最新微机技术第04章 微处理器外部特性PPT课件.ppt
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1、微机技术第微机技术第0404章章 微处理微处理器外部特性器外部特性第第4 4章章 微处理器外部特性微处理器外部特性教学重点n 最小组态下的基本引脚和总线形成最小组态下的基本引脚和总线形成n 最小组态下的总线时序最小组态下的总线时序1.数据和地址引脚(续1)A15A8(Address)n中间中间8位位地址引脚地址引脚,输出、三态,输出、三态n这这些些引引脚脚在在访访问问存存储储器器或或外外设设时时,提提供供全全部部20位地址中的中间位地址中的中间8位地址位地址A15A81.数据和地址引脚(续2)A19/S6A16/S3(Address/Status)n地址地址/状态状态分时复用引脚,输出、三态分
2、时复用引脚,输出、三态n这这些些引引脚脚在在访访问问存存储储器器的的第第一一个个时时钟钟周周期期输出高输出高4位地址位地址A19A16n在在访访问问外外设设的的第第一一个个时时钟钟周周期期全全部部输输出出低低电平无效电平无效n其他时间输出状态信号其他时间输出状态信号S6S32.读写控制引脚ALE(Address Latch Enable)n地址锁存允许地址锁存允许,输出、三态、高电平有效,输出、三态、高电平有效nALE引引脚脚高高有有效效时时,表表示示复复用用引引脚脚:AD7AD0和和A19/S6A16/S3正正在在传传送送地地址址信信息息n由由于于地地址址信信息息在在这这些些复复用用引引脚脚
3、上上出出现现的的时时间间很很短短暂暂,所所以以系系统统可可以以利利用用ALE引引脚脚将将地址锁存起来地址锁存起来2.读写控制引脚(续1)IO/M*(Input and Output/Memory)nI/O或存储器访问或存储器访问,输出、三态,输出、三态n该该引引脚脚输输出出高高电电平平时时,表表示示CPU将将访访问问I/O端端口口,这这时时地地址址总总线线A15A0提提供供16位位I/O口地址口地址n该该引引脚脚输输出出低低电电平平时时,表表示示CPU将将访访问问存存储储器器,这这时时地地址址总总线线A19A0提提供供20位位存存储器地址储器地址 2.读写控制引脚(续2)WR*(Write)n
4、写控制写控制,输出、三态、低电平有效,输出、三态、低电平有效n有有效效时时,表表示示CPU正正在在写写出出数数据据给给存存储储器器或或I/O端口端口RD*(Read)n读控制读控制,输出、三态、低电平有效,输出、三态、低电平有效n有有效效时时,表表示示CPU正正在在从从存存储储器器或或I/O端端口读入数据口读入数据 2.读写控制引脚(续3)nIO/M*、WR*和和RD*是最基本的控制信号是最基本的控制信号n组合组合后,控制后,控制4种基本的总线周期种基本的总线周期总线周期总线周期IO/M*WR*RD*存储器读存储器读低低高高低低存储器写存储器写低低低低高高I/O读读高高高高低低I/O写写高高低
5、低高高2.读写控制引脚(续4)READY n存储器或存储器或I/O口就绪口就绪,输入、高电平有效,输入、高电平有效n在在总总线线操操作作周周期期中中,8088 CPU会会在在第第3个个时时钟钟周周期的前沿测试该引脚期的前沿测试该引脚n如果测到高有效,如果测到高有效,CPU直接进入第直接进入第4个时钟周期个时钟周期n如果测到无效,如果测到无效,CPU将插入等待周期将插入等待周期TwnCPU在在等等待待周周期期中中仍仍然然要要监监测测READY信信号号,有有效效则则进进入入第第4个个时时钟钟周周期期,否否则则继继续续插插入入等等待待周周期期Tw。2.读写控制引脚(续5)DEN*(Data Enab
6、le)n数据允许数据允许,输出、三态、低电平有效,输出、三态、低电平有效n有有效效时时,表表示示当当前前数数据据总总线线上上正正在在传传送送数数据据,可利用他来控制对数据总线的驱动可利用他来控制对数据总线的驱动 DT/R*(Data Transmit/Receive)n数据发送数据发送/接收接收,输出、三态,输出、三态n该信号表明当前总线上数据的流向该信号表明当前总线上数据的流向n高电平时数据自高电平时数据自CPU输出(发送)输出(发送)n低电平时数据输入低电平时数据输入CPU(接收)(接收)2.读写控制引脚(续6)SS0*(System Status 0)n最小组态模式下的最小组态模式下的状
