微機(jī)原理簡答題

1、2021/6/161設(shè)計全地址譯碼電路中斷接口設(shè)計DMA傳送8253計數(shù)器（軟硬件）8253（8255）初始化編程8255系統(tǒng)連接2021/6/1622譯碼方式 全地址譯碼 部分地址譯碼2021/6/1633全地址譯碼 用全部的高位地址信號作為譯碼信號，使 得存儲器芯片的每一個單元都占據(jù)一個唯 一的內(nèi)存地址。2021/6/1644全地址譯碼例A19A18A17A16A15A14A13& 1CS11SRAM 6264CS2+5V011110002021/6/16556264芯片全地址譯碼例片首地片首地址址A19A12A0A19A12A00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01

2、 1 1 1 0 0 01 1 1 1 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1片尾地片尾地址址該6264芯片的地址范圍 = F0000HF1FFFH2021/6/1666全地址譯碼例 若已知某SRAM 6264芯片在內(nèi)存中的地址為： 3E000H3FFFFH 試畫出將該芯片連接到系統(tǒng)的譯碼電路。2021/6/1677全地址譯碼例 設(shè)計步驟： 寫出地址范圍的二進(jìn)制表示； 確定各高位地址狀態(tài)； 設(shè)計譯碼器。片首地片首地址址A19A12A0A19A12A00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 1 1 10 0 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1

3、 1 1 1 1 1 1 1片尾地片尾地址址2021/6/1688全地址譯碼例A19A18A17A16A15A14A13& 1CS1高位地址：高位地址：0011111SRAM 6264CS2+5V001111102021/6/1699部分地址譯碼 用部分高位地址信號（而不是全部）作為譯碼 信號，使得被選中存儲器芯片占有幾組不同 的地址范圍。2021/6/161010部分地址譯碼例兩組地址： F0000H F1FFFH B0000H B1FFFHA19A17A16A15A14A13&16264CS1111000高位地址：高位地址： 1110001011000，1111000202

4、1/6/161111應(yīng)用舉例 將SRAM 6264芯片與系統(tǒng)連接，使其地址范圍為：38000H39FFFH。 使用74LS138譯碼器構(gòu)成譯碼電路。2021/6/161212存儲器芯片與系統(tǒng)連接例 由題知地址范圍： 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1高位地址高位地址A19A12A02021/6/161313應(yīng)用舉例D0D7A0A12WEOECS1CS2A0A12MEMWMEMRD0D7A19G1G2AG2BCBA&A18A14A13A17A16A15VCCY02021/6/161414I/O譯碼的地址信號 當(dāng)接口只有一個端口時，16位地址線一般應(yīng) 全

5、部參與譯碼，譯碼輸出直接選擇該端口； 當(dāng)接口具有多個端口時，則16位地址線的高 位參與譯碼（決定接口的基地址），而低位 則用于確定要訪問哪一個端口。2021/6/161515I/O地址譯碼例 某外設(shè)接口有4個端口，地址為2F0H2F3H，由A15A2譯碼得到，而A1、A0用來區(qū)分接口中的4個端口。試畫該接口與系統(tǒng)的連接圖。2021/6/161616I/O地址譯碼例 地址范圍： 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1任意狀態(tài)任意狀態(tài)A11片內(nèi)地址片內(nèi)地址圖中不接入圖中不接入2021/6/161717I/O地址譯碼例 譯碼電路圖： 1A111

6、1A1010A1818A3 3A2 2A9 9A7 7A4 4&CEA1 1A0 0接口芯片接口芯片IORIOW&2021/6/161818查詢工作方式例外設(shè)狀態(tài)端口地址為03FBH，第5位(bit5)為狀態(tài)標(biāo)志（=1忙，=0準(zhǔn)備好）外設(shè)數(shù)據(jù)端口地址為03F8H，寫入數(shù)據(jù)會使?fàn)顟B(tài)標(biāo)志置1 ；外設(shè)把數(shù)據(jù)讀走后又把它置0。試畫出其電路圖，并將DATA下100B數(shù)據(jù)輸出。2021/6/1619狀態(tài)端口狀態(tài)端口D5D7-D0A9|A31&A15|A1013F8HA2A1A0GG2AG2BCBA74LS138Y01D7-D0CPQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q074LS273外外設(shè)

