本組織結(jié)構(gòu)及根本工作原理,微型計(jì)算機(jī)接口原理及應(yīng)用技術(shù)。重點(diǎn)闡述微處理器與外界連接技術(shù),包括硬件接口電路的設(shè)計(jì)和相關(guān)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。2精選課件2教學(xué)要求
本課程要求學(xué)生理解和掌握微型計(jì)算機(jī)的根本概念、根本理論和根本方法,通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生了解微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)、工作原理和組織結(jié)構(gòu),掌握微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)的根本原理和方法,具有分析和設(shè)計(jì)接口的能力,為開發(fā)和應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打下良好的理論和實(shí)踐根底。3精選課件2具體要求1
微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)及工作原理: 微處理器芯片、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的根本組織結(jié)構(gòu)和根本工作原理;4精選課件2具體要求2
微型計(jì)算機(jī)接口原理及應(yīng)用技術(shù): 接口的根本概念;定時(shí)計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口、中斷控制器、DMA控制器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器接口等接口電路的工作原理、硬件設(shè)計(jì)及軟件驅(qū)動(dòng)程序的編程方法;I/O端口地址譯碼電路設(shè)計(jì)。5精選課件2具體要求3
微型計(jì)算機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀與開展趨勢: 嵌入式系統(tǒng)、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)〔Software/HardwareCo-Design〕、系統(tǒng)芯片〔SystemonChip,SOC〕、具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的內(nèi)核(IntellectualPropertyCore,IP核)等技術(shù)6精選課件2與其它課程的關(guān)系
計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程。 但三門課程內(nèi)容陳舊且彼此交叉重復(fù),為此1997年教育部邀請國內(nèi)資深教授、參照國外同類權(quán)威教材,組織確定該系列教材的內(nèi)容劃分和所屬重點(diǎn)。7精選課件2各課程的重點(diǎn) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu):重點(diǎn)論述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種根本結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)技術(shù)和性能定量分析方法;計(jì)算機(jī)組成原理:側(cè)重討論計(jì)算機(jī)根本部件的構(gòu)成和組成方式,根本運(yùn)算的操作原理和單元的設(shè)計(jì)思想、操作方式及其實(shí)現(xiàn);微型計(jì)算機(jī)技術(shù):突出應(yīng)用,詳細(xì)講述微處理器芯片、計(jì)算機(jī)主板、接口技術(shù)和應(yīng)用編程方法。8精選課件2教材與教學(xué)參考書
教材:?微型計(jì)算機(jī)技術(shù)?,孫德文,高等教育出版社,2001.1。參考書: 1.?微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及其應(yīng)用?,劉樂善等,華中科技大學(xué)出版社,2000.1。2.?微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用?,周明德,清華大學(xué)出版社。2000.2。9精選課件第一章微型計(jì)算機(jī)概論本章重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容本章主要介紹有關(guān)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的根本概念,包括微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的定義,微型計(jì)算機(jī)的開展概況,微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用,以及微型計(jì)算機(jī)的分類,并在此根底上從三個(gè)層面上引出微機(jī)系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)的概念。重點(diǎn)了解微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各組成部件的功能和相互關(guān)系,理解微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),以及對于微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),如何采用總線結(jié)構(gòu)框架連接各局部組件而構(gòu)成一個(gè)整體。11精選課件§1關(guān)于微型計(jì)算機(jī)的簡單介紹
首先介紹微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的定義以及三者之間的關(guān)系。對于微處理器的開展概況,應(yīng)結(jié)合微電子學(xué)的開展來了解微處理器芯片技術(shù),以及所遵循的摩爾定律,即芯片的容量每18-24個(gè)月增加一倍。12精選課件術(shù)語 運(yùn)算器 微處理器控制器 存放器微型計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器 硬件 輸入/輸出接口 輸入/輸出設(shè)備及外存儲(chǔ)器 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 電源、面板、機(jī)架等
軟件系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件
13精選課件微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根本構(gòu)成14精選課件微處理器中央處理器〔CPU〕運(yùn)算器完成算術(shù)/邏輯運(yùn)算控制器操作控制存放器組存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、地址等15精選課件微型計(jì)算機(jī)的開展摩爾定律第N代微處理器16精選課件摩爾定律芯片的容量每18-24個(gè)月增加一倍17精選課件微處理器的開展4004(2300/50μm)/80088080/8085、8086/808880286/80386/80486Pentium/PentiumPro/PentiumⅡPentiumⅢ/PentiumⅣ(4200萬/0.13μm)集成電路技術(shù)的開展是根底高性能、低能耗、高速度、低本錢18精選課件Intel400419精選課件Intel808820精選課件IntelPentium21精選課件IntelPentiumⅡ22精選課件主頻為3.2G的Intel處理器處理器核心:Prescott和Northwood23精選課件§1關(guān)于微型計(jì)算機(jī)的簡單介紹
微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的開展經(jīng)歷了四個(gè)階段:電子管計(jì)算機(jī)(1946)、晶體管計(jì)算機(jī)(1958)、集成電路計(jì)算機(jī)(1965)、大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1970)。 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)往兩個(gè)方向開展,一是越來越大:小→中→大→巨,二是越來越?。何⑿陀?jì)算機(jī)。24精選課件電子計(jì)算機(jī)的開展電子管計(jì)算機(jī)(1946)晶體管計(jì)算機(jī)(1958)集成電路計(jì)算機(jī)(1965)大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1970)越來越大:小→中→大→巨型機(jī)越來越小:微型計(jì)算機(jī)(PC、單片機(jī)、單板機(jī))…...25精選課件電子計(jì)算機(jī)的開展——ENIAC第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)〔通用可編程序〕18800電子管30噸150平方米150kw5000次/秒26精選課件電子計(jì)算機(jī)的開展——ENIAC27精選課件電子計(jì)算機(jī)的開展——ENIAC28精選課件電子計(jì)算機(jī)的開展——ENIAC29精選課件§1關(guān)于微型計(jì)算機(jī)的簡單介紹
在學(xué)習(xí)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根本構(gòu)成之后,按照組裝形式和系統(tǒng)規(guī)模,可以把微型計(jì)算機(jī)劃分為單片機(jī)、單板機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)。其中單片機(jī)是將CPU、局部存儲(chǔ)器、局部I/O接口集成在一個(gè)芯片上,單板機(jī)是將CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口及局部I/O設(shè)備安裝在一個(gè)印刷線路板上。30精選課件單片機(jī)將CPU、局部存儲(chǔ)器、局部I/O接口集成在一個(gè)芯片上31精選課件單板機(jī)將CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口及局部I/O設(shè)備安裝在一個(gè)印刷線路板上32精選課件研華工控主板:SOM--2353
