微机原理重要芯片

1、微机原理重要芯片微机原理重要芯片1、8253第第9章章 教学重点教学重点教学重点教学重点 8253的引脚和的引脚和6种工作方式种工作方式 8253的编程的编程 8253在控制系统中的应用在控制系统中的应用9.1 8253/8254定时计数器定时计数器3个独立的个独立的16位计数器通道位计数器通道每个计数器有每个计数器有6种工作方式种工作方式按二进制（最大计数值可达按二进制（最大计数值可达65535）或十）或十进制（进制（BCD码）计数（最大计数值可达码）计数（最大计数值可达9999）8254是8253的改进型9.2 8253的方式控制字的方式控制字计数器计数器读写格式读写格式工作方式工作方式数

2、制数制D7D6D5D4D3D2D1D0示例在对在对8253的初始化编程中，先向其控制字寄存的初始化编程中，先向其控制字寄存器写入一个控制字，以规定器写入一个控制字，以规定8253的工作方式。的工作方式。控制字格式如下：控制字格式如下：00 计数器001 计数器110 计数器211 非法00 计数器锁存命令 01 只读写低字节10 只读写高字节11 先读写低字节 后读写高字节000 方式0001 方式1010 方式2011 方式3100 方式4101 方式50 二进制1 十进制方式方式0 计数结束中断计数结束中断GATEOUTCLK 031244方式0WR设定工作方式设定计数初值计数值送入计数器

3、计数过程计数结束在这种方式下，当在这种方式下，当CPU写入控制字写入控制字CW后后(WR上上升沿升沿)，OUT立即变低电平（即使没写入初值），立即变低电平（即使没写入初值），当写入初值后计数器开始计数，如下图所示。当写入初值后计数器开始计数，如下图所示。 方式方式0 计数结束中断（续）计数结束中断（续）0方式的特点：方式的特点：计数器只计一遍数；计数器只计一遍数；计数是在写入计数值后的计数是在写入计数值后的CLK的下降沿才开始的；的下降沿才开始的；计数过程中，当计数过程中，当GATE=0时，计数暂停；时，计数暂停；GATE=1时，接着计数；时，接着计数；在计数过程中，若改变初值，计数器将重新开

4、始计数；在计数过程中，若改变初值，计数器将重新开始计数；3设定工作方式设定计数初值硬件启动计数值送入计数器计数过程计数结束GATEOUTCLK 031244方式1WR当当CPU写入控制字后写入控制字后(WR上升沿上升沿)，OUT保持保持高电平，写入初值后并不开始计数，直到门控高电平，写入初值后并不开始计数，直到门控脉冲脉冲GATE启动后的下一个启动后的下一个CLK的下降沿才开的下降沿才开始计数，如下图所示。始计数，如下图所示。 若计数初值为若计数初值为N，则单拍脉冲宽度为，则单拍脉冲宽度为N个输入脉冲间隔：个输入脉冲间隔：当计数到当计数到0后，可再次由后，可再次由GATE触发启动下一次计数；触

5、发启动下一次计数；在计数过程中，可通过在计数过程中，可通过GATE脉冲再触发。在再触发脉冲上升沿脉冲再触发。在再触发脉冲上升沿后的一个后的一个CLK的下降沿，计数器重新开始计数的下降沿，计数器重新开始计数在计数过程中，若改变初值，计数器不受影响。若再次由在计数过程中，若改变初值，计数器不受影响。若再次由GATE触发，则以新的计数值开始计数（即计数值是下次有效）。触发，则以新的计数值开始计数（即计数值是下次有效）。 方式方式2 频率发生器（分频器）频率发生器（分频器）03124GATEOUTCLK 4方式2031240312403124WR当当CPU写入控制字后（写入控制字后（WR上升沿），上升

6、沿），OUT变为高电平，写变为高电平，写入初值后立即自动开始计数，在计数过程中入初值后立即自动开始计数，在计数过程中OUT一直保持高一直保持高电平，直到计数器减到电平，直到计数器减到时时OUT变为低，经过一个变为低，经过一个CLK后，后，OUT又变为高，且计数器重新开始工作。如下图所示。又变为高，且计数器重新开始工作。如下图所示。 方式方式3 方波发生器方波发生器03124GATEOUTCLK 4方式3031240312403124WR当当CPU写入控制字后，写入控制字后，OUT变为高电平，写入初值变为高电平，写入初值后立即自动开始计数，在计数过程中后立即自动开始计数，在计数过程中OUT保持高

