《微机系统与接口》课程总结 基本内容 1．微机基础 （数制、系统、μP/MPU（FPU）、IA-16/32） 2．指令和用途— 系统硬件相关

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1 《微机系统与接口》课程总结 基本内容 1．微机基础 （数制、系统、μP/MPU（FPU）、IA-16/32） 2．指令和用途— 系统硬件相关
3．汇编语言程序设计（伪指令-数据-程序流） 4．半导体存储器（概念、MPU接口电路 5．接口技术—数字/模拟接口及应用编程 6．IA-32原理概念

2 １．基本概念 （1）数制—应用： 整数/小数—小数点；不同进制的概念BIN/DEC/OCT/HEX；表示（DEC/BIN/BCD）左移/右移一位=*2 / B 23(D) 67Q H 奇数：Bit0=1 偶数：Bit0=0 有符号数--计算处理（结果）； 来源：.相对偏移量（Displacement）（地址）;JG/JL比较（=JNLE/JNGE—JNG/JLE；JNL/JGE）(跳转,调用) CS：8100 JMP E ；IP+Disp 00~FF(-128~+127)----80H(-128)~FF(-1)~0(0)~7FH(127) 汇编语言伪指令-数据定义 –人工输入形式-物理存储(二进制数) DB –20H（100H-20H=E0H）, –1(0FFH),-20(ECH),81H(-127) DW -20H, 100,2000H, B0FFE0H,00C8H,..

3 １．基本概念--数制 补码的概念？字长的概念（溢出JO）；符号位（JS） .宏汇编语言 MOV AX, -3 (AX)=?
-4 八位100H-4=0FCH,16位10000H-4=0FFFCH MYDATA DW 200,-200,0FFF0H,1, -200H, 200H MAX=? Min=? 根据物理存储内容判别：两组结果 判断指令：JG（E）（Greater）/JL（E）(Less)数值比较 无符号数—正整数（0~FFH（255）；0~65535（FFFFH） 判断指令：JA(bove）/JL(ow)—更多为JNC/JC：时间常数，绝对地址（指针大小） 溢出： 运算结果超出范围 CF/OF (AX)=A000H, ADD AX,7000H ADD AX,-7000H

4 １．基本概念--数制 编码信息 ASCII码: 00-7FH 字符(美国标准信息交换代码 ) 30H-39H ‘0’—’9’
41H—’A’ ,42H—’B’….. 61H—’a’ ,62H—’b’….. 汉字:内码, ISO….

5 （2）8086/8088硬件结构 基本构成：执行单元EU+总线接口单元BIU（并行-流水线，预取-指令队列）用途执行指令/与存贮器或I/O端口之间进行数据传送，并能形成物理地址。8086物理地址(A19--A0)； （16位实地址模式）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+计算物理地址；有效地址EA的概念（偏移量地址）；段基址S和偏移地址=逻辑地址；物理地址=S*16+EA FLAGS各位定义IF，TF，（CF，DF，ZF，OF/SF，AF） CLI/STI；CLD/STD；单步运行（中断） 重要信号：DEN，ALE，/WR，/RD，/IOR/W，AEN 信号有效性的一般表示 / #

6 (3)8086/8088工作过程 .RESET后:各寄存器的状态（0000H）启动地址FFFF0H;（CS：IP=FFFF：0H）ROM/EPROM/FLASH ROM .软硬件的关系：指令总线操作: (BUS---目标单元） 指令执行—时间=指令周期；基本时钟T=系统时钟(时钟周期, T周期) 操作运算(机器周期)其中总线操作由BIU完成(总线周期)----存储器读/写、I/O读/写（中断响应、等待Tw、空闲周期 总线周期: T 周期--地址,数据读写(与指令相关)

7 (3)8086/8088工作过程 总线:地址,数据,控制-传送相关内容 IO/M DT/R 区分存储器/IO：8086
A19—A0 220=1M-存储器 (00000~FFFFFH)； I/O编址 64K*2 I/O （00000~FFFFH（PC：000~3FF A9-A0 ) OUT 40H,AL; IN AL,40H 100H以上需用DX间址: MOV DX,2F8H IN AL,DX OUT DX,AL 最小/最大模式 单/多处理器(标准总线)

