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贵州大学微机原理及复习典型可编程接口芯片及应用PPT课件

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微机原理与接口技术课件PPT

微机原理与接口技术课件PPT

汇编语言的优点
汇编语言具有高效、可移植性、 可维护性等优点，适用于编写操 作系统、编译器等关键软件。
汇编语言的缺点
汇编语言编写复杂，容易出错， 且可移植性较差，需要针对不同 的计算机体系结构进行修改。
高级语言
01
高级语言的定义
高级语言是一种抽象程度更高的 编程语言，它使用更接近自然语 言的语法和语义。
实验提供参考。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
串行接口的数据传输速率比并行 接口慢，但只需要一根数据线， 因此成本较低。
03
串行接口的常见标准包括RS-232 、RS-422和USB。
04
中断控制器
中断控制器是微机中的一 种重要组件，它负责管理 计算机系统中断的处理。
中断控制器可以管理硬件 设备的中断请求，例如键 盘、鼠标和计时器等。
ABCD
并行接口通常用于连接打印机、磁盘驱动器等高速设备， 因为这些设备需要快速传输大量数据。
并行接口的常见标准包括ECP、EPP和USB。
串行接口
01
串行接口是一种数据传输方式， 它通过单个数据线逐位传输数据 。
02
串行接口通常用于连接鼠标、调 制解调器等低速设备，因为这些 设备不需要快速传输大量数据。
语音识别和图像处理
利用微机原理与接口技术，可以实现语音识 别和图像处理等功能，提高办公自动化水平 。
在家用电器中的应用
1 2 3
智能家居控制
微机原理与接口技术可以用于智能家居控制，实 现家用电器的远程控制和自动化控制。
电视和音响设备控制
通过微机原理与接口技术，可以实现电视和音响 设备的智能控制，提供更加便捷和智能的娱乐体 验。

微机原理接口电路课件_ppt课件

微机原理接口电路课件_ppt课件

黄玉清制作
7.2.3： DMA传送方式
7.2.3
直接存储器存取方式（DMA） (Direct Memory Access)
DMA特点：
具有接管和控制系统总线的功能，但在取 得总线控制权之前，与其它接口芯片一样， 受CPU的控制。 在DMA方式，DMA管理总线，控制传送数据的 开始与结束，传送的字节数，传送的方向及 地址。
黄玉清制作
…...
7.2：查询式输出思考题
提问：
条件传送方式的工作原理是怎样的？主 要用在什么场合？ 画出条件传送（查询）方式输出过程的 流程图。 查询式传送方式有什么优缺点？
黄玉清制作
7.2：中断传送方式
7.2.2 中断传送方式
中断传送方式的原理
启动外设
外设准备好数据,发一个选通信号 外设向CPU发中断请求 CPU受到中断请求信号，暂停现行程序 CPU执行中断服务程序，执行输入输出操 作 中断服务程序结束，返回原来程序
HLDA
发存储器地址 修改地址指针
传送数据
传送结束？
DMA结束
图7.17 DMA流程图
黄玉清制作
几种数据传送方式特点？
无条件传送：慢速外设需与CPU保持同步 查询传送： 简单实用，效率较低，硬件开销小 中断传送：外设主动，可与CPU并行工作，但 中断服务保护现场等需要额外时间开销，需要 硬件开销进行中断管理 DMA传送：DMAC控制，外设直接和存储器进 行数据传送，适合大量、快速数据传送,需要硬 件开销
②CPU接到DMA请求信号，如果允许，CPU发DMA响应 信号，DMA控制器接管总线，进入DMA方式；
③能寻址存储器，并修改地址；
④能向外设发读/写信号；
⑤能控制传诵的字节数，判断DMA是否结束； ⑥DMA结束时，能向CPU发出结束信号，将总线控制 权交还CPU；

微机原理及接口技术课件

微机原理及接口技术课件
外存储器是微机系统中的低速存储器， 用于长期存储大量数据和程序。
中央处理器是微机系统的核心，负责执 行程序中的指令。
内存储器是微机系统中的高速存储器， 用于存储程序和数据。
微机系统的软件结构
微机系统的软件结构包括系统软件和 应用软件。
应用软件是根据特定需求开发的软件 ，如办公软件、图像处理软件等。
通过微机接口实验，使 学生掌握微机接口的基 本原理和应用技术，培 养学生对微机系统的综 合分析和设计能力。
微机接口实验通常包括 以下几个方面的内容
通过实验箱或实验板等 硬件设备，让学生了解 并掌握各种硬件接口的 工作原理和性能特点。
通过编写软件程序，让 学生掌握各种输入/输出 控制方式、中断处理、 DMA传输等软件接口的 控制原理和编程方法。
计算机的基本组成 包括运算器、控制 器、存储器、输入 输出设备。
控制器是计算机的 指挥中心，负责控 制和协调计算机的 各个部件。
输入输出设备用于 与外部进行信息交 流，如键盘、鼠标 和显示器等。
微机系统的硬件结构
微机系统的硬件结构包括中央处理器、 内存储器、外存储器、输入输出设备等 。
输入输出设备用于与外部进行信息交流 ，如键盘、鼠标和显示器等。
接口技术
包括串行接口、并行接口、USB接口等技术 ，实现微机与其他设备的通信。
C/C语言
一种高级编程语言，广泛应用于微机应用系 统的开发。
中断技术
实现微机应用系统中断处理和任务调度的重 要技术。
06
CATALOGUE
微机接口实验及课程设计
微机接口实验的目的与内容
目的
内容
硬件接口实验
软件编程实验
综合实验
。
串行接口的实现