7、；保持高；当计数到一半值时当计数到一半值时OUT变低，直至计数器到变低，直至计数器到 时时OUT又变高，重新开始下次计数，如下图所示。又变高，重新开始下次计数，如下图所示。 方式方式4 软件触发选通信号软件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式4223331 0WR当当CPU写入控制字后，写入控制字后，OUT变为高电平，写入初值后立即计始变为高电平，写入初值后立即计始计数计数(相当于软件启动相当于软件启动)，当计数到，当计数到0时时OUT变低，经过一个变低，经过一个CLK后后OUT又变高，停止计数，在下又变高，停止计数，在下次写入初值后才重新计次写入初值后才重新计数，如图所示。数，如

8、图所示。 方式方式5 硬件触发选通信号硬件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式52233311 0WR工作过程工作过程当当CPU写入控制字后，写入控制字后，OUT变为高电平，写入初值后计变为高电平，写入初值后计数器并不开始计数，当数器并不开始计数，当GATE门控信号的上升沿后才开始门控信号的上升沿后才开始计数（硬件启动），计数到计数（硬件启动），计数到0时时OUT变低，经过一个变低，经过一个CLK后后OUT又变高，停止计数，如下图所示。又变高，停止计数，如下图所示。第第1010章章 并行接口并行接口- -教学重点教学重点 8255A的工作方式和编程的工作方式和编程 8255A的应用

9、的应用 简易键盘的扫描程序简易键盘的扫描程序 LED数码管的多位显示数码管的多位显示10.2 8255A的工作方式的工作方式方式方式0：基本输入输出方式基本输入输出方式适用于无条件传送和查询方式的接口电路适用于无条件传送和查询方式的接口电路方式方式1：选通输入输出方式选通输入输出方式适用于查询和中断方式的接口电路适用于查询和中断方式的接口电路方式方式2：双向选通传送方式双向选通传送方式适用于双向传送数据的外设适用于双向传送数据的外设适用于查询和中断方式的接口电路适用于查询和中断方式的接口电路（1 1）0 0方式方式 8位8位INTEL 8255AA口口C口口B口口I/OPA0PA7I/OPB0

10、PB74位位PC0PC34位位PC7PC4 0方式是一种基本输入输出工作方式，方式是一种基本输入输出工作方式，0方式把方式把8255A的的24条条IO线全部都用作传送数据，不设置线全部都用作传送数据，不设置应答信号线，常用于简单（无条件）传送。如下图应答信号线，常用于简单（无条件）传送。如下图所示：所示：（2）1方式方式 8位位8位位INTEL 8255AA口口C口口B口口I/OPA0PA7I/OPB0PB7控制或控制或I/OPC7PC4控制或控制或I/OPC0PC3 1方式方式是一种选通输入输出方式，是一种选通输入输出方式，PA和和PB用于传送用于传送数据，数据，PC的部分引脚被指定为固定的

11、专用应答信号的部分引脚被指定为固定的专用应答信号，这种方式常用于查询（条件）传送或这种方式常用于查询（条件）传送或中断传送中断传送。如下。如下图所示：图所示： （3）2方式方式 8位位8位位INTEL 8255AA口口C口口B口口双向双向I/OPA0PA7I/OPB0PB7控制控制PC7PC3I/OPC0PC2 2方式方式是双向选通输入输出方式，是双向选通输入输出方式，PA作为双向数作为双向数据输入输出端口据输入输出端口，PC的部分引脚被用作专用的应的部分引脚被用作专用的应答信号线，答信号线，8255A只有只有PA才可以工作于才可以工作于2方式。方式。如下图所示：如下图所示： 0方式作为简单传

12、送的例子：输入输出接口方式作为简单传送的例子：输入输出接口+5VK7K0D7PA0PA1：PA7PB0PB1：PB7PC0使用使用8255A作为开关和共阴极作为开关和共阴极LED显示器的接口，设显示器的接口，设8255A的的A口连接口连接8个个LED指示灯，指示灯，B口连接口连接8个开关，个开关，要求将要求将B口的开关状态读入，然后送至口的开关状态读入，然后送至A口控制指示灯口控制指示灯亮、灭。（设亮、灭。（设8255A的的A口的地址为口的地址为60H）MOVAL，82H ；初始化；初始化8255 OUT63H，ALA1：INAL，61H ；读；读B口口OUT60H，AL ；将；将B口中的口中