CPU:NSGeodeGX1-300
芯片組:NSCS5530A
內(nèi)存:在板64MBSDRAM
VGA:支持VGA和VESA,最大可達(dá) 1280x1024和1024x768
LCD接口:18位LCD信號(hào)輸出
網(wǎng)口:10/100Mbps
Audio:AC97
尺寸:68mmx100mm
功耗<5V@1.6A33精選課件EmbeddedSolutionOS為WinCE,并可支持ROM、LCD、觸摸屏、COM等所有硬件的功能1個(gè)COM,1個(gè)CFC(64M/128M)、1個(gè)USB、1個(gè)鍵盤、1個(gè)鼠標(biāo)接口、1個(gè)PCMCIA接口、一個(gè)Audio、一個(gè)LCD在SOM-2353的根底上,開發(fā)一底板:34精選課件§2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)
分別在微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三個(gè)層面上介紹微處理器的典型結(jié)構(gòu)、微型計(jì)算機(jī)的根本結(jié)構(gòu),以及用元件級(jí)總線、板卡總線和通信總線構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)。35精選課件三個(gè)層面上的典型結(jié)構(gòu)36精選課件總線在計(jì)算機(jī)中,各個(gè)部件之間傳送信息的公共連線稱為總線。內(nèi)部總線元件級(jí)總線板卡總線/局部總線37精選課件地址總線〔AddressBus〕CPU用來向存儲(chǔ)器或I/O端口傳送地址單向〔CPU發(fā)出〕位數(shù)(n)決定了CPU可直接尋址的內(nèi)存容量(2n)38精選課件數(shù)據(jù)總線〔DataBus〕CPU與存儲(chǔ)器及外設(shè)交換數(shù)據(jù)的通路雙向、三態(tài)位數(shù)與微處理器的位數(shù)相同39精選課件控制總線〔ControlBus〕用來傳輸控制信號(hào)由兩種方向的單向控制信號(hào)組成40精選課件第二章
80X86微處理器的結(jié)構(gòu)
本章重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容微處理器是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制核心。本章主要內(nèi)容是介紹80X86系列微處理器〔從8086到PentiumⅢ〕的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),詳細(xì)討論80X86微處理器的編程結(jié)構(gòu)、引腳信號(hào)功能及總線時(shí)序。重點(diǎn)學(xué)習(xí)8086CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、8086CPU的引腳信號(hào)及其功能、8086的存儲(chǔ)器組織、8086的系統(tǒng)配置以及8086CPU的時(shí)序,特別是8086CPU的一些控制信號(hào)的功能應(yīng)深刻理解和熟練掌握。42精選課件本章重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容
本章難點(diǎn)是8086系統(tǒng)工作在最小方式下的配置以及總線時(shí)序,要求能夠畫出8086系統(tǒng)最小方式的配置框圖,分析各部件功能以及8086系統(tǒng)工作總線時(shí)序。
43精選課件§1從8086到PentiumⅢ8086微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括BIU〔總線接口單元〕和EU〔執(zhí)行單元〕部件。總線接口單元由段存放器〔CS、DS、SS、ES〕、指令指針存放器(IP)、地址加法器、內(nèi)部存放器、指令隊(duì)列緩沖器及I/O控制邏輯等局部組成。它是CPU與外部(存儲(chǔ)器、I/O)的接口,提供總線信號(hào)并完成所有總線操作,例如地址形成(邏輯地址→物理地址)、取指令(CS:IP)、指令排隊(duì)以及讀/寫操作數(shù)等功能。44精選課件§1從8086到PentiumⅢ 執(zhí)行單元部件由通用存放器組、專用存放器組、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元〔ALU〕、標(biāo)志存放器〔FR〕和內(nèi)部控制邏輯組成,負(fù)責(zé)全部指令的譯碼和執(zhí)行、向BIU提供數(shù)據(jù)和地址、管理內(nèi)部存放器及標(biāo)志存放器(PSW)等。應(yīng)理解EU和BIU的操作關(guān)系和指令流水。簡單了解80286、80386、80486、Pentium系列各類微處理器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及相互之間的關(guān)系。45精選課件8086CPUIntel,1978年,16位29000個(gè)晶體管,3μm40pin,雙直列封裝5MHz/8MHz/10MHz46精選課件8086CPU結(jié)構(gòu)圖47精選課件8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)總線接口單元BIU 由段存放器〔CS、DS、SS、ES〕、指令指針存放器(IP〕、地址加法器、內(nèi)部存放器、指令隊(duì)列緩沖器及I/O控制邏輯等局部組成。執(zhí)行單元部件EU 由通用存放器組、專用存放器組、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元〔ALU〕、標(biāo)志存放器〔FR〕和內(nèi)部控制邏輯組成。48精選課件總線接口部件BIUCPU與外部(存儲(chǔ)器、I/O)的接口提供總線信號(hào)完成所有總線操作功能地址形成(邏輯地址→物理地址)取指令(CS:IP)、指令排隊(duì)讀/寫操作數(shù)總線控制49精選課件指令執(zhí)行部件EU負(fù)責(zé)全部指令的譯碼和執(zhí)行向BIU提供數(shù)據(jù)和地址管理存放器及標(biāo)志50精選課件§280X86微處理器的編程結(jié)構(gòu)80X86微處理器的存放器組主要包括根本結(jié)構(gòu)存放器、系統(tǒng)級(jí)存放器、調(diào)試和測試存放器以及浮點(diǎn)存放器。8086微處理器有14個(gè)根本結(jié)構(gòu)存放器,按其用途可分為8個(gè)通用存放器〔AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI〕、2個(gè)專用存放器〔IP、Flags〕和4個(gè)段存放器〔CS、DS、SS、ES〕3類。對于80286、80386、80486、Pentium系列各類微處理器的系統(tǒng)級(jí)存放器、調(diào)試和測試存放器以及浮點(diǎn)存放器可作一般性了解。51精選課件內(nèi)部存放器結(jié)構(gòu)52精選課件標(biāo)志存放器(PSW)53精選課件§380X86微處理器的引腳功能
對于80X86微處理器的引腳功能,本節(jié)詳細(xì)描述8086/8088引腳功能,介紹時(shí)鐘發(fā)生、總線鎖存、總線緩沖和總線收發(fā)等概念。通過對8086/8088的引腳按功能劃分〔地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線及時(shí)鐘與電源等其它〕來學(xué)習(xí),重點(diǎn)掌握時(shí)分復(fù)用技術(shù)在8086/8088引腳中的應(yīng)用、8088與8086的差異、8086CPU常用控制信號(hào)的引腳功能以及8086系統(tǒng)配置工作方式〔最小方式與最大方式〕的區(qū)別。在此根底上也簡要描述32位微處理器〔80386、80486、Pentium〕的引腳功能。54精選課件8086CPU的引腳兩種模式(MN/MX)最小模式單CPU系統(tǒng)最大模式多CPU系統(tǒng)協(xié)處理器系統(tǒng)55精選課件8086CPU的引腳四類引腳地址總線:20位地址線數(shù)據(jù)總線:16位數(shù)據(jù)線控制總線:讀/寫/...其他:電源/時(shí)鐘/...56精選課件8086CPU的引腳——數(shù)據(jù)/地址數(shù)據(jù)/地址引腳AD15~AD0數(shù)據(jù)/地址復(fù)用,地址需鎖存(T1,ALE)20位內(nèi)存地址的低16位16位I/O地址A19~A16/S6~S3地址/狀態(tài)20位內(nèi)存地址的高4位/運(yùn)行狀態(tài)57精選課件8086CPU的引腳——控制總線BHE/S7高8位數(shù)據(jù)允許/狀態(tài)MN/MX最小/最大模式RD讀選通WR寫選通ALE地址鎖存允許DEN數(shù)據(jù)允許DT/R數(shù)據(jù)發(fā)送/接收READY準(zhǔn)備就緒58精選課件8086CPU的引腳——控制總線INTR可屏蔽中斷請求INTA中斷響應(yīng)NMI不可屏蔽中斷請求RESET復(fù)位,FFFF0H開始HOLD總線保持請求HLDA總線保持響應(yīng)CLK時(shí)鐘VCC,GND+5V,信號(hào)地59精選課件8088與8086的差異8088外部8位數(shù)據(jù)總線4字節(jié)指令隊(duì)列IO/M準(zhǔn)十六位CPU8086外部16位數(shù)據(jù)總線6字節(jié)指令隊(duì)列M/IO十六位CPU60精選課件8086系統(tǒng)配置8086最小模式系統(tǒng)8088最小模式系統(tǒng)61精選課件8086最小模式系統(tǒng)62精選課件地址鎖存828263精選課件雙向數(shù)據(jù)總線收發(fā)器82861:→0:←64精選課件8088最小模式系統(tǒng)65精選課件§480X86微處理器的根本時(shí)序
