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整理：祝梓毅第二章微机接口基础知识1.什么是接口：是cpu与外部连接的部件，是cpu与外部设备进行信息交换的中转站。2.接口的功能：据缓冲、设备选择、信号转换、提供信息交换的握手信号、中断管理、可编程功能。3.数据传送方式：无条件传送方式（适用于外部设备的各种动作时间是固定的，并且条件是已知的情况，或者计算机与外部设备是完全同步的情况。在无条件传送方式传送数据时，已知外部设备已准备好，因此计算机不用查询外部设备的状态信息，输入、输出时直接使用IN或OUT指令完成数据的传送，使用无条件传送数据时，必须确定外部设备已准备好，否则数据传送失败）条件传送方式（查询输出的过程是：在输出数据之前，先读取状态信息，若读取的状态信息的D0=0，则表示外设空闲，可以将数据输出。输出数据后，通过状态标志寄存器将状态置1，阻止在本次数据未读走时，下次数据输出覆盖本次输出数据；若D0=1则表示上次输出的数据未被外设读走，则等待；查询输入工作原理为：当外设输入数据时，通过“选通”将状态信息ready置１，在进行数据输入之前首先读取状态信息，若ready＝１表示外设已将数据输入，可读取输入的数据，读取数据后通过“数据口选中”将状态信息ready清零；若ready＝０表示外设无数据输入，则等待。条件传送方式的优点：其是计算机与外设之间最常用的数据传送方式，其优点是高速cpu可以与任意低速的外设进行速度匹配。但传送速度慢，cpu的利用率低，不能用于高速外设的数据传送；在接口应用程序中是使用最广泛的一种程序处理方法，它可以保证任意高速的计算机系统与任意低速的外设之间的同步协调工作，由于查询传送方式数据传送的依据是接口状态信息，因此要求接口程序设计人员必须对外设接口的状态信息和接口的控制方法有充分的了解。中断传送方式（当外部设备准备好数据或准备好接收数据时，由外部设备向cpu发出中断请求，cpu就暂停原程序执行（实现中断），转入执行输入、输出操作（中断服务），输入、输出完成后返回原程序继续执行（中断返回），这样cpu就不用等待外设，从而提高cpu利用率。）DMA传送方式（其传送速度取决于计算机存储器的存取速度和外设的传送速度，在DMA传送期间，IBMPC系列的计算机采用cpu停机方式，即：在进行DMA传送时cpu一直处于等待状态，把数据总线、地址总线和控制总线让出来供DMA控制器使用；当DMA传送结束后，cpu再恢复对DB、AB、CB总线的控制权，这些过程都由计算机系统的硬件系统来实现。4.I/O寻址方法：端口I/O寻址和存储器对应的I/O寻址方式；端口寻址，在这种方式中，cpu有专门的I/O指令，在计算机系统中使用不同的端口地址来区分不同的外设，操作时以端口作为寻址单元，接口中的不同信息（数据、状态、控制信息）均通过不同的端口地址来区分，一般来说，一个外部设备往往需要多个端口地址，这种I/O端口寻址方式是目前IBMPC系列计算机及其它类型的微型计算机系统普遍采用的I/O寻址方式，当前微机均采用A15~A0作为I/O寻址，因此其I/O地址为0~65535（0~FFFFH）共65536个8位I/O端口或32768个16位I/O端口；存储器对应的I/O寻址方式中，外部设备的I/O端口是存储器的某些存储单元，每个外设占用一个或多个存储器地址，从而cpu对外设输入/输出一个数据相当于进行一次存储器读写操作，这种I/O寻址方式由于外设占用内存单元地址，会使计算机的有效内存容量减少，不便于计算机的并行操作，已不再使用。5.什么叫总线：一个计算机系统由微处理器、存储器和输入/输出等部分组成，计算机的各个部件均通过系统总线来连接，总线就是计算机之间、模块与模块之间传递信息的一束束信号线的集合，为各模块间和各部件间提供标准信息通路。6.总线结构：以处理器为中心的面向处理机的结构和以总线为中心的面向总线的结构。