本文主要描述 PCF8563 的中斷輸出功能，并給出相應(yīng)的范例。范例實(shí)現(xiàn)每1s 從/ INT腳產(chǎn)生一次中斷輸出的功能。用戶可以修改范例中定時(shí)器時(shí)鐘源和倒計(jì)數(shù)數(shù)值寄存器的值，以得到滿足自己需要的中斷輸出周期，輕松實(shí)現(xiàn)PCF8563 中斷輸出功能。
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89S51看門狗功能的使用方法:在ATMEL的89S51系列的89S51與89C51功能相同，指令兼容。HEX程序無需任何轉(zhuǎn)換可以直接使用。89S51只比89C51增加了一個(gè)看門狗功能。向看門狗寄存器（WDTRST地址是0A6H）中先寫入01EH，再寫入0E1H，即可激活看門狗。匯編程序如下：Mov 0A6H,#01EH ;先送1EMov 0A6H,#0E1H ;后送E1C51程序如下：在AT89X51.h聲明文件中增加一行 sfr WDTRST = 0xA6來聲明看門狗寄存器。Main(){WDTRST=0x1E; //先送1EWDTRST=0xE1; //后送E1喂狗指令與激活相同：WDTRST=0x1E;WDTRST=0xE1;
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單片機(jī)指令系統(tǒng) 3.1 MCS－51指令簡介 3.2 指令系統(tǒng) 3.1 MCS－51指令簡介 二、MCS－51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)分類 按尋址方式分為以下七種：按功能分為以下四種： 1、立即立即尋址 1、數(shù)據(jù)傳送指令位操 2、直接尋址 2、算術(shù)運(yùn)算指令 3、寄存器尋址 3、邏輯運(yùn)算指令 4、寄存器間接尋址指令 4、控制轉(zhuǎn)移類指令 5、相對尋址 5、位操作指令 6、變址尋址 7、位尋址 三、尋址方式 3、寄存器間接尋址 MOV A, @R1 操作數(shù)是通過寄存器間接得到的。 4、立即尋址 MOV A, #40H 操作數(shù)在指令中直接給出。 5、基址寄存器加變址寄存器尋址 以DPTR或PC為基址寄存器，以A為變址寄存器， 以兩者相加形成的16位地址為操作數(shù)的地址。 MOVC A, @A+DPTR MOVC A, @A+PC 四、指令中常用符號說明 Rn——當(dāng)前寄存器區(qū)的8個(gè)工作寄存器R0～R7(n＝0～7)； Ri——當(dāng)前寄存器區(qū)可作地址寄存器的2個(gè)工作寄存器R0和R1(i＝0，1)； direct——8位內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器單元的地址及特殊功能寄存器的地址； #data——表示8位常數(shù)（立即數(shù)）； #datal6——表示16位常數(shù)； add 16——表示16位地址； addrll——表示11位地址； rel——8位帶符號的地址偏移量； bit——表示位地址； @——間接尋址寄存器或基址寄存器的前綴； ( )——表示括號中單元的內(nèi)容 (( ))——表示間接尋址的內(nèi)容； 五、MCS－51指令簡介 1. 以累加器A為目的操作數(shù)的指令 2. 以Rn為目的操作數(shù)的指令 3. 以直接地址為目的操作數(shù)的指令 4. 以寄存器間接地址為目的操作數(shù)指令 應(yīng)用舉例1 8段數(shù)碼管顯示 應(yīng)用舉例2 3.2 指令系統(tǒng) 2、堆棧操作指令 3. 累加器A與外部數(shù)據(jù)傳輸指令 4. 查表指令 MOVC A, @A+PC 例子： 5. 字節(jié)交換指令 6. 半字節(jié)交換指令 二、算術(shù)操作類指令 PSW寄存器 2. 帶進(jìn)位加法指令 3. 加1指令 4. 十進(jìn)制調(diào)整指令 5. 帶借位減法指令（Subtraction） 6. 減1指令（Decrease） 7. 乘法指令（Multiplication） 8. 除法指令（Division） 三、邏輯運(yùn)算指令 1. 簡單邏輯操作指令 2. 循環(huán)指令 帶進(jìn)位左循環(huán)指令（Rotate Accumulator Left through Carry flag） 右循環(huán)指令（Rotate Accumulator Right） 帶進(jìn)位右循環(huán)指令（Rotate A Right with C） 3. 邏輯與指令 4. 邏輯或指令 5. 邏輯異或指令 四、控制轉(zhuǎn)移類指令 1. 跳轉(zhuǎn)指令 相對轉(zhuǎn)移指令 SJMP rel PC←(PC)+2 PC←(PC)+rel 程序中標(biāo)號與地址之間的關(guān)系 2. 條件轉(zhuǎn)移指令 3. 比較不相等轉(zhuǎn)移指令 4. 減 1 不為 0 轉(zhuǎn)移指令 5. 調(diào)用子程序指令 7. 中斷返回指令 五、位操作指令 1. 數(shù)據(jù)位傳送指令 2. 位變量邏輯指令 3. 條件轉(zhuǎn)移類指令
