Программируемый периферийный интерфейс КР580ВВ55А
В состав IBM PC входит программируемый периферийный интерфейс (ППИ) i8255 (отечественный аналог KP580BB55A) рисунок4 .ППИ содержит три 8-разрядных порта (PA, PB, и PC) для организации обмена между ЦП и внешними устройствами, и регистр управления. Порты сгруппированы в две группы : группа А состоит из порта PA и старшей тетрады порта PC, группа B – из порта PB и младшей тетрады порта PC. Группа А может работать в трех режимах (0,1,2); группа B в двух (0 и 1). Режимы определяются содержимым регистра управления , имеющим формат изображенный на рисунке 2.5.
Рисунок 2.4 – условное графическое обозначение ППИ КР580ВВ55А
Рисунок 2.5 – Формат регистра управления ППИ
Режим 0 – основной режим Ввода – вывода (однонаправленный синхронный обмен).В этом режиме группа разделяется на два набора (порт и тетрада PC).В данном режиме порт PA,PB и тетрады (0-3), PC(4-7) могут использоваться для передачи данных между ЦП и внешними устройствами. Их можно программировать на ввод или вывод, для этого нужно лишь загрузить необходимую константу в управляющий регистр ППИ (рис.2)
Режим 1 – режим стробируемого ввода-вывода (однонаправленный асинхронный обмен по прерыванию). Порты РА и РВ используются для передачи данных, РС – для управляющих сигналов.
Режим 2 – режим двунаправленной шины (двунаправленный асинхронный обмен по прерыванию). Этот режим допустим только для группы А. В нем порт А становится двунаправленным, а 5-ть разрядов порта РС используются для управления портом РА.
|
|
|
ППИ в IBM РС занимает порты 60h – 63h. BIOS заносит в регистр управления (порт 63h) 99h, т.е. программирует группы А и В в режим 0, причем РА и РС является портами ввода, а РВ – портом вывода. Назначение портов следующее:
Таблица 2.3 – Назначение портов
| Адрес | Операция | Назначение |
| 60h | чтение | Вывод из порта РА |
| 61h | чтение запись | Вывод из порта РВ Вывод в порт РВ |
| 62h | чтение | Вывод из порта РС |
| 63h | запись | Ввод управляющего слова в регистр управления ППИ |
Содержимое порта РВ изображено на рисунке 2.6.
Рисунок 2.6 – Содержимое порта РВ
Генерация звука в IBM PC
Схема генерации звука в IBM PC изображена на рисунке 2.7.
Рисунок 2.7 - Схема генерации звука в IBM PC
На вход звукогенератора поступает логическое “И” двух сигналов: выхода OUT 2-го канала таймера и содержимого бита 1 порта РВ интерфейса i8255. Обычный способ генерации звука состоит в программировании канала 2 таймера так, чтобы он выдавал прямоугольный импульс заданной частоты, лежащий в звуковом диапазоне (20Гц – 20 КГц). Для этого следует использовать режим таймера 3 с подходящим начальным значением счетчика. Если затем установить биты 0 и 1 порта РВ, то импульс начнет поступать на вход звукогенератора (бит 0 – это вход GATE канала 2, разрешающий счет, а бит 1 – разрешение выдачи выхода OUT на вход звукогенератора). Для выключения звука достаточно сбросить биты 0 и 1 порта РВ. Преимущество этого метода состоит в том, что, запустив генерацию звука, ЦП может выполнять другие действия. Значение счетчика 2-го канала таймера вычисляется по формуле:
|
|
|
N = 1193181/F
где 193181 – тактовая частота таймера в Гц
F – требуемая частота звука в Гц
Например: Если необходимая частота равна 1 кГц = 1000Гц, тогда константа счетчика равна 1193181/1000 = 1193 (10с/с) = 4А9 (16с/с).
Выполнение задержки
В BIOS существует 4 ячейки памяти, в которых хранится системное время. В результате прерывания от таймера содержимое этих ячеек увеличивается на 1, т.е. каждые 55 мс этот изменяется. По адресу 0000:046E находится старшее слово, а по адресу 0000:046Е младшее слово системного счетчика времени.