理解8086微處理器的總線時(shí)序,8086執(zhí)行指令涉及三種周期,即時(shí)鐘周期、總線周期和指令周期。首先要掌握這三種周期的區(qū)別與相互之間的聯(lián)系。時(shí)鐘周期T是CPU的時(shí)鐘頻率的倒數(shù),總線周期是完成一次總線操作所需的時(shí)間,一般包含多個(gè)T(典型4個(gè)),指令周期是執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間包含多個(gè)總線周期。66精選課件§480X86微處理器的根本時(shí)序其次要掌握幾種根本總線周期〔例如讀操作、寫操作、中斷響應(yīng)周期和系統(tǒng)復(fù)位等〕的時(shí)序關(guān)系。要求結(jié)合8086微處理器的引腳信號(hào)的功能理解三總線信號(hào)在這些典型的總線周期中出現(xiàn)的時(shí)間關(guān)系,從而為學(xué)習(xí)8086微處理器同內(nèi)存儲(chǔ)器及I/O設(shè)備的接口作準(zhǔn)備。67精選課件8086CPU時(shí)序概念指揮:CLK時(shí)鐘周期CPU的時(shí)鐘頻率的倒數(shù),T總線周期完成一次總線操作所需的時(shí)間,多個(gè)T(典型4個(gè))指令周期執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間,多個(gè)總線周期68精選課件時(shí)鐘周期或狀態(tài)周期8086CPU內(nèi)部的邏輯操作以及與外部存儲(chǔ)器和I/O交換數(shù)據(jù)進(jìn)行的總線操作全部由CPU的時(shí)鐘來定時(shí)的。CPU的根本定時(shí)單位稱為時(shí)鐘周期或者狀態(tài)周期。假設(shè)8086的主頻為10MHz,一個(gè)時(shí)鐘周期為100ns。69精選課件總線周期及其典型示意圖
CPU為了讀取指令或傳送數(shù)據(jù),需要通過總線接口部件BIU與存儲(chǔ)器或I/O接口進(jìn)行信息交互,執(zhí)行對總線的操作。進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳送的總線操作定義為一個(gè)總線周期。70精選課件總線周期(讀操作)71精選課件總線周期(寫操作)72精選課件中斷響應(yīng)周期〔INTA〕73精選課件中斷響應(yīng)周期〔INTA〕第一個(gè)INTA周期通知外設(shè)接口〔或中斷控制器〕,準(zhǔn)備好中斷類型信息第二個(gè)INTA周期放出中斷類型號(hào)數(shù)據(jù)CPU從DB獲取中斷類型號(hào)74精選課件第三章
內(nèi)存儲(chǔ)器及其接口本章重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容本章主要討論內(nèi)存儲(chǔ)器及其接口,主要內(nèi)容包括三局部。第一局部介紹三類典型的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片〔SRAM芯片HM6116、DRAM芯片Intel2164和EPROM芯片Intel2732〕的結(jié)構(gòu)、工作原理和外特性。在此根底上,第二局部重點(diǎn)講述半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片同微處理器接口的根本技術(shù)。76精選課件本章重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容特別是在第三局部介紹16位和32位微機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器接口技術(shù)。要求深刻理解三類典型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的外特性和讀寫過程,以及常用譯碼器〔如74LS138〕的特性和應(yīng)用,重點(diǎn)掌握存儲(chǔ)器接口的根本技術(shù),難點(diǎn)是16位和32位微機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器接口的技術(shù)特點(diǎn)。77精選課件§1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中重要的組成局部,用于存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)所用的信息。首先要求掌握存儲(chǔ)系統(tǒng)概念、存儲(chǔ)器系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、內(nèi)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)器的分類及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的主要性能指標(biāo)。對于三類典型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片〔SRAM芯片HM6116、DRAM芯片Intel2164和EPROM芯片Intel2732〕的結(jié)構(gòu)、工作原理和外特性,要求了解各引腳的功能。78精選課件存儲(chǔ)器概述計(jì)算機(jī)中用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件表征計(jì)算機(jī)的記憶能力存儲(chǔ)器多種分類79精選課件存儲(chǔ)器分類存儲(chǔ)器按用途可分為:內(nèi)存儲(chǔ)器〔主存〕與外存儲(chǔ)器〔輔存〕存儲(chǔ)器按用途可分為:TTL型〔雙極型〕與MOS型〔單極型〕存儲(chǔ)器按存取方式可分為:RAM與ROM80精選課件存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)器的引腳特征地址線數(shù)據(jù)線片選輸出允許讀/寫控制81精選課件半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)容量:存取速度:存取時(shí)間、存儲(chǔ)周期可靠性:MTBF功耗性能/價(jià)格比82精選課件半導(dǎo)體存儲(chǔ)器RAMSRAM:速度快、集成度低DRAM:速度慢、集成度高ROMMROMPROMEPROMEEPROM83精選課件RAM結(jié)構(gòu)、工作原理、典型器件隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM在正常環(huán)境下可根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀出和寫入易失性存儲(chǔ)器,需要DC的支持SRAM/DRAM84精選課件SRAM內(nèi)部結(jié)構(gòu)85精選課件SRAM例:SRAM2114〔1K×4位〕1K個(gè)存儲(chǔ)單元,每單元4位需要10條地址線,4條數(shù)據(jù)線直接與地址、數(shù)據(jù)線相連86精選課件DRAM內(nèi)部結(jié)構(gòu)——Intel2164(64K×1)87精選課件DRAMIntel2164(64K×1位)行、列地址復(fù)用,只有一半的地址引腳利用RAS、CAS進(jìn)行控制需要刷新〔典型為2ms~4ms〕可通過雙路復(fù)用器電路〔74LS157〕與地址線相連88精選課件DRAMS=0:A路S=1:B路89精選課件ROM結(jié)構(gòu)、工作原理、典型器件只讀存儲(chǔ)器非易失性存儲(chǔ)器,主要存放不經(jīng)常修改的數(shù)據(jù)、程序等往往以字節(jié)為根本單元90精選課件EPROM——2716〔2K×8〕91精選課件§2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器接口的根本技術(shù)
首先熟悉典型的3-8譯碼器74LS138,能綜合應(yīng)用各種典型芯片進(jìn)行存儲(chǔ)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析,掌握存儲(chǔ)空間的地址分配和片選技術(shù),特別注意半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片同微處理器連接口時(shí)應(yīng)注意的問題。92精選課件存儲(chǔ)器接口技術(shù)存儲(chǔ)器與CPU的連接數(shù)據(jù)線——根據(jù)單元寬度連接地址線片內(nèi)地址——選擇片內(nèi)的單元片外地址——參與地址譯碼,確定被選中的存儲(chǔ)芯片地址選擇全譯碼、局部譯碼、線選、混合譯碼93精選課件存儲(chǔ)器接口技術(shù)全譯碼所有的片外地址均參與譯碼,地址空間無浪費(fèi)74LS13894精選課件存儲(chǔ)器接口技術(shù)局部譯碼局部片外地址參與譯碼線路較簡單地址有重疊95精選課件存儲(chǔ)器接口技術(shù)線選個(gè)別片外地址線直接連至存儲(chǔ)芯片的片選輸入端有大量的地址重疊只適用于小存儲(chǔ)容量需求的場合96精選課件存儲(chǔ)器接口技術(shù)存儲(chǔ)器接口中考慮的問題時(shí)序配合負(fù)載能力選擇存儲(chǔ)芯片97精選課件存儲(chǔ)器與8位系統(tǒng)的連接98精選課件§316位和32位系統(tǒng)中內(nèi)存儲(chǔ)器接口
在掌握存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)之后,應(yīng)能理解PC機(jī)中的存儲(chǔ)器組織,特別是16位微機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器接口的技術(shù)特點(diǎn),包含奇偶分體、8088/8086的存儲(chǔ)器訪問操作等。99精選課件存儲(chǔ)器與16位CPU的連接100精選課件存儲(chǔ)器與16CPU的連接101精選課件存儲(chǔ)器與CPU的連接102精選課件存儲(chǔ)器與16位CPU的連接#1~#8,SRAM6116(2K×8)#9~#16,EPROM2732(4K×8)103精選課件第四章
