单片机串行通信发射机 我所做的单片机串行通信发射机主要在实验室完成,参考有关的书籍和资料，个人完成电路的设计、焊接、检查、调试，再根据自己的硬件和通信协议用汇编语言编写发射和显示程序，然后加电调试，最终达到准确无误的发射和显示。在这过程中需要选择适当的元件，合理的电路图扎实的焊接技术，基本的故障排除和纠正能力，会使用基本的仪器对硬件进行调试，会熟练的运用汇编语言编写程序，会用相关的软件对自己的程序进行翻译，并烧进芯片中，要与对方接收机统一通信协议，要耐心的反复检查、修改和调试，直到达到预期目的。单片机串行通信发射机采用串行工作方式，发射并显示两位数字信息，既显示00-99，使数据能够在不同地方传递。硬件部分主要分两大块，由AT89C51和多个按键组成的控制模块，包括时钟电路、控制信号电路，时钟采用6MHZ晶振和30pF的电容来组成内部时钟方式，控制信号用手动开关来控制，P1口来控制，P2、P3口产生信号并通过共阳极数码管来显示，软件采用汇编语言来编写，发射程序在通信协议一致的情况下完成数据的发射，同时显示程序对发射的数据加以显示。毕业设计的目的是了解基本电路设计的流程，丰富自己的知识和理论，巩固所学的知识，提高自己的动手能力和实验能力，从而具备一定的设计能力。我做得的毕业设计注重于对单片机串行发射的理论的理解，明白发射机的工作原理，以便以后单片机领域的开发和研制打下基础，提高自己的设计能力，培养创新能力，丰富自己的知识理论，做到理论和实际结合。本课题的重要意义还在于能在进一步层次了解单片机的工作原理，内部结构和工作状态。理解单片机的接口技术，中断技术，存储方式，时钟方式和控制方式，这样才能更好的利用单片机来做有效的设计。我的毕业设计分为两个部分，硬件部分和软件部分。硬件部分介绍：单片机串行通信发射机电路的设计，单片机AT89C51的功能和其在电路的作用。介绍了AT89C51的管脚结构和每个管脚的作用及各自的连接方法。AT89C51 与MCS-51 兼容，4K字节可编程闪烁存储器，寿命：1000次可擦，数据保存10年，全静态工作：0HZ-24HZ，三级程序存储器锁定，128*8 位内部RAM，32 跟可编程I/O 线，两个16 位定时/计数器，5 个中断源，5 个可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内震荡和时钟电路，P0和P1 可作为串行输入口，P3口因为其管脚有特殊功能，可连接其他电路。例如P3.0RXD 作为串行输出口，其中时钟电路采用内时钟工作方式，控制信号采用手动控制。数据的传输方式分为单工、半双工、全双工和多工工作方式；串行通信有两种形式，异步和同步通信。介绍了串行串行口控制寄存器，电源管理寄存器PCON，中断允许寄存器IE，还介绍了数码显示管的工作方式、组成，共阳极和共阴极数码显示管的电路组成，有动态和静态显示两种方式，说明了不同显示方法与单片机的连接。再后来还介绍了硬件的焊接过程，及在焊接时遇到的问题和应该注意的方面。硬件焊接好后的检查电路、不装芯片上电检查及上电装芯片检查。软件部分：在了解电路设计原理后，根据原理和目的画出电路流程图，列出数码显示的断码表，计算波特率，设置串行口，在与接受机设置相同的通信协议的基础上编写显示和发射程序。编写完程序还要进行编译，这就必须会使用编译软件。介绍了编译软件的使用和使用过程中遇到的问题，及在编译后烧入芯片使用的软件PLDA，后来的加电调试，及遇到的问题，在没问题后与接受机连接，发射数据，直到对方准确接收到。在软件调试过程中将详细介绍调试遇到的问题，例如：通信协议是否相同，数码管是否与芯片连接对应，计数器是否开始计数等。
上传时间： 2013-10-19
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PIC单片机实用教程基础篇+提高篇 PIC单片机（Peripheral Interface Controller）是一种用来开发的去控制外围设备的集成电路（IC）。一种具有分散作用（多任务）功能的CPU。与人类相比，大脑就是CPU，PIC 共享的部分相当于人的神经系统。 PIC 单片机是一个小的计算机 PIC单片机有计算功能和记忆内存像CPU并由软件控制允行。然而，处理能力—存储器容量却很有限，这取决于PIC的类型。但是它们的最高操作频率大约都在20MHz左右，存储器容量用做写程序的大约1K—4K字节。 时钟频率与扫描程序的时间和执行程序指令的时间有关系。但不能仅以时钟频率来判断程序处理能力，它还随处理装置的体系结构改变（1*）。如果是同样的体系结构，时钟频率较高的处理能力会较强。 这里用字来解释程序容量。用一个指令（2*）表示一个字。通常用字节（3*）来表示存储器（4*）容量。一个字节有8位，每位由1或0组成。PIC16F84A单片机 的指令由14位构成。当把1K个子转换成位为：1 x 1,024 x 14 = 14,336位。