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1、第2章 半导体存储器及I/O接口基础,共包括4节内容：,2.1 存储器概述 2.2 输入/输出接口基础 2.3 CPU与外设的数据传送方式 2.4 中断与定时器/计数器概述 2.5 并行通信与串行通信概述,2.1 存储器概述,作用：用来存储程序和数据的部件。 正是因为有了存储器： （1）计算机才有信息记忆功能 （2）并把计算机要执行的程序、所要处理的数据以及处理的结果存储在计算机中，使计算机能自动工作。 存储器系统是微机系统中重要的子系统。,一、存储器的基本组成与分类 二、存储器芯片的一般结构与主要指标 三、MC存储器系统的地址空间结构形式 四、堆栈的概念,一、存储器的基本组成与分类,1、存储
2、器的基本组成 存储器由一些能够表示二进制数0和1状态的物理器件组成。 物理器件本身具有记忆的功能 （1）基本的存储单元：1位二进制 （2）存储单元 ：8为二进制数 （3）存储器：多个存储单元,2、存储器的分类,（1）按用途分：内、外部存储器 （2）按性质分：,二、存储器芯片的一般结构与主要指标,半导体存储器在使用时，厂家是以芯片的形式提供给使用者的。 1、一般结构,2存储器的主要性能指标,（1）存储容量: Q=2N。 如某存储器芯片有13条地址线A12A0，则存储器容量为8K字节，空间表示范围为: 0000H1FFFH。 （2）存取速度 （3）功耗 （4）可靠性 （5）性能/价格比,三、MC存
3、储器系统的地址空间结构形式,四、堆栈的概念,1、定义： 所谓堆栈是在随机存储器中开辟一个区域，用来存放需要暂时保存的数据。 2、工作方式： 先进后出,3、堆栈的作用,保存某些数据,4、堆栈操作,两种操作方式。 （1）推入操作，又叫压入操作： PUSH ACC 执行把累加器A内容推入堆栈的操作。 （2）弹出操作： POP ACC 执行把栈顶内容送回A的操作。,5、堆栈指针SP,6.注意,（1）先进入的内容要后弹出，保证返回寄存器的内容不发生错误。如： PUSH ACC PUSH B POP ACC POP B,（2）PUSH和POP的指令要成对，若不匹配的话，会造成返回主程序的地址出错。如： P
4、USH ACC PUSH B POP B RET,2.2 输入/输出接口基础,I/O接口是处于CPU与外设之间、用来协助完成数据传送和传送控制任务的一部分电路。 一、 接口的基本概念 二、 I/O接口的端口及编址 三、 I/O接口的发展,一、接口的基本概念,所谓接口，就是指两台计算机之间、计算机与外设之间、计算机内部各部件之间起连接作用的逻辑电路，是CPU与外界进行信息交换的中转站。 接口是连接CPU和外设之间的一个桥梁。,1、接口的功能,（1）对输入/输出数据进行缓冲、隔离和锁存 （2）对信号的形式和数据格式进行交换与匹配 （3）提供信息相互交换的应答联络信号 （4）根据寻址信息选择相应的外
5、设,2、CPU和I/O设备之间的信号,通常，我们把计算机与外设间的这种交换数据、状态和控制命令的过程统称为通信（Communication）。 通信过程就是数据传输的过程，在这个过程中要传输的信息有数据信息、状态信息、控制信息。,（1）数据信息 ： 数字量 、模拟量 、开关量 （2）状态信息： 外设提供的 （3）控制信息： MC提供给外设的 数据信息、状态信息和控制信息的含义不同，但都是数据；,3、I/O接口的结构,二、I/O接口的端口及编址,1、端口 所谓端口，是指I/O接口中供CPU直接存取访问的那些寄存器或某些硬件特定电路。 一个I/O接口总要包括若干个端口。 2、端口编址方式 （1）端
6、口统一编址 （2）端口独立编址,三、I/O接口的发展,（1）简单接口 （2）可编程接口 （3）智能接口和通用外围接口 （4）功能接口板 总之，MC接口技术发展较快，正沿着提高集成度、增强功能、加大灵活性、适应性、提高智能化程度的道路发展，将给用户带来更大的方便。,2.3 CPU与外设的数据传输方式,MC和外设之间的数据传送有四种方式，即: 无条件方式 查询方式 中断方式 直接存储器存取方式（DMA方式）。,一、无条件传输方式,二、程序查询传输方式,对应条件传送，一个数据传送过程由个环节组成： CPU从接口中读出状态字； CPU检测状态字的对应位是否满足“就绪”条件，如果不满足，则回到前一步读出
7、状态字； 如果状态字表明外设已处于“就绪”状态，则传送数据。,三、中断传输方式,在中断传送方式下，外设具有申请CPU服务的主动权，当输入设备将数据准备好或者输出设备可以接收数据时，便可以向CPU发中断请求，使CPU暂时停下目前的工作而和外设进行一次数据传输，等输入操作或者输出操作结束以后，CPU继续进行原来的工作。,四、DMA传输方式,DMA方式也要利用系统的数据总线、地址总线和控制总线来传送数据。原先这些总线是由CPU管理的，但当外设需要利用DMA方式进行数据传送时，接口电路可以向CPU提出请求，要求CPU让出对总线的控制权，用一种称为DMA控制器的专用硬件接口电路来取代CPU临时接管总线，
