微机原理及应用答案CH05(定时与计数 8253).doc

CH05 定时与计数习题与思考题1什么叫端口? 端口通常有哪几种? 各有什么特点？ 解答：为了提供CPU 与扩展部件和接口电路直接进行操作的“通道”，每个部件或接口内部都包含有一组寄存器，这些寄存器通常称为端口，每个端口有一个端口地址。当CPU 与它们进行通信时，不同的信息通过不同的端口地址与不同的寄存器进行交互。端口通常分为三类：用来传输数据的称为数据端口；用来存放设备或者部件状态的称为状态端口；用来存放CPU 发出的命令的称为控制端口。CPU 通过数据端口完成数据传输， 因此，数据端口一般是可读可写的；CPU 通过状态端口可以检测外设和接口部件当前的状态，因此，状态端口一般是只读的；CPU 通过控制端口传输命令以便控制接口和设备的动作，因此，控制端口一般是只写的。2试说明8253 的内部结构包括哪几个主要功能模块？ 解答：(1) 数据总线缓冲器。这是8253 与CPU 数据总线连接的8 位、双向、三态缓冲器。CPU 用输入输出指令对8253 进行读写的所有信息都是通过该缓冲器传送的，内容包括： . CPU 在初始化编程时写入8253 的控制字。. CPU 向8253 的某一通道写入的计数值。. CPU 从某一个通道读取的计数值。(2) 读/写控制逻辑。这是8253 内部操作的控制部分。它接收输入的信号（ CS 、WR 、RD 、A1、A0），以实现片选、内部通道选择（见表5-1）以及对相关端口的读/写操作。(3) 控制字寄存器。在对8253 进行初始化编程时，该寄存器存放由CPU 写入的控制字， 由此控制字来决定所选中通道的工作方式。此寄存器只能写入不能读出。(4) 计数器0，计数器1，计数器2。这是三个独立的计数器/定时器通道，各自可按不同的工作方式工作。每个通道内部均包含一个16 位计数初值寄存器、一个16 位减法计数器和一个16 位锁存器。其中，计数初值寄存器用来存放初始化编程时由CPU 写入的计数初值。减法计数器从计数初值寄存器中获得计数初值，进行减法计数，当预置值减到零或1（视工作方式而定） 时，OUT 输出端的输出信号将有所变化。正常工作时，锁存器中的内容随减法计数器的内容而变化，当有通道锁存命令时，锁存器便锁定当前内容以便CPU 读取，CPU 可用输入指令读取任一计数器的当前计数值，通道锁存器中的内容被CPU 读走之后，就自动解除锁存继续随减法计数器而变化。38253 芯片共有几种工作方式？每种工作方式各有什么特点？ 解答：8253 共有6 种工作方式，各工作方式下的工作状态是不同的，输出的波形也不同。方式0 和方式4 这两种工作方式的相同之处是： 当控制字写入控制字寄存器，接着再写入计数初值后，通道开始减1 计数，要求此时GATE 信号一直保持高电平。 计数器只计一遍。当计数到0 后，通道并不自动恢复计数初值重新计数，只有在用户重新编程写入新的计数值后，通道才开始新的计数，因此我们称其为软件触发方式。 通道是在写入计数值后的下一个时钟脉冲才将计数值装入计数器开始计数。因此， 如果设置计数初值为N，则输出信号OUT 是在Nl 个CLK 周期后才有变化。 在计数过程中，可由门控信号GATE 控制暂停。当GATE=0 时，计数暂停，OUT 输出不变，当GATE 变高后继续接着计数。 在计数过程中可以改变计数值。若是8 位计数，在写入新的计数值后，计数器将立即按新的计数值重新开始计数。如果是16 位计数，在写入第一个字节后，计数器停止计数， 在写入第二个字节后，计数器按照新的计数值开始计数，即改变计数值是立即有效的。这两种工作方式的不同之处是： 当控制字写入控制字寄存器后，OUT 输出的初始状态不同。方式0 是由高电平变低电平，而方式4 则是由低电平变高电平。 计数到“0”时OUT 输出的变化不同。方式0 是使OUT 输出变高并保持不变等待下次软件触发，方式4 则是使OUT 输出一个CLK 的负脉冲后变高并保持不变等待下次软件触发。方式1 和方式5 这两种工作方式的相同之处是： 当控制字写入控制字寄存器，接着再写入计数初值后，通道并不开始计数，只有在GATE 信号触发以后，通道才开始减1 计数，因此我们称其为硬件触发方式。 当计数器计数到0 后，通道并不自动恢复计数初值重新计数，但是如果GATE 信号再次触发，通道则自动恢复计数初值重新计数。也就是说，GATE 信号每触发一次，通道就自动恢复计数初值重新计数一次。 在计数过程中，CPU 可编程改变计数值，但这时的计数过程不受影响，只有当再次由GATE 信号触发时，计数器才开始按新输入的计数值计数，即改变计数值是下次有效的。