再转换为字节为：14,336/(8 x 1,024) = 1.75K。在计算存储器的容量时，我们规定 1G 字节 = 1,024M 字节, 1M 字节 = 1,024K 字节, 1K 字节= 1,024 字节. 它们不是以1000为倍数，因为这是用二进制计算的缘故。 1*计算机的物理结构,包括组织结构、容量、该计算机的CPU、存储器以及输入输出设备间的互连。经常特指CPU的组织结构,包括它的寄存器、标志、总线、算术逻辑部件、指令译码与执行机制以及定时和控制部件。 2*指出某种操作并标识其操作数(如果有操作数的话)的一种语言构造 3*作为一个单位来操作(运算)的一个二进制字符串,通常比计算机的一个字短。 4*处理机内的所有可寻址存储空间以及用于执行指令的其它内存储器。 在计算存储器的容量时，我们规定 1G 字节 = 1,024M 字节, 1M 字节 = 1,024K 字节, 1K 字节= 1,024 字节. 它们不是以1000为倍数，因为这是用二进制计算的缘故。 用PIC单片机使电路做的很小巧变得可能。 因为PIC单片机可以把计算部分、内存、输入和输出等都做在一个芯片内。所以她工作起来效率很高、功能也自由定义还可以灵活的适应不同的控制要求，而不必去更换不同的IC。这样电路才有可能做的很小巧。
上传时间： 2013-10-15
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ARM处理器的工作模式 ARM处理器状态 ARM微处理器的工作状态一般有两种，并可在两种状态之间切换：第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令；第二种为Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。在程序的执行过程中，微处理器可以随时在两种工作状态之间切换，并且，处理器工作状态的转变并不影响处理器的工作模式和相应寄存器中的内容。但ARM微处理器在开始执行代码时，应该处于ARM状态。 ARM处理器状态 进入Thumb状态：当操作数寄存器的状态位（位0）为1时，可以采用执行BX指令的方法，使微处理器从ARM状态切换到Thumb状态。此外，当处理器处于Thumb状态时发生异常（如IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI等），则异常处理返回时，自动切换到Thumb状态。 进入ARM状态：当操作数寄存器的状态位为0时，执行BX指令时可以使微处理器从Thumb状态切换到ARM状态。此外，在处理器进行异常处理时，把PC指针放入异常模式链接寄存器中，并从异常向量地址开始执行程序，也可以使处理器切换到ARM状态。ARM处理器模式 ARM微处理器支持7种运行模式，分别为：用户模式(usr)：ARM处理器正常的程序执行状态。快速中断模式(fiq)：用于高速数据传输或通道处理。外部中断模式(irq)：用于通用的中断处理。管理模式(svc)：操作系统使用的保护模式。数据访问终止模式(abt)：当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储及存储保护。系统模式(sys)：运行具有特权的操作系统任务。定义指令中止模式(und)：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。ARM处理器模式 ARM微处理器的运行模式可以通过软件改变，也可以通过外部中断或异常处理改变。大多数的应用程序运行在用户模式下，当处理器运行在用户模式下时，某些被保护的系统资源是不能被访问的。 除用户模式以外，其余的所有6种模式称之为非用户模式，或特权模式；其中除去用户模式和系统模式以外的5种又称为异常模式，常用于处理中断或异常，以及需要访问受保护的系统资源等情况。ARM寄存器 ARM处理器共有37个寄存器。其中包括：31个通用寄存器，包括程序计数器(PC)在内。这些寄存器都是32位寄存器。以及6个32位状态寄存器。 关于寄存器这里就不详细介绍了，有兴趣的人可以上网找找，很多这方面的资料。异常处理 当正常的程序执行流程发生暂时的停止时，称之为异常，例如处理一个外部的中断请求。在处理异常之前，当前处理器的状态必须保留，这样当异常处理完成之后，当前程序可以继续执行。处理器允许多个异常同时发生，它们将会按固定的优先级进行处理。当一个异常出现以后，ARM微处理器会执行以下几步操作：进入异常处理的基本步骤：将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。将CPSR复制到相应的SPSR中。根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。如果异常发生时，处理器处于Thumb状态，则当异常向量地址加载入PC时，处理器自动切换到ARM状态。 