微机原理与接口技术PPT课件

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（2）如果要对其他段寄存器所指出的存储区 进行直接寻址，则本条指令前必须用前缀指出 段寄存器名。
21018H 21019H
AA 数 BB 据
段
8
三、直接寻址
• 操作数的存储区是在DS段以外的段中，则应 在指令中指定段跨越前缀：
• MOV BX, ES:[2000H] 设ES＝3000H，则指令执行后是将32000H
• 操作数的寻址方式有以下几种：
•
立即数寻址
寄存器寻址
直接寻址
寄存器间接寻址
寄存器相对寻址
基址加变址寻址
相对的基址加变址寻址
• 例：指令形式：
MOV AX， 0000H； AX← 0000H
助记符 目的操作数 源操作数
4
一、立即数寻址
• 操作数紧跟在操作码的后面，与操作码一起放在码段
区域，立即数可以为8位，也可以为16位。
设SS＝3000H，BP＝2000H， COUNT＝1050H
有效地址为： EA＝2000H＋1050H＝3050H
物理地址： 堆栈段＝30000H＋3050H＝33050H
存储器
M
10000H 8B 代
10001H 86 码
10002H
段
AH AL BB AA
33050H 33051H
AA 堆 BB 栈
代码：8B 07
设 DS＝2000H，BX＝5000H CS＝1000H，IP＝0000H
物理地址： 代码段：CS000H 8B 代
10001H 07 码
10002H
段
数据段：DS ×16＋BX＝25000H
AH AL
BB AA
25000H 25001H

微机原理与接口技术 ppt课件

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SI
它支持间接寻址、变址寻址、基址 指示数据段（段默认）或其他
加变址寻址等多种寻址
段（段超越）中源操作数的偏
移地址
目的变址（Destination Index） 串操作时用作目的变址寄存器，
DI 寄存器。它支持间接寻址、变址寻 指示附加段（段默认）中目的 址、基址加变址寻址等多种寻址 操作数的偏移地址
堆栈向低地址方向生成。数据每次进栈时堆栈指针 SP向低地址方向移动(减2)；反之，数据出栈时， SP向高地址方向移动(加2)
(2)BP、BX都被称为基址指针，但两者用法不同。BP 只能寻址堆栈段(段缺省)，不允许段跨越；BX可以寻 址数据段(段缺省)，也可以寻址附加段(段跨越)。
(3)由于大多数算术和逻辑运算中又可以使用BP、SP和 变址寄存器，因而也将这4个寄存器归入通用寄存器组。 使用中应该注意这4个寄存器只能用于16位的存取操作
2.总线接口部件BIU
(1) BIU的功能: 1) BIU从主存取指令送到指令队列缓冲器 2) CPU执行指令时，总线接口单元要配合 EU从指定的主存单元或外设端口中取数据， 将数据传送给EU或把EU的操作结果传送 到指定的主存单元或外设端口中 3) 计算并形成访问存储器的20位物理地址
第2章 微处理器
微处理器，又称中央处理单元（Central Processing Unit,CPU)是采用大规模（LSI）或超大 规模集成电路（VLSI）技术制成的半导体芯片。它 将控制单元，寄存器组，算术逻辑单元（ALU）及 内部总线集成在芯片上，组成具有运算器和控制器 功能的部件。
2.1 8086微处理器的结构
(3)BIU的特点：
2) 地址加法器是用来产生20位存储器物理地址 的。物理地址的计算公式为： • 物理地址(20位)= 段基址(16位)×16+ 偏移地 址(16位) {由寻址方式计算出的有效地址EA（Effective Address） }

