《微機系統(tǒng)與接口》課程總結(jié)

1、《微機系統(tǒng)與接口》課程總結(jié),基本內(nèi)容,1．微機基礎（數(shù)制、系統(tǒng)、μP/MPU（FPU）、IA-16/32）2．指令和用途— 系統(tǒng)硬件相關3．匯編語言程序設計（偽指令-數(shù)據(jù)-程序流）4．半導體存儲器（概念、MPU接口電路5．接口技術—數(shù)字/模擬接口及應用編程6．IA-32原理概念,1,１．基本概念,（1）數(shù)制—應用：,整數(shù)/小數(shù)—小數(shù)點；不同進制的概念BIN/DEC/OCT/HEX；表示（DEC/BIN/BCD）左移/右移一位

2、=*2 /2 10011B 23(D) 67Q 1234H 奇數(shù)：Bit0=1 偶數(shù)：Bit0=0有符號數(shù)--計算處理（結(jié)果）；,來源：.相對偏移量（Displacement）（地址）;JG/JL比較（=JNLE/JNGE—JNG/JLE；JNL/JGE）(跳轉(zhuǎn),調(diào)用) CS：8100 JMP 0103 E9 00 80 ；IP+Disp00~FF(-128~+127)---

3、-80H(-128)~FF(-1)~0(0)~7FH(127),匯編語言偽指令-數(shù)據(jù)定義 –人工輸入形式-物理存儲(二進制數(shù)) DB –20H（100H-20H=E0H）, –1(0FFH),-20(ECH),81H(-127) DW -20H, 100,2000H,100000000000111B?0FFE0H,00C8H,..,2,１．基本概念--數(shù)制,補碼的概念？字長的概念（溢出JO）；符號位（JS）,.宏匯編語言

4、MOV AX, -3 (AX)=? -4 ??八位100H-4=0FCH,16位10000H-4=0FFFCHMYDATA DW 200,-200,0FFF0H,1, -200H, 200HMAX=? Min=?,判斷指令：JG（E）（Greater）/JL（E）(Less)數(shù)值比較無符號數(shù)—正整數(shù)（0~FFH（255）；0~65535（FFFFH）判斷指令：JA(bove）/JL(ow)—更多為JNC/JC：時

5、間常數(shù)，絕對地址（指針大小）,溢出： 運算結(jié)果超出范圍 CF/OF (AX)=A000H, ADD AX,7000H ADD AX,-7000H,根據(jù)物理存儲內(nèi)容判別：兩組結(jié)果,3,１．基本概念--數(shù)制,編碼信息,ASCII碼: 00-7FH 字符(美國標準信息交換代碼 )30H-39H ‘0’—’9’41H—’A’ ,42H—’B’…..61H—’a’ ,62H—’b’…..漢字:內(nèi)碼, ISO….,4,

6、（2）8086/8088硬件結(jié)構(gòu),（16位實地址模式）通用寄存器及用途（IP，SP，段寄存器的功能--用于存放段起始地址+計算物理地址；有效地址EA的概念（偏移量地址）；段基址S和偏移地址=邏輯地址；物理地址=S*16+EA FLAGS各位定義IF，TF，（CF，DF，ZF，OF/SF，AF）CLI/STI；CLD/STD；單步運行（中斷）重要信號：DEN，ALE，/WR，/RD，/IOR/W，AEN信號有效性的一般表示

7、 / #,基本構(gòu)成：執(zhí)行單元EU+總線接口單元BIU（并行-流水線，預取-指令隊列）用途執(zhí)行指令/與存貯器或I/O端口之間進行數(shù)據(jù)傳送，并能形成物理地址。8086物理地址(A19--A0)；,5,(3)8086/8088工作過程,.RESET后:各寄存器的狀態(tài)（0000H）?啟動地址FFFF0H;（CS：IP=FFFF：0H）?ROM/EPROM/FLASH ROM.軟硬件的關系：指令?總線操作: (BUS---目標單元）