前者是将需要交换信息的模块通过总线建立点到点的连接，这也是当前微机总线的基本形式，后者是以总线为中心，计算机的所有设备（包括cpu等）均看作总线挂接的外设。面向总线的结构的优点：1）简化软硬件的设计：由于面向总线的结构总线是严格定义的，因此只需将按照标准设计的cpu、存储器和I/O设备以插件形式挂入总线，并辅以软件即可工作，不需专门设整理：祝梓毅计存储器和I/O设备。2）简化了系统结构：面向总线结构节省连接线，使系统清晰明了。3）便于系统扩充和更新：用户可以根据自己的需求，选购相应的插件板，使计算机系统从规模和功能上得以扩充。面向处理器的总线结构可以根据处理器的特点设计最合适的总线系统，因此处理效率可以达到最佳效果，但系统的兼容性不好，而面向总线的结构往往采用通用的总线规范，兼容性好，但性能很难达到最佳；当前微机中，cpu与存储器，以及各核心模块之间采用面向处理器的总线结构，保证cpu的性能达到最佳状态；而cpu和I/O设备之间采用面向总线的结构，保证系统与I/O设备的良好兼容性和扩充性7.总线传输方式：1）同步式传输传输周期是固定的，在传输周期内严格地按规定的时间发出信号和进行相应的动作，在微机中cpu与存储器之间的数据传输就是典型的同步式传输。2）异步式传输异步传输方式也称应答方式。进行通信的主、从模块不受统一的时钟控制，而是采?请求和应答两信号来协调传输过程。在该方式下，由主模块提出传输（写或读）的要求后，由被选中的从属模块来决定响应速度，这样不同速度的模块可以存在于同一系统中。3）半同步式传输是同步和异步传输方式的折中方式，特点：地址、命令和数据的发出时间都严格按照系统时钟脉冲前沿时刻，接受判断采用系统时钟脉冲的后沿来识别。在微机中，半同步传输方式主要用于cpu与外设的数据传输。4）分离式传输其把一个读周期分解为两个分离的自周期，在第一个周期中，主模块将地址、命令，以及主模块的编号等一起发送到系统总线上，经总线传输后由相应的外设接收；外设接收到主模块发出的命令后，将数据准备好，再向总线提出请求，将需要传输的数据传输到总线上，由主模块读取，这就是第二个传输周期。第三章微机接口芯片及应用1.中断的分类：内部中断和外部中断；内部中断：其中断源在cpu的内部，主要是由INT指令、运算过程中的错误、设置的断点或单步执行而引起的中断。（INT指令、CPU的错误（除法错中断、溢出中断）、为调试程序设置的中断（单步中断、断点中断））；外部中断（可屏蔽中断（INTR）和非屏蔽中断（NMI）区别是是否受cpu标志位IF的影响）INTR是由外部设备请求，通过中断控制器8259A管理的一类中断，当在INTR线上出现中断请求时，cpu是否响应要取决于处理器的标志寄存器中的IF标志，若IF=1，则cpu就响应该中断请求；否则不响应该请求。NMI是不受cpu标志寄存器IF标志的影响，主要是为处理某些计算机故障而设计的。在IBMPC系列计算机中，NMI仅在存储器奇偶校验出错、I/O通道数据奇偶校验出错和80x87协处理器异常3种情况发生。2.硬件中断的优先权：内部中断NMIINTR单步中断中断源产生的中断请求是随机的，cpu在响应处理各中断源时，由cpu内部中断逻辑实现各中断源的不同处理。各外部设备由8259A进行管理，其中断优先权采用固定优先权，IRQ0最高，IRQ7最低。3.中断的处理过程：请求中断→响应中断→关闭中断→保留断点→中断源识别→保护现场→中断服务子程序→恢复现场→中断返回具体的执行过程：关中断-保存断点（下一条指令的地址入栈）-获得中断服务程序入口地址转中断服务程序-保存断点现场（内部寄存器的值及标志寄存器的状态入栈）-开中断-执行中断服务代码-关中断-恢复现场-开中断-返回4.中断向量表：80x86cpu处理256级中断向量，类型号为0H~0FFH，一个中断向量占4字节，分别存放中断服务程序的IP和CS，整个中断向量占用1024字节用以存放各个中断向量的中断服务程序的入口地址（CS：IP），中断向量表就是各个中断处理程序的地址表。