8 (3)8086/8088工作过程 ----总线及其控制（三态） e.g. MOV AX,[SI] DS为默认段寄存器
产生/RD信号---总线读操作 MOV [BX+20],BX 总线写 ADD [SI+BX+100],AX 总线读，总线写 OUT DX,AL ;DX间址，产生/IOWR 总线I/O写操作 *.（AL）=55H时 MOV AL,[55AAH] / MOV [55AAH],AL存储器读写周期波形图

9 (4)协处理器与IA-32 8087FPU的作用（不考）--硬件浮点数计算—定点数
*80386(IA-32)与8086的主要差别（EAX, 虚地址保护模式，虚拟存储器） 80386:实地址模式分段结构 段寄存器 段基地址：计算物理地址 虚地址保护模式 段寄存器 段选择子：描述表地址，获得段基地址、段限和访问属性 高速缓存cache的作用 (命中算法)

10 ２．指令系统 寻址方式（寻找操作数地址（位置）的方式）；分清各种方式的含义 立即数/直接,寄存器,寄存器间址
寻址方式（寻找操作数地址（位置）的方式）；分清各种方式的含义 立即数/直接,寄存器,寄存器间址 MOV指令，BYTE/WORD(NEAR)/DWORD(FAR)PTR---指定存储器访问方式字节/字/双字 数据:DEC BYTE/WORD PTR [SI]; MOV WORD/BYTE PTR [2000],20; CMP BYTE PTR[SI],100 MOV AX,BX, MOV DL,CL 可以PUSH ES,POP DS 但不可MOV ES,DS或MOV ES，1000 代码(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/段内/段间 8位 16位偏移 20位空间 段超越ES：/CS：/FS：/DS： 指令前缀

11 堆栈及其工作方式SS：SP CALL/RET改变程序流 (CS) PUSH/POP堆栈内容和SP变化----先进后出（FILO）
栈底（定义256B时100H=初SP）—栈顶（LASTinLow）以字为单位操作 影响堆栈的指令 PUSH AX ;(SP)(SP-2);(SP+1)(AH);(SP)AL POP AX;(AL)(SP); (AH)(SP+1); (SP)(SP+2) CALL (FAR)/RET(F); （CS）IP入栈 RET 2n---断点 ADD SP,4 RET 4 INT n; (PUSHF,IF=TF=0;IP,CS入栈) IRET（带FLAGS） CALL/RET改变程序流 (CS)

12 基本指令集—操作码 目标，源操作数 MOV, LEA, PUSH, POP, PUSHF, POPF
ADD, SUB, INC, DEC, CMP, MUL AND, OR, TEST, XOR ( SHL, ROL) JMP, JZ, JNZ, JC, JNC, LOOP CALL, RET, INT n, IRET CLD, STD, STI, CLI REP MOVSB(W) IN , OUT DB, DW, DD; ORG, OFFSET/ SEG, $, （WORD/BYTE/FAR/NEAR）PTR--伪指令：

13 ３.汇编语言程序设计 -- 数据-定义 DATASAMPL SEGEMNT AT A800H (段的地址)
ORG 1000H ;起始偏移量地址 变量：DB 'ABC' ;存放在1000H 41H，42H，43H DW '34'，‘56’；1003H=DW 3334H， 3635H ;存放:34H，33H，36H，35H BUFFER1 DB 　 ;A800:1007H DW -120H –存储变量:FEE0H BUFFER2 DB 33,22, ;A800:100AH BUFFER3 DB 55H ;A800:100CH LENGTH1 EQU(=)BUFFER2-BUFFER1 =?

14 ３.汇编语言程序设计 ORG 2000H ；存放在A800：2000H开始
NPT1 DW BUFFER1…;07,10H A800:2000H. NPT2 DW BUFFER2 ;0AH,10H, A800: 2002H NPT3 DW BUFFER3 ; A800:2004H FPT1 DD BUFFER ;2006H FPT2 DD BUFFER2 ;200AH NPTPT1 DW NPT1,NPT2,NPT3….； ;00,20H,02,20H,04,20H.. FPTPT2 DW FPT1,FPT2,FPT3,….; ;(2006H,A800H, 2008H,A800H 实际存储:06H,20H,00H,A8H,08H,20H,00,A8H,… 指针：指针变量(近2/远4)

15 ３.汇编语言程序设计 MOV SI,OFFSET NPTPT1 MOV SI,[SI+2] ;NPT2(SI)=2002H
（链表：结构 MOV SI,[SI].NEXT ） $:当前地址 ( 可移动) NEXT: JMP $ (EB FE)； LENGTH1 EQU $-NEXT

