第一章 微型计算机系统概述
1. 微型计算机系统组成
- 微处理器:运算器、控制器、寄存器
- 微型计算机：输入输出接口、总线、内存
微型计算机系统：由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统
2. 系统总线
- 地址总线AB
-
- 输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址
-
- 地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围
- 数据总线DB
-
- CPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPU
-
- CPU写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部
-
- 数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数
- 控制总线CB
- 协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等信号
控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等
3. 基于8088CPU的PC微机系统结构
4. 微处理器（CPU）内部结构
指令处理单元（控制器）：对机器指令译码，产生指令执行所需的控制信号，并按照指令规定的时序将控制信号传送到CPU内部各器件或传送到总线。
算术逻辑单元（运算器）：接收到控制器发出的各种运算控制信号后，执行相应运算，并影响相应标志位。
寄存器组：CPU内用于暂时存放数据、地址的存储单元，CPU从内存读取指令、在内存中读写数据，均需要这些寄存器完成寻址、暂存的功能。其中标志寄存器能够间接影响程序执行流程
- 8088的内部结构从功能分成两个单元
- 总线接口单元BIU——管理8088与系统总线的接口，负责CPU对存储器和外设进行访问
- 执行单元EU——负责指令的译码、执行和数据的运算
- 两个单元相互独立，分别完成各自操作
两个单元可以并行执行，实现指令取指和执行的流水线操作
8088 CPU 外部特性与 IBM PC总线结构
1. 8088的两种组态模式
- MN/MX*接高电平为最小组态模式
MN/MX*接低电平为最大组态模式
2. 8088最小组态的引脚信号
1. 数据和地址引脚
- AD7～AD0
- 地址/数据分时复用引脚，双向、三态
- 在访问存储器或外设的总线操作周期中，这些引脚在第一个时钟周期输出存储器或I/O端口的低8位地址A7～A0
- 其他时间用于传送8位数据D7～D0
- A15～A8（Address）
中间8位地址引脚，输出、三态
这些引脚在访问存储器或外设时，提供全部20位地址中的中间8位地址A15～A8 - A19/S6～A16/S3（Address/Status）
- 地址/状态分时复用引脚，输出、三态
- 这些引脚在访问存储器的第一个时钟周期输出高4位地址A19～A16
- 在访问外设的第一个时钟周期全部输出低电平无效
- 其他时间输出状态信号S6～S3
- S6始终为低；
- S5为标志寄存器的中断允许标志的状态位，它在每一个时钟周期开始时被修改；
- S4和S3用以指示是哪一个段寄存器正在被使用，00为ES，01为SS，10为CS，11为DS。
在DMA方式时这4条线处于高阻状态
2. 读写控制引脚
- ALE（Address Latch Enable）
- 地址锁存允许，输出、三态、高电平有效
ALE引脚高有效时，表示复用引脚：AD7～AD0和A19/S6～A16/S3正在传送地址信息
- 由于地址信息在这些复用引脚上出现的时间很短暂，所以系统可以利用ALE引脚将地址锁存起来
- IO/M*（Input and Output/Memory）
I/O或存储器访问，输出、三态
该引脚输出高电平时，表示CPU将访问I/O端口，这时地址总线A15～A0提供16位I/O口地址
- 该引脚输出低电平时，表示CPU将访问存储器，这时地址总线A19～A0提供20位存储器地址
- WR*（Write）