標(biāo)簽： 單片機(jī) 指令系統(tǒng)
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多功能高集成外圍器件6. 1 多功能高集成外圍器件82371PCI的英文名稱：Peripheral Component Interconnect （外圍部件互聯(lián)PCI總線）；82371是PCI總線組件。ISA是：Industry Standard Architecture（工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)）IDE是 （Integrated Device Electronics）集成電路設(shè)備簡稱PIIX4PIIX4器件（芯片）的特點(diǎn)1、是一種支持Pentium和PentiumII微處理器的部件。2、82371對ISA橋來說，是一種多功能PCI總線。3、對可移動性和桌面深綠色環(huán)境均提供支持。4、電源管理邏輯。5、被集成化的IDE控制器。6、增強(qiáng)了性能的DMA控制器。 （7）基于兩個(gè)82C59的中斷控制器。（8）基于82C54芯片的定時(shí)器。（9）USB（Universal Serial Bus）通用串行總線。（10）SMBus系統(tǒng)管理總線。（11）實(shí)時(shí)時(shí)鐘（12）順應(yīng)Microsoft Win95所需的功能其芯片的邏輯框圖如圖6-1所示。 PIIX4芯片邏輯框圖6.1.1 概述PIIX4芯片是一個(gè)多功能的PCI器件，圖6-2 是82371在系統(tǒng)中扮演的角色。（續(xù)上圖）1. PCI與EIO之間的橋（PIIX4芯片）橋是不對程的，是各類不同標(biāo)準(zhǔn)總線與PCI總線連接，82371AB橋也可理解為一種總線轉(zhuǎn)換譯碼器和控制器，橋內(nèi)包含復(fù)雜的協(xié)議總線信號和緩沖器。(1).在PCI系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)PIIX4操作時(shí)，它總是作為系統(tǒng)內(nèi)各種模塊的主控設(shè)備，如USB和DMA控制器、IDE總線和分布式DMA的主控設(shè)備等，而且總是以ISA主控設(shè)備的名義出現(xiàn)。(2). 在向ISA總線或IDE總線進(jìn)行傳送操作的傳送周期期間作為從屬設(shè)備使用，并對內(nèi)部寄存器譯碼。PIIX4芯片（橋）的配置(1).可以把PIIX4芯片配置成整個(gè)ISA總線，或ISA總線的子集，也可擴(kuò)展成EIO總線。在使用EIO總線時(shí)，可以把未使用的信號配置成通用的輸入和輸出。(2).PIIX4可直接驅(qū)動5個(gè)ISA插槽；(3).能提供字節(jié)-交換邏輯、I/O的恢復(fù)支持、等待狀態(tài)的生成以及SYSCLK的生成。(4).提供X-BUS鍵盤控制器芯片、BIOS芯片、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、二級微程序器等的選擇。2. IDE接口（總線主控設(shè)備的權(quán)利和同步DMA方式）IDE接口為4個(gè)IDE的設(shè)備提供支持，比如IDE接口的硬盤和CD-ROM等。注意：目前硬盤接口有5類：IDE、SCSI、Fibre Channel、IEEE1394和USB等。IDE口幾乎在PC機(jī)最多，因?yàn)楸阋恕CSI多用于服務(wù)器和集群機(jī)。IDE的PIO IDE速率：14MB/s；而總線主控設(shè)備IDE的速率：33MB/s在PIIX4芯片的IDE系統(tǒng)內(nèi)，配有兩個(gè)各次獨(dú)立的IDE信號通道。3. 具有兼容性的模塊—DMA、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器等（1）在PIIX4內(nèi)的兩各82C37 DMA控制器經(jīng)邏輯的組合，產(chǎn)生7個(gè)獨(dú)立的可編程通道。通道[0：3]是通過與8個(gè)二進(jìn)位的硬件連線實(shí)現(xiàn)的。通過以字節(jié)為單位的計(jì)數(shù)進(jìn)行傳送。而通道[5：7]是通過16個(gè)二進(jìn)位的連線實(shí)現(xiàn)的，以字為單位的計(jì)數(shù)進(jìn)行傳送。（2）DMA控制器還能通過PCI總線，處理舊的DMA的兩個(gè)不同的方法提供支持。（3）計(jì)數(shù)/定時(shí)器模塊在功能上與82C54等價(jià)。（4）中斷控制器與ISA兼容，其功能是兩個(gè)82C59的功能之和。