微机原理及接口技术参考PPT

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IN AL，DX
；读数据
MOV [SI]，AL
MOV DX，8002H
MOV AL，00H
OUT DX，AL
INC SI ；存放数据的内存地址加1
INC BL ；通道地址加1
MOV AL，BL OUT DX，AL ；送通道地址 MOV DX，8002H
DEC BH JNZ GOON POP AX
MOV AL，01H
•14
9.3 A/D转换器ADC0809及应用
➢ 采样：对连续变化的模拟量要按一定的规律和周期取出其 中的某一瞬时值。
➢ 采样频率：一般要高于或至少等于输入信号最高频率的2 倍，实际应用中采样频率一般是信号频率的4~8倍。
➢ 采样周期：相邻两次采样的间隔时间。一次A/D转换所需 要的时间必须小于采样周期。
•10
➢ 应用举例：利用D/A 转换器来构造波形发生器，如图所 示。假设地址译码输出端口为360H。
图９.8 采用DAC0832 构造的波形发生器
•11
(1) 矩形波。给DAC0832 持续256 次送数据0，然后256 次送 数据FFH，依次重复处理。输出矩形波的程序段如下：
MOV DX，360H ；设定地址译码输出端口 DD0： MOV CX，0FFH
2
多2
N位
路
电
二进制数
… …
模
阻
拟
网
开
络
N
关N
运算 放大器
图9.2 D/A转换器框图
模拟电压输出
•3
1. 加权电阻网络D/A转换器的工作原理
VREF
K1
R1
K2
R2
K3
R3
Kn
Rn