- 写控制，输出、三态、低电平有效
- 有效时，表示CPU正在写出数据给存储器或I/O端口
- RD*（Read）
- 读控制，输出、三态、低电平有效
- 有效时，表示CPU正在从存储器或I/O端口读入数据
- READY
- 存储器或I/O口就绪，输入、高电平有效
- 在总线操作周期中，8088CPU会在第3个时钟周期的前沿（下降沿）测试该引脚
如果测到高有效，CPU直接进入第4个时钟周期
如果测到无效，CPU将插入等待周期Tw - CPU在等待周期中仍然要监测READY信号，有效则进入第4个时钟周期，否则继续插入等待周期Tw
- DEN*（Data Enable）
- 数据允许，输出、三态、低电平有效
- 有效时，表示当前数据总线上正在传送数据，可利用他来控制对数据总线的驱动
- DT/R*（Data Transmit/Receive）
- 数据发送/接收，输出、三态
- 该信号表明当前总线上数据的流向
高电平时数据自CPU输出（发送）
低电平时数据输入CPU（接收）
- SS0*（System Status 0）
最小组态模式下的状态输出信号
它与IO/M和DT/R一道，通过编码指示CPU在最小组态下的8种工作状态：
3. 中断请求和响应引脚
- INTR（Interrupt Request）
- 可屏蔽中断请求，输入、高电平有效
- 有效时，表示请求设备向CPU申请可屏蔽中断
- 该请求的优先级别较低，并可通过关中断指令CLI清除标志寄存器中的IF标志、从而对中断请求进行屏蔽
- INTA*（Interrupt Acknowledge）
- 可屏蔽中断响应，输出、低电平有效
- 有效时，表示来自INTR引脚的中断请求已被CPU响应，CPU进入中断响应周期
- 中断响应周期是连续的两个，每个都发出有效响应信号，以便通知外设他们的中断请求已被响应、并令有关设备将中断向量号送到数据总线
- NMI（Non-Maskable Interrupt）
- 不可屏蔽中断请求，输入、上升沿有效
- 有效时，表示外界向CPU申请不可屏蔽中断
- 该请求的优先级别高于INTR，并且不能在CPU内被屏蔽
当系统发生紧急情况时，可通过他向CPU申请不可屏蔽中断服务
4. 总线请求和响应引脚
- HOLD
- 总线保持（即总线请求），输入、高电平有效
- 有效时，表示总线请求设备向CPU申请占有总线
- HLDA（HOLD Acknowledge）
- 总线保持响应（即总线响应），输出、高电平有效
- 有效时，表示CPU已响应总线请求并已将总线释放
- 此时CPU的地址总线、数据总线及具有三态输出能力的控制总线将全面呈现高阻，使总线请求设备可以顺利接管总线
- 待到总线请求信号HOLD无效，总线响应信号HLDA也转为无效，CPU重新获得总线控制权
- RESET
- 复位请求，输入、高电平有效
- 该信号有效，将使CPU回到其初始状态；当它再度返回无效时，CPU将重新开始工作
8088/86复位后
CS＝FFFFH、IP＝0000H，
所以程序入口在物理地址FFFF0H
CLK（Clock）
时钟输入5. 其它引脚
- MN/MX*（Minimum/Maximum）
组态选择，输入 TEST*
测试，输入、低电平有效6. 8088的基本总线时序
- 总线时序描述CPU引脚如何实现总线操作
- 描述总线操作的微处理器时序有三级：
指令周期 → 总线周期 → 时钟周期 - 指令周期是指一条指令经取指、译码、读写操作数到执行完成的过程。若干总线周期组成一个指令周期
- 总线周期是指CPU通过总线操作与外部（存储器或I/O端口）进行一次数据交换的过程
- 8088的基本总线周期需要4个时钟周期
- 总线操作中如何实现CPU与内存、接口芯片间的时序同步是关键
- 同步时序：
各部件都以系统时钟信号为基准
当相互不能配合时，快速部件（CPU）插入等待状态等待慢速部件（I/O和存储器） 异步时序：
CPU与外设接口通过应答联络信号实现同步操作7. 8088最小组态的总线时序
- 存储器读总线周期
- 存储器写总线周期
- I/O读总线周期
I/O写总线周期
8. 8088最大组态中的引脚定义
- 有些控制信号不相同，主要是用于输出操作编码信号，由总线控制器8288译码产生系统控制信号：