8、,總線周期: T 周期--地址,數(shù)據(jù)讀寫(與指令相關),指令執(zhí)行—時間=指令周期；基本時鐘T=系統(tǒng)時鐘(時鐘周期, T周期) 操作運算(機器周期)其中總線操作由BIU完成(總線周期)----存儲器讀/寫、I/O讀/寫（中斷響應、等待Tw、空閑周期,6,(3)8086/8088工作過程,總線:地址,數(shù)據(jù),控制-傳送相關內(nèi)容IO/M DT/R區(qū)分存儲器/IO：8086 A19—A0 220=1M-存儲器 (00000~FFFF

9、FH)；,?最小/最大模式 單/多處理器(標準總線),I/O編址 64K*2 I/O （00000~FFFFH（PC：000~3FF A9-A0 ) OUT 40H,AL; IN AL,40H100H以上需用DX間址: MOV DX,2F8H IN AL,DX OUT DX,AL,7,(3)8086/8088工作過程,----總線及其

10、控制（三態(tài)）e.g. MOV AX,[SI] DS為默認段寄存器 ?產(chǎn)生/RD信號---總線讀操作 MOV [BX+20],BX 總線寫 ADD [SI+BX+100],AX 總線讀，總線寫 OUT DX,AL ;DX間址，產(chǎn)生/IOWR 總線I/O寫操作*.（AL）=55H時 MOV AL,[55AAH]

11、/ MOV [55AAH],AL存儲器讀寫周期波形圖,,8,(4)協(xié)處理器與IA-32,8087FPU的作用（不考）--硬件浮點數(shù)計算—定點數(shù),高速緩存cache的作用 (命中算法),*80386(IA-32)與8086的主要差別（EAX, 虛地址保護模式，虛擬存儲器）,虛地址保護模式 段寄存器 ?段選擇子：描述表地址，獲得段基地址、段限和訪問屬性,80386:實地址模式分段結(jié)構(gòu) 段寄存器 ?段基地址：計算物理地

12、址,9,２．指令系統(tǒng),尋址方式（尋找操作數(shù)地址（位置）的方式）；分清各種方式的含義 立即數(shù)/直接,寄存器,寄存器間址 MOV指令，BYTE/WORD(NEAR)/DWORD(FAR)PTR---指定存儲器訪問方式字節(jié)/字/雙字 數(shù)據(jù):DEC BYTE/WORD PTR [SI]; MOV WORD/BYTE PTR [2000],20; CMP BYTE PTR[SI],100 MOV AX,BX, MOV DL,CL可

13、以PUSH ES,POP DS 但不可MOV ES,DS或MOV ES，1000,代碼(指令地址): JMP FAR PTR[BX] JMP NEAR PTR[BX] =DWORD/WORD PTR JMP SHORT xxxx; JMP BX JMP 2000H JMP 2000:8000H --短/段內(nèi)/段間 8位 16位偏移 20位空間,段超越ES：/CS：/FS：/DS： ?指令前綴,10

14、,堆棧及其工作方式SS：SP,PUSH/POP堆棧內(nèi)容和SP變化----先進后出（FILO） 棧底（定義256B時100H=初SP）—棧頂（LASTinLow）以字為單位操作 影響堆棧的指令PUSH AX ;(SP)?(SP-2);(SP+1)?(AH);(SP)?ALPOP AX;(AL)?(SP); (AH)?(SP+1); (SP)?(SP+2)CALL (FAR)/RET(F); （CS）IP入棧 RET 2

15、n---斷點 ADD SP,4 RET 4INT n; (PUSHF,IF=TF=0;IP,CS入棧) IRET（帶FLAGS）,CALL/RET改變程序流 (CS),11,基本指令集—操作碼 目標，源操作數(shù),MOV, LEA, PUSH, POP, PUSHF, POPFADD, SUB, INC, DEC, CMP, MULAND, OR, TEST, XOR

