單片機(jī)開(kāi)發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開(kāi)軟件，我們寫(xiě)的匯編語(yǔ)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(guò)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(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil 軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)MCS-51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)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(kù)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(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)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(pán)空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51 系列單片機(jī)的愛(ài)好者來(lái)說(shuō)是十分必要的，如果你使用C 語(yǔ)言編程，那么Keil 幾乎就是你的不二之選（目前在國(guó)內(nèi)你只能買(mǎi)到該軟件、而你買(mǎi)的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用C 語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)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(huì)令你事半功倍。我們將通過(guò)一些實(shí)例來(lái)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(duì)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(xiě)，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(kāi)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(dòng)Keil 軟件的集成開(kāi)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(dòng)該軟件。UVison啟動(dòng)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(yè)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(shuō)明文件，如果是第一次啟動(dòng)Keil，那么這三個(gè)標(biāo)簽頁(yè)全是空的。
上傳時(shí)間： 2013-12-26
上傳用戶(hù)：liulinshan2010
1. 使用單片機(jī)內(nèi)部復(fù)位電路的可靠性設(shè)計(jì)LPC932 單片機(jī)只能工作在3V 供電電壓下其外圍器件既可以選用3V 接口器件也可以選用5V 接口器件當(dāng)用戶(hù)決定使用內(nèi)部復(fù)位時(shí)為了保證單片機(jī)上電復(fù)位100 可靠必須在復(fù)位引腳接一上拉電阻如5 10K 如果單片機(jī)使用3V 電源電壓外圍器件使用5V 電源電壓準(zhǔn)確的復(fù)位電路設(shè)計(jì)方法如圖1 所示如果單片機(jī)使用3V 電源電壓外圍器件使用3V 電源電壓準(zhǔn)確的復(fù)位電路設(shè)計(jì)方法如圖2 所示 2. 使用單片機(jī)外部復(fù)位電路的可靠性設(shè)計(jì)LPC932 單片機(jī)只能工作在3V 供電電壓下其外圍器件既可以選用3V 接口器件也可以選用5V 接口器件當(dāng)用戶(hù)決定使用外部復(fù)位電源監(jiān)控器件時(shí)為了保證單片機(jī)上電復(fù)位100 可靠一定要注意根據(jù)外圍器件的供電電源方式選擇復(fù)位電源監(jiān)控器件如果單片機(jī)使用3V 電源電壓外圍器件使用5V 電源電壓準(zhǔn)確的復(fù)位電路設(shè)計(jì)方法如圖3 所示請(qǐng)選擇PHILIPS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的MAX809L 等合適的電源監(jiān)控器件如果單片機(jī)使用3V 電源電壓外圍器件使用3V 電源電壓準(zhǔn)確的復(fù)位電路設(shè)計(jì)方法如圖4 所示請(qǐng)選擇PHILIPS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的MAX809R 等合適的電源監(jiān)控器件.
上傳時(shí)間： 2014-03-24
上傳用戶(hù)：aix008