Для счета времени (т.е. задержки) нужно прочитать содержимое этого счетчика и прибавить константу необходимой задержки. Затем в цикле считывать содержимое счетчика и сравнивать его с полученной суммой, а когда содержимое счетчика станет равным сумме (т.е. заданное время задержки истекло) необходимо выйти из цикла.
|
|
|
Константа необходимой задержки считается следующим образом:
Задержка/55мс = константа
Например:
Если необходимая задержка равна 550мс, тогда константа равна 550мс/55мс = 10 (10с/с) = ОА (16с/c).
Область данных BIOS
Область основной памяти размером 256 байт расположена непосредственно ха таблицей векторов прерываний, начиная с адреса 0040:0000 и кончая 004F:0000, предназначена для использования программами BIOS. В таблице приведено описание части информации, помещаемой в BIOS в указанную область памяти. Обращаясь к ней, прикладные программы получают важную информацию о состоянии системы.
Таблица 2.4 – Область данных портов
| Адрес (сегмент: смещение) | Длина (в байтах) | Наименование и описание | ||
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО\ПАРАЛЛЕНЛЬНОГО ПОРТОВ | ||||
| 0040:0000 | 8 | Базовый адрес ввода-вывода для COM1-COM4 | ||
| 0040:0008 | 8 | Базовый адрес ввода-вывода для LPT1-LPT4 | ||
| СМЕШАННАЯ ОБЛАСТЬ ДАННЫХ | ||||
| 0040:0010 | 2 | Флаги оборудования | ||
| 0040:0013 | 2 | Обьём памяти в килобайтах | ||
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХ КЛАВИАТУРЫ 1 | ||||
| 0040:0017 | 1 | Флаги 1 состояния регистров клавиатуры | ||
| 0040:0018 | 1 | Флаги 2 состояния регистров клавиатуры
| ||
| 0040:0019 | 1 | Ввод с дополнительного клавиатурного поля | ||
| 0040:001А | 2 | Адрес начла буфера клавиатуры | ||
| 0040:001С | 2 | Адрес конца буфера клавиатуры | ||
| 0040:01Е | 32 | Буфер клавиатуры | ||
| ОБЛАСТЬ НАКОПИТЕЛЯ FDD | ||||
| 0040:003Е | 1 | Состояние повторной калибровки | ||
| 0040:003А | 1 | Состояние двигателя | ||
| 0040:0040 | 1 | Счетчик числа | ||
| 0040:0041 | 1 | Состояние последней операции | ||
| 0040:0042 | 7 | Байты состояния контроллера | ||
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХВИДЕОАДАПТЕРА 1 |
|
| ||
| 0040:0049 | 1 | Текущий видеорежим | ||
| 0040:004А | 2 | Количество столбцов в отображаемом тексте | ||
| 0040:004С | 2 | Длина буфера регенерации в байтах | ||
| 0040:004У | 2 | Адрес смещения активной видеостраницы | ||
| 0040:0050 | 16 | Положение курсора (видеостраницы 0-7) | ||
| 0040:0060 | 2 | Тип курсора (нач. и кон. строки развертки) | ||
| 0040:0062 | 1 | Активная видеостраница | ||
| 0040:0063 | 2 | Базовый адрес видеоконтроллера | ||
| 0040:0065 | 1 | Текущая установка регистра 3х8 | ||
| 0040:0066 | 1 | текущая установка регистра 3х9 | ||
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХ СИСТЕМНОГО ТАЙМЕРА | ||||
| 0040:006С | 2 | Младшее слово содержимого таймера | ||
| 0040:006Е | 2 | Старшее слово содержимого таймера | ||
| 0040:0070 | 1 | Индикатор заполнения таймера | ||
| СИСТЕМНАЯ ОБЛАСТЬ ДАННЫХ | ||||
| 0040:0071 | 1 | Байт BIOS_BREAK | ||
| 0040:0072 | 2 | Флаг сброса | ||
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХ ЖЕСТКОГО ДИСКА | ||||
| 0040:0074 | 1 | Состояние последней операции | ||
| 0040:0075 | 1 | Число накопителей HDD | ||
| ВРЕМЕНА ОЖИДАНИЯ РЕАКЦИИ (ТАЙМАУТЫ) | ||||
| 0040:0078 | 4 | Значения времен ожидания для LPT1-LPT4 | ||
| 0040:007С | 4 | Значения времен ожидания для COM1-COM4 | ||
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХ КЛАВИАТУРЫ | ||||
| 0040:0080 | 2 | Адрес начала буфера клавиатуры | ||
| 0040:0082 | 2 |
| ||
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХ ВИДЕОАДАПТЕРА 2 | ||||
| 0040:0084 | 1 | Число отображаемых строк текста минус 1 | ||
| 0040:0085 | 2 | высота символа в строках развертки | ||
| 0040:0087 | 1 | Параметры видеорежима | ||
| 0040:0088 | 1 | Параметры видеорежима | ||
| ОБЛАСТЬ СВЯЗИ МЕЖДУ ПРОГРАММАМИ | ||||
| 0040:00F0 | 16 | Область, где программа может записать\считать данные (например статус) | ||
Задание
Напишите программу генерации последовательности звуковых сигналов, имеющих следующие характеристики:
- Первый сигнал : частота F1, длительность T1.