16、 ( SHL, ROL)JMP, JZ, JNZ, JC, JNC, LOOPCALL, RET, INT n, IRETCLD, STD, STI, CLIREP MOVSB(W)IN , OUT,DB, DW, DD; ORG, OFFSET/ SEG, $,（WORD/BYTE/FAR/NEAR）PTR--偽指令：,12,３.匯編語言程序

17、設計 -- 數(shù)據(jù)-定義,DATASAMPL SEGEMNT AT A800H (段的地址) ORG 1000H ;起始偏移量地址變量：DB 'ABC' ;存放在1000H? 41H，42H，43H DW '34'，‘56’；1003H=DW 3334H， 3635H

18、 ;存放:34H，33H，36H，35HBUFFER1 DB -20 　 ;A800:1007H DW -120H –存儲變量:FEE0HBUFFER2 DB 33,22,;A800:100AHBUFFER3 DB 55H;A800:100CH,LENGTH1 EQU(=)BUFFER2-BUFFER1 =

19、?,13,３.匯編語言程序設計,ORG 2000H ；存放在A800：2000H開始NPT1 DW BUFFER1…;07,10H A800:2000H.NPT2 DW BUFFER2 ;0AH,10H, A800: 2002HNPT3 DW BUFFER3 ; A800:2004HFPT1 DD BUFFER1 ;2006HFPT2 DD BUFFER2;2

20、00AHNPTPT1 DW NPT1,NPT2,NPT3….； ;?00,20H,02,20H,04,20H..FPTPT2 DW FPT1,FPT2,FPT3,….; ;?(2006H,A800H, 2008H,A800H,實際存儲:06H,20H,00H,A8H,08H,20H,00,A8H,…?指針：指針變量(近2/遠4),14

21、,３.匯編語言程序設計,MOV SI,OFFSET NPTPT1MOV SI,[SI+2];NPT2?(SI)=2002H（鏈表：結(jié)構(gòu) MOV SI,[SI].NEXT ）$:當前地址 ( 可移動)NEXT: JMP $ (EB FE)； LENGTH1 EQU $-NEXT,,15,３.匯編語言程序設計,?模塊化:注釋；結(jié)構(gòu)分枝（比較--散轉(zhuǎn)）/循環(huán)（條件）流程框圖 條件轉(zhuǎn)移Jcc short-lab

22、el---程序流的控制;JZ/JE，JNZ/JNE，JS，JNS，JO，JP/JPE，JNP/JPO---LOOP計數(shù)循環(huán)（CX次）；條件循環(huán)（計數(shù)）JCXZ，LOOPE/Z， DEC /INC COUNTER; JCC 或CMP ---JCC JMP (NEAR)/(FAR)　　 JMP xxxx/ JMP FAR PTR,過程/子程序利用----目的？？CALL BX; CALL 2000H; CALL 200:

23、40A8H,16,３.匯編語言程序設計,INC/DEC BX/SI/DI—指針修改 （字節(jié)±１，字±２，雙字±４）ADD SI/BX/DI,10MOV SI(BX/DI),OFFSET; 初始指針MOV CX,300;(COUNTER, COUNTER EQU 300)MOV AL/AX, [SI+2]；MOV [BX+100],AL/AX(數(shù)據(jù))MOV AL,DH , MOV AX,S

24、I(寄存器交換)ADD AL,BH (ADD DX,SI) ADD [SI],AL SUB SI,6AND AL,100, OR XOR TEST,CMP AL,10, CMP DX,[SI]JZ/JE (JNZ) JC/JNC(無符號) JG-JNLE/JNG-JLE,17,３.匯編語言程序設計 --編程（例）,從數(shù)據(jù)段以DAT為首地址的字符串中尋找’A’字符（’A’=41H, 該字符串以‘$’結(jié)尾，‘$’=