这两种工作方式的不同之处是： 虽然当控制字写入控制字寄存器后，OUT 输出的初始状态相同，但在GATE 触发以后，OUT 输出的状态不同，方式1 是由高电平变低电平，而方式5 则保持为高电平。 计数到“0”时OUT 输出的变化不同。方式1 是使OUT 输出变高并保持不变等待下次硬件触发，方式5 则是使OUT 输出一个CLK 周期的负脉冲后变高并保持不变等待下次硬件触发。方式2 和方式3 这两种工作方式的相同之处是： 当控制字写入控制字寄存器后，OUT 输出的初始状态相同都是由低变高。接着再写入计数初值后，通道开始减1 计数，要求此时GATE 信号一直保持高电平。 当计数到1 或0 后，通道会自动恢复计数初值重新开始计数，从而产生连续周期性输出波形，如果设置计数初值为N，则周期为N 个CLK。 在计数过程中，可由门控信号GATE 控制停止计数。当GATE=0 时，停止计数，OUT 输出变高，当GATE 变高后，计数器将重新装入计数初值开始计数。 在计数过程中可以改变计数值，如果此时GATE 维持为高，这对正在进行的计数过程没有影响，但在计数到1 或0 后，通道自动恢复计数初值重新开始计数时将按新的计数值计数。但如果此时GATE 出现上升沿，那么，在下一个CLK 周期，新的计数值将被装入计数器开始计数。这两种工作方式的不同之处是： 方式2 当计数器减到1 时，输出OUT 变低，经过一个CLK 周期后恢复为高，且计数器开始重新计数。如果计数初值为N，则输出波形为N-1 个CLK 周期为高电平，一个CLK 周期为低电平。 方式3 输出为方波，但情况也有所不同： 若计数值为偶数，则输出为标准方波，N/2 个CLK 周期为高电平，N/2 个CLK 周期为低电平。如果计数值N 是奇数，则输出有(N+1)/2 个CLK 周期为高电平，(N-1)/2 个CLK 周期为低电平，即OUT 为高电平将比其为低电平多一个CLK 周期时间。4若选用8253 通道2，工作在方式1，按二进制计数，计数值为5432。设端口地址为D8H DBH，完成初始化编程。如果计数值改为65536 呢？如果此时又增选8253 通道0，工作在方式0，按BCD 码计数，计数值为2000，再完成对通道0 的初始化编程。解答：编程如下。MOV AL,1011 0010B;(B2H) MOV DX,00DBH OUT DX,AL MOV AX,5432 MOV DX,00DAH OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL ;计数值为65536 MOV AL,1011 0010B;(B2H) MOV DX,00DBH OUT DX,AL MOV AX,0000H MOV DX,00DAH OUT DX,AL OUT DX,AL ；增加通道0 MOV AL,0010 0001B;(20H)/ 0011 0001B;(31H) MOV DX,00DBH OUT DX,AL MOV AL,20H；/00H MOV DX,00D8H OUT DX,AL； ；/MOV AL,20H ；/OUT DX,AL 5某微机系统与CRT通讯中，采用异步方式，利用8253 芯片的通道1 产生发送和接收时钟， 时钟频率为50KHz。设8253 的通道1 的CLK1=1.2288MHz，端口地址为80H83H，试写出8253 的初始化程序。解答：TOUT=N* TCLK(或fCLK=N*fOUT) N=1.2288MHz/50KHz=24.576 ；只能用方式3 来产生时钟信号MOV AL,0101 0110B;(56H) MOV DX,0083H OUT DX,AL MOV AL,25H MOV DX,81H OUT DX,AL 6某系统中CPU 为8088，外接一片8253 芯片，要求通道2 提供一个定时启动信号，定时时间为10ms，通道2 的工作时钟频率为2MHz。同时在通道0 接收外部计数事件输入， 计满100 个输出一个负脉冲。试完成硬件连线和初始化程序。解答：TOUT=N* TCLK(或fCLK=N*fOUT) N=10 ms /(1/2MHz) =20000 ；2 号计数器MOV AL,10110B;(B0H) MOV DX,0083H OUT DX,AL MOV AX,20000 MOV DX,82H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL ;0 号计数器，只能用方式2 MOV AL,0001 100B;(14H/1CH) MOV DX,0083H OUT DX,AL MOV AL,100 MOV DX,80H OUT DX,AL 7在出租车计价系统中，需要统计车轮转动的圈数，假设已有一个外部电路，车轮每转一圈就可以输出一个脉冲，根据计价规则，车轮每转120 圈，要通知CPU 进行一次计价更新。