提出了一種改進(jìn)的LSM-ALSM子空間模式識(shí)別方法，將LSM的旋轉(zhuǎn)策略引入ALSM，使子空間之間互不關(guān)聯(lián)的情況得到改善，提高了ALSM對(duì)相似樣本的區(qū)分能力。討論中以性能函數(shù)代替經(jīng)驗(yàn)函數(shù)來(lái)確定拒識(shí)規(guī)則的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了識(shí)別率、誤識(shí)率與拒識(shí)率之間的最佳平衡；通過(guò)對(duì)有限字符集的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，LSM-ALSM算法有效地改善了分類(lèi)器的識(shí)別率和可靠性。關(guān) 鍵 詞 學(xué)習(xí)子空間; 性能函數(shù); 散布矩陣; 最小描述長(zhǎng)度在子空間模式識(shí)別方法中，一個(gè)線性子空間代表一個(gè)模式類(lèi)別，該子空間由反映類(lèi)別本質(zhì)的一組特征矢量張成，分類(lèi)器根據(jù)輸入樣本在各子空間上的投影長(zhǎng)度將其歸為相應(yīng)的類(lèi)別。典型的子空間算法有以下三種[1, 2]：CLAFIC(Class-feature Information Compression)算法以相關(guān)矩陣的部分特征向量來(lái)構(gòu)造子空間，實(shí)現(xiàn)了特征信息的壓縮，但對(duì)樣本的利用為一次性，不能根據(jù)分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和學(xué)習(xí)，對(duì)樣本信息的利用不充分；學(xué)習(xí)子空間方法(Leaning Subspace Method, LSM)通過(guò)旋轉(zhuǎn)子空間來(lái)拉大樣本所屬類(lèi)別與最近鄰類(lèi)別的距離，以此提高分類(lèi)能力，但對(duì)樣本的訓(xùn)練順序敏感，同一樣本訓(xùn)練的順序不同對(duì)子空間構(gòu)造的影響就不同；平均學(xué)習(xí)子空間算法(Averaged Learning Subspace Method, ALSM)是在迭代訓(xùn)練過(guò)程中，用錯(cuò)誤分類(lèi)的樣本去調(diào)整散布矩陣，訓(xùn)練結(jié)果與樣本輸入順序無(wú)關(guān)，所有樣本平均參與訓(xùn)練，其不足之處是各模式的子空間之間相互獨(dú)立。針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出一種改進(jìn)的子空間模式識(shí)別方法。子空間模式識(shí)別的基本原理1.1 子空間的分類(lèi)規(guī)則子空間模式識(shí)別方法的每一類(lèi)別由一個(gè)子空間表示，子空間分類(lèi)器的基本分類(lèi)規(guī)則是按矢量在各子空間上的投影長(zhǎng)度大小，將樣本歸類(lèi)到最大長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的類(lèi)別，在類(lèi)x()iω的子空間上投影長(zhǎng)度的平方為()211,2,,()argmax()jMTkkjpg===Σx (1)式中 函數(shù)稱(chēng)為分類(lèi)函數(shù)；為子空間基矢量。兩類(lèi)的分類(lèi)情況如圖1所示。
上傳時(shí)間： 2013-12-25
上傳用戶(hù)：熊少鋒
1 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的基本概念2 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展4 輸入/輸出口擴(kuò)展技術(shù)MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的基本概念1.1 MCS-51單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)1.2 MCS-51單片機(jī)的外部擴(kuò)展性能MCS-51單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)1．8051/8751最小應(yīng)用系統(tǒng)（如圖1所示）。由于集成度的限制，這種最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)是：（1）全部I/O口線均可供用戶(hù)使用。（2）內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限（只有4KB地址空間）。（3）應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具有特殊性。2．8031最小應(yīng)用系統(tǒng)8031是片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)芯片，因此，其最小應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)在片外擴(kuò)展EPROM。圖2為用8031外接程序存儲(chǔ)器構(gòu)成的最小系統(tǒng)。
標(biāo)簽： MCS 51 單片機(jī)系統(tǒng) 擴(kuò)展技術(shù)
上傳時(shí)間： 2014-04-03
上傳用戶(hù)：MATAIYES
本文介紹使用AT89C2051 制作的一種發(fā)音電路, 各種聲音通過(guò)編程實(shí)現(xiàn), 靈活方便。原理圖如圖1 所示。圖1 發(fā)音電路原理該電路利用方波諧波成份豐富的特點(diǎn),編程采用計(jì)時(shí)器延遲法發(fā)音, 即每個(gè)音的半周期計(jì)時(shí)中斷一次, 而使輸出P110 (或其他IöO 口) 反相, 重復(fù)執(zhí)行產(chǎn)生某種頻率的信號(hào)。例如: 中音DO 的頻率為523Hz, 其周期為1912Ls, 半周期為956Ls, 若初始P110= 1, 經(jīng)956Ls 后應(yīng)使P110= 0, 再經(jīng)956Ls 恢復(fù)P110= 1, 這樣就可發(fā)出中音DO。
上傳時(shí)間： 2013-10-11
上傳用戶(hù)：Altman