25、24H），并將它們的偏移地址依次存放于ADDR為首的存儲區(qū)內(nèi)，并以0結(jié)束。要求寫出程序主要片斷(不必用偽指令定義變量，可直接用指令性語句編寫)。,DATAADDR,忠實理解題意-要求-建模分析,18,３.匯編語言程序設計 --參考程序,MOV SI,0MOV DI,OFFSET ADDRMYLOOP: MOV AL,[SI]DATCMP AL,’A’;或CMP AL,41HJNZ NEXT;非’A’

26、字符MOV [DI],SI;是’A’字符,保存偏移地址INC DI;修改當前偏移地址存儲表指針I(yè)NC DI;占兩個字節(jié)INC SI;修改數(shù)據(jù)偏移指針,指向下一字符JMP MYLOOP,NEXT: CMP AL,’$’JZ FINISH;遇到串結(jié)束符’$’INC SIJMP MYLOOP;繼續(xù)處理FINISH:XOR AX,AX MOV [DI],A

27、X ;00結(jié)束,19,３.匯編語言程序設計 --參考程序,變化: 如果要求在規(guī)定的字串長度范圍內(nèi)(如不超過1000個),找到結(jié)束符’$’, 將單元FLAG清零,否則寫入0FFH; ?加條件循環(huán)語句,MOV SI,OFFSET DATMOV DI,OFFSET ADDRMOV CX,1000;循環(huán)初值MYLOOP: MOV AL,[SI] CMP AL,’A’;或CMP AL,4

28、1HJNZ NEXT;非’A’字符MOV [DI],SI;是’A’字符,保存偏移量地址INC DI;修改當前偏移量地址存儲表指針 INC DI;占兩個字節(jié)JMP NEXT1;繼續(xù)循環(huán)NEXT: CMP AL,’$’JZ FINISH;遇到串結(jié)束符’$,20,３.匯編語言程序設計 --參考程序,變化: 如果要求在規(guī)定的字串長度范圍內(nèi)(如不超

29、過1000個),找到結(jié)束符’$’, 將單元FLAG清零,否則寫入0FFH; ?加條件循環(huán)語句,NEXT1:INC SI;修改數(shù)據(jù)指針,偏移指向下一數(shù)據(jù) LOOP MYLOOP;1000個數(shù)未到, 繼續(xù)處理 MOV AL,0FFH;未遇到’A’, 錯誤標志 JMP PEXIT;出口FINISH:XOR AL,AL ;MOV AL,0 MOV [DI],AL ;0結(jié)束

30、,接著將00寫入FLAG單元PNEXT: MOV FLAG,AL;程序出口,寫FLAG標志,21,4．半導體存儲器,分類：內(nèi)外寸RAM---SRAM；DRAM ;數(shù)據(jù),堆棧,速度(SRAM-Cache)ROM---EPROM，EEPROM，NVRAM特點; 程序,固化數(shù)據(jù),電子盤,關鍵:與處理器的接口—正確讀寫單元,概念,三態(tài),使能, ?選中單元：譯碼與譯碼器---邏輯關系，真值表MOV [55AAH],ALA19

31、-A16=? (DS)=8000H 物理地址： 855AAHA19-A0: 1000 0101010110101010 時/CS=0(/CS=!A19&A18&A17&A16&A15&!A14&A13&!A12&A11&!A10&A9&!A8&!A7 容量計算：n根地址線　?。剑瞡個單元　　A0—An-1 I/O相同

32、:(DX)=3F8H IN AL,DX INC DX, OUT DX,AL,22,4．半導體存儲器,全譯碼和部分譯碼（線選）常規(guī)時序（了解）片選-片內(nèi)兩級譯碼,2-43-84-16譯碼,,,,,74LS138真值表,23,4．半導體存儲器,存儲器擴展(作業(yè)4-4),單元數(shù)—地址線數(shù)關系,2K*4,2K*4,2K*4,2K*4,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A10 A0,A10 A0,A10

