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《微机原理及接口技术》实验3:IO口和中断
汇报人:AA
2024-01-19
目录
实验目的与要求
IO端口编程基础
中断原理及实现方式
实验内容步骤详解
常见问题分析与解决方案
实验总结与拓展思考
01
实验目的与要求
IO端口是计算机与外部设备之间传输数据的接口,实现数据的输入和输出功能。
IO端口定义
IO端口分类
IO端口寻址方式
根据数据传输方式的不同,IO端口可分为并行端口和串行端口。
了解IO端口的寻址方式,如端口映射、内存映射等。
03
02
01
中断概念
中断是指CPU在执行程序过程中,由于外部或内部事件引起的暂时停止当前程序执行,转去执行另一段程序的过程。
了解实验所需的硬件设备,如微机原理实验箱、示波器等。
实验设备
熟悉用于实验开发的软件工具,如汇编语言编译器、调试器等。
开发工具
掌握实验环境的搭建方法,包括硬件连接、软件安装和配置等步骤。
实验环境搭建
02
IO端口编程基础
IO端口地址
01
计算机系统中,每个IO设备都被分配一个唯一的IO端口地址,用于区分不同的设备。
地址空间分配方式
02
IO端口地址空间可采用统一编址或独立编址方式,其中统一编址将IO端口和内存统一编址,而独立编址则为IO端口分配独立的地址空间。
地址空间大小
03
IO端口地址空间的大小取决于计算机系统的设计和配置,通常包括多个8位、16位或32位的端口。
通过输入指令和端口地址,从指定IO端口读取数据到CPU寄存器中。
读取IO端口数据
通过输出指令和端口地址,将CPU寄存器中的数据写入到指定IO端口中。
写入IO端口数据
IO端口数据传输可采用查询方式或中断方式,查询方式需要CPU不断轮询IO端口状态,而中断方式则在数据准备好后通过中断请求通知CPU进行处理。
数据传输方式
03
控制寄存器设置步骤
根据设备的要求和需要,设置相应的控制寄存器以实现对设备的控制和操作。
01
控制寄存器功能
IO设备的控制寄存器用于控制设备的操作模式和状态,如启动、停止、复位、中断等。
02
控制寄存器访问方式
控制寄存器的访问方式与数据寄存器类似,可通过输入/输出指令和端口地址进行读写操作。
03
中断原理及实现方式
中断定义
中断是指CPU在执行程序过程中,由于外部或内部事件(如设备请求、定时器溢出等)引起的暂时停止当前程序执行,转而执行相应事件处理程序的过程。
中断分类
根据中断源的不同,中断可分为外部中断和内部中断。外部中断由外部设备请求触发,而内部中断由CPU内部异常或特定指令触发。
当中断发生时,CPU首先保存当前程序的执行上下文(如程序计数器、寄存器状态等),然后跳转到中断处理程序。
中断响应
中断处理程序根据中断类型进行相应的处理,如读取设备数据、处理异常等。在处理过程中,可能会涉及到与外设的通信和数据传输。
中断处理
当中断处理程序执行完毕后,CPU恢复之前保存的上下文,并返回到被中断的程序继续执行。
中断返回
中断向量表是一个存储中断处理程序地址的表格,每个中断类型对应一个唯一的中断向量(即处理程序地址)。当发生中断时,CPU通过查询中断向量表找到相应的处理程序并执行。
中断向量表
中断服务程序是实际处理中断事件的代码段,通常与特定的外设或异常事件相关联。在编写中断服务程序时,需要注意程序的执行效率和实时性要求,以确保系统能够及时响应和处理各种中断事件。
中断服务程序
04
实验内容步骤详解
准备硬件环境
连接好微机原理实验箱,确保电源、接口等连接无误。
启动实验软件
打开微机原理实验软件,选择对应的实验项目。
初始化系统
对实验箱进行初始化操作,包括设置IO端口地址、中断向量表等。
1
2
3
运行编写的IO端口测试程序,对IO端口进行读写操作。
运行测试程序
观察测试程序的运行结果,检查IO端口的读写功能是否正常。
观察结果
如果测试结果不符合预期,分析可能的原因并进行排查,直到问题解决为止。
分析问题
05
常见问题分析与解决方案
当两个或多个设备被映射到相同的IO端口地址时,会发生IO端口地址冲突。这可能导致设备无法正常工作或数据读写错误。
问题描述
确保每个设备都被正确配置并映射到唯一的IO端口地址。
检查硬件配置
如果设备配置错误导致地址冲突,需要修改设备配置以使用不同的IO端口地址。
修改设备配置
在某些情况下,可以使用IO端口复用技术来避免地址冲突。这需要特殊的硬件支持和软件配置。
使用IO端口复用技术
问题描述
中断优先级设置错误可能导致系统响应不及时或中断处理混乱。例如,低优先级的中断可能会打断高优先级的中断处理,导致系统性能下降或数据丢失。
确保系统中每个中断的优先级都被正确设置。
如果发现中断优先级设置错误,需要修改中断控制器的配置以更正优先级。
在某些情况下,可以使用中断屏蔽
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