【文章內(nèi)容簡介】 求，編寫各種 “與 ”、 “或 ”邏輯表達式，通過專門的編程軟件和編程器，燒入 GAL 器件，就可以實現(xiàn)比較復雜的接口功能。由于采用這種器件的接口電路，其功能和工作方式可以通過改寫內(nèi)部的邏輯表達式加以改變，但是，邏輯表達式一旦燒入芯片，其功能和工作方式又都固定下 來，因此，把它叫做半固定式結(jié)構(gòu) 9． 采用大規(guī)模集成接口芯片構(gòu)成的接口電路，其工作方式和功能可以通過編程方法加以改變，使用靈活，適應面寬，而且種類繁多，能滿足不同外設(shè)接口的需要。 10．對可編程接口芯片 (或控制芯片 )設(shè)置其工作方式及初始條件。 11． CPU 與外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)一般有 3 種方式查詢方式、中斷方式和 DMA 方式。 12．查詢方式是 CPU 傳送數(shù)據(jù) (包括讀入和寫出 )之前，主動去檢查外設(shè)是否 “準備好 ”，若沒有準備好，則繼續(xù)查其狀態(tài)，直至外設(shè)準備好了，即確認外部設(shè)備已具備傳送條件之后，才進行數(shù)據(jù)傳送。 13．查詢方式的具體作法是在程序中安排一段由輸入／輸出指令和測試指令以及轉(zhuǎn)移指令組成的程序段。 CPU 使用測試指令和條件轉(zhuǎn)移指令循環(huán)檢測設(shè)備完成準備工作的狀態(tài)。 14．采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)時，無需反復測試外部設(shè)備的狀態(tài)。在外部設(shè)備沒有作好數(shù)據(jù)傳送準備時， CPU 可以運行與傳送數(shù)據(jù)無關(guān)的其他指令。外設(shè)作好傳送準備后，主動向 CPU 請求中斷， CPU 響應這一請求，暫停正在運行的程序，轉(zhuǎn)入用來進行數(shù)據(jù)傳送的中斷服務子程序，完成中斷服務子程序 (即完成數(shù)據(jù)傳送 )后，自動返回原來運行的程序。 15． DMA 方式實際上是把 輸入／輸出過程中外設(shè)與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)的那部分操作與控制交給了 DMA 控制器，數(shù)據(jù)的傳送不經(jīng)過 CPU，由 DMA 控制器來實現(xiàn)內(nèi)存與外設(shè)，或外設(shè)與外設(shè)之間的直接快速傳送。 16．查詢方式 CPU 的工作效率很低，且 CPU 與外設(shè)不能同時工作，各種外設(shè)也不能同時工作。但這種方式不需要增加額外的硬件電路，因此，易于實現(xiàn)。在 CPU不太忙且傳送速度不高的情況下，可以采用。中斷方式中，外設(shè)與 CPU 并行工作，提高了 CPU 的效率。但為了實現(xiàn)中斷傳送，要求在 CPU 與外設(shè)之間設(shè)置中斷控制器。增加了硬件開銷。中斷方式用于 CPU 的任務比較忙， 如系統(tǒng)中有多個外設(shè)需要與 CPU 交換數(shù)據(jù)，尤其適合實時控制及緊急事件的處理。 DMA 方式下，數(shù)據(jù)傳送過程中的部分操作由 DMA 控制器的硬件實現(xiàn)，因此傳送速率很高，這對高速度大批量數(shù)據(jù)傳送特別有用。但這種方式要求設(shè)置 DMA 控制器，電路結(jié)構(gòu)復雜，硬件開銷大。 17．分析與設(shè)計接口電路有兩種基本方法：兩側(cè)分析法、硬軟結(jié)合法。 18．兩側(cè)分析法就是對接口的兩側(cè)： CPU 與外設(shè)分別進行分析的方法。 19．以硬件為基礎(chǔ)，硬件與軟件相結(jié)合是設(shè)計接口電路的基本方法。 20．（ 1）采用匯編語言 (或高級語言 )直接對低層硬件編程 。