这篇复习笔记是针对《微型计算机原理与接口技术》后面几章的

前面的汇编复习内容在 “零、学习笔记总目录” 的 “汇编考前复习” 中

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所有内容更正、更新请看 “六、更新内容”

文章目录

零、学习笔记总目录
一、输入输出系统
二、中断系统
三、串行通信
四、并行 I/O 接口
五、8254可编程定时器/计时器
六、更新内容
七、参考附录

零、学习笔记总目录

上半学期所有文章链接:

【计算机与UNIX汇编原理①】——计算机基础【原码补码反码移码 BCD码计算机系统的基本组成等】.

【计算机与UNIX汇编原理②】——存储器系统【RAM ROM 高速缓冲存储器Cache】.

【计算机与UNIX汇编原理③】——80X86微处理器【通用寄存器、实模式、逻辑地址与物理地址】.

【计算机和UNIX汇编原理④】——指令系统(上)【标志寄存器立即寻址寄存器寻址直接/寄存器/基址/变址寻址万字总结】.

【计算机与UNIX汇编原理⑤】——指令系统(下)【 2万5千字总结】.

【计算机和UNIX汇编原理⑥】——UNIX的编程基础【SEGMENT、ASSUME、PROC、ORG、END】.

【计算机与UNIX汇编原理⑦】——DOS/BIOS功能调用【实现两数相加 + Hello World】.

【计算机与UNIX汇编原理⑧】——UNIX编程进阶【分支程序、循环程序、子程序、宏指令】.

【计算机与UNIX汇编原理⑨】——实验报告一【题目：排除语法错误、统计数字】.

【计算机与UNIX汇编原理⑩】——汇编语言程序设计举例【三种进制转换】.

【计算机与UNIX汇编原理⑪】——实验报告二【用户登录验证程序的实现+支持回退功能】.

【计算机与UNIX汇编原理⑫】——汇编考前复习【重要知识点 + 基础题 + 易错题 + 难题解析】.

下半学期所有文章链接:

【计算机原理与接口技术(UNIX)⑬】——总线概述【总线与总线标准、总线结构、ISA、PCI、IDE】.

【计算机原理与接口技术(UNIX)⑭】——再讲存储器系统【位、字扩展法 + 详细例题】.

【计算机原理与接口技术(UNIX)⑮】——输入/输出系统【查询方式、中断控制方式、DMA 、8237A】.

【计算机原理与接口技术(UNIX)⑯】——中断系统 [ 2万5千字总结、8259A ].

【计算机原理与接口技术(UNIX)⑰】——微型计算机系统的串行通信 [ 8250 + 具体样例 + 上机实验 ].

【计算机原理与接口技术(UNIX)⑱】——并行 I/O 接口 [ 芯片8255A ].

【计算机原理与接口技术(UNIX)⑲ 完结篇】——可编程计数器 8254 [ 流光发生器、8254工作方式检测程序的设计].

一、输入输出系统

1.1 接口电路的作用

● 接口电路的作用是什么？I/O接口应具备哪些功能？
① 接口电路的作用：是使 CPU 与外设的信息交互能够达到最佳匹配，实现高效、可靠的信息交换。（信息中转站）
② 接口电路的功能：[1]数据缓冲功能。[2]联络功能。[3]寻址功能。[4]数据转换功能。[5]中断管理功能。

1.2 端口的概念、分类

● 端口的概念？端口有几类？
① 能与 CPU 交换信息的寄存器成为 I/O 端口寄存器，简称 “端口”。
② 端口有 3 类：数据端口、状态端口、控制端口

1.3 I/O 端口的编址方式

● I/O 端口有哪两种编址方式？PC 系列机中采用哪种编址方式？
① 端口和存储单元统一编址、I/O端口独立编址。
② 在 PC 系列机中，I/O 端口采用独立编址。

1.4 最常用的 I/O 指令

1.直接寻址 I/O 指令（8位端口地址）
   IN 	AL, n       
   OUT 	n, AL
2. DX 间接寻址 I/O 指令（当端口地址 > 8位）
   IN 	AL, DX       
   OUT 	DX, AL

1.5 微机系统与 I/O 端口的信息交换

● 微型计算机系统和输入输出设备交换信息的方式有几种？各有什么特点？
答一：有 4 种：无条件传送方式、查询方式、中断控制方式、直接存储器存取方式（也称为 DMA 方式）。

① 无条件传送方式的特点：假设外设已准备好，即输入数据已准备好，且输出设备空闲，此时 CPU 可以直接用 IN 或 OUT 指令完成与接口之间的数据传送。

② 查询方式的特点：只有确认外设已具备输入或输出条件后，才能用 IN 或 OUT 指令完成数据传送。

③ 中断控制方式的特点：如果外设未做好数据传送准备，CPU 可执行与传送数据无关的其他指令；当外设做好传送准备后，可向 CPU 发出中断请求，请求为之服务。

④ 直接存储器存取方式的特点：在外设与内存之间用硬件实现的直接进行的数据交换，不需要通过 CPU 间接交换（即不需要 CPU 的参与）。

1.6 直接存储器存取（DMA）方式

● DMA (Direct Memory Access) : 利用硬件完成高速外设与系统RAM之间的信息交换。

● DMAC: DMA 控制器是实现DMA传送的核心芯片。优点: 传送速度快缺点：硬件电路比较复杂。

● DMA 传送方式和中断方式相比，各有什么特点？ ⭐️⭐️
PPT给的答案：①响应时间：CPU接到 “中断请求” 后要等到当前指令执行完毕才响应，而 CPU 接到 DMAC 的 “总线请求” 后，只要当前指令的当前总线周期执行完毕就响应。②数据传送速度：DMAC 传送比中断传送要快。

◆ 笔者给的答案：采用中断方式进行数据传送，可以提高 CPU 的利用率。但是，中断传送是由 CPU 通过程序来实现的，每次执行中断服务子程序需要保护断点，在中断服务子程序中，需要保护现场，为中断源服务，中断服务结束还需要恢复现场，CPU 需要执行若干指令来完成上述工作。而 DMA 传送方式就不需要 CPU 的干预，因此省去了 CPU 取指令、指令译码、存取数据等操作，提高了数据的传送速率，但缺点是硬件电路比较复杂。

1.7 补充简答题

1、外设为什么要通过接口电路和主机系统相连？
答：由于输入输出设备的多样性和接口电路的复杂性， CPU 必须通过接口电路与外设进行信息交换。

2、DMA 系统完成的功能是什么？
答：实现存储器和存储器之间或存储器和 I/O 设备之间直接进行的高速数据传送，(不需要 CPU 的干涉)。

3、8237A 的主要功能是什么？
答：代替 CPU 控制总线，实现 I/O 接口与存储器之间的数据传送。（DMAC: DMA 控制器是实现 DMA 传送的核心芯片。8237A 芯片就是书上的 DMAC，即 “DMA控制器” ）