13、的 ； 状态写入状态写入A口口JMPA1第第11 11章章 串行通信接口串行通信接口教学重点教学重点 异步通信协议和异步通信协议和RS232C接口接口 8250的内部结构和编程的内部结构和编程 异步通信程序异步通信程序1. 异步通信异步通信串行通信时的数据、控制和状态信息都使串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送用同一根信号线传送收发双方必须遵守共同的通信协议（通信收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程），才能解决传送速率、信息格式、规程），才能解决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等问题位同步、字符同步、数据校验等问题串行异步通信以字符为单位进行传输，其串行异步

14、通信以字符为单位进行传输，其通信协议是通信协议是起止式异步通信协议起止式异步通信协议2. 同步通信同步通信以一个以一个数据块（帧）数据块（帧）为传输单位，每个数据块为传输单位，每个数据块附加附加1个或个或2个同步字符，最后以校验字符结束个同步字符，最后以校验字符结束同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较复杂硬件电路比较复杂串行同步通信主要应用在网络当中串行同步通信主要应用在网络当中最常使用高级数据链路控制协议最常使用高级数据链路控制协议HDLC同步字符数据数据数据校验字符4. 信号的调制与解调信号的调制与解调调制（调制（Modulating

15、）把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号解调（解调（Demodulating）将电话线路的模拟信号转换为数字信号将电话线路的模拟信号转换为数字信号调制解调器调制解调器MODEM具有调制和解调功能的器件合制在一个装置具有调制和解调功能的器件合制在一个装置示例调制解调器的工作原理调制解调器的工作原理调制解调器有振幅键控（调制解调器有振幅键控（ASK）、频移键控）、频移键控（FSK）和相移键控（）和相移键控（PSK）三种类型，在计算）三种类型，在计算机中一般采用机中一般采用频移键控方式频移键控方式，也就是将数字，也就是将数字1和和0调制为不同频率的两个信号，实现

16、原理如下图所调制为不同频率的两个信号，实现原理如下图所示。示。11.2 串行接口标准串行接口标准RS-232C美国电子工业协会美国电子工业协会EIA制定的制定的通用标准串行接口通用标准串行接口1962年公布，年公布，1969年修订年修订1987年年1月正式改名为月正式改名为EIA-232D设计目的是用于连接调制解调器设计目的是用于连接调制解调器现已成为数据终端设备现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数（例如计算机）与数据通信设备据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口（例如调制解调器）的标准接口可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机属于网络层

17、次结构中的最低层：物理层属于网络层次结构中的最低层：物理层不使用联络信号的不使用联络信号的3线相连方式线相连方式微机TxDRxDGND微机为了交换信息，TxD和RxD应当交叉连接程序中不必使RTS和DTR有效也不应检测CTS和DSR是否有效 11.2.3 RS-232C的电气特性的电气特性232C接口采用接口采用EIA电平电平高电平为高电平为3V15V低电平为低电平为3V15V实际常用实际常用12V或或15Vn标准TTL电平n高电平：2.4V5Vn低电平：0V0.4V相互转换MC1489MC1488MAX2324. 8050/1串行接收错误的处理串行接收错误的处理奇偶错误奇偶错误PE（Pari

18、ty Error）若接收到的字符的若接收到的字符的“1”的个数不符合奇偶校验要求的个数不符合奇偶校验要求帧错误帧错误FE（Frame Error）若接收到的字符格式不符合规定（如缺少停止位）若接收到的字符格式不符合规定（如缺少停止位）溢出错误溢出错误OE（Overrun Error）若接收移位寄存器接收到一个数据，并送至输入缓冲若接收移位寄存器接收到一个数据，并送至输入缓冲器时，器时，CPU还未取走前一个数据，就会出现数据溢出还未取走前一个数据，就会出现数据溢出若接收缓冲器的级数多，则溢出错误的几率就少若接收缓冲器的级数多，则溢出错误的几率就少DAC0832有三种工作方式（连接方式）： 12.

