Микропроцессорные системы (стр. 3 из 6)
Рисунок 2.6 – Содержимое порта РВ
2.3 Генерация звука в IBMPC
Схема генерации звука в IBMPC изображена на рисунке 2.7.
Рисунок 2.7 - Схема генерации звука в IBMPC
На вход звукогенератора поступает логическое “И” двух сигналов: выхода OUT 2-го канала таймера и содержимого бита 1 порта РВ интерфейса i8255. Обычный способ генерации звука состоит в программировании канала 2 таймера так, чтобы он выдавал прямоугольный импульс заданной частоты, лежащий в звуковом диапазоне (20Гц – 20 КГц). Для этого следует использовать режим таймера 3 с подходящим начальным значением счетчика. Если затем установить биты 0 и 1 порта РВ, то импульс начнет поступать на вход звукогенератора (бит 0 – это вход GATE канала 2, разрешающий счет, а бит 1 – разрешение выдачи выхода OUT на вход звукогенератора). Для выключения звука достаточно сбросить биты 0 и 1 порта РВ. Преимущество этого метода состоит в том, что, запустив генерацию звука, ЦП может выполнять другие действия. Значение счетчика 2-го канала таймера вычисляется по формуле:
N = 1193181/F
где 193181 – тактовая частота таймера в Гц
F – требуемая частота звука в Гц
Например: Если необходимая частота равна 1 кГц = 1000Гц, тогда константа счетчика равна 1193181/1000 = 1193 (10с/с) = 4А9 (16с/с).
2.4 Выполнение задержки
В BIOS существует 4 ячейки памяти, в которых хранится системное время. В результате прерывания от таймера содержимое этих ячеек увеличивается на 1, т.е. каждые 55 мс этот изменяется. По адресу 0000:046E находится старшее слово, а по адресу 0000:046Е младшее слово системного счетчика времени.
Для счета времени (т.е. задержки) нужно прочитать содержимое этого счетчика и прибавить константу необходимой задержки. Затем в цикле считывать содержимое счетчика и сравнивать его с полученной суммой, а когда содержимое счетчика станет равным сумме (т.е. заданное время задержки истекло) необходимо выйти из цикла.
Константа необходимой задержки считается следующим образом:
Задержка/55мс = константа
Например:
Если необходимая задержка равна 550мс, тогда константа равна 550мс/55мс = 10 (10с/с) = ОА (16с/c).
2.5 Область данных BIOS
Область основной памяти размером 256 байт расположена непосредственно ха таблицей векторов прерываний, начиная с адреса 0040:0000 и кончая 004F:0000, предназначена для использования программами BIOS. В таблице приведено описание части информации, помещаемой в BIOS в указанную область памяти. Обращаясь к ней, прикладные программы получают важную информацию о состоянии системы.
Таблица 2.4 – Область данных портов
| Адрес (сегмент: смещение) | Длина (в байтах) | Наименование и описание |
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО\ПАРАЛЛЕНЛЬНОГО ПОРТОВ | ||
| 0040:0000 | 8 | Базовый адрес ввода-вывода для COM1-COM4 |
| 0040:0008 | 8 | Базовый адрес ввода-вывода для LPT1-LPT4 |
| СМЕШАННАЯ ОБЛАСТЬ ДАННЫХ | ||
| 0040:0010 | 2 | Флаги оборудования |
| 0040:0013 | 2 | Обьём памяти в килобайтах |
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХ КЛАВИАТУРЫ 1 | ||
| 0040:0017 | 1 | Флаги 1 состояния регистров клавиатуры |
| 0040:0018 | 1 | Флаги 2 состояния регистров клавиатуры |
| 0040:0019 | 1 | Ввод с дополнительного клавиатурного поля |
| 0040:001А | 2 | Адрес начла буфера клавиатуры |
| 0040:001С | 2 | Адрес конца буфера клавиатуры |
| 0040:01Е | 32 | Буфер клавиатуры |
| ОБЛАСТЬ НАКОПИТЕЛЯ FDD | ||
| 0040:003Е | 1 | Состояние повторной калибровки |
| 0040:003А | 1 | Состояние двигателя |
| 0040:0040 | 1 | Счетчик числа |
| 0040:0041 | 1 | Состояние последней операции |
| 0040:0042 | 7 | Байты состояния контроллера |
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХВИДЕОАДАПТЕРА 1 | ||
| 0040:0049 | 1 | Текущий видеорежим |