4、8237A 内部寄存器各有什么作用？【PPT没有，老师没讲】
① 控制寄存器：确定其工作时序、优先级方式、DREQ 和 DACK 的有效电平以及是否允许工作。
② 方式寄存器：确定某一通道的传送方式、数据传送类型。
③ 地址寄存器：存储需要传输数据的地址。
④ 字节寄存器：存储需要传输数据的字节数。
⑤ 状态寄存器：高 4 位表示当前 4 个通道是否有 DMA 请求，低 4 位表示 4 个通道的 DMA 是否传送完。
⑥ 请求寄存器：使某一通道的请求触发器置0/1。
⑦ 屏蔽寄存器：使某一通道的屏蔽触发器置0/1。
⑧ 多通道屏蔽寄存器：一次性能完成对 4 个通道的屏蔽设置。
⑨ 清屏蔽寄存器：用来清除 4 个通道的屏蔽触发器。
⑩ 暂存寄存器：用来暂存中间数据。
…好像还有

5、80286 系统一个存储单元是 24 位物理地址，而 8237A 在寻址内存空间时，只能给出 16 位地址码，这一矛盾如何解决？有哪些硬件和软件措施？【PPT没有，老师没讲】
答：通过程序设置，把 DMA 传送所涉及的存储单元的高 8 位物理地址写入(8237A 里的)相关通道的页面寄存器；把存储单元的低 16 位地址写入(8237A 里的)相关通道的基本地址寄存器；把 DMA 传送的实际字节数减1，写入(8237A 里的)相关通道的基本字节寄存器。从而做好初始化准备。【软件】
另外，页面寄存器采用专用的三态输出存储映像器 74LS612 来实现。【硬件】

6、8237A 提供哪几种传送方式？在微型计算机系统中，不允许使用哪一种传送方式？【PPT没有，老师没讲】
8237A 提供 4 种传送方式：单字节传送方式、数据块传送方式、请求传送方式、级联传送方式。不允许使用级联传送方式吧【这个笔者不太确定】

7、8237A 初始化编程的步骤是什么？【PPT没有，老师没讲】
① 命令字写入控制寄存器。
② 屏蔽字写入屏蔽寄存器。
③ 方式字写入方式寄存器。
④ 先/后触发器置0。
⑤ 写入基地址和基本字节寄存器。
⑥ 解除屏蔽。
⑦ 写入请求寄存器。

8、简述 PC 系列机用 DMA 方式进行单字节读写传送的全过程。【PPT没有，老师没讲】
答：…和上题流程差不多，只不过是针对单字节数据读写传送的。

9、8237A 芯片采用数据块传送方式和单字节传送方式进行 DMA 传输时，其主要区别在哪里？【PPT没有，老师没讲】
答：数据块传送方式：在进入 DMA 操作后，连续传送数据，直到整个数据块全部传送完毕。
单字节传送方式：每次 DMA 操作只传送一字节的数据，然后自动把总线控制权交给 CPU，让 CPU 占用至少一个总线周期。若有新的 DMA 请求，8237A 将向 CPU 发出总线请求，等到获得总线控制权后，再进行下一字节数据的传送。

10、什么是 DMA控制器的正常时序和压缩时序？【PPT没有，老师没讲】
答：压缩时序就是在正常时序的基础上，少了 S₃(读操作) 的过程。

二、中断系统

2.1 中断概念

● 什么是中断？
答：中断是指 CPU 在执行程序的过程中，由于某种外部或内部事件的作用，使 CPU 停止当前正在执行的过程转而去为该事件服务，待事件服务结束后，又能自动返回到被中止了的程序中继续执行的过程。

2.2 中断指令

● 中断指令要求掌握STI、CLI、INT n、IRET，并知道中断程序设计中何时使用。CPU 执行中断指令后，完成哪些操作？

例：CPU 执行 IRET 指令后，从栈顶弹出_____字节数据，分别赋给________、________和 ________。
答案：6、IP、CS、F

▶ STI功能 ：使 F 寄存器中I标志置1，CPU 处于开中断状态。
▶ CTI功能 ：使 F 寄存器中I标志置0，CPU 处于关中断状态。
◆ 注意：STI、CLI只对可屏蔽中断请求有效。

■ 软件中断指令格式：INT n
● 说明：n为中断类型码，是0～255之间有定义的无符号整数。
▶功能：无条件转向n型中断服务子程序。

● 中断返回指令 IRET：
▶功能：依次从栈顶弹出6个元素 → IP、CS、F。
● 说明：如果栈顶是INT n的断口地址，则执行IRET后，才能返回断点，否则不能。

● 执行INT n指令和执行IRET指令的堆栈操作示意图：

● 简述 CPU 响应软件中断的过程？（或 INT n 指令执行的详细过程？）
答：CPU 获得了中断类型码n后，CPU 响应软件中断，即中断的处理过程如下：
① F寄存器(状态寄存器) → 堆栈(目的：保存INT n之前的各个标志位状态)
② 使 F 中的使 I 标志置0、 T 标志置0 (目的：清除 I 标志和 T 标志，屏蔽新的可屏蔽硬件中断和单步中断)
③ 将主程序断口地址 → 堆栈(目的：保护主程序的断点。细节：先压入断口的段基址 CS，再压入断口的偏移量 IP)
④ CPU 从4×n~4×n+3单元取出n型服务程序入口地址 → CS:IP(目的：转入n型中断服务程序。细节：4×n~4×n+1 单元的内容 → IP，4×n+2 ~ 4×n+3单元的内容 → CS)
⑤ CPU 根据新的 CS:IP 的值转向相应的n型中断服务子程序。
⑥ 当服务子程序执行完毕，执行中断返回指令。中断返回指令的功能是按顺序恢复断点处的 IP 值、CS 值和之前保护的相应中断前的标志寄存器内容 → 标志寄存器。
⑦ CPU 根据恢复后的 CS:IP 的值返回到断点，继续执行主程序。

2.3 微机系统中断分类

● 中断可以分为哪几类？
答：根据中断源的不同，中断被分为：外部中断和内部中断。（补充：外部中断也称为硬件中断，内部中断可以进一步被分为软件中断和异常）
在这里插入图片描述

2.4 中断向量

● 什么是中断向量和中断向量表？中断类型码和中断向量的关系是什么？⭐️⭐️⭐️
答：① 中断向量是实模式下，中断服务子程序的入口地址。每个中断号所对应的中断向量占 4 字节，前两字节为中断服务子程序入口的偏移地址，后两字节为中断服务子程序所在的代码段段基址。
② 微机系统中，为了区别不同类型的中断，给每一个中断都分配了一个中断号，又称中断类型码。而对于每一个中断，都有一个中断向量。即一个中断类型码对应一个中断向量。（一一对应关系）

◆ 补充内容：在实模式下，CPU 把 256 种中断向量组成一张表设置在系统的 RAM 最低端的 1K 单元（0 ~ 3FFH)。n 型中断向量存放在内存单元地址 4×n~4×n+3 这四个单元
在这里插入图片描述

● 例题：实模式下，从内存地址 0000H:0048H 开始的连续 4 个单元中存放的内容为00H，38H，30H，50H，则该地址所对应的中断类型码为_______，该中断所对应的中断服务子程序的入口地址为______。⭐️⭐️