上傳時(shí)間： 2013-11-19
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匯編指令查詢器：數(shù)據(jù)傳送指令 MOV 格式: MOV OPRD1,OPRD2 功能: 本指令將一個(gè)源操作數(shù)送到目的操作數(shù)中,即OPRD1<--OPRD2. 說明: 1. OPRD1 為目的操作數(shù),可以是寄存器、存儲器、累加器. OPRD2 為源操作數(shù),可以是寄存器、存儲器、累加器和立即數(shù). 2. MOV 指令以分為以下四種情況: <1> 寄存器與寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送指令 <2> 立即數(shù)到通用寄存器數(shù)據(jù)傳送指令 <3> 寄存器與存儲器之間的數(shù)據(jù)傳送指令 <4> 立即數(shù)到存儲器的數(shù)據(jù)傳送 3. 本指令不影響狀態(tài)標(biāo)志位
上傳時(shí)間： 2013-11-13
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15-1.實(shí)現(xiàn)定時(shí)的方法15-2.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理 15-3.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制15-4.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式 15-5.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用 軟件定時(shí)軟件延時(shí)不占用硬件資源，但占用了CPU時(shí)間，降低了CPU的利用率。例如延時(shí)程序。采用時(shí)基電路定時(shí)例如采用555電路，外接必要的元器件（電阻和電容），即可構(gòu)成硬件定時(shí)電路。但在硬件連接好以后，定時(shí)值與定時(shí)范圍不能由軟件進(jìn)行控制和修改，即不可編程，且定時(shí)時(shí)間容易漂移。可編程定時(shí)器定時(shí)最方便的辦法是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。結(jié)合了軟件定時(shí)精確和硬件定時(shí)電路獨(dú)立的特點(diǎn)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加1計(jì)數(shù)器（16位），由高8位和低8位兩個(gè)寄存器組成。TMOD是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的啟動和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志。
標(biāo)簽： 定時(shí)器 計(jì)數(shù)器
上傳時(shí)間： 2014-12-28
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微型計(jì)算機(jī)課程設(shè)計(jì)論文—通用微機(jī)發(fā)聲程序的匯編設(shè)計(jì) 本文講述了在微型計(jì)算機(jī)中利用可編程時(shí)間間隔定時(shí)器的通用發(fā)聲程序設(shè)計(jì)，重點(diǎn)講述了程序的發(fā)聲原理，節(jié)拍的產(chǎn)生，按節(jié)拍改變的動畫程序原理，并以設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的樂曲評分程序?yàn)橐樱治龀绦蛟O(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。關(guān)鍵字：微機(jī) 8253 通用發(fā)聲程序 動畫技術(shù) 直接寫屏 1. 可編程時(shí)間間隔定時(shí)器8253在通用個(gè)人計(jì)算機(jī)中，有一個(gè)可編程時(shí)間間隔定時(shí)器8253，它能夠根據(jù)程序提供的計(jì)數(shù)值和工作方式,產(chǎn)生各種形狀和各種頻率的計(jì)數(shù)/定時(shí)脈沖,提供給系統(tǒng)各個(gè)部件使用。本設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)控制發(fā)聲的原理,編寫演奏樂曲的程序。 