輸入/輸出本章重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容微處理器同外設(shè)的連接和信息傳遞是微機(jī)系統(tǒng)要解決的最主要的問題,本章在介紹輸入輸出的一般問題的根底上,要求著重掌握微機(jī)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳送的幾種控制方式〔程序控制方式、直接存儲(chǔ)器存取方式、I/O通道控制方式〕,比較各自的優(yōu)點(diǎn),重點(diǎn)是程序控制的三種方式〔無條件傳送、查詢傳送和中斷傳送〕的工作原理、硬件設(shè)置和軟件編制。105精選課件本章重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容本章主要內(nèi)容還有三種最常用的簡單輸入/輸出接口電路〔鎖存器74LS373、緩沖器74LS244和數(shù)據(jù)收發(fā)器74LS245〕的工作特性和應(yīng)用。理解DMA控制方式的根本概念及其特點(diǎn)、DMA傳送過程,簡要認(rèn)識(shí)可編程DMA控制器8237A。106精選課件§1概述輸入輸出接口的根本功能、輸入輸出系統(tǒng)的特點(diǎn)、接口與端口的區(qū)別與相互關(guān)系以及I/O的編址方式。CPU對外設(shè)的訪問實(shí)質(zhì)上是對外設(shè)接口電路中相應(yīng)的端口進(jìn)行訪問,特別要求理解I/O端口的兩種編址方式,即獨(dú)立編址和統(tǒng)一編址的特點(diǎn)、區(qū)別與相互關(guān)系。107精選課件I/O接口——定義CPU與外設(shè)之間傳送信息的一個(gè)界面CPU與“外部世界〞的連接電路,是CPU與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站108精選課件I/O接口與CPU相連與存儲(chǔ)器連接一樣,I/O接口通過三總線與CPU相連109精選課件為什么設(shè)置I/O接口CPU與外界的聯(lián)絡(luò)CPU與外界信號(hào)線不兼容,在功能、邏輯定義和時(shí)序關(guān)系上不一致〔不匹配、不協(xié)調(diào)〕工作速度不兼容——數(shù)據(jù)緩沖提高CPU效率,防止CPU窮于應(yīng)付與外設(shè)打交道外設(shè)開展不依賴于CPU,而由接口完成兩者之間的匹配110精選課件I/O接口——功能執(zhí)行CPU命令:命令口返回外設(shè)狀態(tài):狀態(tài)口數(shù)據(jù)緩沖:數(shù)據(jù)口解決連接的不匹配、不協(xié)調(diào)速度——數(shù)據(jù)緩沖信號(hào)電平——信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路信號(hào)格式——信息轉(zhuǎn)換邏輯〔數(shù)據(jù)寬度與格式〕時(shí)序——時(shí)序控制電路多端口、多連接——地址譯碼〔設(shè)備選擇〕111精選課件I/O接口——組成硬件電路根本邏輯電路——核心電路 命令、狀態(tài)、數(shù)據(jù)緩沖存放器端口地址譯碼——不可缺少其它——供選電路 中斷、DMA、定時(shí)/計(jì)數(shù)、串行、D/A或A/D等112精選課件I/O接口——組成軟件編程初始化程序段——根本局部 芯片的工作方式、初始條件等傳送方式程序段——與數(shù)據(jù)傳送有關(guān)主控程序段——接口的主要任務(wù)例如數(shù)據(jù)采集程序段,包括發(fā)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)、查轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)、讀數(shù)據(jù)以及存數(shù)據(jù)內(nèi)容程序終止與退出程序段——保護(hù)硬件其它程序段——輔助人機(jī)對話、菜單設(shè)計(jì)等113精選課件I/O接口通過的信息I/O接口與外設(shè)交互三種信息數(shù)據(jù)信息控制信息狀態(tài)信息均通過DBCPU同外設(shè)之間的信息傳遞,實(shí)質(zhì)上是對端口進(jìn)行讀/寫操作114精選課件I/O接口——形式固定式結(jié)構(gòu)——簡單I/O接口電路由簡單組合電路構(gòu)成的I/O接口電路按需求構(gòu)成,不可改變半固定式結(jié)構(gòu)使用GAL或PAL器件邏輯表達(dá)式的功能和工作方式根據(jù)需要可以改變一旦燒入,邏輯表達(dá)式即固定115精選課件I/O接口——形式可編程結(jié)構(gòu)使用專用可編程I/O接口芯片具有內(nèi)部存放器(方式、狀態(tài)、數(shù)據(jù))由程序設(shè)置(改變)其工作方式智能型結(jié)構(gòu)使用專用I/O處理器或通用單片機(jī)完成外設(shè)的全部管理功能116精選課件§2簡單接口電路
本節(jié)扼要地介紹了三種常用的簡單輸入/輸出接口電路,即鎖存器74LS373、緩沖器74LS244和數(shù)據(jù)收發(fā)器74LS245的工作特性和應(yīng)用。通過學(xué)習(xí)這三種最常用的簡單輸入/輸出接口電路,理解CPU與外設(shè)傳送信息的工作原理、硬件設(shè)置和軟件編制。117精選課件簡單的I/O接口——74LS244118精選課件連接8個(gè)開關(guān)的根本輸入接口119精選課件簡單的I/O接口——74LS374120精選課件連接8個(gè)LED的根本輸出接口SEL330D0Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D4D5D6D7D3D2D1DATABUS74ALS374U1OCCLK234756981215161913141718+5V111121精選課件可編程I/O接口——8255A122精選課件§3常用輸入輸出方法主要介紹微機(jī)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳送的幾種控制方式〔程序控制方式、直接存儲(chǔ)器存取方式、I/O通道控制方式〕,對于程序控制的三種方式〔無條件傳送、查詢傳送和中斷傳送〕,本章主要學(xué)習(xí)無條件傳送和查詢傳送工作原理、硬件設(shè)置和軟件編制。中斷傳送方式將在第五章重點(diǎn)講述。數(shù)據(jù)傳送還有I/O處理機(jī)方式。123精選課件CPU與外設(shè)的信息傳遞方式程序控制方式無條件傳送方式條件傳送方式〔查詢方式〕中斷方式中斷申請、響應(yīng)、效勞、返回DMA方式——直接存儲(chǔ)器存取需DMA控制器的介入數(shù)據(jù)的傳送不經(jīng)過CPUI/O處理機(jī)方式124精選課件程序控制方式——無條件傳送外設(shè)總是準(zhǔn)備好輸入——數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好輸出——已準(zhǔn)備好接收只有數(shù)據(jù),沒有狀態(tài)同步方式不需要過多的程序處理,在需要與外設(shè)交換信息時(shí),隨時(shí)訪問I/O端口125精選課件程序控制方式——無條件傳送126精選課件程序控制方式——無條件傳送127精選課件程序控制方式——條件傳送查詢傳送方式查詢外設(shè)的狀態(tài)信息輸入——數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好輸出——接收裝置已準(zhǔn)備好狀態(tài)端口、數(shù)據(jù)端口128精選課件程序控制方式——條件傳送輸入129精選課件程序控制方式——條件傳送130精選課件程序控制方式——條件傳送輸出131精選課件程序控制方式——條件傳送132精選課件中斷方式需要訪問外設(shè)時(shí),允許相應(yīng)的中斷,當(dāng)期望的狀態(tài)到達(dá)時(shí),產(chǎn)生中斷請求充分利用CPU的資源,提高效率常用于高速CPU與低速外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換133精選課件I/O處理機(jī)方式DMA可以撇開CPU實(shí)現(xiàn)直接的數(shù)據(jù)傳送,但無法單獨(dú)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理建立獨(dú)立的處理機(jī)制,單獨(dú)處理I/O數(shù)據(jù)例:智能串行接口卡134精選課件§4可編程DMA控制器8237A理解DMA控制方式的根本概念及其特點(diǎn)、DMA傳送過程。針對具體的高性能可編程DMA控制器8237A,主要了解其性能以及DMA操作和傳送類型。135精選課件DMA方式直接存儲(chǔ)器方式不必通過CPU的中轉(zhuǎn)〔IN/OUT指令均通過AL/AX〕,而直接在I/O接口與存儲(chǔ)器之間進(jìn)行傳遞〔搶占總線〕需要DMA控制器的介入適用于大量數(shù)據(jù)的交換136精選課件DMA方式137精選課件第五章
中斷本章重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容中斷傳送是最常用和有效的輸入輸出控制方式,特別是在處理一些緊急事件時(shí),中斷特別有效。本章主要介紹有關(guān)中斷的根本知識(shí),例如中斷和中斷源、中斷處理過程、中斷優(yōu)先權(quán)和中斷嵌套等。重點(diǎn)掌握8086/8088PC機(jī)中斷系統(tǒng)、中斷分類、中斷響應(yīng)的工作過程以及中斷程序設(shè)計(jì),同時(shí)要求掌握可編程中斷控制器8259A的特性、結(jié)構(gòu)和工作原理。139精選課件本章重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容
難點(diǎn)是8086/8088PC機(jī)的中斷機(jī)制,中斷向量與中斷向量表、中斷類型號(hào)與中斷向量指針等在中斷工作過程的作用。140精選課件§1
概述在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,中斷的例子很多。中斷作為傳送數(shù)據(jù)和處理一些緊急事件最常用和有效的控制方式,在學(xué)習(xí)時(shí)要求掌握有關(guān)中斷的根本概念,主要包括中斷和中斷源、中斷系統(tǒng)的功能、中斷屏蔽、中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)和中斷的嵌套,特別是中斷處理過程中的現(xiàn)場保護(hù)和斷點(diǎn)保護(hù)、開中斷和關(guān)中斷時(shí)機(jī)的選擇、中斷識(shí)別等。141精選課件中斷是一個(gè)由中斷源激發(fā)的過程,它打斷正在執(zhí)行的程序。CPU在正常運(yùn)行程序時(shí),由于程序的預(yù)先安排或計(jì)算機(jī)內(nèi)外部事件,引起CPU中斷正在運(yùn)行的程序,而轉(zhuǎn)到為預(yù)先安排的事件或內(nèi)外部事件效勞的程序中去。142精選課件中斷過程當(dāng)CPU正常運(yùn)行程序時(shí),由于內(nèi)部事件或外設(shè)請求(隨機(jī)的),引起CPU暫時(shí)中止正在運(yùn)行的程序,轉(zhuǎn)去執(zhí)行發(fā)出請求的外設(shè)〔或內(nèi)部事件〕的效勞子程序,待該效勞程序執(zhí)行完畢,再返回被中止的程序,這一過程稱為中斷。143精選課件中斷的圖示中斷斷點(diǎn)IRET中斷服務(wù)子程序主程序144精選課件傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送方式的缺點(diǎn)條件方式〔查詢方式〕:占用CPU時(shí)間;無條件方式:固定的時(shí)序,外設(shè)必須處于“就緒〞狀態(tài)。