ch04 16位微處理器的外部特性

第4章16位微處理器的外部特性

4.18086/8088的外部特性4.1.18086/8088的工作模式最小模式：指在系統(tǒng)中只有8086/8088一個(gè)微處理器，系統(tǒng)中的所有總線(xiàn)控制信號(hào)都直接由8086/8088產(chǎn)生，因此整個(gè)系統(tǒng)中的控制線(xiàn)路最簡(jiǎn)單。這種工作模式稱(chēng)為最小模式。最大模式：是相對(duì)于最小模式而言的，指系統(tǒng)中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上微處理器，其中一個(gè)就是8086/8088為主處理器，其它都是協(xié)處理器。系統(tǒng)總線(xiàn)中的控制信號(hào)由外部器件對(duì)微處理器的某些引腳信號(hào)經(jīng)過(guò)譯碼后得到。注意：如何控制最小/最大模式？不同模式下，部分引腳的名稱(chēng)與作用不同。4.1.28086的引腳注：部分引腳在最小、最大模式下不相同。為標(biāo)準(zhǔn)16位微處理器，Intel公司1970年代的產(chǎn)品關(guān)于學(xué)習(xí)cpu引腳的說(shuō)明8086和8088基本上是同一時(shí)代的產(chǎn)品，在外部特性方面存在很多相似之處。因此先學(xué)習(xí)8086，后面再學(xué)習(xí)8088并體會(huì)與8086的差異。引腳的分類(lèi)：地址引腳、數(shù)據(jù)引腳、狀態(tài)引腳、控制引腳、電源引腳、時(shí)鐘引腳等。從4個(gè)方面掌握微處理器的引腳：引腳名稱(chēng)、引腳作用、有無(wú)三態(tài)功能、信號(hào)的有效狀態(tài)。8086引腳歸類(lèi)介紹工作模式選擇引腳MN/MX（Minimum/Maximum），為輸入方向。當(dāng)該引腳輸入高電平時(shí)，8088工作在最小模式，當(dāng)輸入低電平時(shí)工作在最大模式。地址/數(shù)據(jù)復(fù)用引腳分時(shí)復(fù)用：同一個(gè)引腳在不同時(shí)段傳送功能不同的信號(hào)地址/數(shù)據(jù)引腳的表示形式為“ADi”，其中“A”表示地址，“D”表示數(shù)據(jù),“i”表示所傳送的某位地址或者數(shù)據(jù)信號(hào)的位序共有16根地址/數(shù)據(jù)復(fù)用引腳：AD15~AD0傳送地址時(shí)為輸出方向，傳送數(shù)據(jù)時(shí)為雙向具有三態(tài)功能地址/狀態(tài)復(fù)用引腳表示形式：Aj/Sk“A”表示地址，“S”表示狀態(tài),“j”表示地址信號(hào)的位序，,“k”表示狀態(tài)信號(hào)的位序共有4根：A19/S6~A16/S3均為輸出方向，具有三態(tài)功能4位狀態(tài)信號(hào)的含義：公共模式控制類(lèi)引腳指在最小模式或者最大模式下作用都相同的控制類(lèi)引腳引腳信號(hào)名稱(chēng)方向作用備注RD讀控制三態(tài)輸出低電平有效，表示處理器從外部讀取信息讀取對(duì)象為存儲(chǔ)器或外設(shè)BHE/S7高字節(jié)數(shù)據(jù)允許/狀態(tài)復(fù)用輸出當(dāng)用作前者時(shí)，低電平表示高8位數(shù)據(jù)線(xiàn)有效，否則無(wú)效。分時(shí)復(fù)用當(dāng)用作后者時(shí)，作用未定義READY就緒輸入高電平有效，表示讀取對(duì)象就緒，否則未就緒未就緒時(shí)需要延長(zhǎng)讀取時(shí)間INTR可屏蔽中斷請(qǐng)求輸入高電平有效，表示外部設(shè)備有中斷請(qǐng)求公共模式控制類(lèi)引腳（續(xù)）引腳信號(hào)名稱(chēng)方向作用備注NMI不可屏蔽中斷請(qǐng)求輸入上升沿有效，表示外部產(chǎn)生不可屏蔽中斷請(qǐng)求，cpu必須響應(yīng)RESET復(fù)位輸入高電平有效，并至少持續(xù)4個(gè)時(shí)鐘周期。有效時(shí)cpu進(jìn)行復(fù)位操作復(fù)位操作內(nèi)容后面再介紹TEST測(cè)試輸入低電平有效。當(dāng)cpu執(zhí)行wait指令時(shí)處于等待狀態(tài)，知道該信號(hào)有效后才繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)指令該信號(hào)一般用于硬件測(cè)試BHE和AD0信號(hào)組合的含義Cpu要訪(fǎng)問(wèn)的信息在存儲(chǔ)器或外設(shè)中地址的奇偶性由AD0上的地址信號(hào)決定AD15~AD0的高8位是否傳送數(shù)據(jù)由BHE決定字?jǐn)?shù)據(jù)：將連續(xù)存放的兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)16位的字?jǐn)?shù)據(jù)。高8位存放在高地址單元，低8位存放在低地址單元。將低位字節(jié)的地址作為這個(gè)字的地址。規(guī)則字：偶地址對(duì)應(yīng)低位字節(jié)，奇地址對(duì)應(yīng)高位字節(jié)。非規(guī)則字：以奇地址開(kāi)始的字。雙字?jǐn)?shù)據(jù)：4個(gè)字節(jié)，存放連續(xù)的兩個(gè)字。高對(duì)高，低對(duì)低，以最低位字節(jié)地址作為它的地址。字節(jié)、字、雙字在程序訪(fǎng)問(wèn)中都使用首地址。補(bǔ)充1、8086CPU存儲(chǔ)體結(jié)構(gòu)A0D15—D8