答案：12H，53B00H
解析一：0000H 是段基址，0048H 是偏移地址。
(方法一：右移两位) 48H ÷ 4 = 0100 1000B ÷ 0100B = 0001 0010B = 12H
(方法二：16进制 → 10进制除4 → 16进制) 48H ÷ 4 = 72 ÷ 4 = 18 = 12H
解析二：5030H × 16 + 3800H = 50300H + 3800H = 53B00H（这里易错为 “54100H”，注意是 16 进制）

2.5 中断向量的写入

● 例题：设n型中断服务程序的名字是SERVICE，如何将SERVICE的入口地址写入对应的中断向量表呢？【只用掌握方法一即可】⭐️⭐️

方法一: DOS自身内部设计有 2 个子程序，专门用于中断向量的读出、写入，如下两段代码所示：

[ INT 21H 的35H子功能 ]
功能: 读出 n 型中断向量
入口: AL = 中断类型码
出口: ES:BX = n型中断向量

[ INT 21H 的25H子功能 ]   <----这道例题只会用到这个
功能: 写入 n 型中断向量
入口: DS = 中断服务程序所在代码段的段基址
	 DX = 中断服务程序入口的偏移地址
	 AL = 中断类型码
出口: 无 

采用方法一, 对应的程序段如下：
CLI
PUSH 	DS
PUSHA				; 用于“保护现场”
MOV		AX,SEG SERVICE
MOV		DS,AX
MOV		DX,OFFSET SERVICE	; 获取 中断服务程序入口的偏移地址 到 DX
MOV		AH,25H		; INT 21H 的25H子功能
MOV		AL,n		; 写入 n 型中断向量
INT 	21H			; 执行该 n 型中断
POPA				; 用于“恢复现场”
POP 	DS
STI

;-----------------------------------------------------

方法二: 用户自己编写程序填写中断向量
CLI		; I标志清零
PUSH	DS	; 压入段基址(保护)
MOV		AX, 0000H	
MOV		DS, AX	; 基地址是 0000H, 可自行设定
MOV		BX, 4*n	; 偏移地址是 4*n
MOV		AX, OFFSET SERVICE
MOV		[BX], AX	; 将服务程序入口偏移地址写入 4*n ~ 4*n+1 单元
MOV		AX, SEG SERVICE 
MOV		[BX+2], AX	; 将服务程序段基址写入 4*n+2 ~ 4*n+3 单元
POP 	DS	; 弹出段基址(恢复)
STI

◆ 补充：老师发的复习PPT给的 “中断向量的写入” 的模板如下。

MOV		AX,SEG SERVICE
MOV		DS,AX
MOV		DX,OFFSET SERVICE
MOV		AH,25H
MOV		AL,n
INT 	21H

2.6 对于微机系统可屏蔽硬件中断要求掌握：

在这里插入图片描述

● 系统默认分配给主 8259A 和从 8259A 的口地址有哪些？【需要记住，编程要会写】
在这里插入图片描述

● 简答题一：CPU 响应可屏蔽中断的条件是什么？⭐️⭐️⭐️
答：① INTR 引脚有中断请求，NMI 引脚没有中断请求，系统没有 DMA 请求。
② CPU 当前指令执行完毕。
③ CPU 处于开中断状态，即标志寄存器的中断允许标志置1。
补充知识点一：INTR 的全称为 Interrupt，即打扰、中断。NMI 的全称为 Non Maskable Interrupt，即不可屏蔽的中断。
补充知识点一：在中断级别上，DMA 请求 > 非屏蔽中断 > 可屏蔽中断

● 简答题二：CPU响应非屏蔽中断的条件是什么？⭐️⭐️⭐️
答：① NMI 引脚有中断请求，且系统没有 DMA 请求。
② CPU 当前指令执行完毕。

2.7 对于要求掌握的可屏蔽中断，有以下3种：

● 用户中断的中断源是什么？中断向量是什么？用户可置换的中断向量是什么？
答：(系统)用户中断的中断源是系统的 ISA 总线 B₄ 端子(IRQ₉)引入的中断请求信号。中断向量是 71H、0AH。用户可置换的中断向量也是 71H、0AH。

● 日时钟中断的中断源是什么？中断向量是什么？用户可置换的中断向量是什么？
答：(系统)日时钟中断的中断源是系统 8254 0# 计数器，每 55ms 有一次中断请求。中断向量是 08H、1CH。用户可置换的中断向量也是 08H、1CH。【注：重点掌握1CH】

● 键盘中断的中断源是什么？中断向量是什么？怎么使用？(只要掌握原理)
答：键盘中断的中断源是主板键盘接口电路发来的系统键盘中断请求。中断向量是 09H。

◆ 补充：由 9 型服务程序写入键代码，用户用 INT 16H 访问键盘缓冲区，所以键盘缓冲区是 9 型硬件中断和INT 16H软中断之间交换信息的缓冲区。

2.8 硬件中断和软件中断的区别

● 硬件中断和软件中断的相同点？ ⭐️
① 都会引起程序中止。
② CPU 获得中断类型码n后，自动从4×n ~ 4×n＋3单元取出该中断源的中断向量 → IP、CS，从而执行该中断源的中断服务程序。

● 硬件中断和软件中断的不同点？ ⭐️⭐️⭐️
(1) 中断的引发方式不同。
硬件中断是由 CPU 以外的设备发出的接到引脚 INTR 和 NMI 上的中断请求信号而引发的。而软件中断是由于 CPU 执行 INT n 指令而引发的。

(2) CPU 获取中断类型码的方式不同。
可屏蔽硬件中断，中断类型码是由中断控制器 8259A 提供；非屏蔽硬件中断类型码自动产生；软件中断，中断类型码是由软件中断指令 INT n本身提供的。

(3) CPU响应的条件不同。
可屏蔽硬件中断是可以被屏蔽的，只有在 CPU 开中断时，才能响应；非屏蔽硬件中断和软件中断不能被屏蔽。

(4) 中断处理程序的结束方式不同。
在硬件可屏蔽中断服务程序中,中断处理结束后，首先需要向 8259A 发出中断结束命令，然后执行 IRET 指令，中断返回。而在软件中断服务程序中，中断处理结束后只需执行IRET指令。

2.9 8259A中断大题

● 题目描述：假设微机系统外扩了如下的一个‘单脉冲发生器’，该‘单脉冲发生器’电路受一个自复开关K的控制，每按一次K，该电路输出一个正脉冲，输入到系统机从8259的IR1作为外部中断请求。要求：每按一次K，屏幕上显示一行字符串“Welcome!”。主机键盘按任意键，程序结束，返回DOS。（要求给出完整的源程序）
在这里插入图片描述
（由题意可知，使用的是从8259的IR1中断，即用户中断，中断类型为71H或者0AH）
▼题目分析：
用户定义的中断服务程序有两个设计方法：
① 定义用户中断服务程序为“71H型”
② 定义用户中断服务程序为“0AH型”

用户中断服务程序结束时需注意：
① 若用户中断定义为0AH型，服务程序结束前，只向主8259送结束命令
② 若用户中断定义为71H型，服务程序结束前，需向主、从8259各送一中断结束命令
（注意：①用户中断在开中断前写中断屏蔽字 ②结束中断服务之前要写中断结束命令字 ③避免DOS重入，即服务程序和主程序中不能同时用INT 21H）

