装饰设计网站推荐,西安企业网站建站,义乌前十跨境电商公司,抽纸网站建设摘要接续上文#xff1a;微机原理与接口技术#xff0c;期末冲刺复习资料#xff08;六#xff09;-CSDN博客
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一位搞嵌入式的 genius-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_73589512?spm1000.2115.3001.5343
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9. 芯片、接口总结 补充术语说明 8255 可编程并行接口 —— 控制字格式说明 控制字格式写入控制寄存器 控制模式简表 示例控制字配置 8253 可编程定时器/计数器 —— 控制字格式说明 控制字格式写入控制寄存器 控制字字段说明 6种工作模式概览 示例控制字配置
10. 习题讲解
10.1 微型计算机基础
10.2 半导体存储器
一、中断方式Interrupt-Driven I/O
核心逻辑
特点
二、DMA 方式Direct Memory Access
核心逻辑
特点
三、程序控制 I/O扩展补充含查询方式
包含子类
四、通道方式大型系统专属了解即可
核心逻辑
特点
总结微机接口场景常用 9. 芯片、接口总结
类别芯片型号类型/容量主要引脚及功能典型接口方式详实说明CPU808616位微处理器AD0–AD15地址/数据复用、A16–A19、RD、WR、ALE、IO/M、INTR、NMI、HLDA、HOLD与系统总线直接连接A16–A19AD0–AD15 构成20位地址总线Intel第一代16位微处理器最大可寻址1MB内存分为最小/最大两种模式支持段式内存管理和并行流水线结构。用于早期PC架构和教学系统。80888位微处理器AD0–AD7、A8–A15、其余控制线与8086类似适用于8位系统数据线与外设共享与8086功能基本兼容仅数据总线降为8位适合低成本系统在IBM PC中广泛使用。并行接口8255可编程并行I/O接口PA0–PA7、PB0–PB7、PC0–PC7含上下半控制位、CS、RD、WR、A0、D0–D7三个端口A/B/C用于连接LED、按键、步进电机、数码管等地址A0选择端口可编程三种工作方式方式0为基本输入输出无握手方式1具握手信号中断驱动方式2支持A口双向传输。用于控制类实验和硬件接口控制。定时器82533 × 16位计数器CLKx、GATEx、OUTxx0~2CS、RD、WR、A0–A1、D0–D73个通道通过A0–A1选择访问OUT输出连接蜂鸣器/中断控制器等可产生定周期中断、方波、精确定时支持6种工作模式如定长延时、中断触发等。常用于键盘扫描、蜂鸣器控制、时间控制等系统中。中断控制器8259A8通道中断控制器IR0–IR7、INT、CS、RD、WR、A0、CAS0–2、SP/EN、D0–D7INT连接CPU INTRIRx连接外设中断源主片控制8个中断源可与多个从片级联扩展至64个。支持优先级管理、中断屏蔽、自动结束或手动结束等中断服务机制适用于复杂多外设系统。SRAM62648K × 8bitA0–A12、D0–D7、CS1/CS2片选、OE、WE地址线连接A0–A12数据线接D0–D7OE/WE控制读写静态随机存储器不需要刷新读写速度快适用于缓存、堆栈等临时数据存储场合但掉电即失数据。DRAM2164A64K × 1bit地址线复用、RAS、CAS、WE、数据线Din/Dout地址需分行列传送需专用控制电路支持刷新动态随机存储器需周期性刷新单位容量成本低适用于大容量主存结构教学场合常用作存储层深入理解对象。EPROM27648K × 8bitA0–A12、D0–D7、OE读使能、CE片选、PGM编程接系统地址/数据总线需高压通常12.5V编程紫外线擦除型只读存储器掉电不失数据适用于固化程序如BIOS等。写入需专用烧录器通过紫外灯擦除重写。EEPROM98C648K × 8bitA0–A12、D0–D7、CE、OE、WE、READY/BUSY类似SRAM方式访问写入需写命令并检测READY/BUSY引脚电擦除可编程只读存储器掉电数据保持可反复写入适合嵌入式程序存储与设置参数保存等用途。Flash常见如 W29C64K~512KA0–An、D0–D7、CE、OE、WE、RESET与EEPROM类似需先擦后写Flash 为 EEPROM 的升级版常用于程序代码存储如Bootloader、固件写入前需块擦除。适用于STM32、嵌入式系统中。A/D转换器ADC08098位逐次逼近 A/DIN0–IN7模拟输入、ADDA–C通道选址、ALE、START、EOC、OE、CLK、D0–D7模拟输入接传感器数字输出连接数据总线支持多路输入逐次逼近型转换转换时间约100μs适用于温度、电压、光强采集等模拟信号数字化处理。译码器74LS1383线选8线输出A0–A2地址选择、G1、G2A、G2B使能、Y0–Y7输出A0–A2接地址线用于RAM/ROM/外设片选常用于I/O地址或存储器地址分段译码为外设或存储器选择信号提供控制。