7、設(shè)D7D6D5D4D3D2D1D0BUSYY33FBHIOWIOR狀態(tài)端口地址：狀態(tài)端口地址：0000 0011 1111 1011數(shù)據(jù)端口地址：數(shù)據(jù)端口地址：0000 0011 1111 10002021/6/1620 LEA SI,DATA MOV CX,100AGAIN : MOV DX,03FBHWAITT：IN AL,DX TEST AL,20H JNZ WAITT MOV DX,03F8H MOV AL，SI OUT DX，AL INC SI LOOP AGAIN HLT 讀狀態(tài)讀狀態(tài) 進(jìn)行一次傳送進(jìn)行一次傳送Bit5=1?傳送完否傳送完否? ? 修改地址指針修改地址指針 初始化初

8、始化YNNY 結(jié)結(jié) 束束控制程序控制程序2021/6/1621查詢工作方式 優(yōu)點(diǎn)： 軟硬件比較簡單 缺點(diǎn)： CPU效率低，數(shù)據(jù)傳送的實時性差，速度較慢21YN 1號外設(shè)YYYNNN對1號外設(shè)服務(wù)對2號外設(shè)服務(wù)對3號外設(shè)服務(wù)對n號外設(shè)服務(wù)準(zhǔn)備就緒？ 2號外設(shè) 3號外設(shè) n號外設(shè)準(zhǔn)備就緒？準(zhǔn)備就緒？準(zhǔn)備就緒？2021/6/162222三、中斷控制方式 特點(diǎn)： 外設(shè)在需要時向CPU提出請求，CPU再去為它 服務(wù)。服務(wù)結(jié)束后或在外設(shè)不需要時，CPU可 執(zhí)行自己的程序。 優(yōu)點(diǎn)： CPU效率高，實時性好，速度快。 缺點(diǎn)： 程序編制相對較為復(fù)雜。2021/6/162323以上三種I/O方式的共性 信息的傳送

9、均需通過CPU 軟件： 外設(shè)與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送是通過CPU執(zhí)行程序來完成的（PIO方式）； 硬件： I/O接口和存儲器的讀寫控制信號、地址信號都是由CPU發(fā)出的。 缺點(diǎn)： 程序的執(zhí)行速度限定了傳送的最大速度2021/6/162424四、DMA控制方式 特點(diǎn)： 外設(shè)直接與存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 ，CPU不再擔(dān)當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹薪檎撸?總線由DMA控制器（DMAC）進(jìn)行控制（CPU要放棄總線控制權(quán)），內(nèi)存/外設(shè)的地址和讀寫控制信號均由DMAC提供。2021/6/162525DMA控制方式DMAC外設(shè)外設(shè)接口接口CPUQRDMEMDACKHOLDHLDABUS控制信號控制信號地址信號地址信號2021/6/

10、162626DMA控制方式的工作過程 外設(shè)向DMA控制器發(fā)出“DMA傳送請求”信號 DRQ； DMA控制器收到請求后，向CPU發(fā)出“總線請 求”信號HOLD； CPU在完成當(dāng)前總線周期后會立即發(fā)出HLDA 信號，對HOLD信號進(jìn)行響應(yīng)； DMA控制器收到HLDA信號后，就開始控制總 線，并向外設(shè)發(fā)出DMA響應(yīng)信號DACK。2021/6/162727DMA控制方式工作過程例 例：從外設(shè)向內(nèi)存?zhèn)魉腿舾勺止?jié)數(shù)據(jù) DMAC向I/O接口發(fā)出讀信號； 向地址總線上發(fā)出存儲器的地址； 發(fā)出存儲器寫信號和AEN信號； 傳送數(shù)據(jù)并自動修改地址和字節(jié)計數(shù)器 判斷是否需要重復(fù)傳送操作; 若數(shù)據(jù)傳送完，DMA控制器撤