16 ３.汇编语言程序设计 分枝（比较--散转）/循环（条件） 流程框图 过程/子程序利用----目的？？
模块化:注释；结构 分枝（比较--散转）/循环（条件） 流程框图 条件转移Jcc short-label---程序流的控制; JZ/JE，JNZ/JNE，JS，JNS，JO，JP/JPE，JNP/JPO--- LOOP计数循环（CX次）；条件循环（计数）JCXZ，LOOPE/Z， DEC /INC COUNTER; JCC 或CMP ---JCC JMP (NEAR)/(FAR)　　 JMP xxxx/ JMP FAR PTR 过程/子程序利用----目的？？ CALL BX; CALL 2000H; CALL 200:40A8H

17 ３.汇编语言程序设计 INC/DEC BX/SI/DI—指针修改 （字节±１，字±２，双字±４） ADD SI/BX/DI,10
MOV SI(BX/DI),OFFSET; 初始指针 MOV CX,300;(COUNTER, COUNTER EQU 300) MOV AL/AX, [SI+2]；MOV [BX+100],AL/AX(数据) MOV AL,DH , MOV AX,SI(寄存器交换) ADD AL,BH (ADD DX,SI) ADD [SI],AL SUB SI,6 AND AL,100, OR XOR TEST CMP AL,10, CMP DX,[SI] JZ/JE (JNZ) JC/JNC(无符号) JG-JNLE/JNG-JLE

18 ３.汇编语言程序设计 --编程（例） 　从数据段以DAT为首地址的字符串中寻找’A’字符（’A’=41H, 该字符串以‘$’结尾，‘$’=24H），并将它们的偏移地址依次存放于ADDR为首的存储区内，并以0结束。要求写出程序主要片断(不必用伪指令定义变量，可直接用指令性语句编写)。 DATA ADDR 12H,33H,55H,41H,41H,55H,42H.41H,…….’$’ 0003,0004H,0007H,0000 SI DI 忠实理解题意-要求-建模分析

19 ３.汇编语言程序设计 --参考程序 MOV SI,0 MOV DI,OFFSET ADDR MYLOOP: MOV AL,[SI]DAT
CMP AL,’A’ ;或CMP AL,41H JNZ NEXT ;非’A’字符 MOV [DI],SI;是’A’字符,保存偏移地址 INC DI;修改当前偏移地址存储表指针 INC DI ;占两个字节 INC SI;修改数据偏移指针,指向下一字符 JMP MYLOOP NEXT: CMP AL,’$’ JZ FINISH ;遇到串结束符’$’ INC SI JMP MYLOOP ;继续处理 FINISH: XOR AX,AX MOV [DI],AX ;00结束

20 ３.汇编语言程序设计 --参考程序 MOV SI,OFFSET DAT
变化: 如果要求在规定的字串长度范围内(如不超过1000个),找到结束符’$’, 将单元FLAG清零,否则写入0FFH; 加条件循环语句 MOV SI,OFFSET DAT MOV DI,OFFSET ADDR MOV CX, ;循环初值 MYLOOP: MOV AL,[SI] CMP AL,’A’ ;或CMP AL,41H JNZ NEXT ;非’A’字符 MOV [DI],SI;是’A’字符,保存偏移量地址 INC DI;修改当前偏移量地址存储表指针 INC DI ;占两个字节 JMP NEXT1 ;继续循环 NEXT: CMP AL,’$’ JZ FINISH ;遇到串结束符’$

21 ３.汇编语言程序设计 --参考程序 变化: 如果要求在规定的字串长度范围内(如不超过1000个),找到结束符’$’, 将单元FLAG清零,否则写入0FFH; 加条件循环语句 NEXT1:INC SI ;修改数据指针,偏移指向下一数据 LOOP MYLOOP ;1000个数未到, 继续处理 MOV AL,0FFH ;未遇到’A’, 错误标志 JMP PEXIT ;出口 FINISH:XOR AL,AL ;MOV AL,0 MOV [DI],AL ;0结束,接着将00写入FLAG单元 PNEXT: MOV FLAG,AL ;程序出口,写FLAG标志