145精選課件為什么要引入中斷中斷原先是用于對緊急事件的處理中斷方式的優(yōu)點(diǎn):中斷傳送可以和CPU并行工作146精選課件中斷的主要作用實(shí)時(shí)處理在計(jì)算機(jī)用于工業(yè)控制時(shí),由于很多控制參數(shù)發(fā)生變化的頻率很高,計(jì)算機(jī)要及時(shí)地獲得它們的變化情況。當(dāng)有關(guān)參數(shù)發(fā)生變化時(shí),外部設(shè)備那么向計(jì)算機(jī)發(fā)出中斷請求信號(hào),要求計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,從而到達(dá)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的目的。147精選課件中斷的主要作用故障處理在計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí),往往會(huì)發(fā)生一些無法事先預(yù)料到的故障,如電源、內(nèi)存或運(yùn)算溢出等。當(dāng)這些故障出現(xiàn)時(shí),故障源向CPU發(fā)出中斷請求,CPU對故障進(jìn)行自動(dòng)處理。148精選課件中斷的主要作用同步操作在很多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,外設(shè)與CPU經(jīng)常同時(shí)工作。由于外設(shè)的工作速度較慢,所以CPU啟動(dòng)外設(shè)后,繼續(xù)運(yùn)行其它程序,而這時(shí)外設(shè)也進(jìn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作。當(dāng)外設(shè)將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢后,向CPU發(fā)出中斷請求,CPU暫停當(dāng)前工作,進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理工作。149精選課件中斷術(shù)語中斷源引起中斷的事件內(nèi)部中斷〔片內(nèi)/程序〕外部中斷〔片外〕中斷響應(yīng)CPU對中斷的響應(yīng)〔處理〕并不是有求必應(yīng)在一定時(shí)刻、滿足一定條件,才能響應(yīng)之150精選課件中斷術(shù)語中斷向量表中斷效勞子程序入口地址的地址表〔類似于跳轉(zhuǎn)表〕中斷優(yōu)先級(jí)多個(gè)中斷源之間的輕重緩急高級(jí)中斷/低級(jí)中斷中斷屏蔽使得CPU無法感知相關(guān)中斷請求的機(jī)制151精選課件§28086/8088中斷系統(tǒng)8086/8088的中斷系統(tǒng)非常巧妙,每個(gè)中斷都有一個(gè),以供CPU進(jìn)行識(shí)別,8086/8088中最多能處理256中不同的中斷類型。中斷可以由來自外部的事件產(chǎn)生的兩種硬中斷:不可屏蔽中斷NMI及可屏蔽中斷INTR,即外部中斷是由外部設(shè)備從8086/8088的兩條中斷信號(hào)線〔INTR和NMI〕隨機(jī)性輸入提出的中斷申請。內(nèi)部中斷是通過軟件調(diào)用的不可屏蔽中斷,軟中斷有ROM-BIOS中斷、DOS中斷和未定義自由中斷。重點(diǎn)掌握8086/8088PC機(jī)的中斷機(jī)制,通過學(xué)習(xí)中斷向量表、中斷類型號(hào)與中斷向量指針之間的關(guān)系,理解記憶中斷處理過程。152精選課件中斷分類153精選課件中斷分類8086/8088系統(tǒng)可容納256種〔個(gè)〕不同的中斷外部中斷〔硬件中斷〕不可屏蔽中斷〔NMI〕可屏蔽中斷〔INTR〕內(nèi)部中斷〔軟件中斷〕INT指令CPU出錯(cuò)調(diào)試154精選課件不可屏蔽中斷〔NMI〕CPU必須響應(yīng),不受IF的限制局部緊急事件由NMI向CPU請求中斷上升沿觸發(fā)類型中斷號(hào):n=2155精選課件可屏蔽中斷〔INTR〕除了NMI之外的硬件中斷,絕大局部的外部中斷均由INTR向CPU請求中斷CPU可根據(jù)情況選擇響應(yīng)或不響應(yīng),受IF的制約電平觸發(fā),必須保持,直至CPU響應(yīng)之156精選課件內(nèi)部中斷〔軟件中斷)不可屏蔽三種類型指令中斷:Intn,如INT21HCPU出錯(cuò)調(diào)試中斷單步中斷斷點(diǎn)中斷157精選課件中斷處理過程〔可屏蔽〕CPU響應(yīng)中斷的條件外設(shè)接口提出〔發(fā)出〕中斷請求有效請求電平信號(hào)能到達(dá)CPU的INTR引腳〔時(shí)間間隔足夠?qū)?、中途未被屏蔽〕CPU的中斷控制位IF=1〔允許INTR中斷〕CPU執(zhí)行到當(dāng)前指令的最后一個(gè)總線周期的最后一個(gè)時(shí)鐘周期時(shí),才檢測中斷。(有特例:兩條指令必須連續(xù)執(zhí)行除外)158精選課件INTR中斷處理過程圖示〔無嵌套〕中斷斷點(diǎn)IRET中斷服務(wù)子程序主程序自動(dòng)關(guān)中斷保護(hù)PSW保護(hù)斷點(diǎn)INTA響應(yīng)中斷獲取中斷類型獲取中斷向量保護(hù)現(xiàn)場中斷處理恢復(fù)現(xiàn)場恢復(fù)PSW恢復(fù)斷點(diǎn)159精選課件中斷處理過程——中斷向量表中斷向量表8086/8088系統(tǒng)具有256種中斷類型將256個(gè)中斷效勞子程序的入口地址,集中排放在0000:0000開始的1024字節(jié)的存儲(chǔ)空間區(qū)域內(nèi)每個(gè)類型對應(yīng)4個(gè)字節(jié)〔段:偏移〕256×4=1024字節(jié)只需獲得中斷類型〔號(hào)〕即可160精選課件中斷向量表向量地址類型號(hào)nn×4→→IPn×4+2→→CS161精選課件中斷處理過程——向量中斷向量中斷利用中斷類型號(hào)、中斷向量表決定中斷效勞子程序入口地址的中斷方式162精選課件中斷處理過程——向量中斷中斷類型系統(tǒng)中的每個(gè)中斷源均具有一個(gè)中斷類型號(hào)內(nèi)部中斷固定中斷類型號(hào)Intn——中斷號(hào):nNMI中斷類型號(hào):n=2INTR由中斷控制器、中斷源向CPU提供中斷類型號(hào)163精選課件中斷處理過程——主程序設(shè)置中斷向量BIOS用戶自定義中斷初始化中斷控制器開中斷〔STI〕/關(guān)中斷〔CLI〕164精選課件中斷處理過程——CPU/IO中斷源發(fā)出中斷請求、并到達(dá)CPU引腳CPU在當(dāng)前指令結(jié)束時(shí),判中斷請求NMI——中斷類型號(hào)為2,必須響應(yīng)INTR——CPU在可以響應(yīng)時(shí)〔IF=1〕,發(fā)出INTA,以獲取類型號(hào)保護(hù)標(biāo)志存放器和斷點(diǎn),轉(zhuǎn)向中斷效勞子程序165精選課件中斷處理過程——子程序保護(hù)現(xiàn)場開中斷〔如果允許中斷嵌套〕中斷處理關(guān)中斷EOI〔去除當(dāng)前中斷的被效勞標(biāo)志〕恢復(fù)現(xiàn)場IRET〔FR恢復(fù)、段點(diǎn)恢復(fù)〕此時(shí)嵌套的INTR中斷可能被響應(yīng)166精選課件中斷處理過程——INTA第一個(gè)INTA周期通知外設(shè)接口〔或中斷控制器〕,準(zhǔn)備好中斷類型信息第二個(gè)INTA周期放出中斷類型號(hào)數(shù)據(jù)CPU從DB獲取中斷類型號(hào)167精選課件中斷優(yōu)先級(jí)和中斷嵌套中斷嵌套多個(gè)中斷源,有可能同時(shí)發(fā)出中斷請求多重中斷響應(yīng)〔效勞〕中斷優(yōu)先級(jí)給每個(gè)中斷源規(guī)定優(yōu)先級(jí)別,CPU先響應(yīng)高級(jí)中斷的請求一般情況下,在允許中斷嵌套時(shí),高級(jí)中斷可以打斷低級(jí)中斷,同級(jí)或低級(jí)中斷不能打斷高級(jí)或同級(jí)中斷168精選課件中斷優(yōu)先級(jí)和中斷嵌套IBMPC的中斷優(yōu)先級(jí)層次內(nèi)部中斷〔出錯(cuò)、INTn〕NMIINTR單步中斷169精選課件中斷優(yōu)先級(jí)和中斷嵌套IRQ0IRQ1…IRQ7該中斷正被效勞標(biāo)志去除170精選課件§3可編程中斷控制器8259A8259A是一種可編程中斷控制器,首先學(xué)習(xí)8259A的主要功能、引線、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。在系統(tǒng)上電時(shí),必須根據(jù)8259A的具體應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行初始化編程。應(yīng)根本理解8259A的初始化命令字、操作命令字、編程過程以及中斷控制器在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。171精選課件可編程中斷控制器8259A〔PIC〕8級(jí)(可級(jí)聯(lián)至64級(jí))優(yōu)先級(jí)控制單獨(dú)屏蔽/允許提供中斷類型碼可編程多種工作模式具有內(nèi)部存放器由初始化命令字、操作命令字進(jìn)行編程改變工作模式172精選課件8259A——內(nèi)部結(jié)構(gòu)173精選課件8259A——內(nèi)部結(jié)構(gòu)IRR中斷請求存放器鎖存中斷請求信號(hào),被響應(yīng)后復(fù)位1:有請求/0:無請求IMR中斷屏蔽存放器可編程屏蔽控制逐位屏蔽1:屏蔽/0:未屏蔽174精選課件8259A——內(nèi)部結(jié)構(gòu)PR優(yōu)先級(jí)判斷存放器多種中斷優(yōu)先判斷機(jī)制ISR中斷效勞存放器中斷正被效勞標(biāo)識(shí)1:正被效勞/0:未被效勞全0?全1?175精選課件8259A——中斷過程一條或多條中斷請求IR變?yōu)楦唠娖剑笽RR相應(yīng)位置1PR分析它們的優(yōu)先級(jí),向CPU發(fā)出中斷請求INTRCPU響應(yīng)中斷,以INTA作為答復(fù)8259接受來自CPU的第一個(gè)INTA,最高優(yōu)先級(jí)的ISR置位,相應(yīng)的IRR復(fù)位第二個(gè)INTA,8259向DB發(fā)出中斷類型碼EOI使ISR復(fù)位,示該中斷效勞完畢176精選課件第六章
