《微机与接口技术A》教学大纲(新)西南交大

微机原理与接口技术-教学大纲课程名称：微机原理与接口技术-AMicrocomputerPrincipleandInterfacingTechnique(A)课程学科类别：计算机、软件、通信、电气信息类学时与学分：48/3先修课程：数字电子技术，计算机组成原理，一、课程教学目标：1.引导学生循序渐进的了解微型计算机的系统组成、基本工作原理、软硬件之间的关系。2.使学生掌握微机中各主要功能部件硬件编程结构及使用汇编语言进行编程的基本方法。3.使学生具备进行一般的微机接口电路分析与设计以及相关接口电路初始化、数据读/写程序以及基本应用程序的编写能力。4.为进一步使用微机进行软/硬件开发，以及深入进行微机硬件、软件应用系统设计打下基础。二、课程主要内容及要求：1．理解微型计算机的体系结构及各功能部件之间的关系。2．掌握8086/8088CPU内部结构，引脚功能及系统组成方式。3．掌握8086/8088系统的寻址方式，指令系统及汇编语言程序设计方法。4．掌握各功能部件，接口芯片的结构原理及编程方法。5．能够运用一些接口芯片设计普通的应用电路及相关程序。适用学科专业：信息类、电气类教学手段与方法：面授与实验相结合三、详细教学内容与学时安排：概述（2学时）微型计算机的特点及发展史微型计算机的组成结构微型计算机的常用配置及性能指标本章要求：了解：计算机的发展简史及微处理器CPU的发展趋势。理解：微型计算机的结构特点及主要类型。掌握：衡量微型计算机性能的主要技术指标。8086/8088微处理器（6学时）8086/8088内部结构及工作原理8086/8088的引脚功能8086/8088的工作模式8086/8088的总线操作及时序本章要求：了解：X86系列CPU的演化过程及共有特性，8088与8086的区别，地址锁存器8282（74LS373）、数据收发器8286（74LS245）、时钟芯片8284的功能及在电路中的作用。理解：8086/8088CPU的编程结构及工作过程，外部地址线与数据线分时复用的原理及实现方法，CPU在同一总线下区分存储器和外设的方法，8086CPU在16位数据线时的存储器组织及字访问原则，局部总线与系统总线概念，总线的隔离方式及共享的原则，最大模式下总线控制器8288的作用，总线周期概念及最小模式下的总线周期时序。掌握：8086/8088CPU内部寄存器的作用及各自的特点，存储器分段式物理地址的生成原理及不同段的使用原则，外部引脚的功能，最小模式下的系统组成及电路结构，与总线操作有关的指令与引脚信号的关系。8086/8088CPU的寻址方式及指令系统（4学时）8086CPU的指令格式8086CPU的寻址方式8086CPU的指令系统本章要求：了解：8086CPU机器码的结构，存储器的段地址、偏移地址、物理地址、有效地址等概念及区别，理解：8086CPU不同寻址方式所针对的数据载体（指令、寄存器、存储器），源数据位数与目的数据载体容积的一致性，多字节数据在存储器中的存取顺序，堆栈的操作规则及数据在存储器中的存取顺序，条件转移指令中相对地址的含义。掌握：不同寻址方式的使用及规则，寻址方式中特定寄存器和隐含寄存器的使用，常用指令的汇编语句及使用方法（数据传送类指令、算术和逻辑运算类指令、有条件和无条件转移类指令、常用的处理器控制类指令等）。汇编语言程序设计基础（8学时）汇编语言程序的组成及编写规则PC微机中的BIOS调用及DOS功能调用汇编语言中的宏指令、宏定义及宏调用汇编语言程序中的程序转地址执行汇编语言程序设计的一般方法本章要求：了解：汇编语言源程序的组成成分，从编写汇编语言源程序到生成可执行程序的过程，可执行程序*.EXE装入内存后段的分布以及*.EXE和*.COM执行程序的区别，可执行程序调试程序DEBUG的使用，源程序编译过程中生成的*.LST文件内容及含义（机器码和源程序的对应关系），PC/AT机BIOS调用和DOS功能调用表的结构，汇编语言模块化和结构化设计的概念。