離散傅里葉變換,(DFT)Direct Fouriet Transformer(PPT課件) 一、序列分類對一個序列長度未加以任何限制,則一個序列可分為: 無限長序列:n=-∞~∞或n=0~∞或n=-∞~ 0 有限長序列:0≤n≤N-1有限長序列在數字信號處理是很重要的一種序列。由于計算機容量的限制,只能對過程進行逐段分析。二、DFT引入由于有限長序列,引入DFT(離散付里葉變換)。DFT它是反映了“有限長”這一特點的一種有用工具。DFT變換除了作為有限長序列的一種付里葉表示,在理論上重要之外,而且由于存在著計算機DFT的有效快速算法--FFT,因而使離散付里葉變換(DFT)得以實現,它使DFT在各種數字信號處理的算法中起著核心的作用。三、本章主要討論離散付里葉變換的推導離散付里葉變換的有關性質離散付里葉變換逼近連續時間信號的問題第二節付里葉變換的幾種形式傅 里 葉 變 換 : 建 立 以 時 間 t 為 自 變 量 的 “ 信 號 ” 與 以 頻 率 f為 自 變 量 的 “ 頻 率 函 數 ”(頻譜) 之 間 的 某 種 變 換 關 系 . 所 以 “ 時 間 ” 或 “ 頻 率 ” 取 連 續 還 是 離 散 值 , 就 形 成 各 種 不 同 形 式 的 傅 里 葉 變 換 對 。, 在 深 入 討 論 離 散 傅 里 葉 變 換 D F T 之 前 , 先 概 述 四種 不 同 形式 的 傅 里 葉 變 換 對 . 一、四種不同傅里葉變換對傅 里 葉 級 數(FS):連 續 時 間 , 離 散 頻 率 的 傅 里 葉 變 換 。連 續 傅 里 葉 變 換(FT):連 續 時 間 , 連 續 頻 率 的 傅 里 葉 變 換 。序 列 的 傅 里 葉 變 換(DTFT):離 散 時 間 , 連 續 頻 率 的 傅 里 葉 變 換.離 散 傅 里 葉 變 換(DFT):離 散 時 間 , 離 散 頻 率 的 傅 里 葉 變 換1.傅 里 葉 級 數(FS)周期連續時間信號 非周期離散頻譜密度函數。 周期為Tp的周期性連續時間函數 x(t) 可展成傅里葉級數X(jkΩ0) ,是離散非周期性頻譜 , 表 示為:例子通過以下 變 換 對 可 以 看 出 時 域 的 連 續 函 數 造 成 頻 域 是 非 周 期 的 頻 譜 函 數 , 而 頻 域 的 離 散 頻 譜 就 與 時 域 的 周 期 時 間 函 數 對 應 . (頻域采樣,時域周期延 拓)2.連 續 傅 里 葉 變 換(FT)非周期連續時間信號通過連續付里葉變換(FT)得到非周期連續頻譜密度函數。
上傳時間: 2013-11-19
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單片機指令系統 3.1 MCS-51指令簡介 3.2 指令系統 3.1 MCS-51指令簡介 二、MCS-51系列單片機指令系統分類 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、數據傳送指令位操 2、直接尋址 2、算術運算指令 3、寄存器尋址 3、邏輯運算指令 4、寄存器間接尋址指令 4、控制轉移類指令 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 操作數是通過寄存器間接得到的。 4、立即尋址 MOV A, #40H 操作數在指令中直接給出。 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位地址為操作數的地址。 MOVC A, @A+DPTR MOVC A, @A+PC 四、指令中常用符號說明 Rn——當前寄存器區的8個工作寄存器R0~R7(n=0~7); Ri——當前寄存器區可作地址寄存器的2個工作寄存器R0和R1(i=0,1); direct——8位內部數據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(立即數); #datal6——表示16位常數; 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容 (( ))——表示間接尋址的內容; 五、MCS-51指令簡介 1. 以累加器A為目的操作數的指令 2. 以Rn為目的操作數的指令 3. 以直接地址為目的操作數的指令 4. 以寄存器間接地址為目的操作數指令 應用舉例1 8段數碼管顯示 應用舉例2 3.2 指令系統 2、堆棧操作指令 3. 累加器A與外部數據傳輸指令 4. 查表指令 MOVC A, @A+PC 例子: 5. 字節交換指令 6. 半字節交換指令 二、算術操作類指令 PSW寄存器 2. 帶進位加法指令 3. 加1指令 4. 十進制調整指令 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、邏輯運算指令 1. 簡單邏輯操作指令 2. 循環指令 帶進位左循環指令(Rotate Accumulator Left through Carry flag) 右循環指令(Rotate Accumulator Right) 帶進位右循環指令(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、控制轉移類指令 1. 跳轉指令 相對轉移指令 SJMP rel PC←(PC)+2 PC←(PC)+rel 程序中標號與地址之間的關系 2. 條件轉移指令 3. 比較不相等轉移指令 4. 減 1 不為 0 轉移指令 5. 調用子程序指令 7. 中斷返回指令 五、位操作指令 1. 數據位傳送指令 2. 位變量邏輯指令 3. 條件轉移類指令
上傳時間: 2013-10-27
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用單片機制作多功能莫爾斯碼電路:用單片機制作多功能莫爾斯碼電路莫爾斯電碼通信有著悠久的歷史,盡管它已被現代通信方式所取代,但在業余無線電通信和特殊的專業場合仍具有重要的地位,這是因為等幅電碼通信的抗干擾能力是其它任何一種通信方式都無法相比的。在短波波段用幾瓦的功率即可進行國際間的通信,收發射設備簡單易制成本低廉,所以深受業余無線電愛好者的喜愛,是業余無線電高手必備的技能。要想熟練掌握莫爾斯電碼的收發技術除了持之以恒的毅力外,還需要相關的設備。設計本電路的目的就是給愛好者提供一個實用和訓練的工具。 一、功能簡介 本電路可以配合自動鍵體和手動鍵體,產生莫爾斯碼控制信號,設有16種速度,從初學者到操作高手都能適用。監聽音調也有16種,均可以通過功能鍵進行選擇。可以按程序中設定好的呼號自動呼叫,設有聽抄練習功能,聽抄練習有短碼和混合碼兩種模式,分別對10個數字和常用的38個混合碼模擬隨機取樣,產生分組報碼,供愛好者提高抄收水平之用,速度低4檔的聽抄練習是專為初學者所設,內容是時間間隔較長的單字符。