嵌入式系统基础讲课课件第一章微型计算机基础

第1章微型计算机基础复习主要课程：

计算机文化基础（微型计算机原理）

包括以下几个方面：1.1微型计算机的定义与工作过程1.2计算机中的数制和编码1.3微型计算机的结构1.4中断、定时器/计数器、并行通信、串行通信初步认识1.5CPU与外设的数据传输方式

第1章微型计算机基础1.1微型计算机的定义与工作过程1.2计算机中的数制和编码1.3微型计算机的结构1.4中断、定时器/计数器、并行通信、串行通信初步认识1.5CPU与外设的数据传输方式

1.1微型计算机的定义与工作过程（微型计算机是什么、怎样工作的）1.1.1定义1.1.2冯-诺依曼体系1.1.3工作过程1.1.1微型计算机(MC)定义1、定义以微处理器为核心，配上的半导体存储器及可编程接口芯片，连上外设及电源所组成的计算机，称为微型计算机，简称微型机或微机，有时又称为PC（PersonalComputer）或MC（MicroComputer）。

微机加上系统软件，就构成了微型计算机系统（MCS--微机系统）。

1.1.2冯·诺依曼体系:(JohnVonNeumann，1903－1957美籍匈牙利人-科学家

)①采用二进制代码表示数据和指令。②采用存储程序的工作方式，即先编写程序，然后存储程序，最后自动连续地执行程序。(软件系统）③由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备组成计算机硬件系统。微型计算机是由：

硬件和软件相结合的产物。D1\DL1\(DL1KEY.C\DL1LED.C)输入设备输出设备相同的硬件，因不同的软件发挥不同的作用。CPU存储器I/O口1.1.3MC的工作过程程序的执行过程。程序的执行：

由CPU完成。程序存放在：

存储器中。1.2计算机中的数制和编码计算机在工作过程中就是对数据的处理。计算机只能识别0和1（二进制数）1.2.1计算机中的数制

二进制、十进制、十六进制1.2.2带符号数的表示

原码、反码、补码1.2.3计算机中常用的编码

ASCII码、BCD码1.2.1计算机中的数制二进制、十进制、十六进制（P3）1.2.2带符号数的表示（P4）

（原码、反码、补码）1.2.3计算机中常用的编码（269）

（ASCII码、BCD码）1.3MC结构硬件+软件1.3.1硬件结构1.3.2软件结构1.3.3CPU、存储器、I/O口、总线1.3.1MC硬件结构输入设备+输出设备运算器+控制器CPU+存储器MC基本结构（单板机、单片机）由：CPU、存储器、输入/输出（I/O）口电路构成，各部分之间通过总线（Bus）连接。1.3.2MC的软件概述计算机能够脱离人的直接控制而自动地操作与运算，还必须要有软件。软件是指使用和管理计算机的各种程序（Program），而程序是由一条条指令（Instruction）组成的。程序的集合构成了计算机中的软件系统。1.源程序与机器码源程序：用助记符编写的程序汇编语言C语言机器码：二进制数【例1-2】63+56+36+14ORG0000HMOVA,#63ADDA,#56ADDA,#36ADDA,#14SJMP$voidmain(){unsignedcharsum;

sum=63+56+36+14;

while(1);}10202.机器码在内存中存放硬件与软件的关系：（1）硬件和软件有机结合的整体-MC。（2）硬件是计算机工作的基础，没有硬件的支持，软件将无法正常工作；（3）软件是计算机的灵魂，没有软件，硬件就是一个空壳，不能做任何工作。

没有软件的计算机称为裸机。1.3.3CPU、存储器、I/O口、总线

CPU、存储器、I/O口是组成微型计算机的基本部分，在使用时厂家是以芯片的形式或I/O接口电路的形式提供给使用者的。CPU、存储器、I/O口式通过总线联系在一起的。1、微处理器—CPU中央处理单元.

