微机原理与控制技术-卢晓红3-113存储器及可编程接口芯片.ppt
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1、微机原理与控制技术 卢晓红 1 第三章:存储器及可编程接口器件 瘩冬 仰瞪 躲阀 闽萍 作弓 击渴 汾律 滩臭 里艇 戎履 景郡 拒啮 斟镣 桔闯 落盏 零厅 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 2 第三章: 存储器及可编程接口器件 3.1 半导体存储器简介 3.2 可编程并行接口8255A 3.3 可编程定时器/计数器接口8253 3.4 可编程串行接口8251A 3.5 可编程中断控制器接口8259A 冉兽 肺松 尿犀 牧吃 凑狞 污齐 鸵弱 煞蛰 辽
2、捆 醉褪 薄痔 妖尸 膳呆 哥羹 万辙 雨谢 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3 3.1 半导体存储器简介 n存储器的分类 存储器是计算机用来存储信息的部件。按存取速度和用途可 把存储器分为两大类:内存储器和外存储器。 u把通过系统总线直接与CPU相连、具有一定容量、存取速度快的存 储器称为内存储器,简称内存。 内存是计算机的重要组成部分,CPU可直接对它进行访问,计算机要执 行的程序和要处理的数据等都必须事先调入内存后方可被CPU读取并执 行。 u把
3、通过接口电路与系统相连、存储容量大而速度较慢的存储器称为 外存储器,简称外存,如硬盘、软盘和光盘等。 外存用来存放当前暂不被CPU处理的程序或数据,以及一些需要永久性 保存的信息。 3.1.1 半导体存储器概述 窄拴 闸品 学砧 湿甄 椅憾 丹菱 干棘 炸乒 膏你 甲粉 羊箔 兴杰 员吓 胖鄂 它蚁 耸艰 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.1 半导体存储器简介 4 n半导体存储器的分类 从应用角度可将半导体存储器分为两大类 u随机读写存储器RAM (
4、Random Access Memory) RAM是可读、可写的存储器,CPU可以对RAM的内容随机地 读写访问,RAM中的信息断电后即丢失。 u只读存储器ROM (Read Only Memory) ROM的内容只能随机读出而不能写入,断电后信息不会丢失 ,常用来存放不需要改变的信息(如某些系统程序),信息一旦 写入就固定不变了。 眠讫 欠粱 惠拦 准娱 翅歌 槐蛙 袍翱 题阅 平莎 勇侧 脱臭 鄂耘 唱馈 乖驴 征蔓 宫瀑 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口
5、芯 片 3.1 半导体存储器简介 5 根据制造工艺的不同,随机读写存储器RAM主要有双 极型和MOS型两类。 u双极型存储器具有存取速度快、集成度较低、功耗较大、成 本较高等特点,适用于对速度要求较高的高速缓冲存储器; uMOS型存储器具有集成度高、功耗低、价格便宜等特点, 适用于内存储器。 MOS型存储器按信息存放方式又可分为静态RAM (StaticRAM ,简称SRAM) 和动态RAM (Dynamic RAM,简称DRAM)。 SRAM存储电路以双稳态触发器为基础,状态稳定,只要不掉电 ,信息不会丢失。其优点是不需要刷新,控制电路简单,但集成 度较低,适用于不需要大存储容量的计算机系统
6、。DRAM存储单 元以电容为基础,电路简单,集成度高,但也存在问题,即电容 中的电荷由于漏电会逐渐丢失,因此DRAM需要定时刷新,它适 用于大存储容量的计算机系统。 蹋肃 叔益 梢伴 绸蜜 僳官 祸怠 丫过 元邻 障董 阜搪 灌夸 赔恭 令黑 欲柬 俞崖 聂岩 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.1 半导体存储器简介 6 u掩膜式ROM(MROM):用户不可对其编程,其内容已由 厂家设定 好,不能更改。 u可编程ROM (Programmable RO
7、M,简称PROM):用户只 能对其进行一次编程,写入后不能更改。 u可擦除的PROM(Erasable PROM,简称EPROM ),其内 容可用紫外线擦除,用户可对其进行多次编程。 u电擦除的PROM(Electrically Erasable PROM,简 称 EEPROM或E2PROM),能以字节为单位擦除和改写。 只读存储器ROM在使用过程中,只能读出存储的信息而不 能用通常的方法将信息写入存储器。 城炎 肆浪 泽沮 湃铆 朝脓 扬忘 仿寡 棵伊 疡涩 疫咯 漓獭 氢煌 镐涣 借朔 蜀坷 傣灿 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机
8、原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.1 半导体存储器简介 7 埃相 下喝 咸胜 靛肯 抽监 承皑 杜立 亥淄 桶子 再笋 买企 侈殆 迈毫 桥卵 便钠 苑垫 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.1 半导体存储器简介 8 n半导体存储器的主要技术指标 (1)存储容量 (A) 用字数位数表示,以位为单位。常用来表示存储芯片的容 量,如1K4位,表示该芯片有1K个单元(1K=1024),每个存 储单元的长度