設有PTT開關鍵,可以決定是否控制發射機工作,不需要反復通斷控制線。無論當前處于呼叫狀態還是聽抄狀態只要電鍵接點接通則自動轉到人工發報程序。4分鐘內不使用電路將自動關閉電源,只有按復位鍵才能重新開始工作。先按住聽抄練習鍵復位則進入短碼練習狀態,其它功能不變。從開機到自動關機執行每個功能都有不同的莫爾斯碼提示音。本電路具有較強的抗高低頻干擾的能力和使用方便的大電流開關接口,以適應不同的發射設備。 二、硬件電路原理硬件電路如圖1所示。設計電路的目的在于方便實用,以免在緊張的操作中失誤,所以除了聽抄練習鍵外其它鍵沒有定義復用功能。各鍵的作用在圖中已經標出。PTT控制在每次復位時處于關閉狀態,每按動一次PTT功能鍵則改變一次狀態,這樣可以使用軟件開關控制發射。 PTT處于控制狀態時發光二極管隨控制信號閃亮。考慮到自制設備及淘汰軍用設備與高檔設備控制電流的不同,PTT開關管采用了2SC2073,可以承受500mA的電流,同時還增加了無極性PTT開關電路,無論外部被控制的端口直流極性如何加到VT3的極性始終不變,供有興趣的愛好者實驗。應該注意,如果被控制的負載是感性,則電感兩端必須并聯續流二極管,除自制設備外成品機在這方面一般沒有什么問題。手動鍵只有一個接點,接通后產生連續的音頻和發射控制信號。在本電路中手動鍵的輸入端是P1.5 ,程序不斷檢測P1.5電平,當按鍵按下時P1.5電平為0,程序轉入手動鍵子程序。 自動鍵的接點分別接到P1.3和P1.4 ,同樣當程序檢測到有接點閉合時便自動產生“點”或“劃”。音頻信號從P輸出,經VT1放大后推動揚聲器發音。單片機的I/O口在輸入狀態下阻抗較高,容易受到高低頻信號干擾,所以在每個輸入端口和三極管的be端并聯電阻和高頻旁路電容,確保在較長的電鍵連線和大功率發射時電路工作穩定。圖2是印刷電路版圖,尺寸為110mmX85mm,揚聲器用粘合劑直接粘接在電路版有銅箔的面。 三、軟件設計方法 “點”時間長度是莫爾斯電碼中的基本時間單位。按規定“劃”的時間長度不小于三個“點”,同字符中“點”與“劃”的間隔不小于一個“點”,字符之間不小于一個“劃”,詞與詞之間不應小于五個“點”。在本程序中用條件轉移指令來產生“點”時間長度。通過速度功能鍵功可以設置16種延時參數。用T0中斷產生監聽音頻信號,并將中斷設為優先級,保證在聽覺上純正悅耳。T1用于自動關機計時,如果不使用任何功能四分鐘后將向PCON 位寫1,單片機進入休眠狀態,此時耗電量僅有幾個微安。自動鍵的“點”或“劃”以及手動鍵的連續發音都是子程序的反復調用。P1.2對地短接時自動呼叫可設定為另一內容。為了便于熟悉匯編語言的讀者對發音內容進行修改,這里介紹發音字符的編碼方法。莫爾斯碼的信息與計算機中二進制恰好相同,我們可以用0表示“點”,用1表示“劃”。提示音、自動呼叫、聽抄內容等字符是預先按一定編碼方式存儲在程序中的常數。每個字符的莫爾斯碼一般是由1至6位“點”、“劃”組成,也就是發音次數最多6次。程序中每個字符占用1個字節,字符時間間隔不占用字節,但更長的延時或發音結束信息占用一個字節。我們用字節的低三位表示字節的性質,對于5次及5次以下發音的字符我們用存儲器的高5位存儲發音信息,發音順序由高位至低位,用低3位存儲發音次數,發音時將數據送入累加器A,先得到發音次數,然后使A左環移,對E0進行位尋址,判斷是發“點”還是“劃”,環移次數由發音次數決定。對于6次發音的字符不能完全按照上述編碼規則,否則會出現信息重疊,如果是6次發音且最后一次是“劃”我們把發音次數定義為111B,因為這時第6次位尋址得到的是1。如果第6次發音是“點”,那么這個字符的低三位定義為000B。字符間隔時間由程序自動產生,更長的時間隔或結束標志由字節低三位110B來定義,高半字節表示字符間隔的倍數,例如26H表示再加兩倍時間間隔。如果字節為06H則表示讀字符程序結束,返回主程序。更詳細的內容不再贅述,讀者可閱讀源程序。四、使用注意事項手動鍵的操作難度相對大一些,時間節拍全由人掌握,其特點是發出的電碼帶有“人情味”。自動鍵的“點”、“劃”靠電路產生,發音標準,容易操作,而且可以達到相當快的速度,長時間工作也不易疲勞。在干擾較大、信號微弱的條件下自動鍵碼的辨別程度好于手動鍵碼。初學者初次使用手動鍵練習發報要有老師指導,且不可我行我素,一旦養成不正確的手法則很難糾正。在電臺上時常聽到一些讓對方難以抄收的電碼,這可能會使對方反感而拒絕回答。使用自動鍵也應在一定的聽抄基礎上再去練習。在暫時找不老師的情況下可多練習聽力,這對于今后能夠發出標準正確的電碼非常有益。
上傳時間: 2013-10-31
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一、實驗目的1.掌握定時/計數器、輸入/輸出接口電路設計方法。 2.掌握中斷控制編程技術的方法和應用。3.掌握8086匯編語言程序設計方法。 二、實驗內容與要求 微機燈光控制系統主要用于娛樂場所的彩燈控制。系統的彩燈共有12組,在實驗時用12個發光二極管模擬。1. 基本要求:燈光控制共有8種模式,如12個燈依次點亮;12個燈同時閃爍等八種。系統可以通過鍵盤和顯示屏的人機對話,將8種模式進行任意個數、任意次序的連接組合。系統不斷重復執行輸入的模式組合,直至鍵盤有任意一個鍵按下,退出燈光控制系統,返回DOS系統。2. 提高要求:音樂彩燈控制系統,根據音樂的變化控制彩燈的變化,主要有以下幾種:第一種為音樂節奏控制彩燈,按音樂的節拍變換彩燈花樣。第二種音律的強弱(信號幅度大小)控制彩燈。強音時,燈的亮度加大,且被點亮的數目增多。第三種按音調高低(信號頻率高低)控制彩燈。低音時,某一部分燈點亮;高音時,另一部分點亮。 三、實驗報告要求 1.設計目的和內容 2.總體設計 3.硬件設計:原理圖(接線圖)及簡要說明 4.軟件設計框圖及程序清單5.設計結果和體會(包括遇到的問題及解決的方法) 四、設計原理我們以背景霓虹燈的一種顯示效果為例,介紹控制霓虹燈顯示的基本原理。設有一排 n 段水平排列的霓虹燈,某種顯示方式為從左到右每0.2 秒逐個點亮。其控制過程如下: 若以“ 1 ”代表霓虹燈點亮,以“ 0 ”代表霓虹燈熄滅,則開始時刻, n 段霓虹燈的控制信號均為“ 0 ”,隨后,控制器將一幀 n 個數據送至 n 段霓虹燈的控制端,其中,最左邊的一段霓虹燈對應的控制數據為“ 1 ”,其余的數據均為零,即 1000 … 000 。當 n 個數據送完以后,控制器停止送數,保留這種狀態(定時) 0.2 秒,此時,第 1 段霓虹燈被點亮,其余霓虹燈熄滅。隨后,控制器又在極短的時間內將數據 1100 … 000 送至霓虹燈的控制端,并定時 0.2 秒,這段時間,前兩段霓虹燈被點亮。由于送數據的過程很快,我們觀測到的效果是第一段霓虹燈被點亮 0.2 秒后,第 2 段霓虹燈接著被點亮,即每隔 0.2 秒顯示一幀圖樣。