可編程接口芯片及其應(yīng)用本章重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容CPU要同外設(shè)交換信息,必須通過接口電路。本章的主要內(nèi)容是介紹可編程序接口芯片的一些根本概念,重點(diǎn)講述三種通用的可編程接口芯片,即可編程并行接口芯片8255A-5、可編程間隔定時(shí)器8253-5和通用同步異步接收發(fā)送器8251A的組成、功能和應(yīng)用,以及兩種模擬接口芯片〔數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC0832和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809〕的工作原理及應(yīng)用。178精選課件本章重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容通過學(xué)習(xí),要求能夠掌握并行接口8255A和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8253的硬件連接和應(yīng)用程序編程,深刻理解有關(guān)串行通信的一些根本知識(shí)以及串行接口的根本原理和組成,并對串行接口8251A的特性及應(yīng)用有一個(gè)根本的了解。179精選課件§1可編程接口芯片概述
本節(jié)從接口芯片的外特性著手,講述了接口芯片硬件連接中的“片選〞、“讀/寫〞、“可編程接口〞、“聯(lián)絡(luò)〞等概念,并簡要討論接口芯片中一些公用引腳的作用及其連接方法。180精選課件I/0端口和I/0操作I/O端口〔port〕端口是接口電路中能被CPU直接訪問的存放器的地址一個(gè)接口可以有幾個(gè)端口,如命令口、狀態(tài)口和數(shù)據(jù)口對端口的操作也有所不同,有的端口只能寫或只能讀,有的既可以寫也可以讀。181精選課件I/0端口和I/0操作計(jì)算機(jī)給接口電路中的每個(gè)存放器分配一個(gè)端口,訪問端口就是訪問接口電路中的存放器。I/O操作I/O操作是指對I/0端口的操作I/O操作不是對I/O設(shè)備的操作。182精選課件I/O端口——編址方式I/O獨(dú)立編址M/IO=L64K獨(dú)立編址的I/O地址空間專用IN/OUT指令存儲(chǔ)器映像編址M/IO=HI/O端口與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址使用存儲(chǔ)器操作指令183精選課件I/O端口——編址方式00000HFFFFFH0000HFFFFH00000HFFFFFHI/OI/O184精選課件I/O獨(dú)立編址優(yōu)點(diǎn)I/O端口地址單獨(dú)編址而不和存儲(chǔ)空間合在一起,大型計(jì)算機(jī)通常采用這種方式。I/O端口地址不占用存儲(chǔ)器空間使用專門的I/O指令對端口進(jìn)行操作,指令短,執(zhí)行速度快程序中I/O操作和存儲(chǔ)器操作層次清晰,程序的可讀性強(qiáng)I/O端口地址和存儲(chǔ)器地址可以重疊,而不會(huì)相互混淆185精選課件I/O統(tǒng)一編址特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)指令類型多,功能齊全,這不僅使訪問I/O端口可實(shí)現(xiàn)輸入/輸出操作,而且還可對端口內(nèi)容進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算,移位等能給端口有較大的編址空間,這對大型控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是很有意義的缺點(diǎn)端口占用了存儲(chǔ)器的地址空間,使存儲(chǔ)器容量減小指令長度比專門I/O指令要長,因而執(zhí)行速度較慢186精選課件I/O獨(dú)立編址的端口訪問I/O指令中端口地址的寬度INAL,PORT和OUTPORT,AL長指令;單字節(jié)地址,最多可訪問256個(gè)端口;直接在指令中給出INAL,DX和OUTDX,AL短指令;雙字節(jié)地址,最多可訪問65536個(gè)端口;用存放器DX間接給出187精選課件I/O獨(dú)立編址的端口訪問I/O端口訪問對端口的訪問就是CPU對端口的讀/寫例如:
INAL,60H;系統(tǒng)板8255A的PA端口地址
OUT61H,AL;系統(tǒng)板8255A的PB端口地址例如:
MOVDX,300H;擴(kuò)展板8255A的PA端口
INAL,DXMOVDX,301H;擴(kuò)展板8255A的PB端口
OUTDX,AL188精選課件I/O端口地址譯碼譯碼電路的輸入信號(hào)I/0地址譯碼電路與地址信號(hào)有關(guān)而且與控制信號(hào)有關(guān)譯碼電路的輸出信號(hào)在輸出信號(hào)線中有且只有l(wèi)根選中線有效有效選中一個(gè)接口芯片時(shí),內(nèi)部的數(shù)據(jù)線翻開,并與系統(tǒng)總線相連,形成接口電路與系統(tǒng)總線的通路。而其它接口芯片呈高阻抗,關(guān)閉與系統(tǒng)總線的通路。189精選課件I/O端口地址譯碼端口選擇信號(hào)I/O地址總線M/IO74LS138190精選課件I/O端口地址譯碼片間尋址:高位地址線+控制信號(hào)經(jīng)譯碼電路產(chǎn)生片選信號(hào)全譯碼局部譯碼線選法片內(nèi)尋址:存放器尋址,低位地址線直接連到I/O接口芯片,低位地址線的狀態(tài)數(shù)決定了接口中存放器的個(gè)數(shù)191精選課件輸入握手并行接口輸入握手并口數(shù)據(jù)線IBFINTRSTBRD數(shù)據(jù)線CPU輸入外設(shè)輸入握手并口的結(jié)構(gòu)RD:讀信號(hào)線INTR:中斷請求信號(hào)線IBF:輸入緩沖器滿〔InputBufferFull〕握手信號(hào)線STB:STroBe握手信號(hào)線192精選課件輸出握手并行接口輸出握手并口數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線ACKWROBFINTR輸出外設(shè)CPU輸出握手并口的結(jié)構(gòu)WR:寫信號(hào)線INTR:中斷請求信號(hào)線OBF:輸出緩沖器滿〔OutputBufferFull〕握手信號(hào)線ACK:Acknowledge握手信號(hào)線193精選課件輸入/輸出握手并行接口輸入輸出握手并口數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線STBIBFACKOBFRDWRINTRCPU輸入輸出外設(shè)輸入/輸出握手并口的結(jié)構(gòu)INTR:中斷請求線OBF:輸出緩沖器滿握手信號(hào)線ACK:響應(yīng)輸入的握手信號(hào)線IBF:輸入緩沖器滿握手信號(hào)線STB:選通輸入握手信號(hào)線INTE:中斷允許位194精選課件§2可編程并行接口芯片8255A8255A是一種通用的可編程并行I/O接口芯片,通過8255A,CPU可直接同外設(shè)相連接,其應(yīng)用最廣、使用靈活。首先應(yīng)熟悉8255A的外部特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu),了解PA口、PB口和PC口的引腳功能,特別是PC口比較特殊,即可用作數(shù)據(jù)口,有時(shí)其大局部引腳被分配作專用聯(lián)絡(luò)信號(hào)〔控制或狀態(tài)信息〕。195精選課件8255A的工作原理8255A是可編程的,連接外部設(shè)備時(shí),通常不需要附加外部電路。并行I/O接口芯片:三個(gè)八位輸入/輸出端口可通過軟件設(shè)置芯片的多種工作方式〔可編程〕一種通用芯片196精選課件8255A的封裝8255APA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0PB0PB1PB2PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VccPB7PB6PB5PB4PB3Intel系列的8位并行接口芯片通用性強(qiáng),使用靈活可用程序設(shè)置和改變芯片的工作方式是一種典型的可編程并行接口芯片40個(gè)引腳,雙列直插式197精選課件8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)三個(gè)8位數(shù)據(jù)端口:PA、PB、PC,可用軟件使它們分作輸入端口或輸出端口。PA:一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器PB:一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器PC:一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器198精選課件讀/寫控制邏輯負(fù)責(zé)管理8255A的數(shù)據(jù)傳送過程接收CS、A1、A0和控制信號(hào)RD、WR、RESET,將這些信號(hào)進(jìn)行組合,得到對A組控制和B組控制的控制命令,以完成對數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息及控制信息的傳輸。控制數(shù)據(jù)總線緩沖器的狀態(tài)數(shù)據(jù)總線緩沖器有3種狀態(tài):輸入、輸出、高阻態(tài)8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)199精選課件resetD7~D0A9~A2A1A0IORIOW片選譯碼數(shù)據(jù)緩沖器讀寫控制片內(nèi)譯碼CSRESETA1A0RDWRPC7~PC0PB7~PB0PA7~PA0控制口D端口A端口C端口B+5VGNDD7~D0外設(shè)8255A總線8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)200精選課件A口、B口:
作為獨(dú)立的輸入端口或輸出端口,當(dāng)端口A在方式1或方式2、端口B在方式1時(shí),端口C的某些位用于傳送聯(lián)絡(luò)信號(hào),以適應(yīng)CPU與外設(shè)間的各種數(shù)據(jù)傳送方式的要求,如查詢傳送的應(yīng)答信號(hào)、中斷傳送的中斷申請信號(hào)等。C口:
常被分成兩個(gè)4位端口,以配合A口和B口的工作,輸入狀態(tài)信號(hào)和輸出控制信號(hào)。C口未被用作聯(lián)絡(luò)信號(hào)的其它位可工作在方式0下。8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)201精選課件控制端口D:A組和B組控制電路A組:端口A+端口C的高4位B組:端口B+端口C的低4位這兩組控制電路一方面接收芯片內(nèi)部總線上的控制字,另一方面接收來自讀/寫控制邏輯電路的讀/寫命令,以決定兩組端口的工作方式和讀/寫操作??刂贫丝诘膬?nèi)容決定A口、B口、C口的工作狀態(tài)(輸入或輸出)和工作方式〔方式0、1、2〕,起控制作用。A組控制電路:控制PA和PC的高4位(PC7~PC4)B組控制電路:控制PB和PC的低4位(PC3~PC0)8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)202精選課件8255A的引腳信號(hào)8255AA1A0RESETD7~D0CSWRRDPA7~PA0PB7~PB0PC7~PC0A口B口C口203精選課件8255A的引腳信號(hào)面向外設(shè)的引腳信號(hào)PA0~7