11、銷發(fā)往CPU的HOLD信號； CPU檢測到HOLD失效后，則撤銷HLDA信號，并在下一時鐘周期重新開始控制總線。2021/6/162828DMA工作方式 周期竊取： 每個DMA周期只傳送一個字節(jié)或一個字就立即釋放總線。 數(shù)據(jù)塊傳送： DMAC在申請到總線后，將一塊數(shù)據(jù)傳送完后才釋放總線，而不管中間DREQ是否有效。 直接存取方式： DMA的數(shù)據(jù)傳送請求直接發(fā)到主存儲器，在得到響應(yīng)后，整個工作過程在DMA控制器中由硬件完成。2021/6/1629周期竊取的DMA方式：NYN允許允許DMADMAC請求總線請求總線CPU響應(yīng)響應(yīng), DMAC獲總線控制權(quán)獲總線控制權(quán)DMA傳送一個數(shù)據(jù)傳送一個數(shù)據(jù)塊結(jié)束

12、？塊結(jié)束？釋放總線至少一個總線周期釋放總線至少一個總線周期地址增量，計數(shù)器減量地址增量，計數(shù)器減量DMAC釋放總線釋放總線Y測試測試I/O的的DREQ DMA請求？請求？2021/6/163030DMA控制方式 數(shù)據(jù)傳輸由DMA硬件來控制，數(shù)據(jù)直接在內(nèi)存和外設(shè)之間交換，可以達(dá)到很高的傳輸速率。 控制復(fù)雜，硬件成本相對較高。2021/6/163131中斷響應(yīng) 向中斷源發(fā)出INTA中斷響應(yīng)信號； 關(guān)中斷 保護(hù)硬件現(xiàn)場 將FLAGS壓入堆棧 保護(hù)斷點(diǎn) 將CS、IP壓入堆棧 獲得中斷服務(wù)程序入口地址由由硬硬件件系系統(tǒng)統(tǒng)完完成成2021/6/163232中斷服務(wù)子程序完成的工作 關(guān)中斷，保護(hù)現(xiàn)場，保護(hù)斷

13、點(diǎn)，找入口地址 保護(hù)軟件現(xiàn)場（參數(shù)） 開中斷（STI） 中斷處理 關(guān)中斷（CLI） 恢復(fù)現(xiàn)場 中斷返回2021/6/1633中斷處理過程流程33中斷請求識別中斷源關(guān)中斷保護(hù)硬件現(xiàn)場保護(hù)斷點(diǎn)確定中斷服務(wù)程序入口地址保護(hù)軟件現(xiàn)場開中斷執(zhí)行中斷服務(wù)程序關(guān)中斷恢復(fù)軟件現(xiàn)場恢復(fù)斷點(diǎn)開中斷中斷返回恢復(fù)硬件現(xiàn)場2021/6/163434結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 每個計數(shù)器含 控制寄存器1616位初值寄存器位初值寄存器1616位計數(shù)寄存器位計數(shù)寄存器存放控制命令字存放控制命令字n內(nèi)部內(nèi)部3個計數(shù)器均為減法計數(shù)器個計數(shù)器均為減法計數(shù)器n根據(jù)計數(shù)脈沖的頻率及需要定時的時間長度確定計數(shù)初值根據(jù)計數(shù)脈沖的頻率及需要定時的時間長度確定

14、計數(shù)初值相同端口地址相同端口地址存放計數(shù)初值存放計數(shù)初值計數(shù)初值計數(shù)初值2021/6/163535外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 三個可獨(dú)立工作的16位定時/計數(shù)器，一個控制寄存器。共占用4個端口地址，4個端口的地址編碼： A1 A0 0 0 CNT0 0 1 CNT1 1 0 CNT2 1 1 控制寄存器引線引線2021/6/1636365. 8253的應(yīng)用 與系統(tǒng)的連接 初始化程序設(shè)計 寫入控制字 置計數(shù)初值2021/6/163737與系統(tǒng)的連接示意CLKGATEOUTD0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器高高位位地地址址外設(shè)外設(shè)8253外部時鐘外部時鐘門控信號門控信號202