现在系统拟采用8253 作为计数器使用，CPU 采用8086，试完成硬件设计和8253 的初始化。（外部电路仅标明输出端即可，不需设计具体电路。不需进行CPU 方面的具体计价计算，仅通知CPU 即可） 解答： 8现在要用一片8253 进行脉宽测量，欲测量的脉宽大约是1ms。此时，欲测量的脉冲信号可接在8253 相应通道的哪个引脚？采用什么工作方式？试完成测量所需的硬件和软件设计（假设提供有两路时钟信号可以使用：1MHz 和10KHz）。CH06 输入输出控制习题与思考题1CPU 与外设之间的数据传输控制方式有哪几种？何谓程序控制方式？它有哪两种基本方式？请分别用流程图的形式描述其处理过程。2采用用查询方式将数据区DATA开始的100 个字节数据在FCH端口输出，设状态端口地址为FFH，状态字的D0位为1 时表示外设处于“忙”状态。试编写查询程序。3何谓中断优先级，它对于实时控制有什么意义？有哪几种控制中断优先级的方式？ 4什么叫DMA 传送方式? 其主要步骤是什么？试比较DMA 传输、查询式传输及中断方式传输之间的优缺点和适用场合? 5什么是中断向量？中断向量表的功能是什么？已知中断源的中断类型码分别是84H 和FAH，它们所对应的中断向量分别为：2000H:1000H, 3000H:4000H, 这些中断向量应放在中断向量表的什么位置？如何存放？ 编程完成中断向量的设置。解答：中断向量-；中断向量表-。84H 的位置：210H213H；FAH 的位置：3E8H3EBH 0000：210H 00 10 00 20 0000：3E8H 00 40 00 30 PUSH DS MOV DX,2000H MOV DS,DX MOV DX,1000H MOV AL,84H MOV AH,25H INT 21H ； MOV DX,3000H MOV DS,DX MOV DX,4000H MOV AL,0FAH MOV AH,25H INT 21H POP DS 6试结合8086/8088CPU 可屏蔽中断的响应过程，说明向量式中断的基本处理步骤。解答：接口发中断请求信号（中断请求），若有中断优先级判别，进行判优；当前指令执行完后，CPU 进行中断回答（中断响应）；中断类型号N 送CPU；当前的PSW、CS、IP 推入堆栈；清除IF 和TF；（4*N）作为IP，（4*N+2）作为CS；中断子程序执行（中断服务）；开中断；IRET 指令使IP、CS 和PSW 弹出堆栈；返回被中断的程序（中断返回）。7在中断响应总线周期中，第一个INTA 脉冲向外部电路说明什么？第二个INTA 脉冲呢？ 解答：第一个INTA 脉冲- 使IRR 的锁存功能失效。(目的是防止此时再来中断导致中断响应的错误)，到第二个INTA 时恢复有效。使ISR 的相应位置位，表示已为该中断请求服务。使IRR 相应位清0。第二个INTA 脉冲- 送中断类型码，中断类型码由用户编程和中断请求引脚的编码共同决定，详见编程部分。如果8259A 工作在中断自动结束方式，则此时清除ISR 的相应位。8中断处理的主要步骤有哪些？试说明每一步的主要动作。9如果8259A按如下配置：不需要ICW4，单片，中断请求边沿触发，则ICW1的值为多少？。如要求产生的中断类型码在70H77H之间，则ICW2的值是多少？ 解答：ICW1=1 010B；ICW2=0111 0B 10在上题中，假设8259A 的端口地址为00H 和01H，采用中断自动结束，固定优先级， 完成对该8259A 的初始化。解答：初始化程序如下。MOV AL,1 010B； OUT 00H,AL；ICW1 MOV AL,0111 0B； OUT 01H,AL；ICW2 (MOV AL,0000 011B;ICW4 OUT 01H,AL;前提ICW1=1 011B） MOV AL,00H OUT 00H,AL；OCW2 11如果8259A用在80386DX系统中，采用一般的EOI，缓冲模式，主片，特殊全嵌套方式， 则ICW4的值是什么？ 解答：ICW4=0001 1101B 12如果OCW2等于67H，则允许何种优先级策略？为什么？ 解答：67H=0110 0111B，固定优先级。13某系统中CPU为8088，外接一片8259A作为中断控制器，五个中断源分别从IR0IR4以脉冲方式引入系统，中断类型码分别为48H4CH，中断服务子程序入口的偏移地址分别为2500H，4080H，4C05H，5540H和6FFFH，段地址均是2000H，允许它们以非中断自动结束方式，固定优先级工作