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1 统一编址方式
从存储器空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I/O 接口中的端口当作存储器单元一样进行访问，不设置 专门的I/O指令 优点： 访问I/O端口可实现输入/输出操作，还可以对端口内 容进行算术逻辑运算、移位等等； 能给端口有较大的编址空间，这对大型控制系统和 数据通信系统是很有意义的；
2．状态信息
CPU 在传送数据信息之前，经常需要先了解外 设当前的状态。如输入设备的数据是否准备好 、输出设备是否忙等。
用于表征外设工作状态的信息就叫做状态信息， 它总是由外设通过接口输入给CPU的。 状态信息的长度不定，可以是1个二进制位或 多个，含义也随外1 为什么要设置接口电路
CPU与外设两者的信号线不兼容，在信号线功能定义、逻 辑定义和时序关系上都不一致 两者的工作速度不兼容，CPU速度高，外设速度低
若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，就 会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的 效率 若外部设备直接由CPU控制，也会使外设的硬件结构依赖 于CPU，对外设本身的发展不利。
用来发布控制命令、控制外设工作的 信息，例如A/D转换器的启停信号。
控制信息总是CPU通过接口发出的。
返 回
5.1.3 接口的基本功能
1 ． 2． 3. 4． 5. 6 ． 7. 8. 数据缓冲功能 端口选择功能 信号转换功能 接收和执行CPU命令的功能 中断管理功能 可编程功能 返回外设状态的功能 数据宽度与数据格式转换的功能
I/O端口地址选用的原则
凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用 原则上讲，未被占用的地址，用户可以选用，但 对计算机厂家申明保留的地址，不要使用，否则 会发生I/O地址重叠和冲突，造成用户开发的产品 与系统不兼容而失去使用价值 一般，用户可使用300～31FH地址
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后，恢复现场和断点，继续执行原程序。
CPU执行
非预料事件1
中断服务程序1
18
◆非预料事件是指事件发生的时间无法预知，即中断 源何时产生中断不确定，是随机的。
◆中断源产生中断的随机性，使中断服务程序的执行 也具有随机性，即何时执行中断服务程序不是在程序 中安排好的。
19
中断系统的功能（续）
• 实现优先权排队
3）为保护各级中断服务程序的数据不被破坏，所有服务程 序中均应有保护现场、恢复现场的指令；
4）每个中断服务程序末尾必须有IRET指令以示结束，从而 返回被中断的程序地址处
15
六、中断屏蔽
某些情况下CPU可能不对已发出的中断请求作出响应 或处理，称为该中断请求被“屏蔽” 。
中断屏蔽可能在两种情况下发生：
这种多级中断的处理方式即为“嵌套”。某些中断系 统对中断嵌套的层数有一定限制。
12
• 高级中断源能中断低级的中断处理 当CPU正在处理某个中断时，如果外部又有一个优先
级别比本优先级别更高的中断请求，则可以实现中断嵌 套。
中断嵌套 当CPU正在进行某一级别中断源的中断处理时，
若有更高级别的新中断源发出请求，且新中断源满足 响应条件，则CPU应中止当前的中断服务程序，保 护此程序的断点和现场，转而响应高级中断。这种多 级（重）中断的处理方式称为“嵌套”。
• 子程序的执行受到主程序或上层子程序的控制；而中断 Βιβλιοθήκη 务子程序一般与被中断的现行程序无关。
• 不存在同时调用多个子程序的情况，因此子程序不需要 进行优先级排队；而不同的中断源则可能同时提出服务 请求。
17
八、中断系统的功能
• 实现中断及返回
中断源发出中断请求，CPU决定是否响应：若响应， 则保护断点和现场，转入相应中断服务程序，中断服务结束
• 中断系统设置了中断屏蔽标志（或中断允许标志），以屏 蔽某些中断源的请求；
• 当系统在处理优先级别较高的中断请求时，不会理睬新来 的级别较低的中断请求——中断系统自动屏蔽优先级低的中 断。
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七、中断服务程序与子程序的区别
• 子程序的执行由程序员安排（由调用子程序的指令转 入），断点是确知的；而中断服务程序的执行一般由随 机的中断事件引发，断点不确定。
➢ 按各中断请求的重要程度排列CPU响应的次序称为中断优先级。 ➢ 即同时有多个中断请求到来时，CPU会首先响应和处理优先级
2
7.1.1 中断的基本概念
一、什么是中断？
3
中断是由一不可知的事件引起的，CPU响应中断后， 将暂时停止正在运行的程序流程，而转去执行预定的处理， 当这些不可预知的事件的程序，执行完毕，再返回被中断 的程序的一个过程。因此，所谓中断，是指CPU在正常执 行程序的过程中，由于内部/外部事件或由程序的预先安 排，引起CPU暂时中断当前程序的运行而转去执行为内部 /外部事件或预先安排的事件服务的子程序，待中断服务 子程序执行完毕后，CPU再返回到暂停处（断点）继续执 行原来的程序，这一过程称为中断。或者说，中断就是 CPU在执行当前程序的过程中因意外事件插入了另一段程 序的运行。利用中断可以大大提高CPU的工作效率。实现 中断功能的控制逻辑称为中断机构或中断系统。
10
四、中断优先级
系统中的多个中断源可能同时提出中断请求，此时需 要按中断事件的轻重缓急为每个中断源指定一个处理的优先 级别，即中断优先级。
当多个中断源同时提出中断请求时，中断系统按照优 先级对中断源进行排队，总是优先处理优先权高的中断。
11
五、中断嵌套 •当前CPU正在进行某一优先权级别的中断源的处理； •有更高级别的中断源发出请求，且新中断源满足响应条件； •CPU中止当前的中断服务程序，保护断点和现场，转而响 应高级中断
第7章 典型可编程接口芯片及应用
1
7.1 中断系统及可编程中断控制器8259
中断是微机系统中非常重要的一种技术，是对微处理 器功能的有效扩展。利用外部中断，微机系统可以实时响 应外部设备的数据传送请求，能够及时处理外部随机出现 的意外或是紧急事件。利用内部中断，微处理器为用户提 供了发现、调试并解决程序执行异常情况的有效途径。因 此，中断是用以提高计算机工作效率的一种重要技术。如 何建立准确的中断概念和灵活掌握中断技术是学好本门课 程的关键问题之一。
13
中断嵌套示意图
CPU正常执行
非预料事件1
中断服务程序1
中断服务程序2
非预料事件2
14
中断嵌套必须具备的几个条件
1）第一级中断（已处于响应状态的原中断）的服务程序中， 应在保护现场执行完毕后加上开放总中断（IF位置1）的 指令；
2）新到来的中断应具有比原中断高的优先级，同级或低级 均不能嵌套；
9
断点概念
1000:150H
、、 、、 、、 、、 、、
MOV AX, 0 ADD AX, DX MOV [ DI ], AX
、、 、、 、、 、、
、、
PUSH AX
、、
、、
IRET
CPU在执行此指令时， 某中断源发申请中断; CPU在执行完该指令后， 转去执行中断子程
地址1000:150H为断点
断点：
通常指被中断的主程序中，下一条待运行的指令的地址。 它是中断返回时的指令指针之值。由于是指CPU执行的现行程 序被中断时的下一条指令的地址,又称断点地址。
现场：
指中断发生前程序的运行状态，即标志寄存器（程序状 态字）。为了保证中断返回后能继续正确地执行原来的程序， 中断系统必须能在中断发生时自动保存现场，并在中断返回时 自动恢复现场。（是指CPU转去执行中断服务程序前的运行状 态，包括CPU内部各寄存器、断点地址等。）
可屏蔽中断 (INTR) 不可屏蔽中断 (NMI)
内部中断
（软中断） （因执行指令而引起）
7
软件中断
1000:150H
、、 、、 、、 、、 、、
MOV AH, 01
INT 21H
CMP AL, 0DH
、、 、、 、、 、、
、、
PUSH AX 、、 、、
IRET
用指令调用中断程序
8
三、中断的断点和现场
4
非预料事件1
CPU执行流程
中断服务程序1
非预料事件 2
中断服务程序 2
5
中断的用途
CPU的中断功能的实现带来了以下好处： 1、同步处理 2、实现了实时处理 3、多道程序或多重任务的运行
4、突发事件处理
6
有关中断的基本概念（续）
二、中断源
能够引起中断的原因，或能够发出中断请求信号的 外设。
外部中断 （硬中断）