PB0~7
PC0~7
204精選課件8255A的引腳信號(hào)面向CPU的引腳信號(hào)D7~D08255A的數(shù)據(jù)線:和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連RESET復(fù)位信號(hào):當(dāng)其有效時(shí),去除所有內(nèi)部存放器,三個(gè)數(shù)據(jù)端口(A口、B口、C口)被自動(dòng)設(shè)置為輸入端口CS片選信號(hào):低電平有效。通常譯碼器分配給8255A一組端口地址,假設(shè)該組地址有效,CS為低電平,啟動(dòng)8255A與CPU之間的通信205精選課件8255A的引腳信號(hào)面向CPU的引腳信號(hào)RD芯片讀出信號(hào):當(dāng)RD有效時(shí),CPU可從8255A讀取數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息WR芯片寫入信號(hào):當(dāng)該信號(hào)有效時(shí),CPU可往8255A寫入數(shù)據(jù)或控制命令A(yù)1、A0端口選擇信號(hào):8255A內(nèi)部有3個(gè)數(shù)據(jù)端口和一個(gè)控制字端口,共4個(gè)端口,A1、A0對這4個(gè)端口選擇規(guī)定如下:
A1A0=00/01/10/11
端口A/B/C/控制206精選課件由CS、A1、A0、RD、WR引腳的不同組合,實(shí)現(xiàn)各種不同的功能。
207精選課件8255A的結(jié)構(gòu)和功能208精選課件8255A的控制字8255A通過向控制端口寫控制字,來決定各端口的工作8255A具有兩類控制字方式選擇控制字定義各端口的工作方式,可使8255A的3個(gè)數(shù)據(jù)端口工作在不同的工作方式C口復(fù)位/置位控制存放器負(fù)責(zé)對C口逐位進(jìn)行復(fù)位/置位控制,可對C端口的某一位置1或置0通過D7位區(qū)分209精選課件§2可編程并行接口芯片8255A8255A的工作方式與端口有關(guān),PA口有3種方式(0方式、1方式、2方式),PB口和PC口只有2種方式(0方式、1方式)。8255A的編程命令包括工作方式選擇控制字和對PC口按位置/復(fù)位控制字,應(yīng)熟練掌握其編程格式,能夠根據(jù)具體的應(yīng)用要求進(jìn)行應(yīng)用程序編寫。210精選課件8255A的工作方式三種工作方式方式0——一般的(又叫根本的,無條件的)輸入/輸出。在此方式下,A、B、C可分別設(shè)置成輸入或輸出。方式1——選通輸入/輸出,只有A口、B口可工作在方式1,它們要分別占用C口三條線作為聯(lián)絡(luò)線,C口的余下線只能工作在方式0。211精選課件8255A的工作方式三種工作方式方式2——雙向傳送方式,只有A口可工作在方式2,此時(shí)C口有5條線用來作A口和外設(shè)之間的聯(lián)絡(luò)線,C口剩下的3條線視B口而定,假設(shè)B口工作在方式0,亦為方式0;假設(shè)B口工作在方式1,那么作B口聯(lián)絡(luò)線。8255A復(fù)位狀態(tài)三端口為根本輸入方式212精選課件方式選擇控制字特征位D7D6D5D4D3D2D1D0A組方式選擇00=方式001=方式11=方式2A口:1=輸入0=輸出PC7~PC4:1=輸入0=輸出B組方式選擇:1=方式10=方式0B口1=輸入0=輸出0=輸出PC3~PC0:特征位1有效213精選課件
舉例:設(shè)A口、B口、C口均工作在方式0,要求A口、B口作輸出,C口作輸入。方式選擇控制字為:即方式控制字=10001001B=89HD7D6D5D4D3D2D1
D010001001特征位A口輸出輸入B組方式0B口輸出輸入A組方式0C高C低方式選擇控制字舉例214精選課件
方式選擇控制字應(yīng)送入控制口,可用如下兩條指令完成:(設(shè)控制口地址為83H) MOV AL,89H OUT 83H,AL方式選擇控制字舉例215精選課件C端口按位置位/復(fù)位控制字D7D6D5D4D3D2D1D0000PC0001PC1010PC2
011PC3100PC4101PC5110PC6111PC7無效0復(fù)位1置位C端口置位/復(fù)位標(biāo)志0=有效位選擇216精選課件C端口按位置位/復(fù)位控制字C端口的數(shù)據(jù)位常作為控制位用。此控制字只影響其中某一位,其它位狀態(tài)不變。例:將PC5復(fù)位,其控制字為: 00001010B 即0AH 假設(shè)將PC3置位,其控制字為: 00000111B 即07H注意:此控制字盡管是對端口C進(jìn)行操作,但此控制字必須寫入控制口。217精選課件C端口按位置位/復(fù)位控制字例:設(shè)控制口地址為22BH,對PC5進(jìn)行復(fù)位的指令段為:
MOVAL,0AH MOVDX,22BH
OUTDX,AL218精選課件8255A的工作方式——方式0方式0——根本輸入輸出A、B、CH、CL4個(gè)端口可以被分別設(shè)置或輸入、或輸出簡單的輸入輸出操作,可使用無條件數(shù)據(jù)讀寫方式實(shí)現(xiàn)與外設(shè)的交互可以將聯(lián)絡(luò)信號(hào)接入C口,實(shí)現(xiàn)查詢方式219精選課件方式0的特點(diǎn)四個(gè)端口中的任一端口既可作輸入口,也可作輸出口,各端口之間沒有必然的聯(lián)系。各個(gè)端口的輸入或輸出,可以有16種不同的組合。輸出是鎖存的,輸入是不鎖存的。220精選課件8255A的工作方式8088221精選課件8255A的工作方式——小結(jié)222精選課件§3可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8253-5
在微機(jī)系統(tǒng)和微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,經(jīng)常要求提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘以實(shí)現(xiàn)定時(shí)操作和延時(shí)控制,也需要對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。內(nèi)部定時(shí)是計(jì)算機(jī)本身運(yùn)行的時(shí)間基準(zhǔn)或時(shí)序關(guān)系,計(jì)算機(jī)每個(gè)操作都是按照嚴(yán)格的肘間節(jié)拍執(zhí)行的;外部定時(shí)是外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)某種功能時(shí)本身所需要的一種時(shí)序關(guān)系。223精選課件§3可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8253-5
本節(jié)要求了解8253-5的結(jié)構(gòu)和功能,認(rèn)識(shí)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器芯片內(nèi)部的三個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器,每個(gè)計(jì)數(shù)器都有自己的時(shí)鐘輸入CLK、計(jì)數(shù)輸出OUT和門控制信號(hào)GATE。能夠區(qū)別6種工作方式,并進(jìn)行工作方式的選擇和初始值計(jì)算。
224精選課件8253芯片的主要特點(diǎn)
可編程〔工作方式/計(jì)數(shù)值〕三個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道對初值進(jìn)行減一計(jì)數(shù)每個(gè)計(jì)數(shù)器可按二進(jìn)制/BCD計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)對象的最高頻率為2MHz每個(gè)計(jì)數(shù)器有6種不同的工作方式,均可由軟件來設(shè)定所有I/O都可與TTL兼容225精選課件8253芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理最高計(jì)數(shù)速率為2.6MHz內(nèi)部有3個(gè)計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器0、1、2每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有1個(gè)8位的控制存放器,1個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值存放器CR,1個(gè)計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE和1個(gè)輸出鎖存器OL執(zhí)行部件是一個(gè)16位的減法計(jì)數(shù)器226精選課件8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器外部特性D7~D0
數(shù)據(jù)線-CS
片選-RD
讀命令
-WR
寫命令
A1A0
端口選擇CLK
時(shí)鐘GATE
門控OUT
計(jì)數(shù)器輸出227精選課件8253的輸入信號(hào)組合與讀/寫操作方式的對應(yīng)關(guān)系228精選課件8253的邏輯結(jié)構(gòu)