如此下去,最后控制器將數據 1111 … 111 送至 n 段霓虹燈的控制端,則 n 段霓虹燈被全部點亮。 只要改變送至每段霓虹燈的數據,即可改變霓虹燈的顯示方式,顯然,我們可以通過合理地組合數據(編程)來得到霓虹燈的不同顯示方式。 五、總體方案論證分析系統設計思路如下:1) 采集8位開關輸入信號,若輸入數據為0時,將其修改為1。確定輸入的硬件接口電路。采樣輸入開關量,并存入NUM的軟件程序段。2) 以12個燈依次點亮為例(即燈光控制模式M1),考慮與其相應的燈光顯示代碼數據。確定顯示代碼數據輸出的接口電路。輸出一個同期顯示代碼的軟件程序段(暫不考慮時隙的延時要求)。3) 應用定時中斷服務和NUM數據,實現t=N×50ms的方法。4) 實現某一種模式燈光顯示控制中12個時隙一個周期,共重復四次的控制方法。要求在初始化時采樣開關輸入數據NUM,并以此控制每一時隙的延時時間;在每一時隙結束時,檢查有無鍵按下,若是退出鍵按下,則結束燈光控制,返回DOS系統,若是其他鍵就返回主菜單,重新輸入控制模式數據。5) 通過人機對話,輸入8種燈光顯示控制模式的任意個數、任意次序連接組合的控制模式數據串(以ENTER鍵結尾)。對輸入的數據進行檢查,若數據都在1 - 8之間,則存入INBUF;若有錯誤,則通過屏幕顯示輸入錯誤,準備重新輸入燈光顯示控制模式數據。6) 依次讀取INBUF中的控制模式數據進行不同模式的燈光顯示控制,在沒有任意鍵按下的情況下,系統從第一個控制模式數據開始,順序工作到最后一個控制模式數據后,又返回到第一個控制模式數據,不斷重復循環進行燈光顯示控制。7) 本系統的軟件在總體上有兩部份,即主程序(MAIN)和實時中斷服務程序(INTT)。討論以功能明確、相互界面分割清晰的軟件程序模塊化設計方法。即確定有關功能模塊,并畫出以功能模塊表示的主程序(MAIN)流程框圖和定時中斷服務程序的流程框圖。 六、硬件電路設計 以微機實驗平臺和PC機資源為硬件設計的基礎,不需要外加電路。主要利用了以下的資源:1.8255并行口電路8255并行口電路主要負責數據的輸入與輸出,可以輸出數據控制發光二極管的亮滅和讀取乒乓開關的數據。實驗時可以將8255的A口、B口和一組發光二極管相連,C口和乒乓開關相連。2.8253定時/計數器8253定時/計數器和8259中斷控制器一起實現時隙定時。本設計的定時就是采用的t=N×50ms的方法,50ms由8253定時/計數器的計數器0控制定時,N是在中斷服務程序中軟件計時。8253的OUT0接到IRQ2,產生中斷請求信號。8253定時/計數器定時結束會發出中斷信號,進入中斷服務程序。3.PC機資源本設計除了利用PC機作為控制器之外,還利用了PC機的鍵盤和顯示器。鍵盤主要是輸入控制模式數據,顯示器就是顯示提示信息。 七、軟件設計 軟件主要分為主程序(MAIN)和中斷服務程序(INTT),主程序包含系統初始化、讀取乒乓開關、讀取控制模式數據以及按鍵處理等模塊。中斷服務程序主要是定時時間到后根據控制模式數據點亮相應的發光二極管。1.主程序主程序的程序流程圖如圖1所示。
上傳時間: 2014-04-05
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單片機音樂中音調和節拍的確定方法:調號-音樂上指用以確定樂曲主音高度的符號。很明顯一個八度就有12個半音。A、B、C、D、E、F、G。經過聲學家的研究,全世界都用這些字母來表示固定的音高。比如,A這個音,標準的音高為每秒鐘振動440周。 升C調:1=#C,也就是降D調:1=BD;277(頻率)升D調:1=#D,也就是降E調:1=BE;311升F調:1=#F,也就是降G調:1=BG;369升G調:1=#G,也就是降A調:1=BA;415升A調:1=#A,也就是降B調:1=BB。466,C 262 #C277 D 294 #D(bE)311 E 330 F 349 #F369 G 392 #G415A 440. #A466 B 494 所謂1=A,就是說,這首歌曲的“導”要唱得同A一樣高,人們也把這首歌曲叫做A調歌曲,或叫“唱A調”。1=C,就是說,這首歌曲的“導”要唱得同C一樣高,或者說“這歌曲唱C調”。同樣是“導”,不同的調唱起來的高低是不一樣的。各調的對應的標準頻率為: 單片機演奏音樂時音調和節拍的確定方法 經常看到一些剛學單片機的朋友對單片機演奏音樂比較有興趣,本人也曾是這樣。在此,本人將就這方面的知識做一些簡介,但愿能對單片機演奏音樂比較有興趣而又不知其解的朋友能有所啟迪。 一般說來,單片機演奏音樂基本都是單音頻率,它不包含相應幅度的諧波頻率,也就是說不能象電子琴那樣能奏出多種音色的聲音。因此單片機奏樂只需弄清楚兩個概念即可,也就是“音調”和“節拍”。音調表示一個音符唱多高的頻率,節拍表示一個音符唱多長的時間。 在音樂中所謂“音調”,其實就是我們常說的“音高”。在音樂中常把中央C上方的A音定為標準音高,其頻率f=440Hz。當兩個聲音信號的頻率相差一倍時,也即f2=2f1時,則稱f2比f1高一個倍頻程, 在音樂中1(do)與 ,2(來)與 ……正好相差一個倍頻程,在音樂學中稱它相差一個八度音。在一個八度音內,有12個半音。以1—i八音區為例, 12個半音是:1—#1、#1—2、2—#2、#2—3、3—4、4—#4,#4—5、5一#5、#5—6、6—#6、#6—7、7—i。這12個音階的分度基本上是以對數關系來劃分的。如果我們只要知道了這十二個音符的音高,也就是其基本音調的頻率,我們就可根據倍頻程的關系得到其他音符基本音調的頻率。 知道了一個音符的頻率后,怎樣讓單片機發出相應頻率的聲音呢?一般說來,常采用的方法就是通過單片機的定時器定時中斷,將單片機上對應蜂鳴器的I/O口來回取反,或者說來回清零,置位,從而讓蜂鳴器發出聲音,為了讓單片機發出不同頻率的聲音,我們只需將定時器予置不同的定時值就可實現。那么怎樣確定一個頻率所對應的定時器的定時值呢?以標準音高A為例: A的頻率f = 440 Hz,其對應的周期為:T = 1/ f = 1/440 =2272μs 由上圖可知,單片機上對應蜂鳴器的I/O口來回取反的時間應為:t = T/2 = 2272/2 = 1136μs這個時間t也就是單片機上定時器應有的中斷觸發時間。一般情況下,單片機奏樂時,其定時器為工作方式1,它以振蕩器的十二分頻信號為計數脈沖。設振蕩器頻率為f0,則定時器的予置初值由下式來確定: t = 12 *(TALL – THL)/ f0 式中TALL = 216 = 65536,THL為定時器待確定的計數初值。