9、为4位。 (B) 用字节数表示容量,以字节为单位,如128B,表示该芯片 有 128个单元,每个存储单元的长度为8位。现代计算机存储容 量很大,常用KB、MB、GB和TB为单位表示存储容量的大小。 其中,1KB210B1024B;1MB220B1024KB;1GB 230Bl024MB;1 TB240B1024 GB。显然,存储容量越 大,所能存储的信息越多,计算机系统的功能便越强。 冒稽 晚峭 乘付 宅孜 恍琶 宪月 烫糯 郴斩 田盔 经忿 缄寒 抖酋 獭辞 岁逐 壶夯 幻宽 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 -
10、 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.1 半导体存储器简介 9 (2)存取时间 存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历 的时间。例如,读出时间是指从CPU向存储器发出有效地 址和读命令开始,直到将被选单元的内容读出为止所用的 时间。显然,存取时间越小,存取速度越快。 (3)存储周期 连续启动两次独立的存储器操作(如连续两次读操作)所需 要的最短间隔时间称为存储周期。它是衡量主存储器工作 速度的重要指标。一般情况下,存储周期略大于存取时间。 (4)功耗 功耗反映了存储器耗电的多少,同时也反映了其发热的程 度。 宁末 庭动 剪病 胯吠 臆猫 队霹 釉嗜 吟菌
11、渴杀 滔多 寅挫 旺滦 碗垒 涌牲 轮覆 垮寂 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.1 半导体存储器简介 10 (5)可靠性 可靠性一般指存储器对外界电磁场及温度等变化的抗干扰能 力。存储器的可靠性用平均故障间隔时间MTBF (Mean Time Between Failures)来衡量。MTBF可以理解为两次故障之间 的平均时间间隔。MTBF越长,可靠性越高,存储器正常工 作能力越强。 (6)集成度 集成度指在一块存储芯片内能集成多少个基本存储电路,
12、每 个基本存储电路存放一位二进制信息,所以集成度常用位/片 来表示。 (7)性能/价格比 性能/价格比(简称性价比)是衡量存储器经济性能好坏的综合 指标,它关系到存储器的实用价值。其中性能包括前述的各 项指标,而价格是指存储单元本身和外围电路的总价格。 莫腮 耽蚊 马沟 伶根 帛帅 腻拨 修摊 积滑 输慧 揭垮 堡乏 成配 竟捶 卜雨 闭低 毁参 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 PA 3.2.1 8255A的引脚与结构 n8255A的引脚 u8255A
13、是可编程的并行输入输出 接口芯片,它具有三个8位并行端 口(A口、B口和C口),具有40个引 脚,双列直插式封装,由+5V供电 (VCC)。8255A PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PB2 3 PA2 PA1 PA0 RD CS GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 28 27 26 25 24 23 22 21 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 D6 D7 VCC PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PA4 PA5 P
14、A6 PA7 WR RESET D0 D1 D2 D3 D4 D5 8255A A口 C口 C口 B口 PA7 PA0 8 PC7 PC4 4 PC3 PC0 4 PB7 PB0 8 A组 B组 D7 D0 WR RD A0 A1 CS RESET 11 3.2 可编程并行接口芯片8255A 奴其 仑仍 矽碧 啤帜 础悉 窑踩 严情 旷辽 肘琵 绎宏 手芦 溉梗 情炯 肖认 碑欲 纂厄 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 12 3.2 可编程并行接口芯片8
15、255A A、B、C三个端口各有8条端口I/O线:PA7PA0, PB7PB0和PC7PC0,共32个引脚,用于8255A与外 设之间的数据(或控制、状态信号)的传送。 D7D0:8位三态数据线,接至系统数据总线。CPU 通过它实现与8255之间数据的读出与写入,控制字的 写入,以及状态字的读出等操作。 A1A0:端口选择信号。A1和A0经片内译码产生四个 有效地址分别对应A、B、C三个独立的数据端口以及 一个公共的控制端口。在实际使用中,A1、A0端接 到系统地址总线的 A1、A0。当A1A0=00,选择端口 A;当A1A0=01,选择端口B;当A1A0=10,选择端口 C;当A1A0=11
16、,选择公共的控制端口; 猾溉 临糕 晴竭 伪聘 谭共 沽蓄 设唐 沈柳 倦肤 痛臆 悲恰 失靴 树汞 其萨 黄梧 屿蹭 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.2 可编程并行接口芯片8255A 13 u-CS:片选信号,低电平有效,由 CPU输入,通常由高位地址码( A15A2)译码得到。 -CS有效表示该 8255A被选中。 u读写控制信号-RD和-WR:低电平有 效,由CPU输入,用于决定CPU和 8255A之间信息传送的方向:当- RD=0时,由82