以下是参考代码：注释掉的代码可有可无
.486
DATA SEGMENT USE16
OLD0A	DD		?					; 用于保存原来的中断向量, 所以叫作 OLD
MESG	DB		'Welcome!', '$'		; 显示的字符串
DATA	ENDS
CODE SEGMENT USE16
ASSUME CS:CODE, DS:DATA
BEG:	
	MOV		AX, DATA
	MOV		DS, AX
	CLI								; 关中断
	CALL	I8259					; 8259初始化
	CALL	READ0A					; 保存原来的 0AH 中断向量
	CALL	WRITE0A					; 写入 0AH 中断向量
	STI								; 开中断
SCAN:	
	MOV		AH, 01H					; 设置功能号(BOIS 的 1 号功能, 有输入 → z=0; 无输入 → z=1)
	INT		16H						; 有键入?
	JZ		SCAN					; 没有输入就继续循环(z = 1转移)
	CALL	RESET					; 恢复现场
	MOV		AH, 4CH
	INT		21H
;--------------------------------------
SERVICE	PROC
	PUSHA
	PUSH	DS						; 保护现场
	MOV		AX, DATA
	MOV		DS, AX
	MOV		AH, 09H					; 设置功能号
	MOV		DX, OFFSET MESG			; 设置参数
	INT		21H						; 显示字符串
	MOV		AL, 20H
	OUT		20H, AL					; 向 主8259 送中断结束命令字
	OUT		0A0H, AL				; 向 从8259 送中断结束命令字
	POP		DS
	POPA							;恢复现场
	IRET
SERVICE	ENDP
;--------------------------------------
I8259	PROC
		IN		AL, 0A1H
		AND		AL, 11111101B
		OUT		0A1H, AL				;开 从8259IR1 中断(用户中断)
		IN		AL, 21H
		AND		AL, 11111011B
		OUT		21H, AL					;开 主8259IR2 中断
		RET
I8259	ENDP
;--------------------------------------
READ0A	PROC
		MOV		AX, 350AH
		INT		21H
		MOV		WORD PTR OLD0A, BX
		MOV		WORD PTR OLD0A+2, ES	; 保存中断向量
		RET
READ0A	ENDP
;--------------------------------------
WRITE0A	PROC
		PUSH	DS
		MOV		AX, CODE
		MOV		DS, AX
		MOV		DX, OFFSET SERVICE
		MOV		AX, 250AH
		INT		21H						; 写入新的 0AH 中断向量
		POP		DS
		RET
WRITE0A	ENDP
;--------------------------------------
RESET	PROC
		"注释掉的部分可写可不写"
		; IN	AL, 0A1H
		; OR	AL, 00000010B
		; OUT	0A1H, AL			; 关 从8259IR1 中断(用户中断)
		; IN	AL, 21H
		; OR	AL, 00000100B
		; OUT	21H, AL				; 关 主8259IR2 中断
		MOV		DX, WORD PTR OLD0A
		MOV		DS, WORD PTR OLD0A+2
		MOV		AX, 250AH				; 把原来的 0AH 中断向量写回去
		INT		21H
		RET
RESET ENDP
CODE ENDS
END	BEG

2.10 补充简答题

1、系统可屏蔽硬件中断的中断源是哪些？
答：可屏蔽硬件中断的中断类型码包括：08H ~ 0FH。其对应的中断源分别是：日时钟(08H)、键盘(09H)、用户(0AH)、辅串口(0BH)、主串口(0CH)、并行口2(0DH)、软盘(0EH)、并行口1(0FH)。

2、简述 CPU 响应可屏蔽硬件中断的过程。✅
答：CPU 在每一条指令的最后一个时钟周期，检测 INTR 引脚，当检测到有可屏蔽中断请求时，在满足 “CPU响应非屏蔽中断的条件” 的前提下，通过总线控制器向系统 8259A 发出中断响应信号(两个负脉冲)。在获得 8259A 送回来的中断类型码后，在实模式下查询中断向量表，从而转向相应中断源的中断服务子程序。

3、8259A 的中断屏蔽寄存器(IMR)和 80x86 的中断允许标志 IF 有什么区别？ ✅【简单了解】
答：IF 是 80x86 微处理器内部标志寄存器的一位，若 IF = 0，80x86 就不响应外部可屏蔽中断请求 INTR 引线上的所有请求信号。8259A 有 8 个中断请求输入线，IMR 中的某位为1，就只把对应这位的中断请求 IR 禁止掉，使其无法被 8259A 处理，也无法向 80x86 处理器产生 INTR 请求。

4、在微型计算机系统上开发用户中断程序时应采取哪些措施？
① 把外扩中断源的中断请求(由低电平到高电平的跃变)接入 ISA 总线 B₄ 端子。
② 开放用户中断。
③ 置换中断向量。
④ 用户中断服务子程序结束时，向 8259A 写结束(命令)字。

5、在微型计算机系统上开发日时钟中断程序时应采取哪些措施？
① 开中断，保护现场，40H → DS。
② 对 “日时钟计数器” 进行一次加1计数。
③ 测算软驱电动机的关闭时间。
④ 执行 INT 1CH 指令。
⑤ 向主 8259A 发出常规中断结束命令字。
⑥ 恢复现场，执行 IRET 指令。

6、APIC 中断系统的组成有哪几部分？【PPT没有，老师没讲】
答：APIC 的全称为 Advanced Programmable Interrupt Controller，即高级可编程中断控制器。只做了解…

三、串行通信

3.1 基本概念

● 串行通信方式：串行异步通信、串行同步通信

● 异步串行通信的数据传输方式：单工通信、半双工通信、全双工通信。

● **单工、半双工、全双工通信方式的特点是什么？**⭐️⭐️⭐️
①单工方式只允许数据按照一个固定的方向传送。
②半双工方式要求收发双方均具备接收和发送数据的能力，由于只有一条信道，数据不能在两个方向上同时传送。
③在全双工方式中，收发双发可以同时进行数据传送。

● 异步串行通信一帧数据的格式及通信速率的计算。⭐️⭐️⭐️
在这里插入图片描述
● 例：异步通信一帧数据格式中，按照发送的次序，先传送____________，紧接着是数据_______位，数据位后依次为____________，____________。

答案：起始位、低、奇偶校验位、停止位。

● 补充一：为实现通信，收发双方一帧数据的格式和通信速率要保持一致。

● 补充二：RS232信号采用负逻辑。“1”= -3V ~ -15V，“0”= +3V ~ +15V

3.2 8250芯片和8250内部寄存器的功能

在这里插入图片描述
● 说明：

① 8250 —— 数据总线缓冲器：接收来自 CPU 的各种控制信息，从而确定操作方式。

② 8250 —— 选择和控制逻辑：他是 8250 和 CPU 之间的数据通道。

③ 8250 —— 发送器：由 “发送保持寄存器”、“发送移位寄存器” 和 “发送同步控制” 这3部分构成。
[1] 发送保持寄存器：装载待发送的数据。
[2] 发送移位寄存器：数据发送时，“发送保持寄存器” 内的内容会自动转到这里面。
[3] 发送同步控制：能将 “发送移位寄存器” 里的内容添加起始位、校验位和停止位，并将数据转换为串行数据，经SOUT引脚发送出去。