33、 A0,A10 A0,,,,,,,,,,,,,,,,/CS,A11,?4K*8,D0 D3,D4 D7,D0 D3,D4 D7,24,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,輸入指令IN AL,DX ;IN AL,80H 時序 /IORD- AB譯碼選中輸出指令OUT DX,AL; OUT 81H,AL 時序 /IOWR 譯碼選中所有接口電路的譯碼、指令操作（讀圖）。簡單互連，,74LS138譯碼

34、器,多種選擇設計：可選常規(guī)，易實現(xiàn),25,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,簡單I/O：開關電平變換連接,簡單I/O指令控制:輸入三態(tài)使能,26,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,簡單I/O：LED/八段數(shù)碼管的連接,(i8255),簡單I/O控制:輸出使能/鎖存,27,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,I/O三種方式: 程序I/O（查詢）--三種端口數(shù)據(jù)/狀態(tài)/控制及作用, 中斷, DMA及各自特點DMA 數(shù)據(jù)傳送控制方式可以實現(xiàn)外部設

35、備和存儲器之間的數(shù)據(jù)高速傳送，不需要處理器。總線時序：+中斷響應；總線請求（DMA),可編程接口芯片: 獨立/CS, /OE, /WR 信號,28,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,并行I/O i8255： 作用,三種方式,方式０基本(直接)I/O; 方式1 選通I/O(A/B組); 方式2 雙向I/O方式(PA口)； 中斷:方式1,2方式0的使用:簡單I/O,鎖存； 應用方式1中IBF/OBF

36、信號的作用(輸入/輸出緩沖區(qū)滿),特殊：可編程并行接口芯片的PC口具有位控功能，允許CPU用輸出指令單獨對C口的某一位寫入“1”或“0”，正確的方法是通過寫8255的控制寄存器方式寫入；,脈沖的產(chǎn)生: 位0-1-0,29,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,T/C 8253：定時器/計數(shù)器,可編程定時器/計數(shù)器為BIN/BCD計數(shù)器(減法)計數(shù)值最大時應置時間常數(shù)(計數(shù)初值)為0(和LOOP CX相同)。五種工作方式（數(shù)字n個脈沖--

37、n可編程設置）定時器與計數(shù)器的差別--CLK）CLK/GATE/OUT的含義（作用）方式2使用(定時器---速率發(fā)生器---軟硬件啟動)：,時間常數(shù)計算，通道定時時間的最大值計算；基于單通道的長時間定時器的軟件實現(xiàn)加法/減法），硬件級連的概念---定時中斷--軟件定時器--相關軟件。 軟件觸發(fā)—初值硬件觸發(fā)– Gate,30,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,中斷：(概念)8259: 中斷系統(tǒng)可處理多個中斷源：應用功能,中斷:

38、內(nèi)部中斷/外部中斷:不可屏蔽中斷NMI/可屏蔽中斷INTR 8259功能;中斷向（矢）量（0000:000-03FFH, 中斷服務程序的IP,CS）作用；中斷屏蔽（初始化）；中斷響應；中斷請求；中斷優(yōu)先級；中斷嵌套；外部中斷的隨機性,例如：INT 08H對應中斷向量存在00020H (0:20H)四個單元 響應后自動保存CS:IP, FLAGS, TF=0,IF=0 EOI信號中斷服務程序：現(xiàn)場保護，中斷程序與其他程序

39、的通信（共享內(nèi)存）軟件定時器的中斷實現(xiàn),31,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,DMAC 直接存儲器訪問 8237,DMAC的作用（原理）I/O-存儲器交換----AB，DB，IO/MEMR/W總線控制實現(xiàn)直接存儲器訪問（DMA）時，總線使用通過控制信號AEN；外設或MEM通過AEN區(qū)分MPU/DMAC之一控制BUS,32,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,串行接口 8250/8251,在串行數(shù)據(jù)異步傳送中的傳輸格式：起始位（1固定