- Второй сигнал : частота F2, длительность T2.
- Пауза между сигналами : длительность Р1
Характеристика F1, F2, T1, T2, P1 выбираются из таблицы задания согласно варианту.
Программу необходимо оформить в виде основной программы и двух подпрограмм.
- Первая подпрограмма выполняет генерацию звука.
- Вторая подпрограмма выполняет задержку.
- Основная программа выполняет вызовы подпрограмм в нужной последовательности.
| №Варианта | F1, кгц | T1, мс | P1, мс | F2, кГц | Т2, мс |
| 1 | 5 | 500 | 150 | 9,5 | 800 |
Рисунок 2.9 – Блок – схема основной программы
Основная программа
stac segment
db 64 dup (0)
ends
data segment
stQ db 13,10,''
ends
code segment
assume ds:data, cs:code, ss:stac
Start:
mov ax,data
mov ds,ax
mov es,ax
mov ah,09h
lea dx,stQ
int 21h
m0: call Sound0
mov bx,00efh
call Sound
mov dx, 0009h
call Sound2
mov dx, 0003h
call Sound2
mov bx,007eh
call Sound
mov dx, 000fh
call Sound2
mov ah,02h
int 16h
and al,00100000b
jz m0
jmp m_end
Sound0 Proc near
in al,[61h]
and al,0fch
out [61h],al
ret
Endp
Sound Proc near
mov bx,04a9h
mov dx,0043h
mov al,0beh
out dx,al
dec dx
mov al,bl
out dx,al
mov al,bh
out dx,al
in al,[61h]
or al,03h
out [61h],al
ret
Endp
Sound2 Proc near
xor ax,ax
mov es,ax
mov ax,es:[046ch]
add dx,ax
m1: mov ax,es:[046ch]
cmp dx,ax
jnz m1
in al,[61h]
and al,0fch
out [61h],al
ret
Endp
m_end:
mov ax,4c00h
int 21h
ends
END Start
Рисунок 3 – Результат работы программы
ПРИНЦИП РАБОТЫ КЛАВИАТУРЫ
Клавиатура выполнена, как правило, в виде отдельного устройства подключаемого к компьютеру тонким кабелем. Клавиатура содержит микроконтроллер который выполняет специализированные функции. Он осуществляет сканирование клавишного поля, обработку дребезга при нажатии и отпускании клавиши, буферизацию кодов и организацию передачи данных последовательном коде в компьютер. Упрощенная принципиальная схема клавиатуры, представлена на рисунке ниже.
Рисунок 3.1 – Принципиальная схема клавиатуры
При нажатии любой клавиши микроконтроллер вырабатывает Scan-код нажатой клавиши. Scan-код отличается от стандартного ASCII кода символа. Scan-код – это просто номер клавиши на клавиатуре. Таким образом Scan-код клавиш ” F ” и “ f ” одинаков. Таблица некоторых Scan-кодов приведена ниже.