15、1/6/163838應(yīng)用中的注意點(diǎn) 每一次啟動計數(shù)，需有兩次寫操作： 寫控制字 寫計數(shù)器初值 如果初值為8位字長，則一次寫入；若初值為16位字長，則 需兩次寫入 每個計數(shù)器的控制命令字均送入控制寄存器 各計數(shù)器的計數(shù)初值送到該計數(shù)器的計數(shù)寄存器及 初值寄存器；2021/6/163939初始化程序流程寫控制字寫控制字寫計數(shù)值低寫計數(shù)值低8位位寫計數(shù)值高寫計數(shù)值高8位位*非必須非必須2021/6/164040初始化程序流程 當(dāng)有兩個以上計數(shù)器被應(yīng)用時的初始化程序設(shè)計流程：初始化初始化CNT0初始化初始化CNT1初始化初始化CNT2寫寫CNT0控制字控制字寫寫CNT0計數(shù)初值計數(shù)初值2021/6/1

16、64141初始化程序流程寫入全部計數(shù)器控制字寫入全部計數(shù)器控制字寫寫CNT0計數(shù)初值計數(shù)初值寫寫CNT1計數(shù)初值計數(shù)初值寫寫CNT2計數(shù)初值計數(shù)初值原則：原則：u先寫入控制字先寫入控制字u后寫入計數(shù)初值后寫入計數(shù)初值2021/6/1642428253應(yīng)用例一 采用8253作定時/計數(shù)器，其接口地址為0120H0123H。 輸入8253的時鐘頻率為2MH。要求： CNT0每10ms輸出一個CLK周期寬的負(fù)脈沖 CNT1輸出10KHz的連續(xù)方波信號 CNT2在定時5ms后產(chǎn)生輸出高電平 畫線路連接圖，并編寫初始化程序. 工作的計數(shù)器工作的計數(shù)器工作方式工作方式計數(shù)初值計數(shù)初值啟動方式啟動方式計數(shù)脈

17、沖頻率計數(shù)脈沖頻率2021/6/1643438253應(yīng)用例 計算計數(shù)初值： CNT0：10ms/0.5us=20000 CNT1：2 MHz/10KHz=200 CNT2： 5ms/0.5us=10000 確定控制字： CNT0：方式2，16位計數(shù)值 CNT1：方式3，低8位計數(shù)值 CNT2：方式0，16位計數(shù)值0011010001010110101100002021/6/1644448253應(yīng)用例CLK0GATE0OUT1D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT22021/6/1645458253

18、應(yīng)用例初始化程序初始化程序CNT0：MOV DX，0123HMOV AL，34HOUT DX，ALMOV DX，0120HMOV AX，20000OUT DX，ALMOV AL，AHOUT DX，ALCNT1： CNT2： 2021/6/1646468253應(yīng)用例二 安全檢測和報警控制系統(tǒng)。2021/6/1647478253應(yīng)用例二 初始狀態(tài)下，D觸發(fā)器的Q端輸出低電平； 系統(tǒng)通過三態(tài)門循環(huán)讀取檢測器狀態(tài)，有異常出現(xiàn)時，檢測器輸出高電平。此時在D觸發(fā)器的Q端輸出高電平，啟動8253計數(shù)器的通道0輸出100Hz的連續(xù)方波信號，使報警燈閃爍，直到有任意鍵按下時停止； 使計數(shù)器停止輸出方波的方法是在

19、Q端輸出低電平。CLK0的輸入脈沖為2MHz。要求： 設(shè)計8253的譯碼電路； 編寫8253計數(shù)器的初始化程序及實現(xiàn)上述功能的控制程序。 2021/6/164848例二解 8253地址范圍： 0011 1110 00000011 1110 0011 譯碼電路：G1G2AG2BCBA&11IOWIORA9A5:A11A10A4A3A2Y02021/6/164949例二解 8253計數(shù)初值： 2MHz/100Hz=20000 8253工作方式： 方式3n8253初始化程序：初始化程序：nMOV DX，3E3HnMOV AL，00110110nOUT DX，ALnMOV DX，3E0HnMO

20、V AX，20000nOUT DX，ALnMOV AL，AHnOUT DX，AL 2021/6/165050例二解控制程序控制程序 XOR AL，AL MOV DX，3E5H OUT DX，AL MOV DX，3E4HNEXT：IN AL，DX AND AL，01H JZ NEXT MOV DX，3E5H MOV AL，2 OUT DX，ALGOON：MOV AH，1 INT 16H JZ GOON XOR AL，AL OUT DX，AL MOV AH，4C INT 21H 2021/6/165151三、可編程并行接口82552021/6/165252并行接口8255的特點(diǎn)： 通道型接口 含3