④ 8250 —— 接收器：由 “接收移位寄存器”、“接收缓冲寄存器” 和 “接收同步控制” 这3部分构成。
[1] 接收同步控制：能将来自引脚SIN的串行数据逐位存入接收移位寄存器，并在存入的过程中进行自动校验，并去掉起始位、停止位和校验位。
[2] 接收移位寄存器：会自动将其内部的数据内容转到 “接收缓冲寄存器”。
[3] 接收缓冲寄存器：装载接收的数据，等待 CPU 读取。

⑤ 8250 —— 调制解调控制电路：使 8250 可直接与调制解制器相连的控制电路，以完成远程通信任务。

⑥ 8250 —— 通信线控制寄存器：指定串行通信的数据格式。

⑦ 8250 —— 通信线状态寄存器：提供串行数据发送和接收时的状态，供 CPU 读取和处理。

⑧ 8250 —— 波特率发生控制电路：由波特率发送器、存放分频系数低位和高位字节的除数寄存器构成。
● 对 ⑧ 的补充说明：8250 使用的是频率为1.8432MHz的基准时钟输入信号，通过内部分频产生发送器时钟和接收器时钟。发送器时钟和接收器时钟的频率是 “数据传输波特率” 的16倍。

⑨ 中断控制逻辑：由中断允许寄存器、中断识别寄存器和中断控制逻辑3部分组成。它主要对中断优先权、中断申请等进行管理。

3.3 8250的初始化编程和应用编程

◆ 串行通信程序设计包括：硬件连接和软件编程。

● 采用微型计算机系统进行串行通信时，对串口初始化编程有哪些方法？具体的初始化编程步骤是什么？ ⭐️⭐️
（如果采用直接对端口操作的方式），8250 的初始化编程步骤如下：
[1] 设置寻址位：80H → 通信线控制寄存器，使寻址位为1（即使除数寄存器访问位=1）。
[2] 确定通信速率：根据波特率计算出除数高8位/低8位 → 除数寄存器高8位/低8位。
[3] 规定一帧的数据格式：将 D₇ = 0 的控制字写入通信线控制寄存器（目的：<1>定义一帧数据格式。<2>使除数寄存器访问位=0，从而使后继的对合用端口的访问只读写非除数寄存器）。
[4] 设置中断允许寄存器：若采用查询方式，则置0；若采用中断方式，则置1。
[5] 设置 MODEM 控制寄存器：若采用查询方式，则 D₃ 置0；若采用中断方式，则 D₃ 置1；若采用内环自验：则 D₄ 置1；若为正常通信，则 D₄ 置0；使用联络线时：D₁、D₀ 位置1。

● 8250 查询方式下如何接收和发送程序的编程？ ⭐️⭐️
在发送数据前，读通信线状态寄存器(状态口)获取发送保持或移位寄存器(数据口)是否空闲；
在接收数据前，读通信线状态寄存器(状态口)获取接收缓冲寄存器(数据口)是否已经收到1帧数据。

● 利用微型计算机串行口采用中断方式完成字符发送和接收，编程时应采取哪些措施？
① 置 8250 中断允许寄存器的 D₁ 位为1，D₀ 位为1，允许 8250 产生发送和接收中断请求。
② 置 8250 MODEM 控制寄存器的 D₃ 位为1，允许 8250 将中断请求信号送至 8259A。（见教材P309图10-8）
③ 将主 8259A IMR(中断屏蔽字) 的 D₄ 位或 D₃ 位置0（取决于主串口还是辅串口），即开放主 8259A IR₄ 或主 8259A IR₃中断。
④ 写入 0CH 型中断向量（主串口）或 0BH 型中断向量（辅串口）。
⑤ 使用 STI 指令，允许 CPU 响应中断。

◆ 对于上一题，复习 PPT 给的内容：

在这里插入图片描述

● 掌握串行通信基本的外部环境：

在这里插入图片描述

3.4 8250 大题样例

● 题目描述：A、B两台PC机利用主串口进行点-点单工通信（不用联络线），发送采用查询方式，接收采用中断方式。一帧字符包含7个数据位，1个停止位，1个校验位，通信速率为4800波特（分频系数为0018H）。
（1）下图是 A、B 两机的 RS—232C 接口示意图，根据题意完成连线（不可有多余连线）。【红色线即为答案】
在这里插入图片描述

（2）下图是从PC机的RS-232C接口引脚观察到的波形，所传送字符的16进制ASCII码是_______；该帧数据采用的奇偶校验方式是_______校验；传送该帧数据需要的时间是_________。
在这里插入图片描述

答案：46H、奇、 $\frac{1}{480}s$
解析：
① RS-232C 电平转成TTL电平就可以明显看出一帧数据为 0011000101。按题目要求可知：7个数据位为 0110001，1个校验位为 0。因为数据位从最低位开始传送，所以传送的数据为 1000110B，即46H，为 “ $F$ ”。
② 数据以及校验位中 1 的个数为 3 个，为奇数，所以是奇校验。
③ 一帧位数 = 1位起始位 + 7位数据位 + 1位校验位 + 1位停止位 = 10位。所以 $T=\frac{10\,\, bit}{4800\,\, bit/s}=\frac{1}{480}s$

（3）用对端口直接编程的方法为接收方编写 8250 初始化程序段。

"注意：题目要求接收采用中断方式"
I8250 PROC
	MOV		DX, 3FBH
	MOV		AL, 80H			; 或写成1(访问除数寄存器)0000000(设置为0), 设置寻址位, 使寻址位为1
	OUT		DX, AL
	
	MOV		DX, 3F9H
	MOV		AL, 00H
	OUT		DX, AL			; 除数高8位 → 除数寄存器高8位(先写分频系数0018H的高8位)
	
	MOV		DX, 3F8H
	MOV		AL, 18H
	OUT		DX, AL			; 除数低8位 → 除数寄存器低8位(再写分频系数0018H的低8位)
	
	MOV		DX, 3FBH
	MOV		AL, 00001010B	; 或0AH, 0(非除数寄存器)0(正常通信)001(奇校验)0(停止位1位)10(数据位7位)
	OUT		DX, AL			; 将控制字写入通信控制寄存器
	
	MOV		DX, 3F9H
	MOV		AL, 00000001B	; 或01H,0000(恒为0)0001(允许"接受中断请求")
	OUT		DX, AL
	
	MOV		DX, 3FCH
	MOV		AL, 00001000B	; 或08H,000(恒为0)0(正常通信)1(允许8250送出中断请求信号)000
	OUT     DX,AL
	RET
I8250 ENDP

3.4 补充简答题

1、异步通信的特点是什么？
答：在每个字符前后需要分别附加起始位、停止位，有约 20% 的附加信号位，传输效率不高。但能有效降低传输错误。

2、同步通信的特点是什么？
答：采用同步字符来完成收发双方同步的，并要求严格的时钟同步。

3、异步通信一个字符的格式是什么？
答：⑴起始位 ⑵数据位 ⑶奇偶校验位 ⑷停止位
考点：①起始位为一位逻辑0，题目一般不给出。②数据位从最低位开始传送。
③奇偶校验看逻辑1的个数是奇是偶。④停止位一定是逻辑1信号。