- LOCK*——总线封锁信号
- S2、S1、S0*——3个状态信号
- QS1、QS0——指令队列状态信号
RQ/GT0、RQ/GT1——2个总线请求/同意信号
9. 8088最大组态的总线形成
系统地址总线
- 采用三态透明锁存器74LS373和三态单向缓冲器74LS244
- 系统数据总线
通过三态双向缓冲器74LS245形成和驱动 - 系统控制总线
主要由总线控制器8288形成
MEMR、MEMW、IOR、IOW、INTA*
第五章 半导体存储器及接口
1. 半导体存储器的分类
- 读写存储器RAM：SRAM.DRAM,NVRAM
- 只读存储器ROM
- 掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改
- PROM：允许一次编程，此后不可更改
- EPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程；并允许用户多次擦除和编程
- EEPROM（E2PROM）：采用加电方法在线进行擦除和编程，也可多次擦写
Flash Memory（闪存）：能够快速擦写的EEPROM，但只能按块（Block）擦除
2. 半导体存储器芯片的内部结构
- 每个存储单元具有一个唯一的地址，可存储1位（位片结构）或多位（字片结构）二进制数据
- 存储容量（bits）与地址、数据线个数有关：
芯片的存储容量＝2^M×N
＝存储单元数×存储单元的位数
- 地址译码电路结构
单译码，双译码 片选和读写控制逻辑
片选端CS或CE
有效时，可以对该芯片进行读写操作
输出OE
控制读操作。有效时，芯片内数据输出
该控制端对应系统的读控制线
写WE
控制写操作。有效时，数据进入芯片中
该控制端对应系统的写控制线4. 随机存取存储器
- 静态RAM（SRAM）
- SRAM的基本存储单元是触发器电路
- SRAM一般采用“字结构”存储矩阵
- SRAM芯片2114外部特性：
10根地址线A9～A0
4根数据线I/O4～I/O1
片选CS
读写WE - SRAM芯片6264外部特性
28个引脚：
13根地址线A12～A0
8根数据线D7～D0
片选CS1、CS2
读写WE、OE*
- 动态RAM
- 每个存储单元存放一位，芯片内每个位单元具有独立地址
- 需要8个存储芯片构成一个字节单元，每个
- DRAM芯片4116外部特性
-
- 7根地址线A6～A0,
-
- 1根数据输入线DIN,
-
- 1根数据输出线DOUT,
-
- 行地址选通RAS*,
-
- 列地址选通CAS*,
-
- 读写控制WE*.
- DRAM 4116的刷新:采用“仅行地址有效”方法刷新
- DRAM芯片2164外部特性
-
8根地址线A7～A0
1根数据输入线DIN
1根数据输出线DOUT
行地址选通RAS
列地址选通CAS
读写控制WE*5. 只读存储器
- EPROM 2716
- 11根地址线A10～A0
8根数据线DO7～DO0
片选/编程CE/PGM
读写OE
编程电压VPP
- EPROM 2764
- 13根地址线A12～A0
8根数据线D7～D0
片选CE
编程PGM
读写OE*
编程电压VPP
- EEPROM
用加电方法，进行在线（无需拔下，直接在电路中）擦写（擦除和编程一次完成） - EEPROM 2717A
- 11根地址线A10～A0
8根数据线I/O7～I/O0
片选CE
读写OE、WE
状态输出RDY/BUSY
- EEPROM 2864A
- 13根地址线A12～A0
8根数据线I/O7～I/O0
片选CE
读写OE、WE*
6. 半导体存储器与CPU的连接
- 存储芯片的数据线
- 若芯片的数据线正好8根：
一次可从芯片中访问到8位数据，全部数据线与系统的8位数据总线相连 - 若芯片的数据线不足8根：一次不能从一个芯片中访问到8位数据，“位扩充”
- 存储芯片的地址线
- 芯片的地址线通常应全部与系统的低位地址总线相连
- 寻址时，这部分地址的译码是在存储芯片内完成的，我们称为“片内译码”
- 存储芯片的片选端
- 存储系统常需利用多个存储芯片扩充容量，也就是扩充了存储器地址范围
- 进行“地址扩充”，需要利用存储芯片的片选端对多个存储芯片（组）进行寻址