8、控制外设和存储器之间直接进行高速的数据传送，而不要CPU进行干预。,2.4 中断与定时器/计数器概述,一、中断概述 二、中断处理过程 三、定时器/计数器概述 四、可编程定时器/计数器,一、中断概述,（1）中断-过程（主程序与中断程序） （2）中断源：内部与外部（硬件） （3）中断申请（中断请求）、中断响应 （4）中断服务程序、中断服务程序入口地址 （5）可屏蔽中断与非屏蔽中断 （6）中断的开放与禁止 （7）中断优先级与中断嵌套,二、中断处理过程,（1）中断请求 （2）中断优先权判别 （3）中断响应 （4）中断处理 （5）中断返回,三、定时器/计数器概述,计算机在工作过程，需要知道从某个时间开始
9、经过多长时间之后做什么；或从某个时间开始，记几个数之后做什么。,1、定时和计数是同一回事,2、系统定时的分类 软件定时 不可编程的硬件定时 可编程的硬件定时,四、可编程定时器/计数器,核心部件：计数器（加法或减法）,计数器初值的计算：,作为计数器使用时，要计算计数器的初值X，需要知道两个值：计数器的二进制位数N、需要计数的多少n； 当作为定时器使用时，要计算计数器的初值X需要知道三个值：计数器的二进制位数N、定时时间长短t、定时器的计数周期T。,对于加法计数器和减法计数器要常用不同的初值计算公式。,（1）对于加法计数器 作为计数器使用时：X=2N-n 作为定时器使用时：t=(2N-X) T (
10、2)对于减法计数器 作为计数器使用时：X=n 作为定时器使用时：t=X T,2.5 并行通信与串行通信概述,一、 并行通信与串行通信 二、串行通信数据传送的方向 三、串行通信的分类 四、串行接口芯片UART和USART,一、 并行通信与串行通信,计算机与外设之间或计算机之间的信息交换或数据传输称为通信（Communication）。 基本的通信方式有两种，一种是并行通信，另一种是串行通信。,二、串行通信数据传送的方向,单工、半双工、全双工,三、串行通信的分类,常用的通信方式有两种：同步方式和异步方式，也称同步通信和异步通信。 1、异步通信,例如:,传送一个7位的ASCII码字符，再加上一个起始
11、位、一个奇偶校验位和一个停止位组成的一帧共10位。传输字符“E”的ASCII码(45H )的波形。(奇校验),2同步通信,3、比较, 从硬件设备的要求看 从数据的传输效率看 4、串行传送速率-波特率 指每秒钟内所传送二进制数据的位数，单位为波特（Bd），实际上它是传送每一位信息所用时间内的倒数。,如果一个串行字符由个起始位，个数据位，个奇偶校验位和个停止位等10个数位构成，每秒钟传送120个字符，则实际传送的波特率为： 10位/字符120字符/秒 1200位/秒 1200波特 传送每位信息所占用的时间： 秒/12000.833毫秒,常用的标准波特率：,110、300、600、1000、1200
12、、2400、4800、9600和19200波特等。 它也是国际上规定的标准波特率。 同步传送的波特率高于异步方式，可达到64000波特。,波特率因子：,在异步串行通信中，总是根据数据传输的波特率来确定发送/接收时钟的频率。 通常，发送/接收时钟的频率总是取波特率的16倍、32倍或64倍，这有利于在位信号的中间对每位数据进行多次采样，以减少读数错误。,发送/接收时钟频率与波特率的关系： 发送/接收时钟频率 = n 波特率 波特率 = 发送/接收时钟频率/n （n = 1, 16, 32, 64） 波特率因子：n(1、16、32、64）,波特率因子： 发送/接收1个数据（1个数据位）所需要的时钟脉
13、冲个数，其单位是个/位。 如波特率因子为16，则16个时钟脉冲移位一次。在接收端，接收器对串行数据流进行检测和采样定位，1个位周期内采样16次。,四、串行接口芯片UART和USART,由于计算机是按并行方式传送数据的，当它采用串行方式与外部通信时，必须进行串并行变换。发送数据时，需通过并行输入、串行输出移位寄存器将CPU送来的并行数据转换成串行数据后，再从串行数据线上发送出去；接收数据时，则需经串行输入、并行输出移位寄存器，将接收到的串行数据转换成并行数据后送到CPU去。 异步收发器UART 、 通用同步异步收发器USART 。,调制解调器,（1）幅度调制,（2）频率键移调制（FSK）,本章小结,本章主要分两部分内容：存储器与I/O口基础。 半导体存储器的分类：SRAM、EPROM、EEPROM、Flash Memory； 存储器的主要指标：存储器容量、存储容量和地址线的关系； 堆栈：作用、操作、堆栈指针。, 接口的概念：连接CPU和外部设备的桥梁； 接口的功能：缓冲、隔离、锁存、匹配、协调； 数据传送方式：无条件、程序查询、中断、DMA； 中断的概念、中断源、中断申请、中断响应、中断服务程序、中断服务程序入口地址、可屏蔽与非屏蔽； 定时器与计数器、串行通信的基本概念。,