ARM微处理器对异常的响应过程用伪码可以描述为： R14_ = Return LinkSPSR_= CPSRCPSR[4:0] = Exception Mode NumberCPSR[5] = 0 ；当运行于 ARM 工作状态时If == Reset or FIQ then；当响应 FIQ 异常时，禁止新的 FIQ 异常CPSR[6] = 1PSR[7] = 1PC = Exception Vector Address异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中。将SPSR复制回CPSR中。若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。
上传时间： 2013-11-15
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8051单片机系统扩展与接口技术:第一节 8051 单片机系统扩展概述第二节 单片机外部存储器扩展第三节 单片机输入输出（I/O）口扩展及应用第四节 LED显示器接口电路及显示程序第五节 单片机键盘接口技术第六节 单片机与数模（D／A）及模数（A／D）转换1、地址总线（Address Bus，简写为AB）地址总线可传送单片机送出的地址信号，用于访问外部存储器单元或I/O端口。A 地址总线是单向的，地址信号只是由单片机向外发出。B 地址总线的数目决定了可直接访问的存储器单元的数目。例如N位地址，可以产生2N个连续地址编码，因此可访问2N个存储单元，即通常所说的寻址范围为 2N个地址单元。MCS—51单片机有十六位地址线，因此存储器展范围可达216 = 64KB地址单元。C 挂在总线上的器件，只有地址被选中的单元才能与CPU交换数据，其余的都暂时不能操作，否则会引起数据冲突。2、数据总线（Data Bus，简写为DB）数据总线用于在单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据。A 单片机系统数据总线的位数与单片机处理数据的字长一致。例如MCS—51单片机是8位字长，所以数据总线的位数也是8位。B 数据总线是双向的，即可以进行两个方向的数据传送。3、控制总线（Control Bus，简写为CB）控制总线实际上就是一组控制信号线，包括单片机发出的，以及从其它部件送给单片机的各种控制或联络信号。对于一条控制信号线来说，其传送方向是单向的，但是由不同方向的控制信号线组合的控制总线则表示为双向的。总线结构形式大大减少了单片机系统中连接线的数目，提高了系统的可靠性，增加了系统的灵活性。此外，总线结构也使扩展易于实现，各功能部件只要符合总线规范，就可以很方便地接入系统，实现单片机扩展。
上传时间： 2013-10-18
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利用SPMC75本身的Flash做数据备份:SPMC75F2413A 32k字的内嵌Flash(embedded Flash)分为两区：信息区和通用区，在同一时间只能访问其中的一区。信息区包含64个字，寻址空间为0x8000 ～ 0x803F。地址0x8000为系统选项寄存器P_System_Option。其它地址空间可由用户自定义重要信息比如：版本控制，日期，版权名称，项目名称等等。信息区的内容只有在仿真或烧录的状态下才能改变。32k字Flash被划分为16个页，每页2K字，每页可分为8帧，这样32K的Flash就可以分成128个帧。只有位于00F000 ～00F7FF区域的页面在自由运行模式下可以设置为只读或可读可写，其它页面均为只读.也就说片内FLASH数据备份区为是0xF000～0xF7FF，备份区为Bank14，最多存储的数据为2K字。SPMC75F2413A的32K字的内嵌式闪存结构入下图2-1，图2-2。
上传时间： 2013-11-08
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微处理器基础知识-天津大学:微处理器基础知识微处理器的选取原则单片机概述典型单片机系列概述PIC单片机简介微处理器选取原则硬件原则字长功耗存储容量功能模块配置开发设备软件原则指令系统开发环境
上传时间： 2013-10-20
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本文介绍了一个以嵌入式USB 主机接口芯片SL811HS 为核心，采用U 盘为存储介质的单片机低功耗海量存储系统。该系统实现了仪器的便携化，从而，为便携仪器或嵌入式系统的外挂式海量存储的发展开拓了新思路。近几年，随着Flash Memory 非易失存储技术的发展，基于USB 接口的闪存即U 盘现已得到广泛应用。从理论上讲，以U 盘作为便携式采集存储系统的存储载体完全能够满足长时间采集海量数据的要求。但目前所面临的问题是，U 盘主要应用于PC 机系统中。以单片机等微处理器为核心的嵌入式系统的应用中，尚缺少与U 盘的直接接口技术。因此将单片机技术与U 盘存储技术两者结合起来，利用单片机直接读写U 盘，并通过总线方式与嵌入式系统的其它部分实现命令和数据的通信，从而实现便携仪器或者嵌入式系统的外挂式海量存储，具有广阔的应用前景。而以Cypress 公司的SL811HS 为代表的嵌入式USB 主机接口芯片为这种方案的实现提供了可能。