在8253/54定時(shí)器內(nèi)部有3個(gè)獨(dú)立工作的計(jì)數(shù)器:計(jì)數(shù)器0,計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2,每個(gè)計(jì)數(shù)器都分配有一個(gè)斷口地址,分別為40H,41H和42H.8253/54內(nèi)部還有一個(gè)公用的控制寄存器,端地址為43H.端口地址輸入到8253/54的CS,AL,A0端,分別對3個(gè)計(jì)數(shù)器和控制器尋址. 對8353/54編程時(shí),先要設(shè)定控制字,以選擇計(jì)數(shù)器,確定工作方式和計(jì)數(shù)值的格式.每計(jì)數(shù)器由三個(gè)引腳與外部聯(lián)系,見教材第320頁圖9-1.CLK為時(shí)鐘輸入端,GATE為門控信號輸入端,OUT為計(jì)數(shù)/定時(shí)信號輸入端.每個(gè)計(jì)數(shù)器中包含一個(gè)16位計(jì)數(shù)寄存器,這個(gè)計(jì)數(shù)器時(shí)以倒計(jì)數(shù)的方式計(jì)數(shù)的,也就是說,從計(jì)數(shù)初值逐次減1,直到減為0為止. 8253/54的三個(gè)計(jì)數(shù)器是分別編程的,在對任一個(gè)計(jì)數(shù)器編程時(shí),必須首先講控制字節(jié)寫入控制寄存器.控制字的作用是告訴8253/54選擇哪個(gè)計(jì)數(shù)器工作,要求輸出什么樣的脈沖波形.另外,對8253/54的初始化工作還包括,向選定的計(jì)數(shù)器輸入一個(gè)計(jì)數(shù)初值,因?yàn)檫@個(gè)計(jì)數(shù)值可以是8為的,也可以是16為的,而8253/5的數(shù)據(jù)總線是8位的,所以要用兩條輸出指令來寫入初值.下面給出8253/54初始化程序段的一個(gè)例子,將計(jì)數(shù)器2設(shè)定為方式3,(關(guān)于計(jì)數(shù)器的工作方式參閱教材第325—330頁)計(jì)數(shù)初值為65536. MOV AL,10110110B ;選擇計(jì)數(shù)器2,按方式3工作,計(jì)數(shù)值是二進(jìn)制格式 OUT 43H,AL ; j將控制字送入控制寄存器 MOV AL,0 ;計(jì)數(shù)初值為0 OUT 42H,AL ;將計(jì)數(shù)初值的低字節(jié)送入計(jì)數(shù)器2 OUT 42H,AL ;將計(jì)數(shù)初值的高字節(jié)送入計(jì)數(shù)器2 在IBM PC中8253/54的三個(gè)時(shí)鐘端CLK0,CLK1和CLK2的輸入頻率都是1.1931817MHZ. PC機(jī)上的大多數(shù)I/O都是由主板上的8255(或8255A)可編程序外圍接口芯片(PPI)管理的.關(guān)于8255A的結(jié)構(gòu)和工作原理及應(yīng)用舉例參閱教材第340—373頁.教材第364頁的”PC/XT機(jī)中的揚(yáng)聲器接口電路”一節(jié)介紹了揚(yáng)聲器的驅(qū)動原理,并給出了通用發(fā)聲程序.本設(shè)計(jì)正是基于這個(gè)原理,通過編程,控制加到揚(yáng)聲器上的信號的頻率,奏出樂曲的.2．發(fā)聲程序的設(shè)計(jì)下面是能產(chǎn)生頻率為f的通用發(fā)聲程序:MOV AL, 10110110B ;8253控制字:通道2,先寫低字節(jié),后寫高字節(jié) ;方式3,二進(jìn)制計(jì)數(shù)OUT 43H, AL ;寫入控制字MOV DX, 0012H ;被除數(shù)高位MOV AX, 35DEH ;被除數(shù)低位 DIV ID ;求計(jì)數(shù)初值n,結(jié)果在AX中OUT 42H, AL ;送出低8位MOV AL, AHOUT 42H,AL ;送出高8位IN AL, 61H ;讀入8255A端口B的內(nèi)容MOV AH, AL ;保護(hù)B口的原狀態(tài)OR AL, 03H ;使B口后兩位置1,其余位保留OUT 61H,AL ;接通揚(yáng)聲器,使它發(fā)聲
標(biāo)簽： 微型計(jì)算機(jī) 發(fā)聲程序 論文 微機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-10-17