（ 2）采用 DOS 系統(tǒng)功能調(diào)用和 BIOS 調(diào)用編程。 (port)是接口電路中能被 CPU 直接訪問的寄存器的地址。 ，如命令口、狀態(tài)口和數(shù)據(jù)口，分別對應于命令寄存器、狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。接口必須通過端口來讀寫各種信息，一般，一個端口只能寫入或讀出一種信息，但也有幾種信息共用一個端口的。 CPU 具有讀寫 I/O 端口的讀寫控制線，且此控制線應與存儲器訪問控制線不同。 ，一種是端口地址和存儲器地址統(tǒng)一編址，即存儲器映射方式；另一種是 I／ O 端口地址和存儲器地址分開獨立編址，即 I／ O 映射方式。 I／ 0 設(shè)備，把 I／ 0 接口中的端口當作存儲器單元一樣進行訪問。 。 ，在選用 I／ O 端口地址時要注意： ① 凡是被系統(tǒng)配置所占用了的地址一律不能使用； ② 原則上講，未被占用的地址，用戶可以使用，但對計算機廠家申明保留的地址，不要使用，否則，會發(fā)生 I／ O 端口地址重疊和沖突，造成用戶開發(fā)的產(chǎn)品與系 統(tǒng)不兼容而失去使用價值； ③ 一般，用戶可使用 300～ 31FH 地址，這是 IBMPC 微機留作實驗卡用的，用戶可以使用。 30．系統(tǒng)板上的 I/O 芯片和 I/O 擴展槽上的接口控制卡 31． I／ O 端口地址譯碼電路的作用是把地址和控制信號進行邏輯組合，從而產(chǎn)生對接口芯片的選擇信號。 32．譯碼電路的形式可分為固定式譯碼和可選式譯碼。若按譯碼電路采用的元器件來分，又可分為門電路譯碼和譯碼器譯碼。 33．一般原則是把地址線分為兩部分：一部分是高位地址線與 CPU 的控制信號進行組合，經(jīng)譯碼電路產(chǎn)生 I／ O 接口芯片的片選 /CS 信號，實現(xiàn)系統(tǒng)中的片間尋址；另一部分是低位地址線不參加譯碼，直接連到 I/O 接口芯片，進行 I／ O 接口芯片的片內(nèi)端口尋址，即寄存器尋址。 34．所謂固定式是指接口中用到的端口地址不能更改。 35．固定式譯碼電路接口中用到的端口地址不能更改?？蛇x式譯碼電路可根據(jù)用戶要求，改變接口卡的端口地址，使之能適應不同的地址分配場合，或為系統(tǒng)以后擴充留有余地。 36．要求 AEN=0，是為了避免在 DMA 周期中，由 DMA 控制器對這些以非 DMA方式傳送的 I／ O 端口執(zhí)行 DMA 方式的傳送。 37．把 A0、 A A2 中的反向器去掉 ，在 A A A7 中分別加一個反向器即可。 38．把 A A A2 中的反向器去掉，在 A A1 中分別加一個反向器。 39．地址線的高 5 位參加譯碼，其中 A5～ A7 經(jīng)譯碼器，分別產(chǎn)生 /DMACX(8237)、/NTRCS(8259)、 /T/CCS(8253)、 /PPICS(8255A)的片選信號，而地址線的低 5 位A0～ A4 作芯片內(nèi)部寄存器的訪問地址。 40． DMAC 的地址范圍是 00H～ 1FH， INTR 的地址范圍是 20H～ 3FH， T/C 的地址范圍是 40H～ 5FH， PPI 的地址范圍是 60H～ 7FH。 41.① 可以實現(xiàn)組合邏輯電路和時序邏輯電路的多種功能。經(jīng)過編程可以構(gòu)成多種門電路，如觸發(fā)器、寄存器、計數(shù)器、比較器、譯碼器、多路開關(guān)或控制器等，代替常用的 74 系列和 54 系列的 TTL 器件或 CD4000 系列的 CMOS 芯片。據(jù)統(tǒng)計，一個 GAL 器件在功能上可以代替 4~12 個中小規(guī)模集成芯片，從而使系統(tǒng)縮小體積，提高可靠性，并簡化印制電路板的設(shè)計。 ② 采用電擦除工藝，門陣列的每個單元可以反復改寫 (至少 100 次 )，因而整個器件的邏輯功能可以重新配置，因此它是產(chǎn)品開發(fā)研制中的理想工具。 ③ 具有硬件加密單元，可以防止抄襲電路設(shè)計 和非法復制。 ④ 速度高而功耗低，具有高速電擦電寫能力，改寫整個芯片只需數(shù)秒鐘，而功耗只有雙極型邏輯器件的 1／ 2 或 1／ 4，緩解了溫升問題。因此，GAL 得到越來越多用戶的青睞，在微機應用系統(tǒng)中被廣泛采用。 ；采用電擦除工藝，門陣列的每個單元可以反復改寫 (至少 100 次 )，因而整個器件的邏輯功能可以重新配置；具有硬件加密單元，可以防止抄襲電路設(shè)計和非法復制；速度高而功耗低，具有高速電擦電寫能力，改寫整個芯片只需數(shù)秒鐘，而功耗只有雙極型邏輯器件的 1／ 2 或 1／ 4，緩解了 溫升問題。 器件的開發(fā)工具包括硬件工具 ?D?D 編程器和軟件工具 ?D?D 專用的編譯程序或匯編程序。 GAL 編程器有 PROMA、 EXPRO40 和 ALL03 型。 器件的開發(fā)過程，共分 3 步： ① 利用文本編輯程序 (如 EDIT)按一定格式編寫 GAL 編程輸入源文件 (或叫 GAL 設(shè)計說明書 )。 ② 使用 FM． EXE 匯編程序?qū)?GAL 輸入源文件進行匯編，并生成 3 個基本文件。 ③ 使用 ALL03 編程器將擴展名為． JED 的裝載文件 “燒 ”到 GAL 器件內(nèi)。 FM． EXE 匯編程序?qū)?GAL輸入源文件進行匯編，并生成 3 個基本文件：LST 列表文檔文件 ―― 包括源文件和引腳分配圖； PLT 熔絲狀態(tài)分布圖文件 ――供用戶直觀地查看邏輯方程用； JED 分布數(shù)據(jù)文件 ―― 包含門陣列中所有編程節(jié)點的編程信息代碼。 編程輸入源文件中的斜杠 (／ )符號，表示低電平有效。 GAL 編程輸入源文件要注意： 第 1 行的器件型號和第 4 行的電于標簽的位置不能變。第 3 行寫什么由設(shè)計者自己定，這兩行無論寫什么 FM 軟件都不會判錯。關(guān)鍵字 DESCRIPTION 不可缺，即使后面不給出任何描述，也要寫出關(guān)鍵字，且 ― 定要頂頭開始寫，前面不能留空格。每個引腳名最多可用 8 個字符，名字間應用空格、制表符、回車符隔開。不使用的引腳習慣上用 NC 表示，地用GND 表示，電源用 U(下標 CC)表示。引腳名必須按引腳號的次序排列，排完第一行，再排第二行。器件類型和關(guān)鍵字 DESCRIPTION 必須用大寫字母。輸入源文件的核心部分是輸入與輸出信號的邏輯方程，因為匯編程序 FM 無邏輯化簡功能。所以，源文件要用簡化的與 或式 (積 ― 和式 )寫出。輸入源文件可以在任一編輯器上進行編輯，編輯完畢后，以擴展名． PLD 存盤。 ： “1”，則 FM 將 生成一份擴展名為． LST 的文檔文件，包括源文件和GAL 引腳配置圖。 GAL 器件插入編程器的插座后，執(zhí)行下列操作，即可完成 GAL器件的編程工作：第一步，鍵入 “2”，把裝載文件． JED 裝入緩沖區(qū)。第二步，鍵入 “B”，檢查芯片是否擦除好，若未擦除好，則鍵入 “E”，將其擦除。 第三步，鍵入 “P”，即進行編程 (燒錄 )。第四步，鍵入 “V”，進行核對。若要加密，則最后鍵入 “S”。編程即告結(jié)束。為簡單起見，也可在． JED 文件裝入后，只鍵入 “A”，代替前述各步，一次自動完成編程工作。 計數(shù)，只不過這里的 “數(shù) ”的單位是時間單位。如果把一小片一小片計時單位累加起來，就可獲得一段時間，因此，計時的本質(zhì)就是計數(shù)；把計數(shù)和定時聯(lián)系起來，就會引出頻率的概念；由頻率可以引出聲音，頻率高，聲音的音調(diào)高；頻率低，聲音的音調(diào)低，如果不僅考慮發(fā)聲頻率的高低，還考慮發(fā)聲所占時間的長短，就會引出音樂的概念；把音調(diào)的高低和發(fā)聲的長短巧妙地結(jié)合起來，便產(chǎn)生了美妙動聽的音樂。 