19、3.1 A/D转换的基本原理转换的基本原理存在多种存在多种A/D转换技术，各有特点，分别转换技术，各有特点，分别应用于不同的场合应用于不同的场合4种常用的转换技术种常用的转换技术计数器式计数器式逐次逼近式逐次逼近式双积分式双积分式并行式并行式4. ADC0809的转换公式的转换公式8)(REF)(REF)(REFin2VVVVN输入模拟电压输出数字量基准电压正极基准电压负极单极性转换示例单极性转换示例基准电压基准电压VREF(+)5V，VREF()0V输入模拟电压输入模拟电压Vin1.5VN （1.50）（50）25676.8774DH8)(REF)(REF)(REFin2VVVVN第第8章：

20、教学重点章：教学重点教学重点教学重点 80X86 CPU的中断系统的中断系统 中断控制器中断控制器8259A的作用的作用 8259A的编程的编程第第8章：章：8.1 8088中断系统中断系统8088的中断系统采用中断向量机制，能够的中断系统采用中断向量机制，能够处理处理256个中断，用中断向量号个中断，用中断向量号0 255（0HFFH）区别）区别中断根据其中断源是产生于中断根据其中断源是产生于CPU内部还是内部还是外部可分为两种：内部中断和外部中断外部可分为两种：内部中断和外部中断第第8章：中断标志章：中断标志IF的状态的状态IF0：可屏蔽中断不会被响应：可屏蔽中断不会被响应关中断、禁止中断

21、、中断屏蔽关中断、禁止中断、中断屏蔽系统复位，使系统复位，使IF0任何一个中断被响应，使任何一个中断被响应，使IF0执行指令执行指令CLI，使，使IF0IF1：可屏蔽中断会被响应：可屏蔽中断会被响应开中断、允许中断、中断开放开中断、允许中断、中断开放执行指令执行指令STI，使，使IF1执行指令执行指令IRET恢复原恢复原IF状态状态明明确确IF标标志志的的状状态态是是关关键键第第8章：章：8.2 8088的中断向量表（的中断向量表（P182）中断向量表：中断服务程序的入口地址（首地址）中断向量表：中断服务程序的入口地址（首地址）逻辑地址含有段地址逻辑地址含有段地址CS和偏移地址和偏移地址IP（

22、共（共32位），位），其中低字是偏移地址、高字是段地址其中低字是偏移地址、高字是段地址8088微处理器从物理地址微处理器从物理地址000H开始，依次安排各开始，依次安排各个中断向量，向量号也从个中断向量，向量号也从0开始开始256个中断占用个中断占用1KB区域，就形成中断向量表区域，就形成中断向量表向量号为向量号为N的中断向量的的中断向量的物理地址物理地址N4中断类型号见中断类型号见p177，表，表8-1，表，表8-2（略）（略）第第8章：章：8.5 8259A中断控制器中断控制器Intel 8259A是可编程中断控制器是可编程中断控制器PIC用于管理用于管理Intel 80X86/8085的

23、可屏蔽中断的可屏蔽中断8259A的基本功能的基本功能一片一片8259A可以管理可以管理8级中断，可扩展至级中断，可扩展至64级级每一级中断都可单独被屏蔽或允许每一级中断都可单独被屏蔽或允许在中断响应周期，可提供相应的中断向量号在中断响应周期，可提供相应的中断向量号8259A设计有多种工作方式，可通过编程选择设计有多种工作方式，可通过编程选择第第8章：章： 8259A引脚图引脚图 8259A的主要引脚有的主要引脚有:IR0IR7：从外设来的中断从外设来的中断请 求 由 这 些 引 脚 输 入 到请 求 由 这 些 引 脚 输 入 到8259A。A0： 地 址 线， 用 于 寻 址地 址 线， 用

24、 于 寻 址8259A的的两个两个端口端口INT：当当8259A接到外设的接到外设的中断请求，对中断请求，对CPU提出中断提出中断请求线，该引脚连接到请求线，该引脚连接到CPU的的INTR上。上。INTA*：CPU接到中断请求接到中断请求后送回的中断应答信号。后送回的中断应答信号。CAS0CAS2：主：主8259A与与从从8259A的级连线，对于主的级连线，对于主8259A该引脚为输出，从该引脚为输出，从8259A为输入。为输入。第第8章：章： 8.3.1 8259A的内部结构的内部结构D7D0INTAINT中断请求寄存器中断请求寄存器数据数据总线总线缓冲器缓冲器IR0IR7读读/写写控制控制