21、個獨(dú)立的8位并行輸入/輸出端口，各 端口均具有數(shù)據(jù)的控制和鎖存能力 可通過編程，設(shè)置各端口工作在某一確定 狀態(tài)下。WRD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7RDCSGNDA1A0PA4PA5PA6PA7PB5PB6PB4PB3RESETPB1PB2PB0PC3PC2PC1PC0PC4PC5PC6PC7PA2PA1PA05101535302521PA32021/6/1653531. 引線連接系統(tǒng)端的主要引線： D0-D7 CS RD WR A0，A1 REAST A1 A00 0 A端口端口0 1 B端口端口1 0 C端口端口1 1 控制寄存器控制寄存器2021/6/165454引線連接外

22、設(shè)端的引腳： PA0 PA7 PB0 PB7 PC0 PC7分別對應(yīng)分別對應(yīng)A、B、C三個端口三個端口2021/6/1655558255與系統(tǒng)的連接示意圖D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器8255A口口B口口C口口D0D7外外 設(shè)設(shè)2021/6/1656563. 工作方式基本輸入/輸出方式（方式0）選通工作方式（方式1）雙向傳送方式（方式2）2021/6/165757方式0： 相當(dāng)于三個獨(dú)立的8位簡單接口 各端口既可設(shè)置為輸入口，也可設(shè)置為輸出 口，但不能同時實現(xiàn)輸入及輸出 C端口可以是一個8位的簡單接口，也可以分為 兩個獨(dú)立的4位端口 常用于連接簡單外設(shè)，適于無

23、條件或查詢方式2021/6/165858方式0的應(yīng)用： 習(xí)慣上： A端口和B端口作為8位數(shù)據(jù)的輸入或輸出口 C口的某些位作為狀態(tài)輸入 注： 若使C端口低4位中某一位作為輸入口，則低4位中其他位都應(yīng)作為輸入口。同時可設(shè)高4位作為輸出。2021/6/1659598255工作于方式0的連接示意圖D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器8255PA0 |PA7B口口PC0D0D7數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)外設(shè)外設(shè)1外設(shè)外設(shè)22021/6/16608255應(yīng)用例： 8086CPU通過8255實施監(jiān)控。8255端口地址為1020H-1023H，啟動操作由端口B的PB7控制（高電平有效

24、），端口A輸入8個監(jiān)控點(diǎn)的狀態(tài)（每個引腳接一個監(jiān)控點(diǎn)），只要其中任一路出現(xiàn)異常情況（高電平），系統(tǒng)就通過與PC0相連的信號燈報警（高電平燈亮），要求信號燈亮滅3次。要求： 設(shè)計系統(tǒng)線路圖，要求用138譯碼器設(shè)計譯碼電路； 編寫8255初始化程序及啟動、測試和報警控制程序602021/6/1661 地址范圍： 0001 0000 0010 00XX612021/6/1662控制程序 MOV DX，1023H MOV AL，1001X000B OUT DX，AL MOV AL，0 OUT DX，AL MOV DX，1021H MOV AL，80H OUT DX，ALA：MOV DX，1020H I

25、N AL，DX CMP AL，0 JZ A62 MOV CX，3 MOV DX，1022H MOV AL，1B：OUT DX，AL INC AL CALL DELAY MOV AL，0 LOOP B JMP A2021/6/166363模擬量I/O通道：模擬接口電路的任務(wù)模擬接口電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)0010110110101100工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程傳傳感感器器放大放大濾波濾波多路轉(zhuǎn)換多路轉(zhuǎn)換&采樣保持采樣保持A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換放大放大驅(qū)動驅(qū)動D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換輸出輸出接口接口微微型型計計算算機(jī)機(jī)執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)輸入輸入接口接口物理量物理量變換變換信號信號處理處理信號信號變換變換I/O接口接口輸入通道輸入通道輸出通道輸出通道變變送送器器2021/6/166464模擬量的輸入通道 傳感器（Transducer） 非電量電壓、電流 變送器（Transformer） 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號 信號處理（Signal Processing） 放