5、设异步通信一个字符有 8 个数据位，无校验，一个停位，如果波特率为 9600 波特，则每秒能传输多少个字符？
答：一帧字符数＝ 1位起始位＋ 8位数据位＋ 1位停止位＝ 10位
则一秒传输的字符数 $N=\frac{9600\,\, bit/s}{10 \,\, bit}=960 /s$ ，（通信速率又称波特率，表示每秒钟传送0、1代码的位数）

6、在 RS-232C 接口标准中，引脚 $TXD、RXD、\overline{RTS}、\overline{CTS}、\overline{DSR}、\overline{DTR}$ 的功能是什么？
答：
① TXD —— ⭐️输出方向⭐️，发送数据。（Transmit Data，X 是 extended specification 的缩写，意思为扩展规范）
② RXD —— 输入方向，接受数据。（Receive Data）
③ $\overline{RTS}$ —— 输出方向，请求发送。（Request to Send）
④ $\overline{CTS}$ —— 输入方向，允许发送。（Clear to Send）
⑤ $\overline{DSR}$ —— 输入方向，数据设备准备好。（Data Set Ready）
⑥ $\overline{DTR}$ —— 输出方向，数据中断准备好。（Data Terminal Ready）

7、分别叙述 TTL 和 RS-232C 的电平标准，通常采用什么器件完成两者之间的电平转换？
答：① TTL 采用正逻辑，规定逻辑 “0” 为 0V 左右，规定逻辑 “1” 为+3V ~ +5V。RS-232C 采用负逻辑，规定逻辑 “1” 为 -3V ~ -15V，规定逻辑 “0” 为 +3V ~ +15V。
② 通常采用 MC1488 和 MC1489 电平转换器。MC1488 可接收 TTL 电平，输出 RS-232C 电平。MC1489 可输入 RS-232C 电平，输出 TTL 电平。

8、8250 芯片通信线控制寄存器中的寻址位有什么作用？在初始化编程时，应如何设置？
① 当该寻址位为1时，访问合用端口地址的除数寄存器。当该寻址位为0时，访问合用端口地址的非除数寄存器。
② 一开始将 80H → 通信线控制寄存器，使寻址位为1。在设置号通信速率后在将 D₇ = 0 的控制字写入通信线控制寄存器，规定一帧数据格式。

9、采用 8250 查询方式发送字符时，在什么情况下可以查询发送保持寄存器是否空闲？在什么情况下必须查询发送移位寄存器是否空闲？【这道题笔者不太确定】
① 在置中断允许控制字为0，且MODEM 控制寄存器的 D₃ = 0 的情况下可以。② 在通信线状态寄存器的 D₆ = 1 的情况下必须。

10、利用微型计算机系统串行口进行短距离全双工点—点通信时，应具备什么样的外部环境？【这道题笔者不太确定】
第一台微型计算机的 TXD 和 RXD 分别和第二台微型计算机的 RXD 和 TXD 相连接，7号引脚相连接。

在这里插入图片描述

四、并行 I/O 接口

4.1 8255A 基础知识

● 8255A的内部结构、端口地址以及与系统总线的连接：
● 8255A 的内部结构如下图所示：【简单看看就行，有兴趣的话，可以数数里面刚好38个引脚，还有两个是电源和接地线】
在这里插入图片描述

◆ 对上图的说明：
① 24根端口数据线 —— 接外设
[1] PA₇ ~ PA₀ 为 A (端)口数据线
[2] PB₇ ~ PB₀ 为 B (端)口数据线
[3] PC₇ ~ PC₀ 为 C (端)口数据线

② 8根系统数据线 —— 接 CPU 的 D₇ ~ D₀

③ 6根输入控制线
[1] RESET：复位信号，RESET = 1 时，8255 内部复位，所有内部寄存器清零，A、B、C 三个端口自动为输入端口
[2] $\overline{CS}$ ：片选信号，CS = 0 时，该芯片被选中
[3] $\overline{RD}$ ：来自 CPU 的 I/O 读命令
[4] $\overline{WR}$ ：来自 CPU 的 I/O 写命令
[5] A₁、A₀：通常接 CPU 的地址线 A₁、A₀。

④ 电源线：+5V，地线

⑤ 端口：8255A 有4个端口寄存器 —— 接口电路中能和 CPU 直接交换信息的寄存器。【即上图中的最右边 4 个方框】

◆ 补充说明：
① A 数据口地址 = 60H
② B 数据口地址 = 61H
③ C 数据口地址 = 62H
④ 控制口地址 = 63H

● 8255A 三种工作方式（方式0 ~ 方式2 ）的工作特点和 I/O 过程？

在这里插入图片描述

● 读/写操作：【A₁、A₀ 是端口选择信号，当 $\overline{CS}$ 有效时，即可根据 A₁、A₀ 的组合来选择 8255A 的端口数据寄存器和控制寄存器。其操作表如下】
在这里插入图片描述
◆ 注意：对控制寄存器不能进行读操作

● 在方式 1 中 C 口哪几个引脚作为信号联络线，各信号联络线的含义。
例一：8255的数据口中，______ 口可工作在双向方式。
例二：8255A 的 B 口初始化定义为选通型（方式1）输入，对 8255A 采用查询方式，必须先查询__________；若采用中断方式，必须先置PC___为 “1”，并且利用__________作为中断请求信号线。

答案：A、IBF、2、INTR
解析：例二第一个空，因为是 B 口，且为方式 1 输入， $IBF_A$ ：输入缓冲器满，高电平有效，由 8255A 发往外设。（工作原理：当 $\overline{STB_A}$ 变低位时，触发使得 IBF = 1，这时会通知输入设备，8255A 已经收到数据，暂时不要输入下一个数据进来。CPU 在采用查询方式从 8255A 读取数据之前，会查询 IBF，只有当 IBF = 1时，CPU 才能从 A 口或 B 口读取输入数据。当 CPU 读操作完成时，恢复使得 IBF = 0，表示输入缓冲器为空）

例二第二个空：其中 INTE_B：B 口的中断允许触发器，受 C 口置0/置1命令字控制，当 PC₂ = 1 时，表示 B 口允许中断。INTR：中断请求信号，高电平有效。在中断允许的前提下(INTE_B = 1)，8255A 将会在接收到一个端口数据(IBF = 1)，向 CPU 发出中断请求。看附录那张表也可以找到对于 B 口方式 1 的输入而言的答案（如下图所示）。

在这里插入图片描述

4.2 8255初始化编程

● 工作在方式 0 时，只需要：方式选择命令字→控制口

● 工作在方式1、2时，需要走两步：
① 方式选择命令字→控制口
② 允许中断（或禁止中断）的命令字→控制口

● 如果数据口(A、B或C)工作在方式 0，直接采用 IN/OUT 指令对其进行读写。

● 如果数据口(A或B)工作在方式1，分输入和输出两种情况：
① 如果采用查询方式，且 A 或 B 口定义为输入口，先用IN指令读入 C 口的内容，查询其中的 $I B F = 1$ 时，表示 CPU 可以继续用 IN 指令从 A 或 B 口读入外设送来的数据。
② 如果采用查询方式，且 A 或 B 口定义为输出口，先用IN指令读入 C 口的内容，查询其中的 $O B F = 1$ 时，表示 CPU 可以用 OUT 指令向 A 或 B 口写数据以送给外设。