25、逻辑逻辑级联级联缓冲器缓冲器比较器比较器RDWRA0CSCAS0CSA1CAS2SP/EN优先权判别电路优先权判别电路控制逻辑控制逻辑保存对中断请求信号保存对中断请求信号IR的屏蔽状态的屏蔽状态Di位为位为1表示表示IRi中断被屏蔽（禁止）；为中断被屏蔽（禁止）；为0表示允许表示允许保存正在被保存正在被8259A服务着的中断状态服务着的中断状态Di位为位为1表示表示IRi中断正在服务中；为中断正在服务中；为0表示没有被服表示没有被服务务保存保存8条外界中断请求信号条外界中断请求信号IR0IR7的请求状态的请求状态;Di位为位为1表示表示IRi引脚有中断请求；为引脚有中断请求；为0表示无请求表示

26、无请求2. 结束中断处理方式结束中断处理方式什么是什么是8259A的中断结束？的中断结束？8259A利用中断服务寄存器利用中断服务寄存器ISR判断：判断：n某位为某位为1，表示正在进行中断服务；，表示正在进行中断服务；n该位为该位为0，就是该中断结束服务。，就是该中断结束服务。只有当将只有当将ISR中的相应位复位之后中的相应位复位之后,8259才才能响应同级或更低级的中断能响应同级或更低级的中断;写写ICW1 A0=0，D4=1写写ICW2 A0=1是否单片是否单片 IC4=1写写ICW3 A0=1写写ICW4 A0=1是是否否是是否否按顺序对按顺序对A0=1端口写端口写入命令字入命令字825

27、9A芯片的初始化流程返回2. 操作命令字操作命令字OCW8259A工作期间，可以随时接受操作命工作期间，可以随时接受操作命令字令字OCWOCW共有共有3个：个：OCW1OCW3写入时没有顺序要求，需要哪个写入时没有顺序要求，需要哪个OCW就写入哪个就写入哪个OCW（1） I/O接口的主要功能接口的主要功能 对输入输出数据进行缓冲和锁存对输入输出数据进行缓冲和锁存输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节实际的电路常见：实际的电路常见：输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节 对信号的形式和数据的格式进行变换对信号的形式和数据的格式进

28、行变换微机直接处理：微机直接处理：数字量数字量、开关量开关量、脉冲量脉冲量 对对I/O端口进行寻址端口进行寻址 与与CPU和和I/O设备进行联络设备进行联络第第7章：章：7.1.1 I/O端口的编址端口的编址接口电路占用的接口电路占用的I/O端口有两类编排形式端口有两类编排形式I/O地址空间独立于存储地址空间地址空间独立于存储地址空间如如8086/8088它们共享一个地址空间它们共享一个地址空间如如M6800第第7章：章：I/O寻址方式寻址方式8088/8086的端口有的端口有64K个，无需分段，设个，无需分段，设计有两种寻址方式计有两种寻址方式v直接寻址直接寻址：只用于寻址：只用于寻址00H

29、 FFH前前256个个端口，操作数端口，操作数i8表示端口号表示端口号v间接寻址间接寻址：可用于寻址全部：可用于寻址全部64K个端口，个端口，DX寄存器的值就是端口号寄存器的值就是端口号 对大于对大于FFH（255）的端口必须采用的端口必须采用间接寻间接寻址方式址方式第第7章：章：7.2 数据传送方式数据传送方式程序控制下的数据传送程序控制下的数据传送通过通过CPU执行执行程序中的程序中的I/O指令来完成传送，又分为：指令来完成传送，又分为：无条件传送无条件传送查询传送查询传送中断传送中断传送DMA传送传送第第7章：传送方式的比较章：传送方式的比较无条件传送无条件传送：外设需与：外设需与CPU保持同步保持同步查询传送查询传送： 简单实用，效率较低简单实用，效率较低中断传送中断传送：外设主动，可与：外设主动，可与CPU并行工并行工作，但每次传送需要大量额外时间开销作，但每次传送需要大量额外时间开销 DMA传送传送：DMAC控制，外设直接和存控制，外设直接和存储器进行数据传送，适合大量、快速数储器进行数据传