D7—D0補(bǔ)充1、存儲(chǔ)單元的訪(fǎng)問(wèn)A1-A19CSA0-A18D15-D8CSA0-A18BHE奇地址（高字節(jié)）存儲(chǔ)體

512K×8bit

偶地址（低字節(jié)）存儲(chǔ)體

512K×8bitD0-D7無(wú)效有效無(wú)效有效訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)字

8086CPU規(guī)則字和非規(guī)則字讀寫(xiě)表

補(bǔ)充1、存儲(chǔ)單元讀寫(xiě)表BHEAD0操作所用數(shù)據(jù)引腳匯編指令舉例00從偶地址讀寫(xiě)一個(gè)字AD15~AD0MOVAX,[10]01從奇地址讀寫(xiě)一個(gè)字節(jié)AD15~AD8MOVAL,[11]10從偶地址讀寫(xiě)一個(gè)字節(jié)AD7~AD0IN

AL,60H11無(wú)效0①1①?gòu)钠娴刂纷x寫(xiě)一個(gè)字（分為兩次讀寫(xiě)操作）AD15~AD8①AD7~AD0②OUT61H,AX1②0②最小模式下的控制類(lèi)引腳只針對(duì)最小模式，最大模式下這些引腳的名稱(chēng)和作用等都發(fā)生了變化8086最小模式下的總線(xiàn)操作類(lèi)型與DT/R、M/IO、RD、WR引腳上的信號(hào)有關(guān)例如：MOVAX,[BX+20]的取源操作數(shù)階段，4個(gè)引腳的信號(hào)？ADD[SI],20H的保存結(jié)果階段，4個(gè)引腳的信號(hào)？最大模式下的控制類(lèi)引腳最小模式下8個(gè)控制引腳在最大模式下的作用引腳信號(hào)名稱(chēng)方向作用備注S2~S0狀態(tài)輸出8086根據(jù)3位信號(hào)的組合決定總線(xiàn)操作類(lèi)型和總線(xiàn)控制信號(hào)需要使用外部器件產(chǎn)生總線(xiàn)控制信號(hào)QS1~QS0指令隊(duì)列狀態(tài)輸出信號(hào)組合決定8086內(nèi)指令隊(duì)列的狀態(tài)便于外部跟蹤指令隊(duì)列動(dòng)作，表4-4RT/GT1、RT/GT0總線(xiàn)請(qǐng)求/允許雙向分時(shí)輸入外部設(shè)備的總線(xiàn)使用請(qǐng)求和輸出對(duì)應(yīng)的應(yīng)答信號(hào)，均為低有效相同功能的引腳與最小模式下不同。RT/GT0優(yōu)先級(jí)高LOCK總線(xiàn)封鎖輸出低有效，表示其它部件不能使用總線(xiàn)LOCK指令前綴或者中斷響應(yīng)期間有效8086最大模式下的總線(xiàn)操作類(lèi)型由外部總線(xiàn)控制器8288根據(jù)3位狀態(tài)信號(hào)決定例如：MOVAX,[BX+20]的取源操作數(shù)階段，3個(gè)引腳的信號(hào)？ADD[SI],20H的保存結(jié)果階段，3個(gè)引腳的信號(hào)？電源和時(shí)鐘引腳8086采用單一5V電源+5V電源接Vcc引腳GND為接地引腳8086的標(biāo)準(zhǔn)工作頻率為5MHz，實(shí)際系統(tǒng)中的工作頻率為4.77MHz。時(shí)鐘信號(hào)的占空比為33%占空比含義時(shí)鐘信號(hào)從CLK引腳輸入時(shí)鐘信號(hào)由外部專(zhuān)門(mén)的器件根據(jù)晶振信號(hào)生成4.28086的總線(xiàn)操作相關(guān)定義總線(xiàn)操作：微處理器通過(guò)總線(xiàn)所實(shí)現(xiàn)的功能，如讀存儲(chǔ)器、寫(xiě)存儲(chǔ)器、讀外設(shè)、寫(xiě)外設(shè)等。