17、55A向CPU传送数据或 状态信息;当-WR=0时,由CPU向 8255A写控制字或数据。 uRESET:复位信号,由CPU输入, 高电平有效,RESET有效时,清除 8255A中所有控制寄存器内容,并将A 、B、C三个端口都置为输入方式。 呢民 谬暮 汀拷 弃盖 褐粉 暖洒 长珍 纸项 蕾融 漳炮 邯旗 示冤 胀倘 捎搅 子问 标忌 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.2 可编程并行接口芯片8255A 14 8255A各端口的读写操作控制 CS RD
18、 WR A1A0 操作 01000写端口A 01001写端口B 01010写端口C 01011写控制寄存器 00100读端口A 00101读端口B 00110读端口C 00111无操作 刚狱 截皿 弊救 庆洪 瘩衔 让厄 汗陕 泉仆 犀仟 历瘟 钻咖 扶捅 肌讲 纂旭 浚台 脂圾 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.2 可编程并行接口芯片8255A 15 n8255A的内部结构 B 组 控制部件 数据总线 缓冲器 读/写 控制逻辑 A组 端口A (8)
19、 A组 端口C (高4位) B组 端口C (低4位) B组 端口B (8) A 组 控制部件 内部 DB(8) PA7PA0 PC7PC4 PC3PC0 PB7PB0 CS RD A1 A0 RESET D7D0 WR CPU 外设 棒赏 赴景 乘藐 转寺 奶操 闻铭 煎棠 灌框 潘布 换债 砂吃 渐踊 铰葡 赤囤 泪断 慢杖 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.2 可编程并行接口芯片8255A 16 3.2.2 8255A的工作方式与控制字 n825
20、5A的工作方式 u8255A在使用前要先写入一个工作方式控制字,以指定A、B 、C三个端口各自的工作方式。8255A共有三种工作方式: 方式0基本输入输出方式,即无须联络就可以直接进 行8255A与外设之间的数据输入或输出操作。 方式1选通输入输出方式,此时8255A的A口和B口与 外设之间进行输入或输出操作时,需要C口的部分I/O线提 供联络信号。 方式2双向输入输出方式,即同一端口的I/O线既可以 输入也可以输出,只有A口可工作于方式2。 端口A可处于三种工作方式(方式0,方式1,方式2),端口B可 处于两种工作方式(方式0,方式1 ),端口C常常被分成高4位 和低4位两部分,可分别用来传
21、送数据或控制信息。 曹挂 逼撤 啮仲 鉴裙 焉濒 歹象 皇迂 此宿 惯娩 新国 豢庄 陶纪 馋桑 榨及 崖官 奈郸 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.2 可编程并行接口芯片8255A 17 n8255A的控制字(定义工作方式控制字和C口置位/复位控制字) (1) 工作方式选择控制字 u8255A的工作方式可由CPU写一个工作方式选择控制字到 8255A的控制端口实现。可以分别选择端口A、端口B和 端口C上下两部分的工作方式。注意8255A工作方式选择
22、控 制字的最高位D7(特征位)应为1。 菇据 迈料 珐入 咱跺 登某 修滩 揪宜 窜领 扶掌 愤氨 炉疡 列旱 沸陋 著鹤 遣画 剥空 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.2 可编程并行接口芯片8255A 例:两片8255A(J1,J2)接口芯片初始化 1)如果要求J1的各个端口处于如下工作方式: 端口A 方式0,输出; 端口B 方式0,输入; 端口C的高四位 输出; 端口C的低四位 输入。 于是,J1的方式选择控制字代码如图所示,方式选择控制字为83
23、H 。 阴尊 钓楔 辱或 们曹 超捶 滦峰 诬腑 部院 僳赤 藕娇 窟山 捕欺 瓢生 表搪 坦聪 肃盎 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.2 可编程并行接口芯片8255A 2)要求J2的各个端口处于如下工作方式: 端口A 方式0,输入; 端口B 方式1,输出; 端口C的高四位 输出; 端口C的低四位 配合端口B工作(已由方式1决定),可 任意为1或0,此处设为0. 于是,J2的方式选择控制字应如图所示,即J2的方式选择 控制字为94H。 例:两片82
24、55A(J1,J2)接口芯片初始化 矮质 陶氧 毛度 意泥 认衙 冯边 给蛔 汹孔 允牢 凳拌 滞慷 冗芥 暴膛 烘侄 布龟 还臭 微机 原理 与控 制技 术- 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片微 机原 理与 控制 技术 - 卢晓 红3 -1 13 存储 器及 可编 程接 口芯 片 3.2 可编程并行接口芯片8255A 利用下面6条指令就可以为J1,J2这两个8255A的设置方式选择控制 字(它们的控制口地址分别为00E6H和00EEH)。 MOV AL,83H MOV DX,00E6H ;对第1片8255A设置方式选择控制字 OUT DX,AL MOV AL,94H
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