Таблица 3.1 – Набор Scan - кодов
| 16с\с | 10с\с | клавиша | 16с\с | 10с\с | клавиша | 16с\с | 10с\с | клавиша |
| 01 | 1 | esc | 1d | 29 | Ctrl | 39 | 57 | Space |
| 02 | 2 | 1 ! | 1e | 30 | A | 3a | 58 | Caps Lock |
| 03 | 3 | 2 @ | 1f | 31 | s | 3b | 59 | F1 |
| 04 | 4 | 3 # | 20 | 32 | d | 3c | 60 | F2 |
| 05 | 5 | 4 $ | 21 | 33 | f | 3d | 61 | F3 |
| 06 | 6 | 5% | 22 | 34 | g | 3e | 62 | F4 |
| 07 | 7 | 6 ^ | 23 | 35 | h | 3f | 63 | F5 |
| 08 | 8 | 7 & | 24 | 36 | j | 40 | 64 | F6 |
| 09 | 9 | 8 * | 25 | 37 | k | 41 | 65 | F7 |
| 0a | 10 | 9 ( | 26 | 38 | l | 42 | 66 | F8 |
| 0b | 11 | 0 ) | 27 | 39 | ; : | 43 | 67 | F9 |
| 0c | 12 | - _ | 28 | 40 | " | 44 | 68 | F10 |
| 0d | 13 | = + | 29 | 41 | ` ~ | 45 | 69 | Num Lock |
| 0e | 14 | <- | 2a | 42 | Shift (L) | 46 | 70 | Scroll Lock |
| 0f | 15 | tab | 2b | 43 | \ | | 47 | 71 | Home 7 |
| 10 | 16 | q | 2c | 44 | z | 48 | 72 | ↑ 8 |
| 11 | 17 | w | 2d | 45 | x | 49 | 73 | Pg Up 9 |
| 12 | 18 | esc | 2e | 46 | Ctrl | 4a | 74 |
|
| 13 | 19 | r | 2f | 47 | v | 4b | 75 |
|
| 14 | 20 | t | 30 | 48 | b | 4c | 76 | - 5 |
| 15 | 21 | y | 31 | 49 | n | 4d | 77 | ↔ 4\6 |
| 16 | 22 | u | 32 | 50 | m | 4e | 78 | + |
| 17 | 23 | i | 33 | 51 | , < | 4f | 79 | End 1 |
| 18 | 24 | o | 34 | 52 | . > | 50 | 80 | ↓ 2 |
| 19 | 25 | p | 35 | 53 | / ? | 51 | 81 | Pg Dn 3 |
| 1a | 26 | [ { | 36 | 54 | Shift ® | 52 | 82 | Ins 0 |
| 1b | 27 | ] } | 37 | 55 | Prt Sc | 53 | 83 | del . |
| 1c | 28 | Enter | 38 | 56 | Alt | 54 |
|
|
Микроконтроллер передает скан-код в адаптер связи с клавиатурой, расположенный на системной плате. Адаптер связи преобразует полученный последовательный код в параллельный, передает его на входы порта ввода/вывода РА ППИ и устанавливает высокий уровень сигналаIRQ1- запрос на прерывание в контроллер прерываний КР1810ВН59Л. По этому сигналу контроллер формирует запрос на аппаратное прерывание процессора с вектором (типом прерывания) 09Н. Процессор прекращает свою работу и выполняет обработчик прерывания 09h. Который читает Scan-код из порта 60Н (порт РА ППИ) и анализирует Scan-код. Для дешифрации Scan-кодов обработчик прерывания 9h содержит специальную таблицу поиска. Обработчик также проверяет, не является ли скан-код кодом FFh, указывающим на переполнение 4-символьного аппаратного буфера Scan-кодов клавиатуры. При обнаружении кода FFh прерывание 9h сообщает о переполнении сигналом динамика. Когда поступает код от клавиши сдвига или переключателя, то в специальной переменной в памяти ПЭВМ фиксируется изменение статуса (например, переключение с верхнею регистра на нижний). Во всех остальных случаях Scan-код преобразовывается в код символа ASCII. Конечно, процедура сначала определяет установку клавиш сдвига и переключателей, чтобы правильно получить вводимый код (это "а" или "А"). После этого введенный код помещается в буфер клавиатуры, который представляем собой область памяти, способную запомнить до 15 вводимых символов, пока программа слишком занята, чтобы обработать их.
При чтении Scan-кода из порта ввода РА ППИ он не изменяется и любая другая программа может также его прочитать. Обработчик прерывания сообщает адаптеру связи с клавиатурой о завершении чтения скан-кода кратковременной установкой бита 7 порта вывода РВ IIПИ. По этому сигналу сбрасывается содержимое регистра адаптера связи и снимается сигнал запроса на прерывание IRQ1. Обработчик прерывания завершает свою работу выдачей сообщения контроллеру прерывания о завершении обработки. Для этого обработчик выдает код 20Н в порт 20Н (совпадение адреса порта и кода случайное).
Прерывание 9h является аппаратно-зависимым, поэтому его обработчик для 83-клавиатуры отличается от обработчика для расширенной 101-клавишной клавиатуры.