7、态输出状态输出信号信号n它它与与IO/M*和和DT/R*一一道道,通通过过编编码码指指示示CPU在最小组态下的在最小组态下的8种工作状态:种工作状态:1.取指取指 5.中断响应中断响应2.存储器读存储器读6.I/O读读3.存储器写存储器写7.I/O写写4.过渡状态过渡状态8.暂停暂停3.中断请求和响应引脚INTR(Interrupt Request)n可屏蔽中断请求可屏蔽中断请求,输入、高电平有效,输入、高电平有效n有有效效时时,表表示示请请求求设设备备向向CPU申申请请可可屏屏蔽蔽中断中断n该该请请求求的的优优先先级级别别较较低低,并并可可通通过过关关中中断断指指令令CLI清清除除标标志志寄
8、寄存存器器中中的的IF标标志志、从从而对中断请求进行屏蔽而对中断请求进行屏蔽3.中断请求和响应引脚(续1)INTA*(Interrupt Acknowledge)n可屏蔽中断响应可屏蔽中断响应,输出、低电平有效,输出、低电平有效n有有效效时时,表表示示来来自自INTR引引脚脚的的中中断断请请求求已被已被CPU响应,响应,CPU进入中断响应周期进入中断响应周期n中中断断响响应应周周期期是是连连续续的的两两个个,每每个个都都发发出出有有效效响响应应信信号号,以以便便通通知知外外设设他他们们的的中中断断请请求求已已被被响响应应、并并令令有有关关设设备备将将中中断断向向量量号送到数据总线号送到数据总线
9、 3.中断请求和响应引脚(续2)NMI(Non-Maskable Interrupt)n不可屏蔽中断请求不可屏蔽中断请求,输入、上升沿有效,输入、上升沿有效n有效时,表示外界向有效时,表示外界向CPU申请不可屏蔽中断申请不可屏蔽中断n该该请请求求的的优优先先级级别别高高于于INTR,并并且且不不能能在在CPU内内被屏蔽被屏蔽n当当系系统统发发生生紧紧急急情情况况时时,可可通通过过他他向向CPU申申请请不不可可屏蔽中断服务屏蔽中断服务主机与外设进行数据交换通常采用可屏蔽中断主机与外设进行数据交换通常采用可屏蔽中断不可屏蔽中断通常用于处理掉电等系统故障不可屏蔽中断通常用于处理掉电等系统故障4.总线
10、请求和响应引脚HOLDn总线保持总线保持(即(即总线请求总线请求),输入、高电平有效),输入、高电平有效n有效时,表示总线请求设备向有效时,表示总线请求设备向CPU申请占有总线申请占有总线n该该信信号号从从有有效效回回到到无无效效时时,表表示示总总线线请请求求设设备备对对总总线的使用已经结束,通知线的使用已经结束,通知CPU收回对总线的控制权收回对总线的控制权 DMA控制器等主控设备通过控制器等主控设备通过HOLD申请申请占用系统总线(通常由占用系统总线(通常由CPU控制)控制)4.总线请求和响应引脚(续1)HLDA(HOLD Acknowledge)n总总线线保保持持响响应应(即即总总线线响
11、响应应),输输出出、高高电电平平有效有效n有有效效时时,表表示示CPU已已响响应应总总线线请请求求并并已已将将总总线线释放释放n此此时时CPU的的地地址址总总线线、数数据据总总线线及及具具有有三三态态输输出出能能力力的的控控制制总总线线将将全全面面呈呈现现高高阻阻,使使总总线线请请求设备可以顺利接管总线求设备可以顺利接管总线n待待到到总总线线请请求求信信号号HOLD无无效效,总总线线响响应应信信号号HLDA也转为无效,也转为无效,CPU重新获得总线控制权重新获得总线控制权 5.其它引脚RESETn复位请求复位请求,输入、高电平有效,输入、高电平有效n该该信信号号有有效效,将将使使CPU回回到到