T狀態(tài)：每一個(gè)工作時(shí)鐘周期對(duì)應(yīng)一個(gè)T狀態(tài)，不同T狀態(tài)下微處理器完成總線(xiàn)操作的各個(gè)子過(guò)程。總線(xiàn)周期：微處理器通過(guò)總線(xiàn)完成一次總線(xiàn)操作所需要的時(shí)間，包含多個(gè)T狀態(tài)?？偩€(xiàn)周期分類(lèi)基本總線(xiàn)周期：完成總線(xiàn)操作所需的最小時(shí)間單位擴(kuò)展總線(xiàn)周期：總線(xiàn)操作需要延長(zhǎng)后的時(shí)間單位此外，當(dāng)總線(xiàn)無(wú)操作時(shí)所持續(xù)的時(shí)間稱(chēng)之為總線(xiàn)空閑。4.2.18086總線(xiàn)周期的構(gòu)成各類(lèi)總線(xiàn)周期的組成基本總線(xiàn)周期由4個(gè)T狀態(tài)構(gòu)成：T1~T4擴(kuò)展總線(xiàn)周期有T1~T3、至少一個(gè)Tw（等待狀態(tài)）和T4構(gòu)成。至少包含幾個(gè)T狀態(tài)？空閑包含任意多個(gè)連續(xù)Ti（空閑狀態(tài)），至少1個(gè)在一段時(shí)間內(nèi)，根據(jù)8086所執(zhí)行程序代碼和外部設(shè)備的工作情況，總線(xiàn)使用情況不同，如：空閑-基本-空閑-基本-擴(kuò)展-基本-空閑-擴(kuò)展-擴(kuò)展-空閑基本總線(xiàn)周期與擴(kuò)展總線(xiàn)周期都以T1狀態(tài)開(kāi)始、T4狀態(tài)結(jié)束擴(kuò)展總線(xiàn)周期中，1~多個(gè)連續(xù)的Tw位于T3、T4之間一個(gè)總線(xiàn)操作到底需要幾個(gè)T狀態(tài)？原則：①在總線(xiàn)操作的過(guò)程中，8086在T3的前沿檢測(cè)就緒信號(hào)READY的狀態(tài)，執(zhí)行第二步。②若READY高電平有效直接進(jìn)入T4，然后總線(xiàn)操作結(jié)束；否則進(jìn)入Tw，并在Tw的前沿繼續(xù)檢測(cè)READY，執(zhí)行第三步。③重復(fù)執(zhí)行第二步，直到某次檢測(cè)到READY為高電平有效進(jìn)入T4后總線(xiàn)操作結(jié)束?？偨Y(jié)：與8086訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象的工作速度有關(guān)。足夠快時(shí)通過(guò)一個(gè)基本總線(xiàn)周期就可以完成一次總線(xiàn)操作，否則需要延長(zhǎng)整數(shù)倍個(gè)Tw?？偩€(xiàn)周期中各個(gè)T狀態(tài)的作用在讀、寫(xiě)兩類(lèi)總線(xiàn)操作中，總線(xiàn)周期中所包含的各個(gè)T狀態(tài)的作用不盡形同，但一般可以概括為：T1：輸出地址信息并鎖存，是總線(xiàn)周期的開(kāi)始T2：撤消地址，為傳送數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備T3：如果外部準(zhǔn)備好，則數(shù)據(jù)穩(wěn)定在總線(xiàn)上Tw：與T3狀態(tài)相同T4：讀寫(xiě)總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)，總線(xiàn)周期結(jié)束每個(gè)T狀態(tài)的具體作用請(qǐng)分析后面的總線(xiàn)操作時(shí)序圖。