因此定時器的高低計數器的初值為: TH = THL / 256 = ( TALL – t* f0/12) / 256 TL = THL % 256 = ( TALL – t* f0/12) %256 將t=1136μs代入上面兩式(注意:計算時應將時間和頻率的單位換算一致),即可求出標準音高A在單片機晶振頻率f0=12Mhz,定時器在工作方式1下的定時器高低計數器的予置初值為 : TH440Hz = (65536 – 1136 * 12/12) /256 = FBH TL440Hz = (65536 – 1136 * 12/12)%256 = 90H根據上面的求解方法,我們就可求出其他音調相應的計數器的予置初值。 音符的節拍我們可以舉例來說明。在一張樂譜中,我們經常會看到這樣的表達式,如1=C 、1=G …… 等等,這里1=C,1=G表示樂譜的曲調,和我們前面所談的音調有很大的關聯, 、 就是用來表示節拍的。以 為例加以說明,它表示樂譜中以四分音符為節拍,每一小結有三拍。比如: 其中1 、2 為一拍,3、4、5為一拍,6為一拍共三拍。1 、2的時長為四分音符的一半,即為八分音符長,3、4的時長為八分音符的一半,即為十六分音符長,5的時長為四分音符的一半,即為八分音符長,6的時長為四分音符長。那么一拍到底該唱多長呢?一般說來,如果樂曲沒有特殊說明,一拍的時長大約為400—500ms 。我們以一拍的時長為400ms為例,則當以四分音符為節拍時,四分音符的時長就為400ms,八分音符的時長就為200ms,十六分音符的時長就為100ms。可見,在單片機上控制一個音符唱多長可采用循環延時的方法來實現。首先,我們確定一個基本時長的延時程序,比如說以十六分音符的時長為基本延時時間,那么,對于一個音符,如果它為十六分音符,則只需調用一次延時程序,如果它為八分音符,則只需調用二次延時程序,如果它為四分音符,則只需調用四次延時程序,依次類推。通過上面關于一個音符音調和節拍的確定方法,我們就可以在單片機上實現演奏音樂了。具體的實現方法為:將樂譜中的每個音符的音調及節拍變換成相應的音調參數和節拍參數,將他們做成數據表格,存放在存儲器中,通過程序取出一個音符的相關參數,播放該音符,該音符唱完后,接著取出下一個音符的相關參數……,如此直到播放完畢最后一個音符,根據需要也可循環不停地播放整個樂曲。另外,對于樂曲中的休止符,一般將其音調參數設為FFH,FFH,其節拍參數與其他音符的節拍參數確定方法一致,樂曲結束用節拍參數為00H來表示。下面給出部分音符(三個八度音)的頻率以及以單片機晶振頻率f0=12Mhz,定時器在工作方式1下的定時器高低計數器的予置初值 : C調音符 頻率Hz 262 277 293 311 329 349 370 392 415 440 466 494TH/TL F88B F8F2 F95B F9B7 FA14 FA66 FAB9 FB03 FB4A FB8F FBCF FC0BC調音符 1 1# 2 2# 3 4 4# 5 5# 6 6# 7頻率Hz 523 553 586 621 658 697 739 783 830 879 931 987TH/TL FC43 FC78 FCAB FCDB FD08 FD33 FD5B FD81 FDA5 FDC7 FDE7 FE05C調音符 頻率Hz 1045 1106 1171 1241 1316 1393 1476 1563 1658 1755 1860 1971TH/TL FB21 FE3C FE55 FE6D FE84 FE99 FEAD FEC0 FE02 FEE3 FEF3 FF02
上傳時間: 2013-10-20
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微型計算機課程設計論文—通用微機發聲程序的匯編設計 本文講述了在微型計算機中利用可編程時間間隔定時器的通用發聲程序設計,重點講述了程序的發聲原理,節拍的產生,按節拍改變的動畫程序原理,并以設計一個簡單的樂曲評分程序為引子,分析程序設計的細節。關鍵字:微機 8253 通用發聲程序 動畫技術 直接寫屏 1. 可編程時間間隔定時器8253在通用個人計算機中,有一個可編程時間間隔定時器8253,它能夠根據程序提供的計數值和工作方式,產生各種形狀和各種頻率的計數/定時脈沖,提供給系統各個部件使用。本設計是利用計算機控制發聲的原理,編寫演奏樂曲的程序。 在8253/54定時器內部有3個獨立工作的計數器:計數器0,計數器1和計數器2,每個計數器都分配有一個斷口地址,分別為40H,41H和42H.8253/54內部還有一個公用的控制寄存器,端地址為43H.端口地址輸入到8253/54的CS,AL,A0端,分別對3個計數器和控制器尋址. 對8353/54編程時,先要設定控制字,以選擇計數器,確定工作方式和計數值的格式.每計數器由三個引腳與外部聯系,見教材第320頁圖9-1.CLK為時鐘輸入端,GATE為門控信號輸入端,OUT為計數/定時信號輸入端.每個計數器中包含一個16位計數寄存器,這個計數器時以倒計數的方式計數的,也就是說,從計數初值逐次減1,直到減為0為止. 8253/54的三個計數器是分別編程的,在對任一個計數器編程時,必須首先講控制字節寫入控制寄存器.控制字的作用是告訴8253/54選擇哪個計數器工作,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,向選定的計數器輸入一個計數初值,因為這個計數值可以是8為的,也可以是16為的,而8253/5的數據總線是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例子,將計數器2設定為方式3,(關于計數器的工作方式參閱教材第325—330頁)計數初值為65536. MOV AL,10110110B ;選擇計數器2,按方式3工作,計數值是二進制格式 OUT 43H,AL ; j將控制字送入控制寄存器 MOV AL,0 ;計數初值為0 OUT 42H,AL ;將計數初值的低字節送入計數器2 OUT 42H,AL ;將計數初值的高字節送入計數器2 在IBM PC中8253/54的三個時鐘端CLK0,CLK1和CLK2的輸入頻率都是1.1931817MHZ. PC機上的大多數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.關于8255A的結構和工作原理及應用舉例參閱教材第340—373頁.教材第364頁的”PC/XT機中的揚聲器接口電路”一節介紹了揚聲器的驅動原理,并給出了通用發聲程序.本設計正是基于這個原理,通過編程,控制加到揚聲器上的信號的頻率,奏出樂曲的.2.發聲程序的設計下面是能產生頻率為f的通用發聲程序:MOV AL, 10110110B ;8253控制字:通道2,先寫低字節,后寫高字節 ;方式3,二進制計數OUT 43H, AL ;寫入控制字MOV DX, 0012H ;被除數高位MOV AX, 35DEH ;被除數低位 DIV ID ;求計數初值n,結果在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的內容MOV AH, AL ;保護B口的原狀態OR AL, 03H ;使B口后兩位置1,其余位保留OUT 61H,AL ;接通揚聲器,使它發聲