理解：汇编语言程序中的段定义规则及意义，指令中操作数为算术/逻辑表达式或符号解析表达式的构成规则及最终数值的解析方法，数据变量和代码地址标号的属性以及对属性的转义操作，宏指令与子程序（过程）的使用区别，顺序程序设计、分之程序设计及循环程序设计的一般方法。掌握：汇编源语句的组成及书写格式和规定，源程序的组成及语法规则，对源程序的编辑、编译、链接、执行的全过程，常用伪指令的含义及使用，常用BIOS调用和DOS功能调用的使用方法，宏指令的定义及调用方法，过程的定义、调用及返回方法，JMP指令的多种目标地址形式，程序流程框图的编制方法。微机与外设（I/O）接口的数据传输（2学时）外设与接口的概念微型计算机与外设的联接方式及I/O地址译码微型计算机与外设的数据传送方式本章要求：了解：外设、外设接口（I/O接口）、外设端口（I/O端口）等概念，接口电路的作用及功能、类型及结构特点，PC微机中外设端口地址译码方式及I/O空间分配。理解：CPU对外设端口的访问指令及对应外部引脚信号产生的变化，CPU对外设端口的寻址方式以及与存储器寻址的不同点，微型计算机为了实现与外设可靠高效传送数据而常用的几种方式。掌握：外设端口地址译码电路的设计原则与实现方法，微型计算机与外设在不同数据传送方式下的电路及程序结构特点。并行接口芯片8255（4学时）并行接口的作用与基本结构并行接口82558255应用本章要求：了解：并行接口的作用及基本结构，并行接口的应用场合。理解：8255的编程结构及三种工作方式，C口的特殊性（双四位编程I/O，位设置，A、B口工作在非0方式时C口的固定联络信号线作用，未作联络信号线引脚的再利用），方式1下IBF、STB、OBF、ACK、INTR联络信号的作用及进行中断允许位设置的机理（引脚的复用），掌握：8255工作方式及控制字的正确选用与设置，C口的位设置方法，方式0、1下的引脚功能及与微机的连接方法，8255在方式0、1下的应用电路分析与设计。定时/计数器8253（3学时）定时/计数器的功能与基本结构8253的内部结构、工作原理及引脚功能8253的工作模式与编程8253应用本章要求：了解：定时器和计数器的功能及区别，定时/计数器8253在PC机中的作用。理解：8253不同工作方式的主要区别：输出端电平分别在初始态、计数过程中及计数结束三个阶段的状态不同，初始触发方式不同（软件触发或硬件触发），是否可重触发及重触发方式不同（软件重触发或硬件重触发），计数过程结束后是否可以自动重新计数（定时或计数），不同方式适用的应用场合。掌握：根据应用要求选用8253不同工作方式并实现正确电路连接的原则，控制字的设置和计数初值的计算与设置，多个计数/定时通道的联合应用。PC机的中断系统（6学时）本章内容：1．PC机中断系统的组成及工作原理2．8259A中断控制器3．8259的编程及应用本章要求：了解：PC微机中断系统的硬件、软件组成，CPU内部的中断结构、中断源及其优先级、中断嵌套的原则，软中断INTn的原理，PC/AT微机的中断向量表内容，可屏蔽中断源与CPU其它中断源的区别及IF标志位的作用，中断控制器（8259）的必要性，8259工作方式中的中断查询方式、触发方式及缓冲方式的作用，理解：中断向量表的结构，PC微机中断响应的过程，CPU响应中断时自动保存的寄存器及在中断处理程序中需要保存的寄存器，IRET指令的作用，中断控制器8259的作用及主要功能，INTA信号的作用及必要性，8259的级联结构以及主、从片在电路连接和编程时的区别，8259的各种中断优先级方式，等优先级嵌套的必要性，中断结束方式的概念及ISR的作用，低优先级嵌套的实现方法，中断屏蔽方式及IRR和IMR的作用。掌握：可屏蔽中断处理程序地址的提取及向量表的设置方法，8259的内部编程结构及外部引脚功能，按应用要求的电路连线、8259工作方式选择及相关寄存器设置，8259内部寄存器的寻址以及设置顺序，中断类型寄存器设置，主程序中与中断有关的程序段的编写，中断处理程序的结构和编写方法，中断结束方式的选用及中断结束命令的位置考虑。