| 0040:004А | 2 | Количество столбцов в отображаемом тексте |
| 0040:004С | 2 | Длина буфера регенерации в байтах |
| 0040:004У | 2 | Адрес смещения активной видеостраницы |
| 0040:0050 | 16 | Положение курсора (видеостраницы 0-7) |
| 0040:0060 | 2 | Тип курсора (нач. и кон. строки развертки) |
| 0040:0062 | 1 | Активная видеостраница |
| 0040:0063 | 2 | Базовый адрес видеоконтроллера |
| 0040:0065 | 1 | Текущая установка регистра 3х8 |
| 0040:0066 | 1 | текущая установка регистра 3х9 |
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХ СИСТЕМНОГО ТАЙМЕРА | ||
| 0040:006С | 2 | Младшее словосодержимого таймера |
| 0040:006Е | 2 | Старшее слово содержимого таймера |
| 0040:0070 | 1 | Индикатор заполнения таймера |
| СИСТЕМНАЯ ОБЛАСТЬ ДАННЫХ | ||
| 0040:0071 | 1 | Байт BIOS_BREAK |
| 0040:0072 | 2 | Флаг сброса |
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХ ЖЕСТКОГО ДИСКА | ||
| 0040:0074 | 1 | Состояние последней операции |
| 0040:0075 | 1 | Число накопителей HDD |
| ВРЕМЕНА ОЖИДАНИЯ РЕАКЦИИ (ТАЙМАУТЫ) | ||
| 0040:0078 | 4 | Значения времен ожидания для LPT1-LPT4 |
| 0040:007С | 4 | Значения времен ожидания для COM1-COM4 |
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХ КЛАВИАТУРЫ | ||
| 0040:0080 | 2 | Адрес начала буфера клавиатуры |
| 0040:0082 | 2 | |
| ОБЛАСТЬ ДАННЫХ ВИДЕОАДАПТЕРА 2 | ||
| 0040:0084 | 1 | Число отображаемых строк текста минус 1 |
| 0040:0085 | 2 | высота символа в строках развертки |
| 0040:0087 | 1 | Параметры видеорежима |
| 0040:0088 | 1 | Параметры видеорежима |
| ОБЛАСТЬ СВЯЗИ МЕЖДУ ПРОГРАММАМИ | ||
| 0040:00F0 | 16 | Область, где программа может записать\считать данные (например статус) |
2.6 Задание
Напишите программу генерации последовательности звуковых сигналов, имеющих следующие характеристики:
- Первый сигнал : частота F1, длительность T1.
- Второй сигнал : частота F2, длительность T2.
- Пауза между сигналами : длительность Р1
Характеристика F1, F2, T1, T2, P1 выбираются из таблицы задания согласно варианту.
Программу необходимо оформить в виде основной программы и двух подпрограмм.
- Первая подпрограмма выполняет генерацию звука.
- Вторая подпрограмма выполняет задержку.
- Основная программа выполняет вызовы подпрограмм в нужной последовательности.
| №Варианта | F1, кгц | T1, мс | P1, мс | F2, кГц | Т2, мс |
| 1 | 5 | 500 | 150 | 9,5 | 800 |
Рисунок 2.9 – Блок – схема основной программы
Основная программа
stac segment
db 64 dup (0)
ends
data segment
stQ db 13,10,''
ends
code segment
assume ds:data, cs:code, ss:stac
Start:
mov ax,data
mov ds,ax
mov es,ax
mov ah,09h
lea dx,stQ
int 21h
m0: call Sound0
mov bx,00efh
call Sound
mov dx, 0009h
call Sound2
mov dx, 0003h
call Sound2
mov bx,007eh
call Sound
mov dx, 000fh
call Sound2
mov ah,02h
int 16h
and al,00100000b
jz m0
jmp m_end
Sound0 Proc near
in al,[61h]
and al,0fch
out [61h],al
ret
Endp
Sound Proc near
mov bx,04a9h
mov dx,0043h
mov al,0beh
out dx,al
dec dx
mov al,bl
out dx,al
mov al,bh
out dx,al
in al,[61h]
or al,03h
out [61h],al
ret
Endp
Sound2 Proc near
xor ax,ax
mov es,ax
mov ax,es:[046ch]
add dx,ax
m1: mov ax,es:[046ch]
cmp dx,ax
jnz m1
in al,[61h]
and al,0fch
out [61h],al
ret
Endp
m_end:
mov ax,4c00h
int 21h
ends
END Start
Рисунок 3 – Результат работы программы
3 ПРИНЦИП РАБОТЫ КЛАВИАТУРЫ
Клавиатура выполнена, как правило, в виде отдельного устройства подключаемого к компьютеру тонким кабелем. Клавиатура содержит микроконтроллер который выполняет специализированные функции. Он осуществляет сканирование клавишного поля, обработку дребезга при нажатии и отпускании клавиши, буферизацию кодов и организацию передачи данных последовательном коде в компьютер. Упрощенная принципиальная схема клавиатуры, представлена на рисунке ниже.