模塊化LED大屏幕顯示器的設(shè)計(jì):LED大屏幕顯示器由于其醒目! 內(nèi)容靈活多變等特點(diǎn)" 已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于廣告! 信息發(fā)布! 交通指示等公共場(chǎng)所" 取得了良好效果LED顯示屏主要分為數(shù)碼顯示和點(diǎn)陣顯示兩大類(lèi)" 本文只討論點(diǎn)陣顯示$ 目前的627 顯示屏基本上都是先由用戶(hù)提出要求" 生產(chǎn)廠家根據(jù)需要訂做$ 每次都要重復(fù)設(shè)計(jì)電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)" 造成資源浪費(fèi)" 而且若用戶(hù)的需求改變" 改動(dòng)將十分困難$實(shí)際上不論顯示屏的大小" 其原理都是相同的"因此完全可以設(shè)計(jì)出一種標(biāo)準(zhǔn)化% 模塊化的LED 顯示屏" 針對(duì)不同的需要" 只需要簡(jiǎn)單組合相應(yīng)的模塊即可$ 本文介紹的就是一種模塊化的LED 顯示屏" 可以根據(jù)需要靈活改變大小" 并可以脫離計(jì)算機(jī)獨(dú)立運(yùn)行" 還可以實(shí)現(xiàn)如閃爍! 滾動(dòng)顯示等特效$ 對(duì)整體式顯示屏刷新率不足發(fā)生閃爍的常見(jiàn)問(wèn)題" 在這個(gè)設(shè)計(jì)中由于被分割成小模塊" 不再成為問(wèn)題$
上傳時(shí)間： 2013-10-09
上傳用戶(hù)：fxf126@126.com
摘要:以單片機(jī)89C51 為核心設(shè)計(jì)了一種頻率計(jì)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)用單片機(jī)的數(shù)學(xué)運(yùn)算和控制功能,實(shí)現(xiàn)了測(cè)量量程的自動(dòng)切換,既滿(mǎn)足測(cè)量精度的要求,又滿(mǎn)足系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間的要求。關(guān)鍵詞:頻率測(cè)量;單片機(jī);數(shù)據(jù)處理 頻率計(jì)由單片機(jī)89C51 、信號(hào)予處理電路、串行通信電路、測(cè)量數(shù)據(jù)顯示電路和系統(tǒng)軟件所組成,其中信號(hào)予處理電路包含待測(cè)信號(hào)放大、波形變換、波形整形和分頻電路。系統(tǒng)硬件框圖如圖1 所示。信號(hào)予處理電路中的放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)信號(hào)的放大,降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求;波形變換和波形整形電路實(shí)現(xiàn)把正弦波樣的正負(fù)交替的信號(hào)波形變換成可被單片機(jī)接受的TTL/ CMOS 兼容信號(hào);分頻電路用于擴(kuò)展單片機(jī)的頻率測(cè)量范圍并實(shí)現(xiàn)單片機(jī)頻率測(cè)量和周期測(cè)量使用統(tǒng)一的輸入信號(hào)。
標(biāo)簽： 單片機(jī) 頻率計(jì)設(shè)
上傳時(shí)間： 2013-10-16
上傳用戶(hù)：幾何公差
C51單片機(jī)是我們生活中最常用的系列,MCS-51系列單片機(jī)有4個(gè)并行口(P0,P1,P2,P3口),但對(duì)一個(gè)稍微復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō),真正可供用戶(hù)使用的并行口,只有P1口可用,況且常常因擴(kuò)展I2C和SPI的器件需占用某些P1口,迫使用戶(hù)不得不擴(kuò)展并行口以滿(mǎn)足實(shí)際的需要。習(xí)慣上,常用的并行口接口芯片有8255、8155,這兩種芯片功能比較齊全,可以使用在相對(duì)比較復(fù)雜的系統(tǒng)中,但如是對(duì)一般的系統(tǒng)而言,這些功能往往閑置不用。那么就可以選用一些本來(lái)閑置不用的口線作為選通信號(hào)來(lái)進(jìn)行并行口的擴(kuò)展,這樣就能充分利用單片機(jī)有限的I/O資源,在本設(shè)計(jì)中是將P1口擴(kuò)展成一個(gè)或幾個(gè)8位并行口,在每一個(gè)八位口上接入8個(gè)發(fā)光二極管做為輸出,二極管是做開(kāi)關(guān)量來(lái)使用的,在這里設(shè)計(jì)了跑馬燈和流水燈程序,做到對(duì)開(kāi)關(guān)量的開(kāi)斷控制;配合開(kāi)關(guān)量的控制筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)共陽(yáng)LED數(shù)碼管,用來(lái)顯示當(dāng)前發(fā)光二極管發(fā)亮的序號(hào),做到更加直觀的雙重控制效果,然后再將P0口通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器和一放大器輸出一個(gè)模擬信號(hào),其結(jié)果可以通過(guò)示波器看出。這樣整個(gè)系統(tǒng)即有了數(shù)字信號(hào)輸出和模擬信號(hào)輸出,也有數(shù)碼管顯示功能,實(shí)用性能大提高了。2、 基于89C51的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 并行口的擴(kuò)展的電路設(shè)計(jì) 眾所周知,C51系列的單片機(jī)都有四個(gè)I/O口(P0、P1、P2、P3),那么AT89C51也不例外,但我們通常僅僅使用P1口作為并行口,而令其余口(P2、P3)處于閑置狀態(tài),所以這次設(shè)計(jì),我們就是使用閑置不用的P3口做為選能信號(hào)線來(lái)將P1口進(jìn)行并行口擴(kuò)展。 (1) 種方式的并行口擴(kuò)展優(yōu)點(diǎn) 連線簡(jiǎn)單; 不占用存儲(chǔ)器空間; (2) 編程也方便靈活。但也有很大的缺點(diǎn) 并行口擴(kuò)展能力有限,(如使用74LS573(74LS373)且不進(jìn)行驅(qū)動(dòng)處理,則最多可擴(kuò)展4個(gè)同樣類(lèi)型的并行輸出端口,當(dāng)然還需要與之對(duì)應(yīng)的四個(gè)選通信號(hào)。) 如擴(kuò)展較多,選通信號(hào)占用并行口位數(shù)太多,例如欲擴(kuò)展8個(gè)并行輸出端口,則需要8個(gè)選能信號(hào),此時(shí),僅選能信號(hào)就占用了一個(gè)8位并行口,這對(duì)在I/O端口線有限的單片機(jī)系統(tǒng)中,如此浪費(fèi)資源的現(xiàn)象是不能容忍的。在本次的設(shè)計(jì)中,采用芯片74HC573(帶三態(tài)輸出的八進(jìn)制透明D型鎖存器)對(duì)P1口進(jìn)行了一個(gè)8位并行口的擴(kuò)展,選通信號(hào)選用P3口的P3.3引腳。原理圖如圖1所示:
標(biāo)簽： C51 單片機(jī) 并行口 擴(kuò)展設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-11-18
上傳用戶(hù)：dbs012280
鼠標(biāo)有RS232串口和PS／2二種接口，在單片機(jī)應(yīng)用中，由于PS／2鼠標(biāo)是1yrL電平，和單片接口更方便，通常PS／2鼠標(biāo)控制芯片采用TP8452。以TP8452為例說(shuō)明PS／2鼠標(biāo)的工作原理，其他的PS／2鼠標(biāo)控制芯片均與TP8452兼容。TP8452能接受3個(gè)按鍵和2組光電探頭的信號(hào)，組合成一定格式的信息，傳送給系統(tǒng)。TP8452還具有按鍵去抖和噪聲抑制功能，組成完善的信號(hào)采集前端電路。在單片機(jī)系統(tǒng)中，可以直接利用鼠標(biāo)作為輸入設(shè)備，也可以單獨(dú)使用TP8452，作為轉(zhuǎn)速、距離測(cè)量的預(yù)處理電路。由于TP8452的存在，不論是高速旋轉(zhuǎn)，還是慢速爬行，甚至正反振蕩，都不會(huì)影響其測(cè)量的準(zhǔn)確性。1 PS／2鼠標(biāo)原標(biāo)圖采用TP8452的典型3鍵鼠標(biāo)原理圖如圖1所示。GX、GY是2組光電探頭，檢測(cè)滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。每組光電探頭內(nèi)有2個(gè)光敏接收管，間隔為滾輪格柵的1／4，根據(jù)2個(gè)信號(hào)的相位關(guān)系，TP8452可以確定滾輪的正反轉(zhuǎn)向。K1、K2、K3是3個(gè)按鍵。TP8452連續(xù)監(jiān)視2個(gè)滾輪和3個(gè)按鍵，一旦有動(dòng)作，立即將信息通過(guò)PS／2接口向系統(tǒng)報(bào)告。
標(biāo)簽： PS 鼠標(biāo) 單片機(jī) 接口
上傳時(shí)間： 2013-10-29
上傳用戶(hù)：xuanjie
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(jí)IPOL和I/O許可位圖的方法來(lái)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(jí)(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(wèn)I/O空間中所有地址的最外層特權(quán)級(jí)。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(jí)執(zhí)行的程序所訪問(wèn)。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(xiě)數(shù)據(jù) CPL<=IOPL或I/O位圖許可 OUTS 向I/O地址寫(xiě)字符串 CPL<=IOPL或I/O位圖許可 上表所列指令稱(chēng)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(mǎn)足所列條件時(shí)才可以執(zhí)行，所以把它們稱(chēng)為I/O敏感指令。從表中可見(jiàn)，當(dāng)前特權(quán)級(jí)不在I/O特權(quán)級(jí)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(jí)在I/O特權(quán)級(jí)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(wèn)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(mǎn)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(mǎn)足實(shí)際要求需要。因?yàn)檫@樣做會(huì)使得在特權(quán)級(jí)3執(zhí)行的應(yīng)用程序要么可訪問(wèn)所有I/O地址，要么不可訪問(wèn)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(wèn)部分I/O地址，只允許任務(wù)乙的應(yīng)用程序訪問(wèn)另一部分I/O地址，以避免任務(wù)甲和任務(wù)乙在訪問(wèn)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(duì)應(yīng)一個(gè)I/O地址，位串的第0位對(duì)應(yīng)I/O地址0，位串的第n位對(duì)應(yīng)I/O地址n。如果位串中的第位為0，那么對(duì)應(yīng)的I/O地址m可以由在任何特權(quán)級(jí)執(zhí)行的程序訪問(wèn)；否則對(duì)應(yīng)的I/O地址m只能由在IOPL特權(quán)級(jí)或更內(nèi)層特權(quán)級(jí)執(zhí)行的程序訪問(wèn)。