A/D、D/A转换器与微机的接口（共4学时）A/D，D/A电路工作原理简介D/A电路与微机的接口原理与编程A/D电路与微机的接口原理与编程本章要求：了解：D/A和A/D变换器典型的应用场合及它们所起的作用，常用D/A变换器（T型电阻网络）和A/D变换器（逐次逼进式）的内部结构及工作原理，D/A变换器和A/D变换器的主要技术指标，当CPU数据线宽度与D/A变换器或A/D变换器不一至时的电路连接方法。理解：D/A变换器0832的内部结构及单缓冲、双缓冲使用方法，输出模拟电压与输入数字量及参考电压的关系，运放的级数与参考电压极性的关系。A/D变换器数字输出量与模拟输入电压和正、负参考电压的关系，交叉二进制码的概念，0809引脚信号要求及工作时序图。掌握：D/A变换器0832的引脚功能及与外部电路的连接方法（与CPU一侧和运放一侧），利用D/A变换器作为波形发生器的编程方法，A/D变换器0809的引脚功能及采用查询方式或中断方式与CPU的连接方法（直接连接或通过8255并口连接），0809采用程序延时、查询或中断方式的程序设计方法。微机串行通信与串行接口（共5学时）计算机串行数据传送的有关概念异步串行接口芯片8251（或8250）的内部结构及外部引脚8251（或8250）的工作方式及编程本章要求：了解：串行通信线路的频率响应范围，单工、半双工、全双工、波特率等概念，RS-232C的DB-25和DB-9两种连接口的区别，理解：数字信号远距离串行传送面临的主要问题及解决方法，常用的串行通信电信号标准，常用的调制/解调方法（FSK，ASK，PSK）的基本原理，串行接口电路的主要功能及结构，RTS、CTS、DSR、DTR联络信号的作用，掌握：串行数据通信中的异步帧格式，各种同步帧的格式，RS-232C串行通信标准（电平标准和信号标准的定义）以及微机间的连接方法。DMA数据传送原理及DMA控制器8237A（机动学时）DMA控制器8237的内部结构及外部引脚8237的工作方式及编程IBM—PC/XT机中的DMA电路本章要求：了解：DMA数据传输的必要性及应用场合，DMA控制器在DMA数据传输中所起的作用，多主控部件共享系统总线的实现方法，8237每次DMA数据传输的最大字节数及页地址设置的必要性，8237内部寄存器及作用，8237外部引脚及分类。理解：DMA数据传输的原理及实现过程，DMA控制器8237在受控状态和主控状态时各自的特点以及状态转换的条件及过程，8237的各种工作方式（数据传输方式，优先级方式，自动初始化方式，存储器到存储器传送方式等），8237的级联结构，8237在主控状态下存储器地址的产生过程以及外部页地址的生成机制，EOP引脚信号的作用，8237进行数据传输时的时序以及压缩时序和扩展写的含义，内部寄存器以及软命令的地址分配及设置方法。掌握：DMA控制器8237的内部编程结构，8237在受控状态下的有效引脚及外电路连接，主控状态下的有效引脚及外电路连接，8237各寄存器的设置以及软命令，8237内部寄存器及软命令的地址分配及寻址，以PC/XT机为例的8237电路结构及初始化编程。四、课程的基本教学要求：1．习题1）8086CPU内部编程结构及外部电路组成习题2）寻址方式及指令系统习题3）编语言程序设计练习4）相关各章接口电路基本概念的习题5）相关各章接口电路程序设计和电路设计的习题6）习题讲解（在课堂教学中穿插进行）7）每次作业批改后网上公布本次习题参考解答8）综合设计大作业2．课外汇编语言程序上机编程练习3．实验（独立设课）在《微机与接口实验》课中进行4．课程设计五、先修课程1．《数字电路》2．《计算机组成原理》七、教材及主要参考书教材：《微机系统及其接口设计原理》杨斌编西南交通大学出版社2006年1版参考书：1．《IBM-PC汇编语言程序设计》沈美明编