上傳時間: 2013-10-17
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單片機基礎知識單片機的外部結構:1、 DIP40雙列直插;2、 P0,P1,P2,P3四個8位準雙向I/O引腳;(作為I/O輸入時,要先輸出高電平)3、 電源VCC(PIN40)和地線GND(PIN20);4、 高電平復位RESET(PIN9);(10uF電容接VCC與RESET,即可實現上電復位)5、 內置振蕩電路,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;(運行單片機內部ROM中的程序)7、 P3支持第二功能:RXD、TXD、INT0、INT1、T0、T1 單片機內部I/O部件:(所為學習單片機,實際上就是編程控制以下I/O部件,完成指定任務)1、 四個8位通用I/O端口,對應引腳P0、P1、P2和P3;2、 兩個16位定時計數器;(TMOD,TCON,TL0,TH0,TL1,TH1)3、 一個串行通信接口;(SCON,SBUF)4、 一個中斷控制器;(IE,IP)針對AT89C52單片機,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系列單片機的C語言擴展變量類型。 C語言編程基礎:1、 十六進制表示字節0x5a:二進制為01011010B;0x6E為01101110。2、 如果將一個16位二進數賦給一個8位的字節變量,則自動截斷為低8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 ); 表示無限執行該語句,即死循環。語句后的分號表示空循環體,也就是{;}第一章 單片機最小應用系統:單片機最小系統的硬件原理接線圖:1、 接電源:VCC(PIN40)、GND(PIN20)。加接退耦電容0.1uF2、 接晶體:X1(PIN18)、X2(PIN19)。注意標出晶體頻率(選用12MHz),還有輔助電容30pF3、 接復位:RES(PIN9)。接上電復位電路,以及手動復位電路,分析復位工作原理4、 接配置:EA(PIN31)。說明原因。第二章 基本I/O口的應用第三章 顯示驅動第七章 串行接口應用
標簽: 單片機
上傳時間: 2013-10-30
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單片機應用技術選編(3) 目錄 第一章 單片機的綜合應用技術1.1 8098單片機存儲器的擴展技術1.2 87C196KC單片機的DMA功能1.3 MCS?96系列單片機高精度接口設計1.4 利用PC機的8096軟件開發系統1.5 EPROM模擬器及其應用1.6 MCS?51智能反匯編軟件的設計與實現1.7 MCS?51系列軟件設計與調試中一個值得注意的問題1.8 PL/M語言在微機開發系統中的應用特性1.9 MCS?51單片機開發系統中的斷點產生1.10 C語言實型數與單片機浮點數之間數據格式的轉換1.11 微機控制系統初始化問題探討1.12 MCS?51中斷系統中的復位問題1.13 工業控制軟件的編程原則與編程技巧1.14 CMOS微處理器的功耗特性及其功耗控制原理和應用1.15 基于PLL技術的A/D、D/A轉換器的設計1.16 智能儀器監控程序的模塊化設計1.17 用軟件邏輯開關實現單片機的地址重疊使用1.18 8259A可編程中斷控制器與8031單片機接口電路及編程1.19 NSC810及其在各種微處理機中的應用1.20 MC146818在使用中的幾個問題1.21 交流伺服系統中采用8155兼作雙口信箱存儲器的雙微機結構1.22 實用漢字庫芯片的制作 第二章 新一代存儲器及邏輯器件2.1 新一代非易失性記憶元件--閃爍存儲器2.2 Flash存儲器及應用2.3 隨機靜態存儲器HM628128及應用2.4 非揮發性隨機存儲器NOVRAM2.5 ASIC的設計方法和設計工具2.6 GAL器件的編程方法及其應用2.7 第三代可編程邏輯器件--高密EPLD輯器件EPLDFPGA設計轉換 第三章 數據采集、前向通道與測量技術 3.1 溫度傳感器通道接口技術 3.2 LM135系列精密溫度傳感器的原理和應用 3.3 儀表放大器AD626的應用 3.4 5G7650使用中應注意的問題 3.5 用集成運算放大器構成電荷放大器組件 3.6 普通光電耦合器的線性應用 3.7 高線性光耦合型隔離放大器的研制 3.8 一種隔離型16位單片機高精度模擬量接口3.9 單片16位A/D轉換器AD7701及其與8031單片機的串行接口3.10 雙積分型A/D轉換器與MCS?51系列單片機接口的新方法3.11 8031單片機與AD574A/D轉換器的最簡接口3.12 8098單片機A/D轉換接口及其程序設計3.13 提高A/D轉換器分辨率的實用方案3.14 用CD4051提高8098單片機內10位A/D轉換器分辨率的方法3.15 單片機實現16位高速積分式A/D轉換器3.16 434位A/D轉換器MAX133(134)的原理及應用3.17 AD574A應用中應注意的問題 3.18 CC14433使用中應注意的問題 3.19 高精度寬范圍數據采集系統的溫度補償途徑 3.20 縮短ICL7135A/D采樣程序時間的一種方法 3.21 用單片機實現的數字式自動增益控制 3.22 自動量程轉換電路 3.23 雙積分型A/D的自動量程切換電路 3.24 常用雙積分型A/D轉換器自換程功能的擴展3.25 具有自動量程轉換功能的單片機A/D接口3.26 混合型數據采集器SDM857的功能與應用3.27 高速數據采集系統的傳輸接口3.28 SJ2000方向鑒別位移脈寬頻率檢測多用途專用集成電路3.29 多路高速高精度F/D專用集成電路3.30 數控帶通濾波器的實現及其典型應用 第四章 控制系統與后向通道接口技術4.1 模糊邏輯與模糊控制4.2 自動控制技術的新發展--模糊控制技術4.3 模糊控制表的確定原則4.4 變結構模糊控制系統的實驗研究4.5 新型集成模糊數據相關器NLX1124.6 功率固態繼電器的應用4.7 雙向功率MOS固態繼電器4.8 SSR小型固態繼電器與PSSR功率參數固態繼電器4.9 JGD型多功能固態繼電器的原理和應用4.10 光電耦合器在晶閘管觸發電路中的應用4.11 一種廉價的12位D/A轉換器AD667及接口4.12 利用單片機構成高精度PWM式12位D/A4.13 三相高頻PWM模塊SLE45204.14 專用集成電路TCA785及其應用4.15 單片溫度控制器LM3911的應用4.16 工業測控系統軟件設計的若干問題研究 第五章 人機對話通道接口技術5.1 廉價實用的8×8鍵盤5.2 