12、其其初初始始状状态态;当当他他再再度度返返回回无无效效时时,CPU将将重重新新开开始始工作工作n8088复复位位后后CSFFFFH、IP0000H,所以程序入口在物理地址,所以程序入口在物理地址FFFF0H5.其它引脚(续1)CLK(Clock)n时钟输入时钟输入n系系统统通通过过该该引引脚脚给给CPU提提供供内内部部定定时时信信号号。8088的标准工作时钟为的标准工作时钟为5MHznIBM PC/XT机机的的8088采采用用了了4.77MHz的的时时钟,其周期约为钟,其周期约为210ns 5.其它引脚(续2)Vccn电源输入电源输入,向,向CPU提供提供5V电源电源GNDn接地接地,向,向C
13、PU提供参考地电平提供参考地电平MN/MX*(Minimum/Maximum)n组态选择组态选择,输入,输入n接接高高电电平平时时,8088引引脚脚工工作作在在最最小小组组态态;反之,反之,8088工作在最大组态工作在最大组态 5.其它引脚(续3)TEST*n测试测试,输入、低电平有效,输入、低电平有效n该引脚与该引脚与WAIT指令配合使用指令配合使用n当当CPU执执行行WAIT指指令令时时,他他将将在在每每个个时时钟钟周周期期对对该该引引脚脚进进行行测测试试:如如果果无无效效,则则程程序序踏踏步步并并继续测试;如果有效,则程序恢复运行继续测试;如果有效,则程序恢复运行n也也就就是是说说,WA
14、IT指指令令使使CPU产产生生等等待待,直直到到引引脚有效为止脚有效为止n在在使使用用协协处处理理器器8087时时,通通过过引引脚脚和和WAIT指指令令,可使可使8088与与8087的操作保持同步的操作保持同步“引脚”小结CPU引脚是系统总线的基本信号引脚是系统总线的基本信号可以分成三类信号:可以分成三类信号:n8位数据线:位数据线:D0D7n20位地址线:位地址线:A0A19n控制线:控制线:nALE、IO/M*、WR*、RD*、READYnINTR、INTA*、NMI,HOLD、HLDAnRESET、CLK、Vcc、GND有问题!有问题!“引脚”提问n提问之一:提问之一:CPU引脚是如何与
15、外部连接的呢?引脚是如何与外部连接的呢?n解答:总线形成(第解答:总线形成(第4.1.3节)节)n提问之二:提问之二:CPU引脚是如何相互配合,引脚是如何相互配合,实现总线操作、控制系统工作的呢?实现总线操作、控制系统工作的呢?n解答:总线时序解答:总线时序(第(第4.2节)节)4.1.3 最小组态的总线形成AD7AD0A15A8A19/S6A16/S3+5V8088ALE8282STB系统总线信号系统总线信号A19A16A15A8A7A0D7D0IO/M*RD*WR*8282STB8282STB8286TOE*MN/MX*IO/M*RD*WR*DT/R*DEN*OE*OE*OE*(1)20位
16、地址总线位地址总线采用采用3个三态透明锁存器个三态透明锁存器8282进行锁存和驱动进行锁存和驱动(2)8位数据总线位数据总线采用数据收发器采用数据收发器8286进行驱动进行驱动(3)系统控制信号)系统控制信号由由8088引脚直接提供引脚直接提供补充:三态门和D触发器n三三态态门门和和以以D触触发发器器形形成成的的锁锁存存器器是是微微机机接接口电路中最常使用的两类逻辑电路口电路中最常使用的两类逻辑电路n三态门:功率放大、导通开关三态门:功率放大、导通开关n器件共用总线时,一般使用三态电路:器件共用总线时,一般使用三态电路:n需要使用总线的时候打开三态门;需要使用总线的时候打开三态门;n不使用的时
17、候关闭三态门,使之处于高阻不使用的时候关闭三态门,使之处于高阻nD触发器:信号保持,也可用作导通开关触发器:信号保持,也可用作导通开关三态锁存三态缓冲器(三态门)具有单向导通和三态的特性具有单向导通和三态的特性T为低平时:为低平时:输出为高阻抗(三态)输出为高阻抗(三态)T为高电平时:为高电平时:输出为输入的反相输出为输入的反相TAF表示反相或低电平有效表示反相或低电平有效TAFTAFTAF74LS244双双4位单向缓冲器位单向缓冲器分成分成4位的两组位的两组每组的控制端连接每组的控制端连接在一起在一起控制端低电平有效控制端低电平有效输出与输入同相输出与输入同相每一位都是一个三态门,每一位都是
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