22 4．半导体存储器 分类：内外寸 RAM---SRAM；DRAM ;数据,堆栈,速度(SRAM-Cache)
ROM---EPROM，EEPROM，NVRAM特点; 程序,固化数据,电子盘 关键:与处理器的接口—正确读写单元,概念,三态,使能, 选中单元：译码与译码器---逻辑关系，真值表 MOV [55AAH],AL A19-A16=? (DS)=8000H 物理地址： 855AAH A19-A0: 时/CS=0 (/CS=!A19&A18&A17&A16&A15&!A14&A13&!A12&A11&!A10&A9&!A8&!A7 容量计算：n根地址线　　＝２n个单元　　A0—An-1 I/O相同: (DX)=3F8H IN AL,DX INC DX, OUT DX,AL

23 4．半导体存储器 2-4 3-8 4-16 译码 全译码和部分译码（线选） 常规时序（了解） 片选-片内两级译码 74LS138真值表

24 4．半导体存储器 存储器扩展(作业4-4) D0 D3 D0 D3 D4 D7 D4 D7 2K*4 2K*4 2K*4 2K*4 /CS
A A0 A A0 A A0 A A0 单元数—地址线数关系 A11 4K*8

25 5．接口技术—数字/模拟接口 多种选择设计： 可选常规，易实现 74LS138译码器
输入指令IN AL,DX ;IN AL,80H 时序 /IORD- AB译码选中 输出指令OUT DX,AL; OUT 81H,AL 时序 /IOWR 译码选中 所有接口电路的译码、指令操作（读图）。简单互连，　 多种选择设计： 可选常规，易实现 74LS138译码器

26 5．接口技术—数字/模拟接口 MPU (i8255) 简单I/O：开关电平变换连接 简单I/O指令控制:输入三态使能

27 5．接口技术—数字/模拟接口 (i8255) 简单I/O：LED/八段数码管的连接 简单I/O控制:输出使能/锁存

28 5．接口技术—数字/模拟接口 I/O三种方式: 程序I/O（查询）--三种端口数据/状态/控制及作用, 中断, DMA及各自特点
可编程接口芯片: 独立/CS, /OE, /WR 信号

29 5．接口技术—数字/模拟接口 并行I/O i8255： 作用,三种方式 方式０基本(直接)I/O; 方式1 选通I/O(A/B组);
方式2 双向I/O方式(PA口)； 中断:方式1,2 方式0的使用:简单I/O,锁存； 应用 方式1中IBF/OBF信号的作用(输入/输出缓冲区满) 特殊：可编程并行接口芯片的PC口具有位控功能，允许CPU用输出指令单独对C口的某一位写入“1”或“0”，正确的方法是通过写8255的控制寄存器方式写入； 脉冲的产生: 位0-1-0

30 5．接口技术—数字/模拟接口 T/C 8253：定时器/计数器 可编程定时器/计数器为BIN/BCD计数器(减法)
计数值最大时应置时间常数(计数初值)为0(和LOOP CX相同)。 五种工作方式（数字n个脉冲--n可编程设置） 定时器与计数器的差别--CLK） CLK/GATE/OUT的含义（作用） 方式2使用(定时器---速率发生器---软硬件启动)： 时间常数计算，通道定时时间的最大值计算； 基于单通道的长时间定时器的软件实现加法/减法），硬件级连的概念---定时中断--软件定时器--相关软件。 软件触发—初值 硬件触发– Gate

31 5．接口技术—数字/模拟接口 中断：(概念) 8259: 中断系统可处理多个中断源：应用功能
中断:内部中断/外部中断:不可屏蔽中断NMI/可屏蔽中断INTR 8259功能;中断向（矢）量（0000:000-03FFH, 中断服务程序的IP,CS）作用；中断屏蔽（初始化）；中断响应；中断请求；中断优先级；中断嵌套；外部中断的随机性 例如：INT 08H对应中断向量存在00020H (0:20H)四个单元 响应后自动保存CS:IP, FLAGS, TF=0,IF=0 EOI信号 中断服务程序：现场保护，中断程序与其他程序的通信（共享内存） 软件定时器的中断实现

32 5．接口技术—数字/模拟接口 DMAC 直接存储器访问 8237
DMAC的作用（原理）I/O-存储器交换----AB，DB，IO/MEMR/W总线控制 实现直接存储器访问（DMA）时，总线使用通过控制信号AEN； 外设或MEM通过AEN区分MPU/DMAC之一控制BUS