單片機遙控鍵盤接口5.3 對8279鍵盤顯示接口的改進5.4 用單片機8031的七根I/O線實現對鍵盤與顯示器的控制5.5 通用8位LED數碼管驅動電路ICM7218B5.6 利用條圖顯示驅動器LM3914組成100段LED顯示器的方法5.7 液晶顯示器的多極驅動方式5.8 點陣式液晶顯示屏的構造與應用5.9 點陣式液晶顯示器圖形程序設計5.10 DMF5001N點陣式液晶顯示器和8098單片機的接口技術5.11 8098單片機與液晶顯示控制器HD61830接口5.12 利用PL/M語言對點陣式液晶顯示器進行漢字程序設計5.13 語音合成器TMS 5220的開發與應用5.14 制作T6668語音系統的一些技術問題5.15 單片機、單板機在屏顯系統中的應用 第六章 多機通訊網絡與遙控技術6.1 用雙UART構成的可尋址遙測點裝置--兼談如何組成系統6.2 IBM?PC微機與8098單片機的多機通訊6.3 80C196單片機與IBM?PC機的串行通訊6.4 IBM?PC與MCS?51多機通訊的研究6.5 半雙工方式傳送的單片機多機通信接口電路及軟件設計6.6 單片機與IBM/PC機通訊的新型接口及編程6.7 用光耦實現一點對多點的總線式通訊電路6.8 用EPROM作為通訊變換器實現多機通訊6.9 ICL232單電源雙RS?232發送/接收器及其應用6.10 DTMF信號發送/接收電路芯片MT8880及應用6.11 通用紅外線遙控系統6.12 8031單片機在遙控解碼方面的應用 第七章 電源、電壓變換及電源監視7.1 用于微機控制系統的高可靠性供電方法7.2 80C31單片機防掉電和抗干擾電源的設計7.3 可編程基準電壓源7.4 電源電壓監視器件M81953B7.5 檢出電壓可任意設定的電源電壓監測器7.6 低壓降(LDO?Low Drop?Out)穩壓器7.7 LM317三端可調穩壓器應用二例7.8 三端集成穩壓器的擴流應用 第八章 可靠性與抗干擾技術8.1 數字電路的可靠性設計實踐與體會8.2 單片機容錯系統的設計與實現8.3 微機測控系統的接地、屏蔽和電源供給8.4 ATE的抗干擾及接地技術8.5 微處理器監控電路MAX690A/MAX692A8.6 電測儀表電路的實用抗干擾技術8.7 工業鍍鋅電阻爐溫度控制機的抗干擾措施8.8 一種簡單的抗干擾控制算法 ? 第九章 綜合應用實例9.1 蔬菜灌溉相關參數的自動檢測9.2 MH?214溶解氧測定儀9.3 COP840C單片機在液晶線控空調電腦控制器中的應用9.4 單片機在電飯煲中的應用9.5 用PIC單片機制作電扇自然風發生器 第十章 文章摘要 一、 單片機的綜合應用技術1.1 摩托羅拉8位單片機的應用和開發1.2 NS公司的COP800系列8位單片機1.3 M68HC11與MCS?51單片機功能比較1.4 8098單片機8M存儲空間的擴展技術1.5 80C196KC單片機的外部設備事件服務器1.6 一種多進程實時控制系統的軟件設計1.7 開發單片機的結構化高級語言PL/M?961.8 應用軟件開發中的菜單接口技術1.9 單片機用戶系統EPROM中用戶程序的剖析方法1.10 BJS?98硬件、軟件典型實驗1.11 FORTH語言系統的開發應用1.12 在Transputer系統上用并行C語言編程的特點1.13 一種軟件擴展8031內部計數器簡易方法1.14 MCS 51系列單片機功能測試方法研究1.15 用CD 4520B設計對稱輸出分頻器的方法1.16 多路模擬開關CC 4051功能擴展方法1.17 條形碼技術及其應用系統的設計與實現? 二、 新一代存儲器及邏輯器件2.1 一種多功能存儲器M6M 72561J2.2 串行E2PROM及其在智能儀器中的應用2.3 新型高性能的AT24C系列串行E2PROM2.4 2K~512K EPROM編程卡2.5 電子盤的設計與實現2.6 NS GAL器件的封裝標簽、類型代碼和編程結構間的關系 三、數據采集、前向通道與測量技術3.1 儀器用精密運放CA3193的應用3.2 集成電壓?電流轉換器XTR100的應用3.3 瞬時浮點放大器及應用3.4 隔離放大器289J及其應用3.5 ICS?300系列新型加速度傳感器3.6 一種實用的壓力傳感器接口電路3.7 霍爾傳感器的應用3.8 一種對多個傳感器進行調理的方法3.9 兩線制壓力變送器3.10 小信號雙線變送器XTR101的使用3.11 兩線長距離頻率傳輸壓力變送器的設計3.12 測溫元件AD590及其應用3.13 熱敏電阻應用動態3.14 一種組合式A/D、D/A轉換器的設計3.15 一種復合式A/D轉換器3.16 TLC549串行輸出ADC及其應用3.17 提高A/D轉換精度的方法--雙通道A/D轉換3.18 模數轉換器ICL7135的0~3.9999V顯示3.19 微型光耦合器3.20 一種高精度的分壓器電路3.21 利用單片機軟件作熱電偶非線性補償3.22 三線制RTD測量電路及應用中要注意的問題3.23 微伏信號高精度檢測中極易被忽略的問題3.24 寬范圍等分辨率精密測量法3.25 傳感器在線校準系統3.26 一種高精度的熱敏電阻測溫電路3.27 超聲波專用集成電路LM1812的原理與應用3.28 旋轉變壓器數字化檢測及其在8098單片機控制伺服系統中的應用3.29 單片集成兩端式感溫電流源AD590在溫度測控系統中的應用?3.30 數字示波器和單片機構成的自動測試系統3.31 霍爾效應式功率測量研究 四、 控制系統與后向通道接口技術4.1 模糊邏輯與模糊控制(實用模糊控制講座之一)4.2 紅綠燈模糊控制器(實用模糊控制講座之二)4.3 國外模糊技術新產品4.4 交流串級調速雙環模糊PI單片機控制系統4.5 時序控制專用集成電路LT156及其應用4.6 電池充電控制集成電路4.7 雙向晶閘管4.8 雙向可控硅的自觸發電路及其應用4.9 微處理器晶閘管頻率自適應觸發器4.10 F18系列晶閘管模塊介紹4.11 集成電路UAA4002的原理及應用4.12 IGBT及其驅動電路4.13 TWH8751應用集錦4.14 結構可變式計算機工業控制系統設計4.15 單片機控制的音響編輯器 五、 人機對話通道接口技術5.1 5×7點陣LED智能顯示器的應用5.2 基于8031串行口的LED電子廣告牌5.3 點陣液晶顯示控制器與計算機的接口技術5.4 單片機控制可編程液晶顯示系統5.5 大規模語言集成電路應用綜述5.6 最新可編程語言集成電路MSSIO61的應用5.7 用PC打印機接口擴展并行接口 六、 多機系統、網絡與遙控技術6.1 用8098單片機構成的分布式測溫系統6.2 平衡接口EIA?422和EIA485設計指南6.3 I2C BUS及其系統設計6.4 摩托羅拉可尋址異步接受/發送器6.5 用5V供電的RS232C接口芯片6.6 四通道紅外遙控器6.7 TA7333P和TA7657P的功能及應用 七、 電源、電壓變換及電源監視7.1 單片機控制的可控硅三相電源調壓穩壓技術7.2 集成開關電源控制器MC34063的原理及應用7.3 LM299精密基準電壓源7.4 集成過壓保護器的應用7.5 3V供電的革命7.6 HMOS微機的超低電源電壓運行技術 八、 可靠性與抗干擾設計8.1 淺談艦船電磁兼容與可靠性 九、 綜合應用實例9.1 8098單片機交流電氣參數測試系統的設計和應用9.2 主軸回轉誤差補償控制器9.3 FWK?A型大功率發射臺微機控制系統9.4 高性能壓控振蕩型精密波形發生器ICL8038及應用9.5 單片機COP 840C在洗碗機中的應用