上传时间： 2013-10-09
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为了解决一些远程单片机设备不方便升级内部程序的困难，本文提出了利用单片机系统中现有的数据获取方式来升级单片机内部程序的方法。本文利用凌阳16 位单片机可以自读写片内程序空间的特性，通过在片内驻留BootLoader 程序的方式实现了凌阳16 位单片机片内程序的在需要时的远程升级。单片机获取数据的方式可以有很多，本文选取通过串口获取数据进行程序升级为例，并选取常见的凌阳单片机SPCE061A 为例介绍了此方法的设计思路以及实现过程。单片机的应用非常广泛，在某些情况下，单片机内部程序的升级在所难免，但是往往需要对单片机产品进行收回才能实现，这样在一些远程设备的程序升级问题上就显得非常不方便。但是有些远程设备本身留有远程通讯的方式：例如某些远程数据传输模块，为了把数据上报总会留有通讯的接口，比如422、485 甚至GPRS 或者局域网接口；又或者某些车载定位设备，为了和监控中心通讯会留有GSM、CDMA 或者GPRS 等通讯方式。在这种情况下就可以利用其现有的通讯方式对其内部单片机程序进行升级而不需要收回产品。本文的主要内容就是来研究这种远程升级单片机程序的方法。由于近年来凌阳科技的单片机，尤其是 16 位单片机，得到了越来越多的推广，其应用领域越来越广泛。本文选取一种常见的凌阳科技的16 位单片机SPCE061A 为例，来介绍单片机程序远程升级的方法。SPCE061A 里内嵌了32K 字的闪存（FLASH），即可以作为程序存储空间又可以存储数据，并且有自读写任意闪存地址的能力，本文利用这一功能，提出了通过在单片机中驻留BootLoader 程序的方法，来实现单片机程序的远程升级。远程升级的实现，需要单片机自身的响应同时还需要远程服务器提供升级所需的代码。下文将通过这两个方面来分别介绍。
上传时间： 2013-10-31
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AVR高速嵌入式单片机原理与应用(修订版)详细介绍ATMEL公司开发的AVR高速嵌入式单片机的结构；讲述AVR单片机的开发工具和集成开发环境（IDE）,包括Studio调试工具、AVR单片机汇编器和单片机串行下载编程；学习指令系统时,每条指令均有实例,边学习边调试,使学习者看得见指令流向及操作结果,真正理解每条指令的功能及使用注意事项；介绍AVR系列多种单片机功能特点、实用程序设计及应用实例；作为提高篇,讲述简单易学、适用AVR单片机的高级语言BASCOMAVR及ICC AVR C编译器。 AVR高速嵌入式单片机原理与应用(修订版) 目录 第一章ATMEL单片机简介1.1ATMEL公司产品的特点11.2AT90系列单片机简介21.3AT91M系列单片机简介2第二章AVR单片机系统结构2.1AVR单片机总体结构42.2AVR单片机中央处理器CPU62.2.1结构概述72.2.2通用寄存器堆92.2.3X、Y、Z寄存器92.2.4ALU运算逻辑单元92.3AVR单片机存储器组织102.3.1可下载的Flash程序存储器102.3.2内部和外部的SRAM数据存储器102.3.3EEPROM数据存储器112.3.4存储器访问和指令执行时序112.3.5I/O存储器132.4AVR单片机系统复位162.4.1复位源172.4.2加电复位182.4.3外部复位192.4.4看门狗复位192.5AVR单片机中断系统202.5.1中断处理202.5.2外部中断232.5.3中断应答时间232.5.4MCU控制寄存器 MCUCR232.6AVR单片机的省电方式242.6.1休眠状态242.6.2空闲模式242.6.3掉电模式252.7AVR单片机定时器／计数器252.7.1定时器／计数器预定比例器252.7.28位定时器／计数器0252.7.316位定时器／计数器1272.7.4看门狗定时器332.8AVR单片机EEPROM读／写访问342.9AVR单片机串行接口352.9.1同步串行接口 SPI352.9.2通用串行接口 UART402.10AVR单片机模拟比较器452.10.1模拟比较器452.10.2模拟比较器控制和状态寄存器ACSR462．