4.3 8255A 大题样例

● 题目描述：系统机外扩一片 8255A 及相应电路如下图所示，外扩 8255A 的端口地址为 200H~203H，现利用系统机的日时钟外扩 1CH 型中断，实现每隔 1s 使八个发光二极管同时闪烁一次，主机键盘有按键按下时结束，返回 DOS 操作系统。根据要求完成相关内容。
在这里插入图片描述

（1）从图可以分析出，A 口工作在方式______的输______（入/出）

答：0、出。

（2）假设 8255A 的 A 口工作在方式 1 的查询输出方式，编写 8255A 的初始化子程序 $I 8255$ 。

I8255 PROC
	MOV		DX, 203H
	MOV		AL, 10100000B	; 或0A0H,1(方式选择)01(方式1)0(输出)0000
	OUT		DX, AL
	MOV		AL, 00001100B	; 或0CH,0(C口置0/置1)000(3位未用)110(选择PC6置)0(查询方式)
	OUT		DX, AL
	RET
I8255 ENDP

（3）编写子程序 $W R I T E$ 完成中断向量的置换。

WRITE PROC			; 写入用户1CH型中断向量
	PUSH	DS
    MOV     AX, CODE 		
	MOV		DS, AX
	MOV		DX, OFFSET SERVICE		; 获取偏移地址
	MOV		AX, 251CH
	INT		21H						; 写入新的 1CH 中断向量
	POP		DS
	RET
WRITE ENDP

4.3 补充简答题

1、并行接口芯片有什么特点？一般应用于什么场合？
并行通信是同时将数据的所有位进行传输，传输速度比串行通信快。但是，因其硬件开销大，系统费用高，不适用于远距离数据传输，适合用于计算机内部，或计算机与近距离外设传输信息的场合。

2、8255A 的 3 个端口在使用时有何区别？
A端口可以工作在方式0、方式1、方式2；
B端口可以工作在方式0和方式1，不能工作在方式2；
C端口可以工作在方式0，不能工作在方式1和方式2。

3、8255A 工作在方式 1 和方式 2 时，哪些引脚是联络线？这些联络信号有效时代表什么物理意义？
① 8255A 工作在方式 1 时，引脚 $\overline{STB}$ (PC₄) 和引脚 $I B F$ (PC₅) 为输入联络线，引脚 $\overline{ACK}$ (PC₆) 和引脚 $\overline{OBF}$ (PC₇) 为输出联络线。
② $\overline{STB}$ 有效时，外设数据写入相应端口的输入缓冲器中。
③ $I B F$ 有效时(会触发 IBF = 1，)通知输入设备，8255A 已经收到数据，暂缓下一个数据。
④ $\overline{ACK}$ 有效时表示外设已接收到数据。
⑤ $\overline{OBF}$ 有效时表示 CPU 已将输出数据写入指定的端口数据寄存器中。

4、当 CPU 用查询方式和 8255A 交换信息时，应查询哪些信号？当 CPU 用中断方式和 8255A 交换信息时，利用哪些端子提中断请求？
① 输入方式查询 $I B F$ 信号，只有 $I B F = 1$ 时，CPU 才可从 8255A 输入数据；输出方式查询 $\overline{OBF}$ 信号，只有 $\overline{OBF}=0$ 时，CPU 才可输出数据。
② 中断方式下利用 PC 口的 PC₃ 和 PC₀ 提出中断请求，具体为：A 端口使用 PC₃，B 端口使用 PC₀。

5、8255A 的方式选择控制字和 C 口按位置0/置1 控制字都是写入控制端口的，8255A 是怎样识别的？
答：通过命令字的 D₇ 位识别，D₇ = 1，代表方式选择命令字；D₇ = 0，代表 C 端口置0/置1 命令字。

6、8255A 工作在方式 1 输入时，如果 CPU 用查询方式和 8255A 交换信息，为什么不查询 STB 信号？
因为 STB 脉冲是外设送来，它最小可小到500ns，而在500ns的时间内正好运行 CPU 的查询指令是不可能的。

7、8255A 工作在方式 1 或者方式 2 时，设置中断允许，应采取什么措施？
首先把方式控制字写入控制口，确定所用端口的工作方式为方式 1 或方式 2。然后进一步明确 CPU 和 8255A 之间用中断方式来交换信息，并以此来组织 C 口置 0/置1 控制字，写入 8255A 控制口，使相应的中断允许标志(INTE)置 1。

8、说明打印机 Centronics 并行接口时序。【PPT没有，老师没讲】
…

9、简述采用查询方式对打印机接口编程的工作过程。【PPT没有，老师没讲】
…

五、8254可编程定时器/计时器

5.1 8254的基础知识

● 掌握 8254 定时器/计数器的基本结构（三个16位计数器、控制寄存器）和计数器的外部引脚功能（GATE，CLK，OUT)。
例：8254 计数器电路中， $G A T E = 1$ 表示允许计数。
例：8254 计数器电路中， $G A T E = 0$ 表示停止计数。
例：8254 计数器电路中， $G A T E 的上升沿$ 表示启动计数。

● 8254有6种工作方式（方式0 ~方式5 ）
重点：方式2、方式3（包括计数过程、波形、周期和启动方式）。方式 2、3 具有 “初值自动重装” 功能，其余四种方式没有初值自动重装功能。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
● $\overline{CS}$ 、 $\overline{RD}$ 、 $\overline{WR}$ 、A₁、A₀的配合使用表：

在这里插入图片描述

● 样例：设 8254 计数器 1 工作于方式 3，输入时钟为 1000Hz，计数初值为 10H，且采用二进制计数方式，则一个周期内计数器 1 输出信号的高电平和低电平分别为 _____ 和 _____ ms 。
答案：8、8
解析：根据 $N = f_{CLK} / f_{OUT}$ 可知， $f_{OUT} = f_{CLK} / N$ ，故 $T_{OUT} = N/ f_{CLK} = 16 ÷1000=0.0016s=16ms$ 。又工作在方式 3 ，且初值为 10H → 16(偶数)，那么输出 1:1 的方波，即 8、8。

● 掌握8254在微型计算机系统中的应用。（外扩8254和PC机系统中8254）
例：8254 的三个计数器在 PC 系列中是如何应用的？
答案见 “5.4 补充题 3”

5.2 8254的初始化编程

● 8254的初始化编程的步骤分两步：
① 向控制寄存器写入方式选择命令字。目的：选择一个计数器, 并确定其工作方式和计数值（或计数初值）的读 / 写顺序。
② 向选择的计数器写入计数初值 (计数初值 $N = f_{CLK} / f_{OUT}$ ，或 $KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '}' at position 22: …{OUT} / T_{CLK}}̲$ )

● 补充：锁存命令 —— D₅D₄ = 00 时，表示该命令为 “锁存命令”，此时后四位无效，如下图所示：

在这里插入图片描述

5.3 8254大题样例

● 题目描述：设 PC 系统机外扩了一片8254 及相应的实验电路。
在这里插入图片描述
(1) 根据由门电路构成的译码电路，分析出该片 8254 的四个端口地址。其中控制口的地址是_______。