33 5．接口技术—数字/模拟接口 ---_--_-__---- 串行接口 8250/8251
串行接口 8250/8251 在串行数据异步传送中的传输格式：起始位（1固定），数据位（5-8）,奇偶校验*1），停止位（1-2位）。格式、波特率、传输字符速率的关系；RS232电平标准 溢出：寄存器被覆盖----发送(太快，没有来得及送出)；接收(太慢,没有及时读取) 传输过程:(低位在前,起始位开始, 波形 ---_--_-__---- 双缓冲器：数据收发，收发移位寄存器 4800H, 8,N,1,==〉每个字符至少10位/4800S=0.0020ms (DX)=3F8H, OUT DX,AL 可能的最大延时

34 5．接口技术—数字/模拟接口 模拟量接口 A/D---D/A： 接口电路同简单I/O DAC锁存写/ ADC启动―读结果
多路转换开关MUX和采样保持器S/H的主要作用； V/F变换／ＡＤＣ――双积分／逐次逼近 ADC0809是８位８ＣＨ逐次逼近型模数转换器。AD574A为12位单通道 Vref对转换精度的影响； 启动转换控制----同步转换 ADC/DAC）及其实现 启动/转换----读取转换结果 数字滤波----平均 精度: 相对满量程而言 分辨率:对信号灵敏度 模拟地-数字地: 相同基准,单点相连 第六章 习题4 :综合设计型

35 5．接口技术—数字/模拟接口 模拟量接口 A/D---D/A： 第六章 习题4 :综合设计型
ADC0809设计一个数据采集系统，采用中断方式，EOC接至8259A的IRQ2，每隔200μs采样一个数据。试完成： ⑴ 硬件设计，画出连线图（不包括8259A）； ⑵ 软件设计，包括8255A、8253的初始化及中断服务程序。 难度>>考试(不要求初始化)

36 5．接口技术—数字/模拟接口 接口电路简单互连： （1）数据线：D15—D0 通常同名互连
硬件连线: 接口电路简单互连： （1）数据线：D15—D0 通常同名互连 （2）地址线：经译码电路产生片选信号，其中若干连至芯片/CS,/CE 74LS138 （3）控制信号线：/RD, /IORD 接/OE(输出允许)/WR, /IOWR 接/WE(写入允许,/LE,START,ALE等) 无独立片选芯片

37 5．接口技术—数字/模拟接口 硬件连线: 开关转换(上拉电阻)和LED驱动(限流电阻) 8255/273/244 I/O

38 5．接口技术—数字/模拟接口 接口应用程序片断编程：
根据指定端口地址，读取相关信息（模拟量或数字量，如为A/D应先启动转换，延时或判断EOC读取），按设计要求处理后保存到变量单元或输出。MOV DX,INPORT, IN AL,DX, MOV V1,AL, （处理）…..MOV DX,OUTPORT, OUT DX,AL 注意（想象程序片断运行的方式，初初始化芯片和单元外，一般为定时执行或中断执行，如需要记忆以前信息，一般存放在内存单元中，用于比较等，而不是寄存器中）

39 《微机系统与接口》 6．IA-32原理概念(非考试内容) 1.32位寄存器/地址/数据 EAX,EBX,A0-A31,D0-D31
三种工作模式 实地址模式 虚地址保护模式 虚拟8086(V86)模式 3.实地址模式下段寄存器的作用 段基地址 虚地址保护模式下段寄存器的作用:选择子(Selector),指向段描述符(参数:段基地址,段限,访问属性)

40 《微机系统与接口》 7．作业与试题分析 考题类型：三部分： （1）选择与填空（15小题30分） （2）阅读与编程（2~4题35分）
（3）接口技术（1-2两题35分），以概念和方法为主，连接线路和工作编程。 重要作业内容：程序设计1-3例，存储器译码与扩展，8255应用题， AD/DA综合应用处理 注意理解性学习，而不是记忆性学习！

41 《微机系统与接口》 8．考前安排 (081622) 答疑: 6月21日 晚18:30-21:00 答疑 地点: 教2-301
答疑: 6月21日 晚18:30-21:00 答疑 地点: 教2-301 6月24日(9:30-21:00) 地点: 教2-301 6月25日上午 地点: 教2-301 第7章作业 最迟25日答疑时交 6月25日下午考试: 闭卷，不需用计算器 --所有控制字都不要背;概念要清楚

42 《微机系统与接口》 The END THANKS Wish a Sucessful Pass