4.2.28086的總線(xiàn)時(shí)序以最小模式為例，講解總線(xiàn)讀操作、總線(xiàn)寫(xiě)操作和復(fù)位操作的時(shí)序。關(guān)于總線(xiàn)時(shí)序圖反映了總線(xiàn)操作的各個(gè)子階段，每個(gè)子階段對(duì)應(yīng)一個(gè)T狀態(tài)。不同的T狀態(tài)下，通過(guò)8086的不同引腳傳送信號(hào)，控制cpu或外部部件完成對(duì)應(yīng)的子功能。一個(gè)總線(xiàn)周期T1T3T2T4CLKA19/S6～A16/S3BHE/S7AD15～AD0ALEM/IORDDT/RDEN地址，BHE狀態(tài)輸出地址輸出數(shù)據(jù)輸入低電平讀IO，高電平讀存儲(chǔ)器1、最小模式下的總線(xiàn)讀操作關(guān)于讀操作時(shí)序的幾點(diǎn)說(shuō)明和思考：說(shuō)明：理解各個(gè)T狀態(tài)的功能。地址/數(shù)據(jù)、地址/狀態(tài)、BHE/S7的復(fù)用時(shí)間段分別為T(mén)1和T2~T4。地址/數(shù)據(jù)復(fù)用引腳在T2直至檢測(cè)到外部器件有效前持續(xù)為高阻狀態(tài)。思考：如果（DS)=2000H,（SS)=3000H,（BX）=1000H，存儲(chǔ)器速度足夠塊。則8086在指令“MOVAX,[BX+2]”的取源操作數(shù)階段需要幾個(gè)總線(xiàn)周期，在每個(gè)總線(xiàn)周期的各個(gè)T狀態(tài)下不同引腳的信號(hào)值或編碼組合分別是什么？在取目的操作數(shù)時(shí)有沒(méi)有總線(xiàn)操作？2、最小模式下的總線(xiàn)寫(xiě)操作一個(gè)總線(xiàn)周期T1T3T2T4CLKA19/S6～A16/S3BHE/S7AD15～AD0ALEM/IOWRDT/RDEN地址，BHE狀態(tài)輸出地址輸出低電平寫(xiě)IO，高電平寫(xiě)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)輸出關(guān)于寫(xiě)操作時(shí)序的幾點(diǎn)說(shuō)明和思考：說(shuō)明：理解各個(gè)T狀態(tài)的功能。地址/數(shù)據(jù)復(fù)用引腳在從T2開(kāi)始輸出8086要寫(xiě)出的數(shù)據(jù)思考：如果（DS)=2000H,（SS)=3000H,（BP）=1000H。則8086在指令“ADDAX,[BP+1]”的取源操作數(shù)階段需要幾個(gè)總線(xiàn)周期，在每個(gè)總線(xiàn)周期的各個(gè)T狀態(tài)下不同引腳的信號(hào)值或編碼組合分別是什么？復(fù)位時(shí)序時(shí)序圖：復(fù)位后內(nèi)部寄存器的值：復(fù)位后，8086執(zhí)行的第一條指令的內(nèi)存物理地址？4.38086微處理器子系統(tǒng)8086cpu與必要的外部器件構(gòu)成微處理器子系統(tǒng)微處理器子系統(tǒng)的主要功能：為微處理器提供工作時(shí)鐘信號(hào)為微處理器提供并同步就緒信號(hào)為微處理器提供并同步復(fù)位信號(hào)將微處理器引腳的信號(hào)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)總線(xiàn)信號(hào)