中断向量表用存储器的0：0H~0：3FFH区域存放各个终端服务程序的入口地址，256级中断向量对应256种中断类型，每项占4字节，前两个字节存放中断处理程序的偏移地址IP后两个字节存放中断处理程序的段地址CS。所以某中断向量的处理程序的入口地址偏移可由中断类型号*4计算出来。5.8253工作原理：其是pc中所使用的定时/计数器芯片，其内部有3个独立的16位计数器通道，使用单+5V电源，是24个引脚的双列直插式芯片，8253实际上是一个减法计数器，根据计数器特性有：输出整理：祝梓毅频率f0=输入频率fi/计数器计数值N，及f0=fi/N,采用周期表示T0=N*Ti。因此，若固定Ti，则定时时间与N成比例变化。8253的主要功能：1)一片上有3个独立的16位计数器通道，最大计数范围为0~65535.2)每个计数器都可以按照二进制或二-十进制（BCD码）计数3）每个计数器的计数速度可达2MHz4）每个通道有6种工作方式，可通过程序设置来改变。5）所有的输入和输出都与与TTL兼容。控制字寄存器：SC1SC0RL1RL0M2M1M0BDC通道选择：00=计数器0，01=计数器1，10=计数器2，11=非法I/O格式：00=计数锁存，01=低8位有效，10=高8位有效，11=先低后高8位。计数方式：000=方式1，001=方式2，…，101=方式5。计数方式：0=二进制，1=BCD码计数。8253的工作方式：方式2的工作特点：1）不用重新设置计数初值，就能够连续计数，输出固定频率的脉冲。2）在计数过程中，若GATE=0计数暂停，当GATE恢复为高后的下一个CLK脉冲，计数器恢复初值重新计数。3）在计数过程中，若改变初值，计数器不受影响，在下一次计数时，则以新的计数值开始计数。方式3的工作特点：1）不用重新设置计数初值，就能连续计数，输出固定频率的脉冲。2）在计数过程中，若GATE=0，计数暂停，当GATE恢复为高后的下一个CLK脉冲，计数器恢复初值重新计数。3）在计数过程中，若改变初值，计数器不受影响，在下次计数时，则以新才计数值开始计数。方式3的OUT脉冲的占空比近似为1/2，当N为偶数时占空比=1/2，N为奇数时占空比=（（N-1）/2+1）/N，即高电平比低电平宽度多一个CLK脉冲。8253的3个计数器功能及参数设置如下：CNT0：电子钟时间基准，I/O口地址为40H，工作方式控制字为36H，工作方式3，二进制计数，计数器初值为2^16，输出频率=1.19MHz/2^16=18.2Hz。CNT1:为动态RAM刷新定时，I/O口地址为40H，工作方式控制字为36H，工作方式为2，二进制计数，计数器初值为12H，输出脉冲周期为15.12us，脉宽为840ns。CNT2：扬声器音频控制，I/O口地址为42H，工作方式控制字为B6H，工作方式是3，工作方式控制字寄存器的Ｉ/O口地址为43H。列题：**************************************************************************************8253的CLK=1MHz，cs=320~323H,要求用8253连续产生10秒的定时信号，设计其延时线路和编写相应的控制程序。N=10/10^-6=10^7;超过了一个通道的65535计数值，用两个8253通道级联。N=N1*N2,为减小二进制计数误差，N1应尽可能小。设N1=500N2=20000,选择方式2，控制程序为：#includestdio.hMain(){UnsignedintN1=500,N2=20000;Outportb(0x323,0x74);Outporttb(0x321,N1-256*(N1/256));Outporttb(0x321,N1/256);Outporttb(0x323,0xB4);Outporttb(0x322,N2%256);Outportb(0x322,N2/256);整理：祝梓毅}6.8255A控制字：1A组方式PA口