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單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51 單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil 軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil 即可看出。Keil 提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil 軟件需要Pentium 或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M 以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對于使用51 系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C 語言編程，那么Keil 幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。我們將通過一些實(shí)例來學(xué)習(xí)Keil 軟件的使用，在這一部份我們將學(xué)習(xí)如何輸入源程序，建立工程、對工程進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置，以及如何將源程序變?yōu)槟繕?biāo)代碼。圖1 所示電路圖使用89C51 單片機(jī)作為主芯片，這種單片機(jī)性屬于MCS-51 系列，其內(nèi)部有4K 的FLASH ROM,可以反復(fù)擦寫，非常適于做實(shí)驗(yàn)。89C51 的P1 引腳上接8 個(gè)發(fā)光二極管，P3.2~P3.4 引腳上接4 個(gè)按鈕開關(guān)，我們的第一個(gè)任務(wù)是讓接在P1 引腳上的發(fā)光二極管依次循環(huán)點(diǎn)亮。 一、Keil 工程的建立首先啟動Keil 軟件的集成開發(fā)環(huán)境，這里假設(shè)讀者已正確安裝了該軟件，可以從桌面上直接雙擊uVision 的圖標(biāo)以啟動該軟件。UVison啟動后，程序窗口的左邊有一個(gè)工程管理窗口，該窗口有3 個(gè)標(biāo)簽，分別是Files、Regs、和Books，這三個(gè)標(biāo)簽頁分別顯示當(dāng)前項(xiàng)目的文件結(jié)構(gòu)、CPU 的寄存器及部份特殊功能寄存器的值（調(diào)試時(shí)才出現(xiàn)）和所選CPU 的附加說明文件，如果是第一次啟動Keil，那么這三個(gè)標(biāo)簽頁全是空的。
上傳時(shí)間： 2013-12-26
上傳用戶：liulinshan2010
單片機(jī)基礎(chǔ)知識單片機(jī)的外部結(jié)構(gòu)：1、 DIP40雙列直插；2、 P0，P1，P2，P3四個(gè)8位準(zhǔn)雙向I/O引腳；（作為I/O輸入時(shí)，要先輸出高電平）3、 電源VCC（PIN40）和地線GND（PIN20）；4、 高電平復(fù)位RESET（PIN9）；（10uF電容接VCC與RESET，即可實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位）5、 內(nèi)置振蕩電路，外部只要接晶體至X1（PIN18）和X0（PIN19）；（頻率為主頻的12倍）6、 程序配置EA（PIN31）接高電平VCC；（運(yùn)行單片機(jī)內(nèi)部ROM中的程序）7、 P3支持第二功能：RXD、TXD、INT0、INT1、T0、T1 單片機(jī)內(nèi)部I/O部件：(所為學(xué)習(xí)單片機(jī)，實(shí)際上就是編程控制以下I/O部件，完成指定任務(wù))1、 四個(gè)8位通用I/O端口，對應(yīng)引腳P0、P1、P2和P3；2、 兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器；（TMOD，TCON，TL0，TH0，TL1，TH1）3、 一個(gè)串行通信接口；（SCON，SBUF）4、 一個(gè)中斷控制器；（IE，IP）針對AT89C52單片機(jī)，頭文件AT89x52.h給出了SFR特殊功能寄存器所有端口的定義。教科書的160頁給出了針對MCS51系列單片機(jī)的C語言擴(kuò)展變量類型。 C語言編程基礎(chǔ)：1、 十六進(jìn)制表示字節(jié)0x5a：二進(jìn)制為01011010B；0x6E為01101110。2、 如果將一個(gè)16位二進(jìn)數(shù)賦給一個(gè)8位的字節(jié)變量，則自動截?cái)酁榈?位，而丟掉高8位。3、 ++var表示對變量var先增一；var—表示對變量后減一。4、 x |= 0x0f;表示為 x = x | 0x0f;5、 TMOD = ( TMOD & 0xf0 ) | 0x05;表示給變量TMOD的低四位賦值0x5，而不改變TMOD的高四位。6、 While( 1 ); 表示無限執(zhí)行該語句，即死循環(huán)。