- 这个寻址方法，主要通过将存储芯片的片选端与系统的高位地址线相关联来实现
- 这种扩充简称为“地址扩充”或“字扩充”
译码和译码器
全译码
- 所有的系统地址线均参与对存储单元的译码寻址
- 包括低位地址线对芯片内各存储单元的译码寻址（片内译码），高位地址线对存储芯片的译码寻址（片选译码）
- 采用全译码，每个存储单元的地址都是唯一的，不存在地址重复
- 译码电路可能比较复杂、连线也较多
部分译码
- 只有部分（高位）地址线参与对存储芯片的译码
- 每个存储单元将对应多个地址（地址重复），需要选取一个可用地址
- 可简化译码电路的设计
- 但系统的部分地址空间将被浪费
线选译码
- 只用少数几根高位地址线进行芯片的译码，且每根负责选中一个芯片（组）
- 虽构成简单，但地址空间严重浪费，必然会出现地址重复
- 一个存储地址会对应多个存储单元
- 多个存储单元共用的存储地址不应使用
- 存储芯片的读写控制线
- 芯片OE*与系统的读命令线相连
当芯片被选中、且读命令有效时，存储芯片将开放并驱动数据到总线 - 芯片WE*与系统的写命令线相连
当芯片被选中、且写命令有效时，允许总线数据写入存储芯片
7. 存储芯片与CPU的配合
- 总线驱动
- CPU的总线驱动能力有限
- 单向传送的地址和控制总线，可采用三态锁存器和三态单向驱动器等来加以锁存和驱动
- 双向传送的数据总线，可以采用三态双向驱动器来加以驱动
- 时序配合
分析存储器的存取速度是否满足CPU总线时序的要求
如果不能满足：考虑更换芯片，总线周期中插入等待状态TW8. 8086存储器组织
- 寻址空间(20位地址线)
220＝1M bytes的存储器寻址空间
分段的概念 - 分段组织
段寄存器的16位值左移4位，得到的20位值加上16位的偏移量。 - 字与字节访问
AD0 信号和BHE信号组合，选择奇偶字节或字。
第6章 基本输入输出接口
I/O接口概述
- I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路
- PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是接口电路
- 信号转换
对信号的形式和数据的格式进行变换
微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量 - 数据缓冲
对输入输出数据进行缓冲和锁存
输出锁存缓冲环节，输入锁存缓冲环节 - 对I/O端口进行寻址
与CPU和I/O设备进行联络
I/O接口的典型结构
1. 接口电路的内部结构
- 数据寄存器
保存外设给CPU和CPU发往外设的数据 - 状态寄存器
保存外设或接口电路的状态 控制寄存器
保存CPU给外设或接口电路的命令2. 接口电路的外部特性
- 面向CPU一侧的信号：用于与CPU连接、主要是数据、地址和控制信号
面向外设一侧的信号：用于与外设连接、提供的信号种类繁多、功能定义、时序及有效电平等差异较大
3. 接口电路芯片的分类
- 通用接口芯片
支持通用的数据输入输出和控制的接口芯片 - 面向外设的专用接口芯片
针对某种外设设计、与该种外设接口 面向微机系统的专用接口芯片
与CPU和系统配套使用，以增强其总体功能4. 接口电路的可编程性
3. I/O端口的编址
- 数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器占有的I/O地址常依次被称为数据端口、状态端口和控制端口，用于保存数据、状态和控制信息
- 两类编排形式
- I/O端口独立编址
优点：
-
- I/O端口的地址空间独立
-
- 控制和地址译码电路相对简单
-
- 专门的I/O指令使程序清晰易读
缺点：
-
- I/O指令没有存储器指令丰富
- I/O端口与存储器统一编址
优点：
-
- 不需要专门的I/O指令
-
- I/O数据存取与存储器数据存取一样灵活
缺点：
-
- I/O端口要占去部分存储器地址空间
-
程序不易阅读（不易分清访存和访问外设）
4. 8088/8086的输入输出指令
输入指令
IN AL,i8 ;字节输入，直接寻址
IN AL,DX ;字节输入，间接寻址
IN AX,i8 ;字输入，直接寻址