如果在I/O外層特權(quán)級(jí)執(zhí)行的程序訪問(wèn)位串中位值為1的位所對(duì)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(wèn)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(duì)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(duì)應(yīng)位中任一位為1，就會(huì)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(zhǎng)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(chǔ)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(chǔ)，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(jiàn)，TSS內(nèi)偏移66H的字確定I/O許可位圖的開(kāi)始偏移。由于I/O許可位圖最長(zhǎng)可達(dá)8K字節(jié)，所以開(kāi)始偏移應(yīng)小于56K，但必須大于等于104，因?yàn)門(mén)SS中前104字節(jié)為T(mén)SS的固定格式，用于保存任務(wù)的狀態(tài)。 1.I/O訪問(wèn)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(kāi)始偏移；(3)計(jì)算I/O地址對(duì)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(duì)應(yīng)位在字節(jié)中的第幾位；(5)把字節(jié)偏移加上位圖開(kāi)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(duì)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(guò)，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(wèn)。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(duì)應(yīng)I/O端口00H—3FH DB 10000000B ;對(duì)應(yīng)I/O端口40H—47H DB 01100000B ;對(duì)用I/O端口48H—4FH DB 8182 DUP(0ffH) ;對(duì)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(huì)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(jiàn)，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(duì)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?？梢?jiàn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(duì)較小I/O地址訪問(wèn)的許可檢查根據(jù)位圖進(jìn)行，而對(duì)較大I/O地址訪問(wèn)的許可檢查總被認(rèn)為不可訪問(wèn)而引起通用保護(hù)故障。因?yàn)檫@時(shí)會(huì)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(chǔ)單元，也就大大減小了TSS段的長(zhǎng)度。 <二>重要標(biāo)志保護(hù)輸入輸出的保護(hù)與存儲(chǔ)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(lèi)似地，對(duì)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(duì)待是無(wú)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(duì)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(jí)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(jí)下對(duì)這三個(gè)字段的處理情況。 不同特權(quán)級(jí)對(duì)標(biāo)志寄存器特殊字段的處理 特權(quán)級(jí) 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(jiàn)，只有在特權(quán)級(jí)0執(zhí)行的程序才可以修改IOPL位及VM位；只能由相對(duì)于IOPL同級(jí)或更內(nèi)層特權(quán)級(jí)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(jí)不滿(mǎn)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(guò)任務(wù)門(mén)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(jí)是0；(4)通過(guò)任務(wù)門(mén)調(diào)用測(cè)試任務(wù)1。測(cè)試任務(wù)1能夠順利進(jìn)行；(5)通過(guò)任務(wù)門(mén)調(diào)用測(cè)試任務(wù)2。測(cè)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(guò)任務(wù)門(mén)調(diào)用測(cè)試任務(wù)3。測(cè)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(guò)任務(wù)門(mén)調(diào)用測(cè)試任務(wù)4。測(cè)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。
上傳時(shí)間： 2013-12-11
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