是利用微电子技术制造的。无论那种CPU，其内部基本组成总是大同小异，其内部包括三部分：运算器、控制器、内部寄存器阵列（工作寄存器组）典型微处理器结构图：关键使用：内部的寄存器---名字（符号）、大小、特殊性（关键是使用）2、存储器作用：存放程序与数据。（记忆功能）组成：存储器由一些能够表示二进制数0和1状态的物理器件组成。物理器件本身具有记忆的功能●基本的存储单元：1位二进制●存储单元：8位进制数●存储器：多个存储单元

（位、字节、半字节、字）（床位----—宿舍------楼）使用时用的是某存储单元。存储单元属性：存储单元中的内容、

存储单元的地址操作：对某存储单元地址的操作

(读、写)

存储器的分类按用途分：内、外部存储器按性质分：存储器的主要性能指标●存储容量:

能够存储的二进制的位数。如某存储器芯片有13条地址线A12～A0，8条数据线D7～D0，则该存储器容量为8K*8B位。共有213个地址空间地址空间表示范围为:0000H～1FFFH。●存取速度●功耗●可靠性●性能/价格比3、输入/输出接口电路接口：是连接CPU和外设之间的一个桥梁接口的功能：

●对输入/输出数据进行缓冲、隔离和锁存●对信号的形式和数据格式进行交换与匹配●提供信息相互交换的应答联络信号●根据寻址信息选择相应的外设CPU和I/O设备之间的信号：通常，我们把计算机与外设间的这种交换数据、状态和控制命令的过程统称为通信（Communication）。通信过程就是数据传输的过程，在这个过程中要传输的信息有数据信息、状态信息、控制信息。●数据信息：

数字量、模拟量、开关量●状态信息：外设提供的●控制信息：

MC提供给外设的

数据信息、状态信息和控制信息的含义不同，但都是数据；I/O接口的结构输入/输出接口属性：

端口的内容、端口的地址操作：对某I/O口的端口地址的操作(读、写)

4、总线

总线就是在微型计算机各芯片之间或芯片内部各部件之间传输信息的一组公共通信线。在MC中使用比较多的是元件级总线。元件级总线包括:地址总线AB（AddressBus）数据总线DB（DataBus）控制总线CB（ControlBus）三种。地址线总线：三态单向A15～A01K=1024数据线：三态双向D7～D0控制线：/READ(/RD)、/WRITE(/WR)三态门:5、MC系统1.4中断、定时器/计数器、并行通信、串行通信的初步认识

1.4.1中断的初步认识举例：生活中“洗衣服、烧开水”生活中“玩游戏、接电话”上课中“讲课、敲门”（中断请求、

中断响应、中断处理

中断返回）（1）中断---过程（主程序与中断程序）（2）中断源：内部与外部（硬件）（3）中断申请（中断请求）、中断响应（4）中断服务程序、中断服务程序入口地址（5）可屏蔽中断与非屏蔽中断（6）中断的开放与禁止（7）中断优先级与中断嵌套1.4.2定时器/计数器的初步认识

计算机在工作过程，需要知道从某个时间开始：

多长时间之后做什么—定时器或从某个时间开始：

计几个数之后做什么—计数器。

无论是定时器还是计数器，其核心部件—计数寄存器（计数器）

从定时器/计数器内部来说，定时器与计数器的工作过程，都是基于计数器的减1（或加1）工作。对周期信号的计数就变为定时。计数器有两种：加法计数器和减法计数器。

1.4.3并行通信与串行通信计算机与外设之间或计算机之间的信息交换或数据传输称为通信（Communication）。基本的通信方式有两种，一种是并行通信，另一种是串行通信。比较：（1）通信距离（2）通信速率（3）抗干扰性能（4）设备和费用（5）硬件可靠性（6）软件设计串行通信数据传送的方向单工、半双工、全双工1.5CPU与外设的数据传输方式

MC和外设之间的数据传送有四种方式，即:

无条件方式查询方式中断方式直接存储器存取方式（DMA方式）。1、无条件传输方式CPU和外设之间只有BUS（数据线、地址线、控制线），无另外的联络信号线。2、程序查询传输方式

CPU和外设之间除有BUS（数据线、地址线、控制线），还有一条联络信号线（外设提供，需要CPU主动读，反映外设的状态—忙/闲、准备好/没准备好）。一个数据传送过程由３个环节组成：①CPU从接口中读出状态字；②CPU检测状态字的对应位是否满足“就绪”条件，如果不满足，则回到前一步读出状态字；③如果状态字表明外设已处于“就绪”状态，则传送数据。3、中断传输方式CPU和外设之间除有BUS（数据线、地址线、控制线），还有