上傳時間: 2013-11-10
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九.輸入/輸出保護為了支持多任務,80386不僅要有效地實現任務隔離,而且還要有效地控制各任務的輸入/輸出,避免輸入/輸出沖突。本文將介紹輸入輸出保護。 這里下載本文源代碼。 <一>輸入/輸出保護80386采用I/O特權級IPOL和I/O許可位圖的方法來控制輸入/輸出,實現輸入/輸出保護。 1.I/O敏感指令輸入輸出特權級(I/O Privilege Level)規定了可以執行所有與I/O相關的指令和訪問I/O空間中所有地址的最外層特權級。IOPL的值在如下圖所示的標志寄存器中。 標 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許可位圖規定了I/O空間中的哪些地址可以由在任何特權級執行的程序所訪問。I/O許可位圖在任務狀態段TSS中。 I/O敏感指令 指令 功能 保護方式下的執行條件 CLI 清除EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL STI 設置EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL IN 從I/O地址讀出數據 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地址寫數據 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,并且只有在滿足所列條件時才可以執行,所以把它們稱為I/O敏感指令。從表中可見,當前特權級不在I/O特權級外層時,可以正常執行所列的全部I/O敏感指令;當特權級在I/O特權級外層時,執行CLI和STI指令將引起通用保護異常,而其它四條指令是否能夠被執行要根據訪問的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行,那么將引起出錯碼為0的通用保護異常。 由于每個任務使用各自的EFLAGS值和擁有自己的TSS,所以每個任務可以有不同的IOPL,并且可以定義不同的I/O許可位圖。注意,這些I/O敏感指令在實模式下總是可執行的。 2.I/O許可位圖如果只用IOPL限制I/O指令的執行是很不方便的,不能滿足實際要求需要。因為這樣做會使得在特權級3執行的應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。實際需要與此剛好相反,只允許任務甲的應用程序訪問部分I/O地址,只允許任務乙的應用程序訪問另一部分I/O地址,以避免任務甲和任務乙在訪問I/O地址時發生沖突,從而避免任務甲和任務乙使用使用獨享設備時發生沖突。 因此,在IOPL的基礎上又采用了I/O許可位圖。I/O許可位圖由二進制位串組成。位串中的每一位依次對應一個I/O地址,位串的第0位對應I/O地址0,位串的第n位對應I/O地址n。如果位串中的第位為0,那么對應的I/O地址m可以由在任何特權級執行的程序訪問;否則對應的I/O地址m只能由在IOPL特權級或更內層特權級執行的程序訪問。如果在I/O外層特權級執行的程序訪問位串中位值為1的位所對應的I/O地址,那么將引起通用保護異常。 I/O地址空間按字節進行編址。一條I/O指令最多可涉及四個I/O地址。在需要根據I/O位圖決定是否可訪問I/O地址的情況下,當一條I/O指令涉及多個I/O地址時,只有這多個I/O地址所對應的I/O許可位圖中的位都為0時,該I/O指令才能被正常執行,如果對應位中任一位為1,就會引起通用保護異常。 80386支持的I/O地址空間大小是64K,所以構成I/O許可位圖的二進制位串最大長度是64K個位,即位圖的有效部分最大為8K字節。一個任務實際需要使用的I/O許可位圖大小通常要遠小于這個數目。 當前任務使用的I/O許可位圖存儲在當前任務TSS中低端的64K字節內。I/O許可位圖總以字節為單位存儲,所以位串所含的位數總被認為是8的倍數。從前文中所述的TSS格式可見,TSS內偏移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8K字節,所以開始偏移應小于56K,但必須大于等于104,因為TSS中前104字節為TSS的固定格式,用于保存任務的狀態。 1.I/O訪問許可檢查細節保護模式下處理器在執行I/O指令時進行許可檢查的細節如下所示。 (1)若CPL<=IOPL,則直接轉步驟(8);(2)取得I/O位圖開始偏移;(3)計算I/O地址對應位所在字節在I/O許可位圖內的偏移;(4)計算位偏移以形成屏蔽碼值,即計算I/O地址對應位在字節中的第幾位;(5)把字節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,則產生出錯碼為0的通用保護故障;(6)若不越界,則從位圖中讀對應字節及下一個字節;(7)把讀出的兩個字節與屏蔽碼進行與運算,若結果不為0表示檢查未通過,則產生出錯碼為0的通用保護故障;(8)進行I/O訪問。設某一任務的TSS段如下: TSSSEG SEGMENT PARA USE16 TSS <> ;TSS低端固定格式部分 DB 8 DUP(0) ;對應I/O端口00H—3FH DB 10000000B ;對應I/O端口40H—47H DB 01100000B ;對用I/O端口48H—4FH DB 8182 DUP(0ffH) ;對應I/O端口50H—0FFFFH DB 0FFH ;位圖結束字節TSSLen = $TSSSEG ENDS 再假設IOPL=1,CPL=3。那么如下I/O指令有些能正常執行,有些會引起通用保護異常: in al,21h ;(1)正常執行 in al,47h ;(2)引起異常 out 20h,al ;(3)正常實行 out 4eh,al ;(4)引起異常 in al,20h ;(5)正常執行 out 20h,eax ;(6)正常執行 out 4ch,ax ;(7)引起異常 in ax,46h ;(8)引起異常 in eax,42h ;(9)正常執行 由上述I/O許可檢查的細節可見,不論是否必要,當進行許可位檢查時,80386總是從I/O許可位圖中讀取兩個字節。