Таблица векторов прерываний
Для того чтобы связать адрес обработчика прерывания с номером прерывания, используется таблица векторов прерываний, занимающая первый килобайт оперативной памяти - адреса от 0000:0000 до 0000:03FF. Таблица состоит из 256 элементов - FAR-адресов обработчиков прерываний. Эти элементы называются векторами прерываний. В первом слове элемента таблицы записано смещение, а во втором - адрес сегмента обработчика прерывания.
Таблица 3.2 – Векторы прерываний
| Номер | Описание |
| 0 | Ошибка деления. Вызывается автоматически после выполнения команд DIV или IDIV, если в результате деления происходит переполнение (например при делении на 0). DOS обычно при обработке этого прерывание выводит сообщение об ошибке и останавливает выполнение программы. Для процессора 8086 при этом адрес возврата указывает на следующую после команды деления команду, а в процессоре 80286- на первый байт команды вызвавшей прерывание. |
| 1 | Прерывание пошагового режима. Вырабатывается после выполнения каждой машиной команды. Если в слове флагов установлен бит пофлаговой трассирови TF. Используется для отладки программ. Это прерывание не вырабатывается после выполнения команды MOV в сегментные регистры или после загрузки сегментных регистров командой POP. |
| 2 | Аппаратное немаскируемое прерывание. Это прерывание может использоваться по разному в разных машинах. Обычно вырабатывается при ошибке четности оперативной памяти или запросе прерывпания сопроцессора. |
| 3 | Прерывание для трассировки. Это прерывание генерируется при выполнении однобайтовой машиной с кодом CCh и обычно используется отладчиками для установки точки прерывания. |
| 4 | Переполнение. Генерируется машинной командой INTO, если установлен флаг OF. Если флаг установлен, то команда INTO выполняется как NOP Это прерывание используется для обработки ошибок арифметических операций. |
| 5 | Печать копии экрана. Генерируется при нажатии на клавиатуре PrtScr. Обычно используется для печати образа экрана. Для процессора 80286 генерируется при выполнении машинной команды BOUND, если проверяемое значение вышло за приделы заданного диапазона. |
| 8 | IRQ0 прерывание интервального таймера возникает 18,2 раза в сек |
| 9 | IRQ1 Прерывание от клавиатуры. Генерируется при нажатии и при отжатии клавиши. |
| A | IRQ2 используется при каскадировании аппаратных прерываний в машинах класса АТ. |
| B | IRQ3 Прерывание асинхронного порта COM2 |
| C | IRQ4 Прерывание асинхронного порта COM1 |
| D | IRQ5 Прерывание от контроллера жесткого диска от XT |
| E | IRQ6 Прерывание генерируется контроллером флопи диска после завершения операции. |
| F | IRQ7 прерывание принтера. Генерируется принтером когда он готов к выполнению очередной операции. Многие адаптеры принтера не используют это прерывание. |
| 70 | IRQ8 прерывание от часов реального времени. |
| 71 | IRQ9 прерывание от контроллера EGA |
| 75 | IRQ13 прерывание от математического сопроцессора |
| 76 | IRQ14 прерывание от контроллера жесткого диска |
Прерыванию с номером 0 соответствует адрес 0000:0000. прерыванию с номером 1 - 0000:0004 и т.д. Поэтому прерыванию от клавиатуры 09h соответствует адрес 0000:0024. т.е.в ячейке с адресом 0000:0024 хранится смещение обработчика прерывания, а в ячейке с адресом 00:00026 хранится адрес сегмента этого обработчика прерывания.
Инициализация таблицы происходит частично BIOS после тестирования аппаратуры и перед началом загрузки операционной системой, частично при загрузке DOS. DOS может переключить на себя некоторые прерывания BIOS.
Ниже приведены назначения некоторых векторов прерываний:
Маскирование прерывани й
Часто при выполнении критических участков программ, для того чтобы гарантировать определенную последовательность команд целиком приходится запрещать прерывания. Это можно сделать командой CLI. Ее нужно поместить в начало критической последовательности команд, а в конце расположить команду STI, разрешающую процессору воспринимать прерывания. Команда CLI
Запрещает только маскируемые прерывания, немаскируемые всегда обрабатываются процессором.
Если вы используете запрет прерываний с помощью команды CLI, следите за тем, чтобы прерывания не отключались на длительный период времени, т.к это может привести к нежелательным последствиям. Например будут отставать часы.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 369; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!