11AVR单片机I/O端口472.11.1端口A472.11.2端口 B482.11.3端口 C542.11.4端口 D552.12AVR单片机存储器编程612.12.1编程存储器锁定位612.12.2熔断位612.12.3芯片代码612.12.4编程 Flash和 EEPROM612.12.5并行编程622.12．6串行下载662.12.7可编程特性67第三章AVR单片机开发工具3.1AVR实时在线仿真器ICE200693.2JTAG ICE仿真器693.3AVR嵌入式单片机开发下载实验器SL?AVR703.4AVR集成开发环境(IDE)753.4.1AVR Assembler编译器753.4.2AVR Studio773.4.3AVR Prog783.5SL?AVR系列组态开发实验系统793.6SL?AVR*.ASM源文件说明81第四章AVR单片机指令系统4.1指令格式844.1.1汇编指令844.1.2汇编器伪指令844.1.3表达式874.2寻址方式894.3数据操作和指令类型924.3.1数据操作924.3.2指令类型924.3.3指令集名词924.4算术和逻辑指令934.4.1加法指令934.4.2减法指令974.4.3乘法指令1014.4.4取反码指令1014.4.5取补指令1024.4.6比较指令1034.4.7逻辑与指令1054.4.8逻辑或指令1074.4.9逻辑异或指令1104.5转移指令1114.5.1无条件转移指令1114.5.2条件转移指令1144.6数据传送指令1354.6.1直接数据传送指令1354.6.2间接数据传送指令1374.6.3从程序存储器直接取数据指令1444.6.4I／O口数据传送指令1454.6.5堆栈操作指令1464.7位指令和位测试指令1474.7.1带进位逻辑操作指令1474.7.2位变量传送指令1514.7.3位变量修改指令1524.7.4其它指令1614.8新增指令（新器件）1624.8.1EICALL-- 延长间接调用子程序1624.8.2EIJMP--扩展间接跳转1634.8.3ELPM--扩展装载程序存储器1644.8.4ESPM--扩展存储程序存储器1644.8.5FMUL--小数乘法1664.8.6FMULS--有符号数乘法1664.8.7FMULSU--有符号小数和无符号小数乘法1674.8.8MOVW--拷贝寄存器字1684.8.9MULS--有符号数乘法1694.8.10MULSU--有符号数与无符号数乘法1694.8.11SPM--存储程序存储器170 第五章AVR单片机AT90系列5.1AT90S12001725.1.1特点1725.1.2描述1735.1.3引脚配置1745.1.4结构纵览1755.2AT90S23131835.2.1特点1835.2.2描述1845.2.3引脚配置1855.3ATmega8/8L1855.3.1特点1865.3.2描述1875.3.3引脚配置1895.3.4开发实验工具1905.4AT90S2333/44331915.4.1特点1915.4.2描述1925.4.3引脚配置1945.5AT90S4414/85151955.5.1特点1955.5.2AT90S4414和AT90S8515的比较1965.5.3引脚配置1965.6AT90S4434/85351975.6.1特点1975.6.2描述1985.6.3AT90S4434和AT90S8535的比较1985.6.4引脚配置2005.6.5AVR RISC结构2015.6.6定时器/计数器2125.6.7看门狗定时器 2175.6.8EEPROM读/写2175.6.9串行外设接口SPI2175.6.10通用串行接口UART2175.6.11模拟比较器 2175.6.12模数转换器2185.6.13I/O端口2235.7ATmega83/1632285.7.1特点2285.7.2描述2295.7.3ATmega83与ATmega163的比较2315.7.4引脚配置2315.8ATtiny10/11/122325.8.1特点2325.8.2描述2335.8.3引脚配置2355.9ATtiny15/L2375.9.1特点2375.9.2描述2375.9.3引脚配置2395 .10ATmega128/128L2395.10.1特点2405.10.2描述2415.10.3引脚配置2435.10.4开发实验工具2455.11ATmega1612465.11.1特点2465.11.2描述2475.11.3引脚配置2475.12AVR单片机替代MCS51单片机249第六章实用程序设计6．1程序设计方法2506.1.1程序设计步骤2506．1．