目的是為了盡快地執行I/O許可檢查。一方面,常常要讀取I/O許可位圖的兩個字節。例如,上面的第(8)條指令要對I/O位圖中的兩個位進行檢查,其低位是某個字節的最高位,高位是下一個字節的最低位。可見即使只要檢查兩個位,也可能需要讀取兩個字節。另一方面,最多檢查四個連續的位,即最多也只需讀取兩個字節。所以每次要讀取兩個字節。這也是在判別是否越界時再加1的原因。為此,為了避免在讀取I/O許可位圖的最高字節時產生越界,必須在I/O許可位圖的最后填加一個全1的字節,即0FFH。此全1的字節應填加在最后一個位圖字節之后,TSS界限范圍之前,即讓填加的全1字節在TSS界限之內。 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TSS的界限大于I/O許可位圖開始偏移加8K時,I/O許可位圖的有效部分就有8K字節,I/O許可檢查全部根據全部根據該位圖進行。當TSS的界限不大于I/O許可位圖開始偏移加8K時,I/O許可位圖有效部分就不到8K字節,于是對較小I/O地址訪問的許可檢查根據位圖進行,而對較大I/O地址訪問的許可檢查總被認為不可訪問而引起通用保護故障。因為這時會發生字節越界而引起通用保護異常,所以在這種情況下,可認為不足的I/O許可位圖的高端部分全為1。利用這個特點,可大大節約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>重要標志保護輸入輸出的保護與存儲在標志寄存器EFLAGS中的IOPL密切相關,顯然不能允許隨便地改變IOPL,否則就不能有效地實現輸入輸出保護。類似地,對EFLAGS中的IF位也必須加以保護,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中的這三個字段的處理比較特殊,只有在較高特權級執行的程序才能執行IRET、POPF、CLI和STI等指令改變它們。下表列出了不同特權級下對這三個字段的處理情況。 不同特權級對標志寄存器特殊字段的處理 特權級 VM標志字段 IOPL標志字段 IF標志字段 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,只有在特權級0執行的程序才可以修改IOPL位及VM位;只能由相對于IOPL同級或更內層特權級執行的程序才可以修改IF位。與CLI和STI指令不同,在特權級不滿足上述條件的情況下,當執行POPF指令和IRET指令時,如果試圖修改這些字段中的任何一個字段,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指令所壓入的標志中的VM位總為0。 <三>演示輸入輸出保護的實例(實例九)下面給出一個用于演示輸入輸出保護的實例。演示內容包括:I/O許可位圖的作用、I/O敏感指令引起的異常和特權指令引起的異常;使用段間調用指令CALL通過任務門調用任務,實現任務嵌套。 1.演示步驟實例演示的內容比較豐富,具體演示步驟如下:(1)在實模式下做必要準備后,切換到保護模式;(2)進入保護模式的臨時代碼段后,把演示任務的TSS段描述符裝入TR,并設置演示任務的堆棧;(3)進入演示代碼段,演示代碼段的特權級是0;(4)通過任務門調用測試任務1。測試任務1能夠順利進行;(5)通過任務門調用測試任務2。測試任務2演示由于違反I/O許可位圖規定而導致通用保護異常;(6)通過任務門調用測試任務3。測試任務3演示I/O敏感指令如何引起通用保護異常;(7)通過任務門調用測試任務4。測試任務4演示特權指令如何引起通用保護異常;(8)從演示代碼轉臨時代碼,準備返回實模式;(9)返回實模式,并作結束處理。
上傳時間: 2013-12-11
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摘要:設計并實現了一個USB/EPP 轉接系統,給出其硬件設計方案并討論了相關技術細節, 使其實現USB 接口到EPP接口的相互數據轉發。使僅具有EPP 接口的傳統儀器設備借助于USB/EPP 轉接系統擁有USB 總線所提供的即插即用和設備插架特性, 方便其通過USB 接口靈活接入同時擁有多個外設的計算機主機系統。關鍵詞:USB;EPP;轉接系統中圖分類號:TP368.3 文獻標識碼:A文章編號:1008- 0570(2005)11- 2- 0166- 03 在傳統的I/O 模式中,計算機外設通常映射為CPU 中固定I/O 地址,要求由主機分配一個指定的IRQ 中斷請求。由于PC 機的端口和中斷資源有限,因而使外設的可擴展性受到局限;同時,隨著電腦應用的拓展,PC 機的外設接口越來越多,外設對系統資源的獨占性也容易導致系統資源沖突。由于各種外部設備不斷增加,容易導致各種I/O 沖突。由Intel、Compaq、Microsoft、IBM等廠商所提出的USB 總線標準,基于即插即用和設備插架技術,設備接入時不影響應用程序的運行,具有良好的可擴充性和擴展的方便性。目前USB 協議已經發展到了最新的2.0 版本,可支持峰值傳輸速率為480Mbps 的高速外設,可提供4~8 個USB 2.0 接口,同時通過USB 集線器(HUB)的擴展還可以支持多達127 個外設同時連接,基本上解決了各種外設同時存在同時使用的所有問題。基于USB 接口的上述優點,目前的計算機,特別是筆記本計算機基本上都只配備USB 接口,而取消了傳統的串口和并口,這對那些以前購置的需要與計算機進行通信而只有串口或并口的各種儀器的繼續使用造成了極大的障礙。 針對傳統的數字化儀器與計算機通信中存在的接口不足的問題,本文設計了一個USB/EPP 轉接系統,使其能夠從計算機的USB 接口接收數據,經過格式轉換,從USB/EPP 轉接系統的并行接口EPP 發送給傳統的儀器設備;同時也能夠從USB/EPP 轉接系統的并行接口EPP 接收數據,將其轉化為USB 幀格式,并發送到計算機的USB 接口。從而使僅具有EPP 接口的傳統儀器設備借助于USB/EPP 轉接系統,可以繼續正常使用。2 USB 總線2.1 USB 系統描述及總線協議USB 是一種電纜總線,支持在主機和各種即插即用外設之間進行數據傳輸。由主機預定的標準協議使各種設備分享USB 帶寬,當其它設備和主機在運行時,總線允許添加、設置、使用以及拆除外設,這為多個儀器設備共享同一個主計算機提供了可能。USB 協議采用了管道模型的軟硬件協議,摒棄了一般外設協議的端口映射方式,從而有效地避免了計算機應用系統I/O 端口地址沖突。根據功能劃分,一個USB 系統由三個部分組成:即USB 互連、USB 主機和USB 設備。圖1 給出了USB系統的通用拓撲結構。
上傳時間: 2013-10-09
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