40、），數(shù)據(jù)位（5-8）,奇偶校驗*1），停止位（1-2位）。格式、波特率、傳輸字符速率的關系；RS232電平標準溢出：寄存器被覆蓋----發(fā)送(太快，沒有來得及送出)；接收(太慢,沒有及時讀取)傳輸過程:(低位在前,起始位開始, 波形 ---_--_-__----雙緩沖器：數(shù)據(jù)收發(fā)，收發(fā)移位寄存器4800H, 8,N,1,==〉每個字符至少10位/4800S=0.0020ms(DX)=3F8H, OUT DX,AL

41、可能的最大延時,33,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,模擬量接口 A/D---D/A：,接口電路同簡單I/O DAC鎖存寫/ ADC啟動―讀結(jié)果多路轉(zhuǎn)換開關MUX和采樣保持器S/H的主要作用；V/F變換／ＡＤＣ――雙積分／逐次逼近 ADC0809是８位８ＣＨ逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。AD574A為12位單通道Vref對轉(zhuǎn)換精度的影響；啟動轉(zhuǎn)換控制----同步轉(zhuǎn)換 ADC/DAC）及其實現(xiàn)啟動/轉(zhuǎn)換----讀取轉(zhuǎn)換

42、結(jié)果數(shù)字濾波----平均精度: 相對滿量程而言 分辨率:對信號靈敏度模擬地-數(shù)字地: 相同基準,單點相連第六章 習題4 :綜合設計型,34,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,模擬量接口 A/D---D/A：,第六章 習題4 :綜合設計型ADC0809設計一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用中斷方式，EOC接至8259A的IRQ2，每隔200μs采樣一個數(shù)據(jù)。試完成：⑴ 硬件設計，畫出連線圖（不包括8259A）；⑵ 軟件設計，包

43、括8255A、8253的初始化及中斷服務程序。 難度>>考試(不要求初始化),35,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,硬件連線:,接口電路簡單互連：（1）數(shù)據(jù)線：D15—D0 通常同名互連（2）地址線：經(jīng)譯碼電路產(chǎn)生片選信號，其中若干連至芯片/CS,/CE 74LS138（3）控制信號線：/RD, /IORD 接/OE(輸出允許)/WR, /IOWR 接/WE(寫入允許,/LE,START,ALE等),無獨立片選

44、芯片,36,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,硬件連線:,開關轉(zhuǎn)換(上拉電阻)和LED驅(qū)動(限流電阻),8255/273/244 I/O,37,5．接口技術—數(shù)字/模擬接口,接口應用程序片斷編程：,根據(jù)指定端口地址，讀取相關信息（模擬量或數(shù)字量，如為A/D應先啟動轉(zhuǎn)換，延時或判斷EOC讀?。?，按設計要求處理后保存到變量單元或輸出。MOV DX,INPORT, IN AL,DX, MOV V1,AL, （處理）…..MOV DX,OU

45、TPORT, OUT DX,AL注意（想象程序片斷運行的方式，初初始化芯片和單元外，一般為定時執(zhí)行或中斷執(zhí)行，如需要記憶以前信息，一般存放在內(nèi)存單元中，用于比較等，而不是寄存器中）,38,《微機系統(tǒng)與接口》,6．IA-32原理概念(非考試內(nèi)容),1.32位寄存器/地址/數(shù)據(jù) EAX,EBX,A0-A31,D0-D312.80386三種工作模式實地址模式虛地址保護模式虛擬8086(V86)模式3.實地址模式下段寄存器的作

46、用 段基地址虛地址保護模式下段寄存器的作用:選擇子(Selector),指向段描述符(參數(shù):段基地址,段限,訪問屬性),39,《微機系統(tǒng)與接口》,7．作業(yè)與試題分析,考題類型：三部分：（1）選擇與填空（15小題30分）（2）閱讀與編程（2~4題35分）（3）接口技術（1-2兩題35分），以概念和方法為主，連接線路和工作編程。重要作業(yè)內(nèi)容：程序設計1-3例，存儲器譯碼與擴展，8255應用題， AD/DA綜合應用處理注意理解