三输入八输出低电平有效输出。 补充术语说明 CS / CEChip Select片选信号激活芯片 OEOutput Enable/RD读使能输出通常为低电平有效 WEWrite Enable/WR写使能写入通常为低电平有效 ALE地址锁存使能用于区分地址与数据 EOCEnd of Conversion指示A/D转换完成 INTR / INT中断请求线输入/输出 GATE / OUT / CLK8253启动门控、输出、计数时钟输入 PGMEPROM编程控制信号高压编程时使用 READY/BUSYEEPROM写操作是否完成的指示 8255 可编程并行接口 —— 控制字格式说明 控制字格式写入控制寄存器
lua复制编辑D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0| | | | | | | || | | | | | | ---- PC0C口低位模式| | | | | | --------- B口模式0输入1输出| | | | | -------------- C口高4位模式0输出1输入| | | | ------------------- A口模式位0方式| | | ------------------------ A口模式位1方式| | ----------------------------- A口方向0输入1输出| ---------------------------------- 控制 C口1控制字有效-------------------------------------- 固定为1表示写入控制字模式 控制模式简表
位含义D7始终为1表示控制字写入模式D6–D5A口的工作方式方式0/1/2D4A口方向1输出0输入D3C上PC4-PC7方向1输入0输出D2B口方向1输出0输入D1C下PC0-PC3方向1输入0输出D0不使用通常写为0 示例控制字配置
功能设置控制字十六进制说明A/B/C全部输出方式00x80D71方式0全部为输出A口方式1输入B口方式0输出0x9AA口输入/方式1B输出C上输入C下输出A口方式2输出双向B口方式0输入0xB6A口方式2B输入C上下分别为控制信号 8253 可编程定时器/计数器 —— 控制字格式说明 控制字格式写入控制寄存器
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0| | | | | | | || | | | | | | ---- 位0BCD二进制/BCD模式| | | | | | --------- 位1–2计数器读/写方式| | | | | -------------- 位3–5计数器工作模式0–5| | | ------------------------ 位6–7选择通道计数器0~2 控制字字段说明
位段作用D7–D6通道选择00计数器001计数器110计数器211非法D5–D4读写方式00无效01低字节10高字节11先低后高D3–D1工作方式05模式056/7等价于2/3D0计数方式0二进制1BCD计数 6种工作模式概览
模式名称功能描述0中断等待初始为低计数完后OUT为高一次1可重触发单脉冲输入GATE高时触发一次低脉冲2方波生成器OUT周期为 N 个 CLK脉冲宽度固定3方波发生器对称常用来驱动蜂鸣器输出为对称矩形波4软件触发脉冲写控制字后启动计数完 OUT 变高5硬件触发脉冲GATE为高时开始计数计数完 OUT 变高 示例控制字配置
功能设置控制字二进制控制字十六进制说明通道0模式316位递减计数二进制001101100x36通常用于方波/蜂鸣器通道1模式2低高字节BCD计数011111110x7F高精度延时通道2模式0仅写低字节101100010xB1延时中断触发OUT一次拉高
10. 习题讲解
10.1 微型计算机基础 微型计算机系统主要由微处理器、存储器、总线、I/O接口、输入输出设备、软件系统构成。 I/O接口是主机和外设之间的接口 CPU包含了计算机的运算器、控制器和内部寄存器 带奇偶校验的ASCLL码是将最高位作为校验位 核心考察 ASCII 码的奇偶校验机制具体涉及 ASCII 码的基本结构原始 7 位表示字符扩展后用 8 位含校验位 。 奇偶校验原理通过额外设置 1 个校验位本题是最高位 保证数据传输 / 存储中 “1” 的个数符合奇偶规则用于简单检错 。 校验位的位置约定明确在 ASCII 码奇偶校验场景下校验位固定占用最高位而非其他位 。 正数的补码就是原码负数的补码就是需要按位取反加1 判断符号数加减运算溢出依据是最高位符号位和次高位的进借位状态。若二者不同说明结果溢出相同则未溢出 。 二进制转换成BCD码的规则就是将二进制转换成10进制然后再讲每个十进制数转换成为4位二进制数。 