2程序设计技术2506.2应用程序举例2516.2.1内部寄存器和位定义文件2516.2.2访问内部 EEPROM2546.2.3数据块传送2546.2.4乘法和除法运算应用一2556.2.5乘法和除法运算应用二2556.2.616位运算2556.2.7BCD运算2556.2.8冒泡分类算法2556.2.9设置和使用模拟比较器2556.2.10半双工中断方式UART应用一2556.2.11半双工中断方式UART应用二2566.2.128位精度A／D转换器2566.2.13装载程序存储器2566.2.14安装和使用相同模拟比较器2566.2.15CRC程序存储的检查2566.2.164×4键区休眠触发方式2576.2.17多工法驱动LED和4×4键区扫描2576.2.18I2C总线2576.2.19I2C工作2586.2.20SPI软件2586.2.21验证SLAVR实验器及AT90S1200的口功能12596.2.22验证SLAVR实验器及AT90S1200的口功能22596.2.23验证SLAVR实验器及具有DIP40封装的口功能第七章AVR单片机的应用7.1通用延时子程序2607.2简单I/O口输出实验2667.2.1SLAVR721.ASM 2667.2.2SLAVR722.ASM2677.2.3SLAVR723.ASM2687.2.4SLAVR724.ASM2707.2.5SLAVR725.ASM2717.2.6SLAVR726.ASM2727.2.7SLAVR727.ASM2737.3综合程序2747.3.1LED/LCD/键盘扫描综合程序2747.3.2LED键盘扫描综合程序2757.3.3在LED上实现字符8的循环移位显示程序2757.3.4电脑放音机2777.3.5键盘扫描程序2857.3.6十进制计数显示2867.3.7廉价的A/D转换器2897.3.8高精度廉价的A/D转换器2947.3.9星星灯2977.3.10按钮猜数程序2987.3.11汉字的输入3047.4复杂实用程序3067.4.110位A/D转换3067.4.2步进电机控制程序3097.4.3测脉冲宽度3127.4.4LCD显示8字循环3187.4.5LED电脑时钟3247.4.6测频率3307.4.7测转速3327.4.8AT90S8535的A/D转换334第八章BASCOMAVR的应用8.1基于高级语言BASCOMAVR的单片机开发平台3408.2BASCOMAVR软件平台的安装与使用3418.3AVR I/O口的应用3458.3.1LED发光二极管的控制3458.3.2简易手控广告灯3468.3.3简易电脑音乐放音机3478.4LCD显示器3498.4.1标准LCD显示器的应用3498.4.2简单游戏机--按钮猜数3518.5串口通信UART3528.5.1AVR系统与PC的简易通信3538.5.2PC控制的简易广告灯3548.6单总线接口和温度计3568.7I2C总线接口和简易IC卡读写器359第九章ICC AVR C编译器的使用9.1ICC AVR的概述3659.1.1介绍ImageCraft的ICC AVR3659.1.2ICC AVR中的文件类型及其扩展名3659.1.3附注和扩充3669.2ImageCraft的ICC AVR编译器安装3679.2.1安装SETUP.EXE程序3679.2.2对安装完成的软件进行注册3679.3ICC AVR导游3689.3.1起步3689.3.2C程序的剖析3699.4ICC AVR的IDE环境3709.4.1编译一个单独的文件3709.4.2创建一个新的工程3709.4.3工程管理3719.4.4编辑窗口3719.4.5应用构筑向导3719.4.6状态窗口3719.4.7终端仿真3719.5C库函数与启动文件3729.5.1启动文件3729.5.2常用库函数3729.5.3字符类型库3739.5.4浮点运算库3749.5.5标准输入/输出库3759.5.6标准库和内存分配函数3769.5.7字符串函数3779.5.8变量参数函数3799.5.9堆栈检查函数3799.6AVR硬件访问的编程3809.6.1访问AVR的底层硬件3809.6.2位操作3809.6.3程序存储器和常量数据3819.6.4字符串3829.6.5堆栈3839.6.6在线汇编3839.6.7I/O寄存器3849.6.8绝对内存地址3849.6.9C任务3859.6.10中断操作3869.6.11访问UART3879.6.12访问EEPROM3879.6.13访问SPI3889.6.14相对转移/调用的地址范围3889.6.15C的运行结构3889.6.16汇编界面和调用规则3899.6.17函数返回非整型值3909.6.18程序和数据区的使用3909.6.19编程区域3919.6.20调试3919.7应用举例*3929.7.1读/写口3929.7.2延时函数3929.7.3读/写EEPROM3929.7.4AVR的PB口变速移位3939.7.5音符声程序3939.7.68字循环移位显示程序3949.7.7锯齿波程序3959.7.8正三角波程序3969.7.9梯形波程序396附录1AT89系列单片机简介398附录2AT94K系列现场可编程系统标准集成电路401附录3指令集综合404附录4AVR单片机选型表408参 考 文 献412