答案：213H
解析：片选信号 $\overline{CS} =0$ 时表示芯片工作。因为 $A_9 \sim A_0 = 10000100xxB$ ，那么即端口号为 210H ~ 213H，所以控口地址为 213H。（注：图中未画 $A_1和A_0$ ，1000010000B ~ 1000010011B → 512+16 ~ 512+16+2+1 → 528 ~ 531 → 201H ~ 213H。或者 1000010000B ~ 1000010011B → 10 0001 0000B ~ 10 0001 0011B → 201H ~ 213H）

◆ 补充： $\overline{CS}和A_1、A_0$ 会配合起来使用。 $A_1、A_0$ 用来选中哪一个计数器， $\overline{CS}$ 用来选通 201H ~ 213H 的地址（即使得：从该地址的传来的选通信号能成功 → 该8254）。

(2) 设 CLK0 已接至 8MHz 时钟，为了能从 OUT0 输出 4KHz 的方波，编写了 8254 初始化程序，其中假设 0 号定时计数器工作在二进制方式。

解：
初值 N = 8 MHz / 4KHz = 2000
I8254 PROC
	MOV  AL, 00110110B	; 00(0#计数器)11(高低位写入)011(方式3方波)0(二进制)
	MOV  DX, 213H		; 控口
	OUT  DX, AL			; 写控制字
	MOV  AX, 2000		; 初值
	MOV  DX, 210H		; 0号计数器
	OUT  DX, AL			; 写初值低位
	MOV  AL, AH			; 高位给AL 
	OUT  DX, AL			; 写初值高位
RET
I8254 ENDP

5.3 补充简答题

1、定时器/计数器 8254 的定时与计数方式有什么区别?
① 8254作为计数器使用时，对 CLK 端的输入脉冲进行单纯的减法计数，这时 CLK 端输入的脉冲不作为计时基准。此外，用作计数器时，计数完成后必须重新初始化，只能使用一次。
② 8254 作为定时器使用时，要求 CLK 端输入的脉冲必须作为时钟基准，通过对该基准时钟脉冲的计数来实现精确定时。用作定时器时，计数的过程周而往复，重复进行。

2、定时器/计数器各通道的 CLK，GATE 信号各有什么作用?
CLK端输入计数用的脉冲信号；GATE信号为高电平时，对CLK端输入的脉冲进行计数；GATE信号为低电平时，暂停计数； GATE信号重新为高电平后，恢复原先的计数。

3、定时器/计数器的 3 个通道在 PC 系列机中是如何应用的?
① 计时器 0 用于定时（约55ms）中断；
② 计时器 1 用于动态存储器刷新定时（每个15μs提出一次请求）；
③ 计数器 2 用于产生900Hz的方波送至扬声器；

4、计数初值 N 与计数脉冲输入信号频率 $f_{CLK}$ ，输出信号频率 $f_{OUT}$ 之间的关系是什么? 设 8254 时钟输入信号频率为 1.91MHz，为产生 25kHz 的方波输出信号，应向计数器装入的计数初值为多少?
$N=f_{CLK}/f_{OUT}$ ， $N=(1.91×10^6) / (25 × 10^3)=76.4≈76$

5、说明定时器/计数器 8254 的 GATE 信号在 6 种工作方式下的作用以及与时钟信号 CLK 的关系。
注：考试只要求掌握方式 2 和 3 ，只要知道计数过程中 GATE 信号必须是高电平即可。

6、微型计算机系统定时器/计数器的一个通道定时周期最长是多少?要实现长时间定时，应采取什么措施? 如果采用外扩 8254 定时器/计数器实现长时间定时，应采取哪些措施?
① $T_{MAX}=65536\times T_{CLK} = 65536 \times \frac{1}{1193182Hz}=54.39≈55ms$
② 软件计数 ③ (1)减小输入信号的频率 (2)级联

7、对定时器/计数器 8254 进行初始化编程分哪几步进行?
第一步：向控制字寄存器写入方式控制字，对使用的计数器规定其工作方式。第二步：向使用的寄存器写入初值。

◆ 补充内容，计数方式有：有二进制计数和BCD(十进制)计数。计数范围：二进制计数范围是 “0000 ~ FFFFH”，BCD 计数范围：0000H ~ 9999H。

8、设定时器/计数器 8254 的端口地址为 200H~203H，试编写程序段，读出 2 号计数器的内容，并把读出的数据装入寄存器AX。

"如果题目没说，默认控制器端口地址为最高的那个(书上是这么写的)"
MOV 	AL, 80H		// 计数器 2 号的锁存命令(1000xxxx), 10 → 2号, 00 → 锁存, xxxx → 任意.
OUT 	203H, AL 	// 写入控制寄存器

IN 		AL, 202H 	// 读低 8 位 → AL
MOV 	BL, AL 		// AL → BL

IN 		AL, 202H 	// 读高 8 位 → AL
MOV 	BH, AL 		// AL → BH
MOV 	AX, BX		// BX → AX

六、更新内容

① “2.7 对于要求掌握的可屏蔽中断，有以下3种：” 中的 “(IRQ₃)” 已经更正为 “(IRQ₉)”。 ——2022/1/8 8:30

② “3.1 基本概念” 中例题的第二个空 “5~8” 已更正为 “低”。 ——2022/1/8 8:31

③ “3.4 8250 大题样例” 的代码段已完善。 ——2022/1/8 8:33

④ “2.4 中断向量” 的例题第二个空，把 “54100B” 改为 “53B00H”。 ——2022/1/8 10:32

七、参考附录

[1]《微型计算机原理与接口技术(慕课板)》
清华大学出版社

[2]《微型计算机原理与接口技术实验指导(第2版)》
清华大学出版社

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距离微机(接口)考试约有20小时
2022/01/07 22:01

《微型计算机原理与接口技术》期末总复习 —— 一篇匆匆忙忙的复习笔记

文章目录

零、学习笔记总目录

一、输入输出系统

1.1 接口电路的作用

1.2 端口的概念、分类

1.3 I/O 端口的编址方式

1.4 最常用的 I/O 指令

1.5 微机系统与 I/O 端口的信息交换

1.6 直接存储器存取（DMA）方式

1.7 补充简答题

二、中断系统

2.1 中断概念

2.2 中断指令

2.3 微机系统中断分类

2.4 中断向量

2.5 中断向量的写入

2.6 对于微机系统可屏蔽硬件中断要求掌握：

2.7 对于要求掌握的可屏蔽中断，有以下3种：

2.8 硬件中断和软件中断的区别

2.9 8259A中断大题

2.10 补充简答题

三、串行通信

3.1 基本概念

3.2 8250芯片和8250内部寄存器的功能

3.3 8250的初始化编程和应用编程

3.4 8250 大题样例

3.4 补充简答题

四、并行 I/O 接口

4.1 8255A 基础知识

4.2 8255初始化编程

4.3 8255A 大题样例

4.3 补充简答题

五、8254可编程定时器/计时器

5.1 8254的基础知识

5.2 8254的初始化编程

5.3 8254大题样例

5.3 补充简答题

六、更新内容

七、参考附录

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