指令流水线指的就是微处理器同时执行多条指令 单元类型具体组成部件 / 功能EU执行单元算术逻辑单元ALU执行算术、逻辑运算通用寄存器组AX、BX、CX、DX 等暂存操作数、中间结果标志寄存器FLAGS记录运算结果状态如进位、溢出等 EU 控制电路协调指令执行向 BIU 申请总线操作BIU总线接口单元段寄存器CS、DS、ES、SS 提供段基址指令指针IP存放下一条指令偏移地址代码段专用 地址加法器计算 20 位物理地址段基址 偏移地址 指令队列预取指令暂存实现 EU、BIU 并行工作总线控制逻辑管理内存、I/O 总线访问读写控制 作用简述 EU 专注指令执行运算、寄存器操作 BIU 负责总线交互取指令、读写数据生成物理地址 二者并行提升效率 。 控制标志位ITOF这三个 总线的基本功能就是传输同步、仲裁控制、总线驱动 8086 微处理器的总线周期与 READY 信号功能核心是理解 READY 引脚对总线周期的调控作用 READY 是内存 / 外设向 CPU 反馈 “是否准备好数据” 的信号 若 READY0表示内存 / 外设未就绪CPU 需插入等待周期Tw 延长总线周期等待数据直到 READY1 再继续传输。 冯诺依曼基本原理存储程序 10.2 半导体存储器 高速缓存Cache是为解决 CPU 与主存速度差异提高 CPU 访问内存的速度 。 访问存储器时地址先输出有效选通存储单元后数据才有效 。 解 中断发生时需保存断点CS、IP 和标志寄存器。原指令地址 (1000H:2000H)下条指令地址 (1000H (2000H 2) 1000H:2002H)因指令 2 字节 断点 CS1000H、IP2002H中断向量表中类型号 0BH 对应地址存服务程序入口 (2000H:3000H)栈顶地址 (4000H:0100H)入栈顺序是标志寄存器、CS、IP 但本题看内存 (0:2CH)中断向量表类型号 0BH 对应地址 (0:0BH×4 0:2CH) 存服务程序入口的偏移地址和段地址即 3000H偏移 、2000H段 对应字节 (00H,30H,00H,20H) 。 三态门可用于读取开关状态高 / 低电平 作为输入接口计数器用于计数译码器用于地址译码锁存器用于暂存数据输出均不适合单纯读开关状态 。 一、中断方式Interrupt-Driven I/O 核心逻辑 外设准备好数据后通过硬件信号如 8259A 中断控制器 主动向 CPU 发中断请求CPU 响应后暂停当前程序转去执行中断服务程序完成数据读写 执行完再返回原程序。 特点 优点缺点1. CPU 效率高无需持续查询外设状态可并行处理其他任务 2. 实时性强外设请求能及时响应适合异步、突发数据如键盘按键、串口接收 3. 支持多外设通过中断优先级管理可同时响应多个设备。1. 硬件复杂需中断控制器如 8259A 、中断请求线增加电路设计难度 2. 软件开销中断服务程序有现场保护、恢复操作频繁中断会影响主程序效率 3. 存在中断延迟需等待 CPU 完成当前指令、响应中断。 二、DMA 方式Direct Memory Access 核心逻辑 由DMA 控制器DMAC如 8237 接管系统总线直接控制内存与外设间的数据传输全程无需 CPU 参与指令执行仅在传输开始 / 结束时通知 CPU 。 特点 优点缺点1. 传输速率极快省略 CPU 干预直接通过总线传输适合高速、大数据量场景如硬盘读写、显存刷新 2. CPU 完全解放传输期间 CPU 可执行其他任务但总线被占用无法访问内存 3. 支持块传输可一次性传输连续内存块效率远高于字节级交互。1. 硬件成本高需独立 DMA 控制器增加系统复杂度 2. 总线竞争DMA 传输时 CPU 失去总线控制权若设计不当会影响实时性 3. 配置复杂需初始化 DMAC设置传输地址、长度、方向等 软件调试难度大。 三、程序控制 I/O扩展补充含查询方式 包含子类 无条件传送假设外设始终就绪直接读写如简单 LED 输出 本质是查询方式的极端简化跳过查询 。 查询方式题目提及 CPU 主动轮询外设状态寄存器就绪后才传输优缺点与前文中断、DMA 对比明显。 四、通道方式大型系统专属了解即可 核心逻辑 在大型计算机中设置I/O 通道专用处理器 CPU 只需下达通道指令如 “从硬盘读数据到内存” 通道自主管理外设、调度 DMA 传输完成后再反馈 CPU 。 特点 高度并行CPU、通道、外设可同时工作适合多外设、高吞吐量场景如服务器 成本极高需独立通道处理器、复杂总线仲裁仅在大型系统中使用微机接口课程中极少深入。 总结微机接口场景常用 方式核心优势典型应用场景查询方式实现简单无额外硬件低速、对实时性无要求外设如开关检测 中断方式平衡 CPU 效率与实时性键盘、串口、定时器中断等DMA 方式极致传输速度硬盘、显卡、高速数据采集 软件中断核心是指令触发 8253 中方式 2速率波 形 和方式 4软件触发选通 可软件启动写计数初值 或硬件启动门控信号触发 方式 0、1、3、5 启动条件单一选 C 注核心记方式 2、4 支持双启动 。 级联分频是 “乘法关系”目标分频倍数 通道 0 计数初值 × 通道 1 计数初值 因为计数初值各计数初值的乘积 输入频率/输出频率 8086 中断向量表从 00000H 开始共 256 个中断向量每个向量占 4 字节高 2 字节是段地址低 2 字节是偏移地址 INTR可屏蔽中断 需要读取中断类型码 NMI不可屏蔽中断 类型码固定为 02H无需读取。