IN AX,DX ;字输入，间接寻址
输出指令
OUT i8,AL ;字节输出，直接寻址
OUT DX,AL ;字节输出，间接寻址
OUT i8,AX ;字输出，直接寻址
OUT DX,AX ;字输出，间接寻址
1. 8088/8086的I/O端口
- 8086用于寻址外设端口的地址线为16条，端口最多为216＝65536（64K）个，端口号（端口地址）为0000H ~ FFFFH
- 每个端口地址对应一个字节空间
- 寻址方式
- 直接寻址：只用于寻址00H ~ FFH前256个端口，操作数i8表示端口号
- 间接寻址：可用于寻址全部64K个端口，DX寄存器的值就是端口号，对端口号大于FFH的端口只能采用间接寻址方式
- 数据交换
- 如果输入输出一个字节，使用AL寄存器
如果输入输出一个字，使用AX寄存器
5. I/O地址的译码
6. 数据传送方式
- 程序控制下的数据传送：通过CPU执行程序中的I/O指令来完成传送，又分为：无条件传送、查询传送、中断传送
- 直接存储器存取（DMA）——传送请求由外设向DMA控制器（DMAC）提出，后者向CPU申请总线，最后DMAC利用系统总线来完成外设和存储器间的数据传送
I/O处理机——CPU委托专门的I/O处理机来管理外设，完成传送和相应的数据处理
1. 无条件传送方式及其接口
- 在CPU与慢速变化的设备（或简单设备）交换数据时，可以认为它们总是处于“就绪”状态，随时可以进行数据传送
适合于简单设备，如LED数码管、开关等
next: mov dx,8000h ;DX指向数据端口
in al,dx ;从输入端口读开关状态
not al ;反相
out dx,al ;送输出端口显示
call delay ;调子程序延时
jmp next ;重复
2. 查询传送方式及其接口
- CPU需要先了解（查询）外设的工作状态，然后在外设可以交换信息的情况下（就绪）实现数据输入或输出
- 对多个外设的情况，则CPU按一定顺序依次查询（轮询）
- 查询传送的特点是：工作可靠，适用面宽，但传送效率低
//查询输入接口程序示例
mov dx,8000h ;DX指向状态端口
status: in al,dx ;读状态端口
test al,01h ;测试标志位D0
jz status ;D0＝0，未就绪，继续查询
inc dx ;D0＝1，就绪，DX指向数据端口
in al,dx ;从数据端口输入数据
//查询输出接口程序示例
mov dx,8000h ;DX指向状态端口
status: in al,dx ;读取状态端口的状态数据
test al,80h ;测试标志位D7
jnz status ;D7＝1，未就绪，继续查询
inc dx ;D7＝0，就绪，DX指向数据端口
mov al,buf ;变量buf送AL
out dx,al ;将数据输出给数据端口
//查询方式的EEPROM编程
next: mov al,55h ;写入内容＝55H
mov [bx],al ;写入存储单元
nop ;空操作指令，起延时作用
nop
next1: in al,dx ;查询状态口
test al,01h ;测试D0
jz next1 ;D0＝0，芯片还在写入
inc bx ;D0＝1，写毕，指针移动
loop next ;循环至全部字节写完
3. 中断传送方式
- 中断请求 =>中断响应=>关中断=>断点保护=>中断识别=>现场保护=>中断服务=>恢复现场=>开中断=>中断返回
- 中断传送是一种效率更高的程序传送方式
- 进行传送的中断服务程序是预先设计好的
中断请求是外设随机向CPU提出的
4. DMA传送方式
- CPU对DMA控制器进行初始化设置
- 外设、DMAC和CPU三者通过应答信号建立联系：CPU将总线交给DMAC控制
- DMA传送
DMA读存储器：存储器 → 外设
DMA写存储器：存储器 ← 外设 - 自动增减地址和计数，判断传送完成否
传送方式的比较
- 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
- 中断传送：外设主动，可与CPU并行工作，但每次传送需要大量额外时间开销
- 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