語句后的分號表示空循環(huán)體，也就是{;}第一章 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)：單片機(jī)最小系統(tǒng)的硬件原理接線圖：1、 接電源：VCC（PIN40）、GND（PIN20）。加接退耦電容0.1uF2、 接晶體：X1（PIN18）、X2（PIN19）。注意標(biāo)出晶體頻率（選用12MHz），還有輔助電容30pF3、 接復(fù)位：RES（PIN9）。接上電復(fù)位電路，以及手動復(fù)位電路，分析復(fù)位工作原理4、 接配置：EA（PIN31）。說明原因。第二章 基本I/O口的應(yīng)用第三章 顯示驅(qū)動第七章 串行接口應(yīng)用
標(biāo)簽： 單片機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-10-30
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九.輸入/輸出保護(hù)為了支持多任務(wù)，80386不僅要有效地實(shí)現(xiàn)任務(wù)隔離，而且還要有效地控制各任務(wù)的輸入/輸出，避免輸入/輸出沖突。本文將介紹輸入輸出保護(hù)。 這里下載本文源代碼。 <一>輸入/輸出保護(hù)80386采用I/O特權(quán)級IPOL和I/O許可位圖的方法來控制輸入/輸出，實(shí)現(xiàn)輸入/輸出保護(hù)。 1.I/O敏感指令輸入輸出特權(quán)級(I/O Privilege Level)規(guī)定了可以執(zhí)行所有與I/O相關(guān)的指令和訪問I/O空間中所有地址的最外層特權(quán)級。IOPL的值在如下圖所示的標(biāo)志寄存器中。 標(biāo) 志寄存器 BIT31—BIT18 BIT17 BIT16 BIT15 BIT14 BIT13—BIT12 BIT11 BIT10 BIT9 BIT8 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 00000000000000 VM RF 0 NT IOPL OF DF IF TF SF ZF 0 AF 0 PF 1 CF I/O許可位圖規(guī)定了I/O空間中的哪些地址可以由在任何特權(quán)級執(zhí)行的程序所訪問。I/O許可位圖在任務(wù)狀態(tài)段TSS中。 I/O敏感指令 指令 功能 保護(hù)方式下的執(zhí)行條件 CLI 清除EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL STI 設(shè)置EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL IN 從I/O地址讀出數(shù)據(jù) CPL<=IOPL或I/O位圖許可 INS 從I/O地址讀出字符串 CPL<=IOPL或I/O位圖許可 OUT 向I/O地址寫數(shù)據(jù) CPL<=IOPL或I/O位圖許可 OUTS 向I/O地址寫字符串 CPL<=IOPL或I/O位圖許可 上表所列指令稱為I/O敏感指令，由于這些指令與I/O有關(guān)，并且只有在滿足所列條件時(shí)才可以執(zhí)行，所以把它們稱為I/O敏感指令。從表中可見，當(dāng)前特權(quán)級不在I/O特權(quán)級外層時(shí)，可以正常執(zhí)行所列的全部I/O敏感指令；當(dāng)特權(quán)級在I/O特權(quán)級外層時(shí)，執(zhí)行CLI和STI指令將引起通用保護(hù)異常，而其它四條指令是否能夠被執(zhí)行要根據(jù)訪問的I/O地址及I/O許可位圖情況而定(在下面論述)，如果條件不滿足而執(zhí)行，那么將引起出錯(cuò)碼為0的通用保護(hù)異常。 由于每個(gè)任務(wù)使用各自的EFLAGS值和擁有自己的TSS，所以每個(gè)任務(wù)可以有不同的IOPL，并且可以定義不同的I/O許可位圖。注意，這些I/O敏感指令在實(shí)模式下總是可執(zhí)行的。 2.I/O許可位圖如果只用IOPL限制I/O指令的執(zhí)行是很不方便的，不能滿足實(shí)際要求需要。因?yàn)檫@樣做會使得在特權(quán)級3執(zhí)行的應(yīng)用程序要么可訪問所有I/O地址，要么不可訪問所有I/O地址。實(shí)際需要與此剛好相反，只允許任務(wù)甲的應(yīng)用程序訪問部分I/O地址，只允許任務(wù)乙的應(yīng)用程序訪問另一部分I/O地址，以避免任務(wù)甲和任務(wù)乙在訪問I/O地址時(shí)發(fā)生沖突，從而避免任務(wù)甲和任務(wù)乙使用使用獨(dú)享設(shè)備時(shí)發(fā)生沖突。 因此，在IOPL的基礎(chǔ)上又采用了I/O許可位圖。I/O許可位圖由二進(jìn)制位串組成。