8086在最小模式下的典型配置

時(shí)鐘發(fā)生器/

驅(qū)動(dòng)器8位通用數(shù)據(jù)鎖存器，分流20位地址信息。8位雙向數(shù)據(jù)緩沖器，分流數(shù)據(jù)。4.3.1最小模式下的微處理器子系統(tǒng)8284A與CPU的連接

產(chǎn)生滿(mǎn)足8086CLK要求的占空比1/3的時(shí)鐘信號(hào)，還對(duì)復(fù)位信號(hào)RESET和準(zhǔn)備好信號(hào)READY進(jìn)行同步。1.時(shí)鐘發(fā)生器8284

8086有地址信號(hào)20位，AD19～AD0，一位高位數(shù)據(jù)線(xiàn)使能信號(hào)，它們都是與數(shù)據(jù)或狀態(tài)分時(shí)復(fù)用的信號(hào)，共21位。采用3片8282對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。

2.地址鎖存BHE8282芯片引腳圖由于8086數(shù)據(jù)是16位的，需要2片8286/8287。作用：增加數(shù)據(jù)總線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)能力，將數(shù)據(jù)信息分流到數(shù)據(jù)總線(xiàn)上，作總線(xiàn)收發(fā)器用。特點(diǎn)：三態(tài)輸出，8位雙向數(shù)據(jù)緩沖器區(qū)別：8286的8位輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間同相，8287反相3.數(shù)據(jù)收發(fā)當(dāng)其為低電平時(shí)，開(kāi)啟緩沖器；高電平時(shí)，輸出高阻。T：數(shù)據(jù)傳送方向控制信號(hào)

T=1：正向三態(tài)門(mén)接通，數(shù)據(jù)從A流向BT=0：反向三態(tài)門(mén)接通，數(shù)據(jù)從B流向A連接方式：T不用數(shù)據(jù)收發(fā)器時(shí)：ADl5～AD0存儲(chǔ)器或I/O端口的數(shù)據(jù)線(xiàn)OE:4.3.2最大模式下的微處理器子系統(tǒng)注：針對(duì)4個(gè)功能展開(kāi)講述，并注意與最小模式的根本區(qū)別。4.48088的外部特性也為40引腳的雙列直插封裝形式，準(zhǔn)16位處理器8088與8086在外特性方面的區(qū)別引腳方面的區(qū)別只有