第7章 中断控制接口
1. 8088中断系统
- 8088的中断系统采用向量中断机制
- 能够处理256个中断
- 用中断向量号0～255区别
可屏蔽中断还需要借助专用中断控制器Intel 8259A实现优先权管理
1. 8088的中断类型
- 内部中断:除法错中断、指令中断、溢出中断、单步中断
外部中断：非屏蔽中断、可屏蔽中断
2. 8088的中断响应过程
- 8088各种中断源的优先权，实际上是指被识别出来的先后
多种中断同时请求时，最先响应的则可能是单步中断或NMI中断
3. 8088的中断向量表
- 中断向量：中断服务程序的入口地址（首地址）
- 逻辑地址含有段地址CS和偏移地址IP（32位）
- 每个中断向量的低字是偏移地址、高字是段地址，需占用4个字节
- 8088微处理器从物理地址00000H开始，依次安排各个中断向量，向量号也从0开始
- 256个中断占用1KB区域，就形成中断向量表
向量号为N的中断向量的物理地址＝N×4
2. 内部中断服务程序
1. 内部中断服务程序
编写80H号中断服务程序
功能：显示以“0”结尾字符串的功能
，利用显示器功能调用INT 10H，
字符串缓冲区首地址为入口参数，
DS:DX（段地址：偏移地址）传递参数
intoff dw ?//偏移
intseg dw ?//段基址
intmsg db ‘A Instruction Interrupt !’//字符串
db 0dh,0ah,0
//保存中断向量
mov ax,3580h//AH＝35H，AL=中断向量号
int 21h //DOS功能调用INT 21H
mov intoff,bx ;保存偏移地址
mov intseg,es ;保存段基地址
//设置中断向量
//设置中断向量（DOS功能调用INT 21H）
push ds
mov dx,offset new80h
mov ax,seg new80h
mov ds,ax
mov ax,2580h//AH=25，AL＝中断向量号
int 21h
pop ds
//调用中断服务程序，设置入口参数： //DS＝段地址（已设置）
//； DX＝偏移地址
mov dx,offset intmsg
int 80h ；调用80H中断服务程序
//主程序结束
mov dx,intoff
mov ax,intseg
mov ds,ax
mov ax,2580h
int 21h
mov ax,4c00h
int 21h
//进入中断服务程序
new80h proc
sti ;开中断
push ax ;保护寄存器
push bx
push si
mov si,dx
//显示字符串
new1:mov al,[si]
cmp al,0
jz new2
mov bx,0
mov ah,0eh
int 10h
inc si
jmp new1
//退出中断服务程序
new2: pop si ;恢复寄存器
pop bx
pop ax
iret ;中断返回
new80h endp
3. 8259A中断控制器
1. 8259A的内部结构和引脚
- 中断控制
- 中断请求寄存器IRR
保存8条外界中断请求信号IR0～IR7的请求状态
Di位为1表示IRi引脚有中断请求；为0表示无请求 - 中断服务寄存器ISR
保存正在被8259A服务着的中断状态
Di位为1表示IRi中断正在服务中；为0表示没有被服务 - 中断屏蔽寄存器IMR
保存对中断请求信号IR的屏蔽状态
Di位为1表示IRi中断被屏蔽（禁止）；为0表示允许
- 与处理器接口
- 中断级连
- 一个系统中，8259A可以级连，有一个主8259A，若干个（最多8个）从8259A
- 级连时，主8259A的三条级连线CAS0～CAS2作为输出线，连至每个从8259A的CAS0～CAS2
SP/EN在非缓冲方式下，规定该8259A是主片（SP＝1）还是从片（SP＝0）
3. 8259A的工作方式
- 设置优先权方式
- 普通全嵌套方式
- 特殊全嵌套方式
- 优先权自动循环方式
- 结束中断处理方式
- 8259A利用中断服务寄存器ISR判断：
某位为1，表示正在进行中断服务；
该位为0，就是该中断结束服务。 - 自动中断结束方式
- 普通中断结束方式，配合全嵌套优先权方式使用