位串中的每一位依次對應(yīng)一個(gè)I/O地址，位串的第0位對應(yīng)I/O地址0，位串的第n位對應(yīng)I/O地址n。如果位串中的第位為0，那么對應(yīng)的I/O地址m可以由在任何特權(quán)級執(zhí)行的程序訪問；否則對應(yīng)的I/O地址m只能由在IOPL特權(quán)級或更內(nèi)層特權(quán)級執(zhí)行的程序訪問。如果在I/O外層特權(quán)級執(zhí)行的程序訪問位串中位值為1的位所對應(yīng)的I/O地址，那么將引起通用保護(hù)異常。 I/O地址空間按字節(jié)進(jìn)行編址。一條I/O指令最多可涉及四個(gè)I/O地址。在需要根據(jù)I/O位圖決定是否可訪問I/O地址的情況下，當(dāng)一條I/O指令涉及多個(gè)I/O地址時(shí)，只有這多個(gè)I/O地址所對應(yīng)的I/O許可位圖中的位都為0時(shí)，該I/O指令才能被正常執(zhí)行，如果對應(yīng)位中任一位為1，就會引起通用保護(hù)異常。 80386支持的I/O地址空間大小是64K，所以構(gòu)成I/O許可位圖的二進(jìn)制位串最大長度是64K個(gè)位，即位圖的有效部分最大為8K字節(jié)。一個(gè)任務(wù)實(shí)際需要使用的I/O許可位圖大小通常要遠(yuǎn)小于這個(gè)數(shù)目。 當(dāng)前任務(wù)使用的I/O許可位圖存儲在當(dāng)前任務(wù)TSS中低端的64K字節(jié)內(nèi)。I/O許可位圖總以字節(jié)為單位存儲，所以位串所含的位數(shù)總被認(rèn)為是8的倍數(shù)。從前文中所述的TSS格式可見，TSS內(nèi)偏移66H的字確定I/O許可位圖的開始偏移。由于I/O許可位圖最長可達(dá)8K字節(jié)，所以開始偏移應(yīng)小于56K，但必須大于等于104，因?yàn)門SS中前104字節(jié)為TSS的固定格式，用于保存任務(wù)的狀態(tài)。 1.I/O訪問許可檢查細(xì)節(jié)保護(hù)模式下處理器在執(zhí)行I/O指令時(shí)進(jìn)行許可檢查的細(xì)節(jié)如下所示。 (1)若CPL<=IOPL，則直接轉(zhuǎn)步驟(8)；(2)取得I/O位圖開始偏移；(3)計(jì)算I/O地址對應(yīng)位所在字節(jié)在I/O許可位圖內(nèi)的偏移；(4)計(jì)算位偏移以形成屏蔽碼值，即計(jì)算I/O地址對應(yīng)位在字節(jié)中的第幾位；(5)把字節(jié)偏移加上位圖開始偏移，再加1，所得值與TSS界限比較，若越界，則產(chǎn)生出錯(cuò)碼為0的通用保護(hù)故障；(6)若不越界，則從位圖中讀對應(yīng)字節(jié)及下一個(gè)字節(jié)；(7)把讀出的兩個(gè)字節(jié)與屏蔽碼進(jìn)行與運(yùn)算，若結(jié)果不為0表示檢查未通過，則產(chǎn)生出錯(cuò)碼為0的通用保護(hù)故障；(8)進(jìn)行I/O訪問。設(shè)某一任務(wù)的TSS段如下： TSSSEG SEGMENT PARA USE16 TSS <> ;TSS低端固定格式部分 DB 8 DUP(0) ;對應(yīng)I/O端口00H—3FH DB 10000000B ;對應(yīng)I/O端口40H—47H DB 01100000B ;對用I/O端口48H—4FH DB 8182 DUP(0ffH) ;對應(yīng)I/O端口50H—0FFFFH DB 0FFH ;位圖結(jié)束字節(jié)TSSLen = $TSSSEG ENDS 再假設(shè)IOPL=1，CPL=3。那么如下I/O指令有些能正常執(zhí)行，有些會引起通用保護(hù)異常： in al,21h ;(1)正常執(zhí)行 in al,47h ;(2)引起異常 out 20h,al ;(3)正常實(shí)行 out 4eh,al ;(4)引起異常 in al,20h ;(5)正常執(zhí)行 out 20h,eax ;(6)正常執(zhí)行 out 4ch,ax ;(7)引起異常 in ax,46h ;(8)引起異常 in eax,42h ;(9)正常執(zhí)行 由上述I/O許可檢查的細(xì)節(jié)可見，不論是否必要，當(dāng)進(jìn)行許可位檢查時(shí)，80386總是從I/O許可位圖中讀取兩個(gè)字節(jié)。目的是為了盡快地執(zhí)行I/O許可檢查。一方面，常常要讀取I/O許可位圖的兩個(gè)字節(jié)。例如，上面的第(8)條指令要對I/O位圖中的兩個(gè)位進(jìn)行檢查，其低位是某個(gè)字節(jié)的最高位，高位是下一個(gè)字節(jié)的最低位。可見即使只要檢查兩個(gè)位，也可能需要讀取兩個(gè)字節(jié)。