229精選課件8253的邏輯結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯控制字存放器計(jì)數(shù)器初始化時(shí),先向計(jì)數(shù)初值存放器裝入初值,計(jì)數(shù)器啟動(dòng)后〔由GATE控制〕,在時(shí)鐘脈沖CLK的作用下,進(jìn)行減1計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)值減到0時(shí),輸出一個(gè)OUT信號(hào),計(jì)數(shù)結(jié)束。輸出信號(hào)的波形主要由工作方式?jīng)Q定,同時(shí)還受到GATE門控信號(hào)的控制。230精選課件計(jì)數(shù)通道內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)231精選課件計(jì)數(shù)通道內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)16〔8×2〕位初值存放器16〔8×2〕位計(jì)數(shù)器執(zhí)行部件減一計(jì)數(shù)16〔8×2〕位輸出鎖存器計(jì)數(shù)器的控制GATECLKOUT232精選課件8253的計(jì)數(shù)初值定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算定時(shí)時(shí)間=時(shí)鐘脈沖周期×預(yù)置的計(jì)數(shù)初值定時(shí)頻率=時(shí)鐘脈沖頻率÷預(yù)置的計(jì)數(shù)初值8253CLK輸入脈沖的最大頻率2MHz233精選課件8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器——編程控制字存放器234精選課件8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器——編程初始化操作〔三個(gè)通道單獨(dú)初始化〕寫入控制字選擇計(jì)數(shù)通道設(shè)置工作方式初值的訪問方式確定初值的數(shù)制〔二進(jìn)制/BCD〕計(jì)數(shù)器清零、OUT初始化寫入初值根據(jù)控制字的規(guī)定順序邊界235精選課件8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器——編程初始化操作——例8253基址:3F0H、通道0、方式3、BCD初值1234H編程方式字:00110111→3F6H初值:34H→3F0H、12H→3F0H236精選課件8253芯片的工作方式
可從輸出波形、啟動(dòng)觸發(fā)方式、計(jì)數(shù)過程中門控信號(hào)的影響加以區(qū)分先寫入控制字再寫計(jì)數(shù)初值控制字寫入時(shí),所有控制邏輯電路進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)初值寫入后,經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘周期,才開始計(jì)數(shù)在時(shí)鐘上升沿對GATE采樣,以檢測是何種觸發(fā)方式在時(shí)鐘的下降沿開始減1計(jì)數(shù)237精選課件§4串行接口通信串行通信接口是廣泛應(yīng)用于微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的另一類I/O接口,通常用于連接一些串行傳送的外圍設(shè)備,也廣泛用于計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程通信。本節(jié)在闡述串行通信的根本概念和串行通信接口原理的根底上,進(jìn)而介紹典型的可編程串行通信接口8251A的特性及其應(yīng)用。通過學(xué)習(xí),應(yīng)掌握并行通信與串行通信兩種通信方式的不同,深刻理解有關(guān)串行通信的一些根本知識(shí)、串行通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn),以及串行接口的根本原理和組成,并根本了解串行接口8251A的特性及應(yīng)用。238精選課件串行傳送的特點(diǎn)在一根傳輸線上即傳送數(shù)據(jù)又傳送聯(lián)絡(luò)信號(hào)有固定的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議:如需要解決位的判決、字的識(shí)別
線上的通信信號(hào)一般不是TTL電平,因此與CPU通信必需傳送信息的速率要求雙方約定239精選課件并行傳送與串行傳送串行接口和并行接口,均作為微機(jī)與外設(shè)中介,無非是傳輸方式不同,其接口結(jié)構(gòu)有共同之處。240精選課件接口結(jié)構(gòu)的共同之處面向CPU通過總線來完成,面向外設(shè)的那么通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)線和控制線來完成。241精選課件接口結(jié)構(gòu)的共同之處CPU與外設(shè)信息交互最主要的問題是速度協(xié)調(diào)問題,采取了以下幾種措施接口中均設(shè)置了數(shù)據(jù)存放器或鎖存器,以緩存數(shù)據(jù)接口中設(shè)置了命令存放器或工作方式存放器接口電路中設(shè)置了狀態(tài)存放器和相應(yīng)的握手線接口中設(shè)置了中斷申請電路242精選課件接口結(jié)構(gòu)的共同之處串口、并口的根本功能數(shù)據(jù)緩沖功能信號(hào)變換功能可編程功能錯(cuò)誤檢測功能尋址功能243精選課件接口結(jié)構(gòu)的不同之處并行傳送數(shù)據(jù)在多條1位寬傳輸線上同時(shí)由源傳送到目的有可編程和不可編程之分,可編程結(jié)構(gòu)居多近距離,速度快串行傳送數(shù)據(jù)在單條1位寬的傳輸線上,一位一位地按順序分時(shí)傳送有固定的數(shù)據(jù)格式遠(yuǎn)距離,本錢較低,速度較慢244精選課件串行接口的結(jié)構(gòu)通用收發(fā)器〔URT〕通用同步/異步收發(fā)器〔USART〕通用異步收發(fā)器〔UART〕結(jié)構(gòu)接收器〔RxD〕發(fā)送器〔TxD〕控制器245精選課件數(shù)據(jù)傳送的方向246精選課件數(shù)據(jù)傳送的方向單工〔Simplex〕兩端僅有發(fā)送器或接收器、一個(gè)通道僅能進(jìn)行一個(gè)方向的傳送半雙工〔HalfDuplex〕兩端具有發(fā)送器和接收器、但只有一個(gè)通道同一時(shí)刻僅能進(jìn)行一個(gè)方向的傳送可交替的進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送全雙工〔FullDuplex〕兩端具有發(fā)送器和接收器、且具有兩個(gè)通道同一時(shí)刻能進(jìn)行雙向傳送247精選課件信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)數(shù)據(jù)終端:UART、計(jì)算機(jī)一方;數(shù)據(jù)裝置:調(diào)制解調(diào)或其它數(shù)據(jù)設(shè)備一方;調(diào)制解調(diào)器解決長距離的數(shù)據(jù)傳送問題借助于網(wǎng)傳輸〔模擬信號(hào):音頻信號(hào)〕248精選課件249精選課件調(diào)制與解調(diào):MODEM調(diào)制解調(diào)作用:數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換調(diào)制:將二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制成相應(yīng)的音頻信號(hào)〔發(fā)送端〕解調(diào):對音頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)復(fù)原成數(shù)字信號(hào)〔接收端〕把發(fā)送代碼調(diào)制成正弦波長距離傳輸時(shí)考慮傳輸介質(zhì)的頻帶限制零MODEM方式:不需要調(diào)制解調(diào)器傳輸距離小于15米250精選課件數(shù)據(jù)傳送的方式根據(jù)在串行通信中,對數(shù)據(jù)流的分界、定時(shí)及同步的方法不同,對數(shù)據(jù)傳送的方式分類:異步方式發(fā)送和接收只需短時(shí)間內(nèi)同步的數(shù)據(jù)傳送傳送單元較小〔一般為一個(gè)Byte〕同步方式發(fā)送和接收需長時(shí)間內(nèi)同步的數(shù)據(jù)傳送傳送單元較大〔傳送一個(gè)包〕251精選課件信息的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)串行數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)距離傳輸過程中,因噪聲和干擾較大引起誤碼,直接影響通信系統(tǒng)的可靠性。為了保證高效而無過失地傳送數(shù)據(jù),對傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)是必不可少的重要環(huán)節(jié)。過失控制能力:通信系統(tǒng)的重要指標(biāo)檢錯(cuò):發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤奇偶校驗(yàn)、方陣碼、循環(huán)冗余碼〔CRC〕糾錯(cuò)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤之后,如何消除錯(cuò)誤反響重發(fā)方式、自動(dòng)糾錯(cuò)252精選課件奇偶校驗(yàn)主要對一個(gè)字符的傳送過程進(jìn)行校驗(yàn)。由CPU進(jìn)行處理。發(fā)送時(shí):在每一個(gè)字符的最高位后都附加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位;接收時(shí):檢查接收的字符〔連同奇偶校驗(yàn)位〕,假設(shè)“1〞的個(gè)數(shù)不符合規(guī)定,那么傳輸錯(cuò)。253精選課件波特率與波特率因子波特率單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)bits/sec〔b/s〕,波特常用標(biāo)準(zhǔn)波特率:110、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、……傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系:反比波特率因子發(fā)送/接收1位數(shù)據(jù)所需時(shí)鐘脈沖數(shù)一般Factor取1、16或64。254精選課件串行通信及其數(shù)據(jù)格式異步通信ASYNC〔AsynchronousDataCommunication〕起止式異步通信數(shù)據(jù)同步通信SYNC〔synchronousDataCommunication〕面向字符的同步通信數(shù)據(jù)格式面向比特的同步通信
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