- 特殊中断结束方式，配合循环优先权方式使用
- 屏蔽中断源方式
- 普通屏蔽方式
将IMR的Di位置1，则对应的中断IRi被屏蔽 - 特殊屏蔽方式
将IMR的Di位置1，对应的中断IRi被屏蔽的同时，使ISR的Di位置0
- 中断触发方式
- 边沿触发方式
- 电平触发方式
- 数据线连接方式
- 缓冲方式
8259A的数据线需加缓冲器予以驱动
8259A把SP/EN引脚作为输出端，输出允许信号，用以锁存或开启缓冲器 非缓冲方式
SP/EN引脚为输入端
若8259A级连，由其确定是主片或从片4. 8259A的编程
- 初始化命令字ICW
- 初始化命令字ICW最多有4个
- 8259A在开始工作前必须写入
- 必须按照ICW1～ICW4顺序写入
- ICW1和ICW2是必须送的
- ICW3和ICW4由工作方式决定
中断控制器的初始化程序段
//初始化主片8259A
mov al,11h ;写入ICW1
out 20h,al
jmp intr1
intr1: mov al,08h ;写入ICW2
out 21h,al
jmp intr2
intr2: mov al,04h ;写入ICW3
out 21h,al
jmp intr3
intr3: mov al,1h ;写入ICW4
out 21h,al
//初始化从片8259A
mov al,11h ;写入ICW1
out 0a0h,al
jmp intr5
intr5: mov al,70h ;写入ICW2
out 0a1h,al
jmp intr6
intr6: mov al,02h ;写入ICW3
out 0a1h,al
jmp intr7
intr7: mov al, 01h ;写入ICW4
out 0a1h,al
- 操作命令字OCW
- OCW共有3个：OCW1～OCW3
- 写入时没有顺序要求，需要哪个OCW就写入那个OCW
应用注意事项
- 利用上升沿做为中断请求IRQ的有效信号
- IRQ0～IRQ7的中断向量号依次为08H～0FH，IRQ8～IRQ15依次为70H～77H
采用普通全嵌套优先权方式，中断优先权从高到低顺序为IRQ0～IRQ2、IRQ8～IRQ15、IRQ3～IRQ7，且不能改变
5. 外部中断服务程序
/*8259A的IRQ0（向量号为08H）中断请求来自定时器8253，每隔55ms产生一次
本程序的08H号中断服务程序，每次中断显示一串信息，显示10次
*/
intmsg db ‘A 8259A Interrupt !’
db 0dh,0ah,0
counter db 0
mov ax,3508h
int 21h
push bx ;保存偏移地址
push es ;保存段基地址
//设置中断向量
cli
push ds
mov dx,offset new08h
mov ax,seg new08h
mov ds,ax
mov ax,2508h
int 21h
pop ds
//设置中断寄存器
in al,21h
push ax
and al,0feh ;允许IRQ0
out 21h,al
mov counter,0 ;设置中断次数初值
sti ;开中断
//循环等待中断
start1: cmp counter,10
jb start1 ;中断10次退出
//子程序结束
cli
pop ax
out 21h,al
pop dx
pop ds
mov ax,2508h
int 21h
sti
mov ax,4c00h
int 21h
//进入中断服务程序
new08h proc
sti ;开中断
push ax ;保护寄存器
push bx
push ds
mov ax,data
mov ds,ax ;设置数据段DS
//中断处理
inc counter
mov si,offset intmsg ;显示信息
call dpstri
//
mov al,20h
out 20h,al
pop ds ;恢复寄存器
pop bx
pop ax
iret ;中断返回
new08h endp
//显示字符串
dpstri proc ;显示字符串子程序
push ax
push bx
dps1: lodsb
cmp al,0
jz dps2
//显示字符串
mov bx,0
mov ah,0eh