另一方面，最多檢查四個(gè)連續(xù)的位，即最多也只需讀取兩個(gè)字節(jié)。所以每次要讀取兩個(gè)字節(jié)。這也是在判別是否越界時(shí)再加1的原因。為此，為了避免在讀取I/O許可位圖的最高字節(jié)時(shí)產(chǎn)生越界，必須在I/O許可位圖的最后填加一個(gè)全1的字節(jié)，即0FFH。此全1的字節(jié)應(yīng)填加在最后一個(gè)位圖字節(jié)之后，TSS界限范圍之前，即讓填加的全1字節(jié)在TSS界限之內(nèi)。 I/O許可位圖開始偏移加8K所得的值與TSS界限值二者中較小的值決定I/O許可位圖的末端。當(dāng)TSS的界限大于I/O許可位圖開始偏移加8K時(shí)，I/O許可位圖的有效部分就有8K字節(jié)，I/O許可檢查全部根據(jù)全部根據(jù)該位圖進(jìn)行。當(dāng)TSS的界限不大于I/O許可位圖開始偏移加8K時(shí)，I/O許可位圖有效部分就不到8K字節(jié)，于是對較小I/O地址訪問的許可檢查根據(jù)位圖進(jìn)行，而對較大I/O地址訪問的許可檢查總被認(rèn)為不可訪問而引起通用保護(hù)故障。因?yàn)檫@時(shí)會發(fā)生字節(jié)越界而引起通用保護(hù)異常，所以在這種情況下，可認(rèn)為不足的I/O許可位圖的高端部分全為1。利用這個(gè)特點(diǎn)，可大大節(jié)約TSS中I/O許可位圖占用的存儲單元，也就大大減小了TSS段的長度。 <二>重要標(biāo)志保護(hù)輸入輸出的保護(hù)與存儲在標(biāo)志寄存器EFLAGS中的IOPL密切相關(guān)，顯然不能允許隨便地改變IOPL，否則就不能有效地實(shí)現(xiàn)輸入輸出保護(hù)。類似地，對EFLAGS中的IF位也必須加以保護(hù)，否則CLI和STI作為敏感指令對待是無意義的。此外，EFLAGS中的VM位決定著處理器是否按虛擬8086方式工作。 80386對EFLAGS中的這三個(gè)字段的處理比較特殊，只有在較高特權(quán)級執(zhí)行的程序才能執(zhí)行IRET、POPF、CLI和STI等指令改變它們。下表列出了不同特權(quán)級下對這三個(gè)字段的處理情況。 不同特權(quán)級對標(biāo)志寄存器特殊字段的處理 特權(quán)級 VM標(biāo)志字段 IOPL標(biāo)志字段 IF標(biāo)志字段 CPL=0 可變(初POPF指令外) 可變 可變 0 不變 不變 可變 CPL>IOPL 不變 不變 不變 從表中可見，只有在特權(quán)級0執(zhí)行的程序才可以修改IOPL位及VM位；只能由相對于IOPL同級或更內(nèi)層特權(quán)級執(zhí)行的程序才可以修改IF位。與CLI和STI指令不同，在特權(quán)級不滿足上述條件的情況下，當(dāng)執(zhí)行POPF指令和IRET指令時(shí)，如果試圖修改這些字段中的任何一個(gè)字段，并不引起異常，但試圖要修改的字段也未被修改，也不給出任何特別的信息。此外，指令POPF總不能改變VM位，而PUSHF指令所壓入的標(biāo)志中的VM位總為0。 <三>演示輸入輸出保護(hù)的實(shí)例(實(shí)例九)下面給出一個(gè)用于演示輸入輸出保護(hù)的實(shí)例。演示內(nèi)容包括：I/O許可位圖的作用、I/O敏感指令引起的異常和特權(quán)指令引起的異常；使用段間調(diào)用指令CALL通過任務(wù)門調(diào)用任務(wù)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)嵌套。 1.演示步驟實(shí)例演示的內(nèi)容比較豐富，具體演示步驟如下：(1)在實(shí)模式下做必要準(zhǔn)備后，切換到保護(hù)模式；(2)進(jìn)入保護(hù)模式的臨時(shí)代碼段后，把演示任務(wù)的TSS段描述符裝入TR，并設(shè)置演示任務(wù)的堆棧；(3)進(jìn)入演示代碼段，演示代碼段的特權(quán)級是0；(4)通過任務(wù)門調(diào)用測試任務(wù)1。測試任務(wù)1能夠順利進(jìn)行；(5)通過任務(wù)門調(diào)用測試任務(wù)2。測試任務(wù)2演示由于違反I/O許可位圖規(guī)定而導(dǎo)致通用保護(hù)異常；(6)通過任務(wù)門調(diào)用測試任務(wù)3。測試任務(wù)3演示I/O敏感指令如何引起通用保護(hù)異常；(7)通過任務(wù)門調(diào)用測試任務(wù)4。測試任務(wù)4演示特權(quán)指令如何引起通用保護(hù)異常；(8)從演示代碼轉(zhuǎn)臨時(shí)代碼，準(zhǔn)備返回實(shí)模式；(9)返回實(shí)模式，并作結(jié)束處理。
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