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九.输入/输出保护为了支持多任务，80386不仅要有效地实现任务隔离，而且还要有效地控制各任务的输入/输出，避免输入/输出冲突。本文将介绍输入输出保护。 这里下载本文源代码。 <一>输入/输出保护80386采用I/O特权级IPOL和I/O许可位图的方法来控制输入/输出，实现输入/输出保护。 1.I/O敏感指令输入输出特权级(I/O Privilege Level)规定了可以执行所有与I/O相关的指令和访问I/O空间中所有地址的最外层特权级。IOPL的值在如下图所示的标志寄存器中。 标 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许可位图规定了I/O空间中的哪些地址可以由在任何特权级执行的程序所访问。I/O许可位图在任务状态段TSS中。 I/O敏感指令 指令 功能 保护方式下的执行条件 CLI 清除EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL STI 设置EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL IN 从I/O地址读出数据 CPL<=IOPL或I/O位图许可 INS 从I/O地址读出字符串 CPL<=IOPL或I/O位图许可 OUT 向I/O地址写数据 CPL<=IOPL或I/O位图许可 OUTS 向I/O地址写字符串 CPL<=IOPL或I/O位图许可 上表所列指令称为I/O敏感指令，由于这些指令与I/O有关，并且只有在满足所列条件时才可以执行，所以把它们称为I/O敏感指令。从表中可见，当前特权级不在I/O特权级外层时，可以正常执行所列的全部I/O敏感指令；当特权级在I/O特权级外层时，执行CLI和STI指令将引起通用保护异常，而其它四条指令是否能够被执行要根据访问的I/O地址及I/O许可位图情况而定(在下面论述)，如果条件不满足而执行，那么将引起出错码为0的通用保护异常。 由于每个任务使用各自的EFLAGS值和拥有自己的TSS，所以每个任务可以有不同的IOPL，并且可以定义不同的I/O许可位图。注意，这些I/O敏感指令在实模式下总是可执行的。 2.I/O许可位图如果只用IOPL限制I/O指令的执行是很不方便的，不能满足实际要求需要。因为这样做会使得在特权级3执行的应用程序要么可访问所有I/O地址，要么不可访问所有I/O地址。实际需要与此刚好相反，只允许任务甲的应用程序访问部分I/O地址，只允许任务乙的应用程序访问另一部分I/O地址，以避免任务甲和任务乙在访问I/O地址时发生冲突，从而避免任务甲和任务乙使用使用独享设备时发生冲突。 因此，在IOPL的基础上又采用了I/O许可位图。I/O许可位图由二进制位串组成。位串中的每一位依次对应一个I/O地址，位串的第0位对应I/O地址0，位串的第n位对应I/O地址n。如果位串中的第位为0，那么对应的I/O地址m可以由在任何特权级执行的程序访问；否则对应的I/O地址m只能由在IOPL特权级或更内层特权级执行的程序访问。如果在I/O外层特权级执行的程序访问位串中位值为1的位所对应的I/O地址，那么将引起通用保护异常。 I/O地址空间按字节进行编址。一条I/O指令最多可涉及四个I/O地址。在需要根据I/O位图决定是否可访问I/O地址的情况下，当一条I/O指令涉及多个I/O地址时，只有这多个I/O地址所对应的I/O许可位图中的位都为0时，该I/O指令才能被正常执行，如果对应位中任一位为1，就会引起通用保护异常。 80386支持的I/O地址空间大小是64K，所以构成I/O许可位图的二进制位串最大长度是64K个位，即位图的有效部分最大为8K字节。一个任务实际需要使用的I/O许可位图大小通常要远小于这个数目。 当前任务使用的I/O许可位图存储在当前任务TSS中低端的64K字节内。I/O许可位图总以字节为单位存储，所以位串所含的位数总被认为是8的倍数。从前文中所述的TSS格式可见，TSS内偏移66H的字确定I/O许可位图的开始偏移。由于I/O许可位图最长可达8K字节，所以开始偏移应小于56K，但必须大于等于104，因为TSS中前104字节为TSS的固定格式，用于保存任务的状态。 1.I/O访问许可检查细节保护模式下处理器在执行I/O指令时进行许可检查的细节如下所示。 (1)若CPL<=IOPL，则直接转步骤(8)；(2)取得I/O位图开始偏移；(3)计算I/O地址对应位所在字节在I/O许可位图内的偏移；(4)计算位偏移以形成屏蔽码值，即计算I/O地址对应位在字节中的第几位；(5)把字节偏移加上位图开始偏移，再加1，所得值与TSS界限比较，若越界，则产生出错码为0的通用保护故障；(6)若不越界，则从位图中读对应字节及下一个字节；(7)把读出的两个字节与屏蔽码进行与运算，若结果不为0表示检查未通过，则产生出错码为0的通用保护故障；(8)进行I/O访问。