int 10h
jmp dps1
dps2: pop bx
pop ax
ret
dpstri endp
第8章 定时计数控制接口
8253/8254定时计数器
- 3个独立的16位计数器通道
- 每个计数器有6种工作方式
- 按二进制或十进制（BCD码）计数
- 计数器结构分析
- 计数初值存于预置寄存器；
- 在计数过程中，减法计数器的值不断递减，而预置寄存器中的预置不变。
- 输出锁存器用于写入锁存命令时，锁定当前计数值
- 计数器的3个引脚
- CLK时钟输入信号——在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减1
- GATE门控输入信号——控制计数器工作，可分成电平控制和上升沿控制两种类型
OUT计数器输出信号——当一次计数过程结束（计数值减为0），OUT引脚上将产生一个输出信号
8253/8254的工作方式
- 方式0 计数结束中断
- 方式1 可编程单稳脉冲
- 方式2 频率发生器（分频器）
- 方式3 方波发生器
- 方式4 软件触发选通信号
- 方式5 硬件触发选通信号
- 注意
- 处理器写入8253的计数初值只是写入了预置寄存器，之后到来的第一个CLK输入脉冲（需先由低电平变高，再由高变低）才将预置寄存器的初值送到减1计数器。
从第二个CLK信号的下降沿，计数器才真正开始减1计数。
8253/8254的编程
第9章 DMA控制接口
DMA控制器8237A
- 每个8237A芯片有4个DMA通道，就是有4个DMA控制器
- 每个DMA通道具有不同的优先权
- 每个DMA通道可以分别允许和禁止
- 每个DMA通道有4种工作方式
- 一次传送的最大长度可达64KB
多个8237A芯片可以级连，扩展通道数
1. 8237A的内部结构和引脚
- 请求与响应信号
- DREQ0～DREQ3：DMA通道请求
- HRQ：总线请求
- HLDA：总线响应
- DACK0～DACK3：DMA通道响应
- DMA传送控制信号
- A0～A7：地址线。输出低8位存储器地址。
DB0～DB7：数据线。输出高8位存储器地址 - ADSTB：地址选通
- AEN：地址允许。
- MEMR*：存储器读
- MEMW*：存储器写
- IOR*：I/O读
- IOW*：I/O写
- READY：准备好
- EOP*：过程结束。DMA传送过程结束，输出一个低有效脉冲。
- 处理器接口信号
- DB0～DB7：数据线。
- A0～A3：地址线。
- CS*：片选
- IOR*：I/O读。读取8237A内部寄存器。
- IOW*：I/O写。写入8237A内部寄存器。
- CLK：时钟。控制芯片内部操作和数据传输。
- RESET：复位。使8237A处于初始状态。
8237A的两种工作状态
- 空闲周期：
作为接口电路，受CPU控制的工作状态 有效周期：
作为DMAC控制DMA传送的工作状态
2. 8237A的工作时序·空闲周期
DMA传送时序- S1状态——输出16位存储器地址
AEN输出高电平，表示DMA传送 - S2状态——输出DMA响应信号和控制信号
DMA读：MEMR和IOW有效
DMA写：IOR和MEMW有效 - S3和Sw状态——检测数据传送是否能够完成，决定是否插入等待状态Sw
S4状态——完成数据传送
3. 8237A的工作方式
- DMA传送方式
- 单字节传送方式：一次传送一个字节，效率略低，
DMA传送之间CPU有机会重新获取总线控制权 - 数据块传送方式：一次请求传送一个数据块，效率高，
整个DMA传送期间CPU长时间无法控制总线 - 请求传送方式
DREQ信号有效就连续传送数据
DREQ信号无效，DMA传送被暂时中止，8237A释放总线，CPU可继续操作 - 级连方式
- DMA传送类型
· DMA读 · DMA写 · DMA检验 - DMA通道的优先权方式
- 固定优先权方式——优先权固定：0，1，2.。。
- 循环优先权方式——优先权循环变化
自动初始化方式
4. 8237A的寄存器
通道寄存器（4个通道分别具有）：基地址寄存器、基字节数寄存器、现行地址寄存器、现行字节数寄存器。
状态、命令寄存器：命令寄存器、状态寄存器、请求寄存器、方式寄存器、屏蔽寄存器、临时寄存器