Рисунок 3.1 – Принципиальная схема клавиатуры
При нажатии любой клавиши микроконтроллер вырабатывает Scan-код нажатой клавиши. Scan-код отличается от стандартного ASCII кода символа. Scan-код – это просто номер клавиши на клавиатуре. Таким образом Scan-код клавиш ” F ” и “ f ” одинаков. Таблица некоторых Scan-кодов приведена ниже.
Таблица 3.1 – Набор Scan - кодов
| 16с\с | 10с\с | клавиша | 16с\с | 10с\с | клавиша | 16с\с | 10с\с | клавиша |
| 01 | 1 | esc | 1d | 29 | Ctrl | 39 | 57 | Space |
| 02 | 2 | 1 ! | 1e | 30 | A | 3a | 58 | Caps Lock |
| 03 | 3 | 2 @ | 1f | 31 | s | 3b | 59 | F1 |
| 04 | 4 | 3 # | 20 | 32 | d | 3c | 60 | F2 |
| 05 | 5 | 4 $ | 21 | 33 | f | 3d | 61 | F3 |
| 06 | 6 | 5% | 22 | 34 | g | 3e | 62 | F4 |
| 07 | 7 | 6 ^ | 23 | 35 | h | 3f | 63 | F5 |
| 08 | 8 | 7 & | 24 | 36 | j | 40 | 64 | F6 |
| 09 | 9 | 8 * | 25 | 37 | k | 41 | 65 | F7 |
| 0a | 10 | 9 ( | 26 | 38 | l | 42 | 66 | F8 |
| 0b | 11 | 0 ) | 27 | 39 | ; : | 43 | 67 | F9 |
| 0c | 12 | - _ | 28 | 40 | " | 44 | 68 | F10 |
| 0d | 13 | = + | 29 | 41 | ` ~ | 45 | 69 | Num Lock |
| 0e | 14 | <- | 2a | 42 | Shift (L) | 46 | 70 | Scroll Lock |
| 0f | 15 | tab | 2b | 43 | \ | | 47 | 71 | Home 7 |
| 10 | 16 | q | 2c | 44 | z | 48 | 72 | ↑ 8 |
| 11 | 17 | w | 2d | 45 | x | 49 | 73 | Pg Up 9 |
| 12 | 18 | esc | 2e | 46 | Ctrl | 4a | 74 | |
| 13 | 19 | r | 2f | 47 | v | 4b | 75 | |
| 14 | 20 | t | 30 | 48 | b | 4c | 76 | - 5 |
| 15 | 21 | y | 31 | 49 | n | 4d | 77 | ↔ 4\6 |
| 16 | 22 | u | 32 | 50 | m | 4e | 78 | + |
| 17 | 23 | i | 33 | 51 | , < | 4f | 79 | End 1 |
| 18 | 24 | o | 34 | 52 | . > | 50 | 80 | ↓ 2 |
| 19 | 25 | p | 35 | 53 | / ? | 51 | 81 | Pg Dn 3 |
| 1a | 26 | [ { | 36 | 54 | Shift ® | 52 | 82 | Ins 0 |
| 1b | 27 | ] } | 37 | 55 | Prt Sc | 53 | 83 | del . |
| 1c | 28 | Enter | 38 | 56 | Alt | 54 |
Микроконтроллер передает скан-код в адаптер связи с клавиатурой, расположенный на системной плате. Адаптер связи преобразует полученный последовательный код в параллельный, передает его на входы порта ввода/вывода РА ППИ и устанавливает высокий уровень сигналаIRQ1- запрос на прерывание в контроллер прерываний КР1810ВН59Л. По этому сигналу контроллер формирует запрос на аппаратное прерывание процессора с вектором (типом прерывания) 09Н. Процессор прекращает свою работу и выполняет обработчик прерывания 09h. Который читает Scan-код из порта 60Н (порт РА ППИ) и анализирует Scan-код. Для дешифрации Scan-кодов обработчик прерывания 9h содержит специальную таблицу поиска. Обработчик также проверяет, не является ли скан-код кодом FFh, указывающим на переполнение 4-символьного аппаратного буфера Scan-кодов клавиатуры. При обнаружении кода FFh прерывание 9h сообщает о переполнении сигналом динамика. Когда поступает код от клавиши сдвига или переключателя, то в специальной переменной в памяти ПЭВМ фиксируется изменение статуса (например, переключение с верхнею регистра на нижний). Во всех остальных случаях Scan-код преобразовывается в код символа ASCII. Конечно, процедура сначала определяет установку клавиш сдвига и переключателей, чтобы правильно получить вводимый код (это "а" или "А"). После этого введенный код помещается в буфер клавиатуры, который представляем собой область памяти, способную запомнить до 15 вводимых символов, пока программа слишком занята, чтобы обработать их.