设某一任务的TSS段如下： TSSSEG SEGMENT PARA USE16 TSS <> ;TSS低端固定格式部分 DB 8 DUP(0) ;对应I/O端口00H—3FH DB 10000000B ;对应I/O端口40H—47H DB 01100000B ;对用I/O端口48H—4FH DB 8182 DUP(0ffH) ;对应I/O端口50H—0FFFFH DB 0FFH ;位图结束字节TSSLen = $TSSSEG ENDS 再假设IOPL=1，CPL=3。那么如下I/O指令有些能正常执行，有些会引起通用保护异常： in al,21h ;(1)正常执行 in al,47h ;(2)引起异常 out 20h,al ;(3)正常实行 out 4eh,al ;(4)引起异常 in al,20h ;(5)正常执行 out 20h,eax ;(6)正常执行 out 4ch,ax ;(7)引起异常 in ax,46h ;(8)引起异常 in eax,42h ;(9)正常执行 由上述I/O许可检查的细节可见，不论是否必要，当进行许可位检查时，80386总是从I/O许可位图中读取两个字节。目的是为了尽快地执行I/O许可检查。一方面，常常要读取I/O许可位图的两个字节。例如，上面的第(8)条指令要对I/O位图中的两个位进行检查，其低位是某个字节的最高位，高位是下一个字节的最低位。可见即使只要检查两个位，也可能需要读取两个字节。另一方面，最多检查四个连续的位，即最多也只需读取两个字节。所以每次要读取两个字节。这也是在判别是否越界时再加1的原因。为此，为了避免在读取I/O许可位图的最高字节时产生越界，必须在I/O许可位图的最后填加一个全1的字节，即0FFH。此全1的字节应填加在最后一个位图字节之后，TSS界限范围之前，即让填加的全1字节在TSS界限之内。 I/O许可位图开始偏移加8K所得的值与TSS界限值二者中较小的值决定I/O许可位图的末端。当TSS的界限大于I/O许可位图开始偏移加8K时，I/O许可位图的有效部分就有8K字节，I/O许可检查全部根据全部根据该位图进行。当TSS的界限不大于I/O许可位图开始偏移加8K时，I/O许可位图有效部分就不到8K字节，于是对较小I/O地址访问的许可检查根据位图进行，而对较大I/O地址访问的许可检查总被认为不可访问而引起通用保护故障。因为这时会发生字节越界而引起通用保护异常，所以在这种情况下，可认为不足的I/O许可位图的高端部分全为1。利用这个特点，可大大节约TSS中I/O许可位图占用的存储单元，也就大大减小了TSS段的长度。 <二>重要标志保护输入输出的保护与存储在标志寄存器EFLAGS中的IOPL密切相关，显然不能允许随便地改变IOPL，否则就不能有效地实现输入输出保护。类似地，对EFLAGS中的IF位也必须加以保护，否则CLI和STI作为敏感指令对待是无意义的。此外，EFLAGS中的VM位决定着处理器是否按虚拟8086方式工作。 80386对EFLAGS中的这三个字段的处理比较特殊，只有在较高特权级执行的程序才能执行IRET、POPF、CLI和STI等指令改变它们。下表列出了不同特权级下对这三个字段的处理情况。 不同特权级对标志寄存器特殊字段的处理 特权级 VM标志字段 IOPL标志字段 IF标志字段 CPL=0 可变(初POPF指令外) 可变 可变 0 不变 不变 可变 CPL>IOPL 不变 不变 不变 从表中可见，只有在特权级0执行的程序才可以修改IOPL位及VM位；只能由相对于IOPL同级或更内层特权级执行的程序才可以修改IF位。与CLI和STI指令不同，在特权级不满足上述条件的情况下，当执行POPF指令和IRET指令时，如果试图修改这些字段中的任何一个字段，并不引起异常，但试图要修改的字段也未被修改，也不给出任何特别的信息。此外，指令POPF总不能改变VM位，而PUSHF指令所压入的标志中的VM位总为0。 <三>演示输入输出保护的实例(实例九)下面给出一个用于演示输入输出保护的实例。演示内容包括：I/O许可位图的作用、I/O敏感指令引起的异常和特权指令引起的异常；使用段间调用指令CALL通过任务门调用任务，实现任务嵌套。 1.演示步骤实例演示的内容比较丰富，具体演示步骤如下：(1)在实模式下做必要准备后，切换到保护模式；(2)进入保护模式的临时代码段后，把演示任务的TSS段描述符装入TR，并设置演示任务的堆栈；(3)进入演示代码段，演示代码段的特权级是0；(4)通过任务门调用测试任务1。测试任务1能够顺利进行；(5)通过任务门调用测试任务2。测试任务2演示由于违反I/O许可位图规定而导致通用保护异常；(6)通过任务门调用测试任务3。测试任务3演示I/O敏感指令如何引起通用保护异常；(7)通过任务门调用测试任务4。测试任务4演示特权指令如何引起通用保护异常；(8)从演示代码转临时代码，准备返回实模式；(9)返回实模式，并作结束处理。
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