24 小時的計時，稱為日時鐘。 (日、月、年直至世紀的計時 )稱為實時鐘。 ，可分為內(nèi)部定時 和外部定時兩類：內(nèi)部定時是計算機本身運行的時間基準或時序關(guān)系，計算機每個操作都是按照嚴格的時間節(jié)拍執(zhí)行的；外部定時是外部設(shè)備實現(xiàn)某種功能時，本身所需要的一種時序關(guān)系。 CPU 連接時，不能脫離計算機的定時要求，即應以計算機的時序關(guān)系為依據(jù)，來設(shè)計外部定時機構(gòu)，以滿足計算機的時序要求，這叫做時序配合。 ：軟件定時和硬件定時。軟件定時是利用 CPU 內(nèi)部定時機構(gòu)，運用軟件編程，循環(huán)執(zhí)行一段程序而產(chǎn)生的等待延時；硬件定時是采用可編程通用的定時／計數(shù)器或單穩(wěn)延時電路產(chǎn)生定時 或延時。 ，主要用于短時延時。這種方法的優(yōu)點是不需增加硬設(shè)備，只需編制相應的延時程序以備調(diào)用。缺點是 CPU 執(zhí)行延時等待時間增加了 CPU 的時間開銷，延時時間越長，這種等待開銷越大，降低了 CPU 的效率，浪費 CPU 的資源。并且，軟件延時的時間隨主機頻率不同而發(fā)生變化，即定時程序的通用性差。 CPU 的時間，定時時間長，使用靈活，尤其是定時準確，定時時間不受主機頻率影響，定時程序具有通用性。 ／ 8254 內(nèi)部有 6 個模塊：數(shù)據(jù)總線緩沖器、讀 /寫邏輯 和三個計數(shù)器。數(shù)據(jù)總線緩沖器有 3 個基本功能：向 8253 寫入確定 8253 工作方式的命令；向計數(shù)寄存器裝入初值；讀出計數(shù)器的初值或當前值。讀 /寫邏輯它由 CPU 發(fā)來的讀／寫信號和地址信號來選擇讀出或?qū)懭爰拇嫫?，并且確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，是讀出還是寫入?？刂泼罴拇嫫鹘邮?CPU 送來的控制字來選擇計數(shù)器及相應的工作方式，控制命令寄存器只能寫入，不能讀出。計數(shù)器實現(xiàn)計數(shù)的功能。 16 位計數(shù)初值寄存器、減 1 計數(shù)器和當前計數(shù)值鎖存器組成。計數(shù)初值寄存器 (16 位 )：用于存放計數(shù)初值 (定時常數(shù)、分頻系數(shù) )，其 長度為 16位；減 1 計數(shù)器 (16 位 )：用于進行減 1 計數(shù)操作，每來一個時鐘脈沖，它就作減1 運算，直至將計數(shù)初值減為零；當前計數(shù)值鎖存器 (16 位 )：用于鎖存減 1 計數(shù)器的內(nèi)容，以供讀出和查詢。 61． 8253 是一種減 1 計數(shù)器 (逆計數(shù)器 )，而不是加 1 計數(shù)器 (正計數(shù)器 )。因此，在它開始計數(shù) (定時 )之前，一定要根據(jù)計數(shù) (定時 )的要求，先計算出計數(shù)初值 (定時常數(shù) )，并裝入計數(shù)初值寄存器和減 1 計數(shù)器。然后，才能在門控信號 GATE 的控制下，由時鐘脈沖 CLK 對減 1 計數(shù)器進行減 1 計數(shù)。 62．計數(shù)初值與時鐘頻率及輸出波形頻率之間 的關(guān)系是： Ci=CLK／ OUT 或Tc=CLK／ OUT。 63．其計數(shù)初值是 65536。 64．方式命令字的作用主要是對 8253 進行初始化，同時也可對當前計數(shù)值進行鎖存。 65． 8253 初始化的工作有兩點：一是向命令寄存器寫入方式命令，以選擇計數(shù)器(3 個計數(shù)器之一 )，確定工作方式 (6 種方式之一 )，指定計數(shù)器計數(shù)初值的長度和裝入順序以及計數(shù)值的碼制 (BCD 碼或二進制碼 )；二是向已選定的計數(shù)器按