焦剑/深圳市剑拓科技有限公司 在上篇中，介绍了KT8808的概述和应用方案，本篇主要介绍KT8808的各个功能模块。 3、功能模块 3.1 80188/80186 CPU KT8808内含一个用RISC方式实现的、与80188/80186指令级兼容的16位CPU，其具有与80188微处理器兼容的多路复用地址和数据总线，存储空间为1M字节，输入输出空间有64K字节，可运行高效代码和普遍使用的X86软件。其结构框图如图7。 图7 CPU结构框图 3.1.1执行部件（EU） CPU的执行部件负责执行指令,它从指令队列中取得等待执行的指令。执行部件由算术逻辑运算单元ALU、寄存器组、指令解码器等组成，其中寄存器组含有八个16位的通用寄存器：累加器AX、基址寄存器BX、计数寄存器CX、数据寄存器DX，堆栈指针SP、基址指针BP、源变址寄存器SI、目的变址寄存器DI，且AX、BX、CX、DX可以被拆分成两个 8位寄存器（AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL），用来存放8位操作数；四个16位的段寄存器：指向当前代码段的CS寄存器、指向当前数据段的DS寄存器、指向当前堆栈段的SS寄存器和指向当前附加段的ES寄存器；两个专用寄存器：标志寄存器FR和指令指示器IP。指令指针IP总是保存着下一次将要从主存中取出指令的偏移地址，程序不能直接访问IP寄存器，它的内容由总线接口部件更新。 通过地址的生成执行部件将产生一个20位的物理地址给总线接口部件，以对1MB的存储空间进行寻址。存储器是由一些段组成，每个段都含有一个16位的段首地址，存储器的地址就是由这个16位的段首地址左移4位，然后与来自于IP寄存器或执行部件提供的16位偏移地址相加所形成的。 3.1.2总线接口部件（BIU） 总线接口部件主要负责完成CPU与存储器或输入/输出设备之间的数据传送。其中，总线SA19-SA0是非复用的存储器或输入输出地址，SD7-SD0是访问存储器或I/O时多路复用的地址或数据总线。存储器空间有1M字节,I/O空间有64K字节，在读、写存储器和取指令总线周期内存储器和CPU互换信息，I/O读、写总线周期用一个单独的输入输出地址空间。 3.2 VGA控制器 KT8808内含一个VGA控制器，该控制器可实现320X240-1024X768 16色的图形显示。其结构框图见图8。 图8 VGA结构框图 每一部分解释如下: (1) 定序器 定序器产生控制整个芯片上所有功能模块的时序信号。 (2) CRT(阴极射线管)控制器 CRT控制器产生CRT时序信号(如同步信号和消隐信号)，以控制CRT显示操作和显示刷新同步。并产生显示地址给显示存储器，以取得显示的数据给属性控制器。 (3) CPU总线接口 该接口在CPU总线与芯片中其它功能模块之间，它产生各模块寄存器的地址译码和显示所用的存储器地址译码、CPU读写数据的缓冲。 (4) 显示存储器接口 该接口将CPU总线来的读写地址和CRT控制器产生的显示地址进行组合形成DRAM的行列地址;将DRAM的数据进行组合使得几种配置的DRAM都能使用，并将显示数据缓冲。 (5) 图形控制器 图形控制器位于处理器和显示存储器之间的数据通道上，可以对它进行编程，对写入显示存储器的数据执行逻辑功能(例如:与、或、异或、循环移位)。这些逻辑功能提供了硬件支持，以简化绘图操作。 (6) 属性控制器 属性控制器包含一个颜色查找表(LUT--即调色板寄存器)，将显示存储器的颜色信息转换为CRT显示器的颜色信息。 KT8808配接的显示存储器，分成独立的4个存储器体，称之为彩色页面。如下图9所示。 图9 显示存储器 16色图形模式是VGA最常用的图形模式。在每个彩色位面中，每个象素占一位，能同时显示16种颜色。象素数据是从最高位开始串行存放的，也就是说显示存储器中每个字节的最高位代表最左边的象素。每个字节包含8个象素。 3.3 汉字字符发生器 内含的汉字字符发生器通过读取显示缓冲区的2字节汉字内码和单字节西文码，自动在字库ROM中读取汉字和西文点阵，加上字符属性后与图形叠加显示。不像图形方式显示汉字CPU需要读取32字节（16点阵）或72字节（24点阵）的字型数据通过图形方式写入显示缓冲区，本芯片只需要将两个字节的汉字内码写入显示缓冲区，就可显示汉字。从这个意义上说，本芯片可将汉字的写入速度提高到16倍（16点阵）或36倍（24点阵），同时CPU也不需要管理庞大的汉字字库，这样也可以节省系统资源。这样在最小12KB程序容量下就可实现汉字信息终端。 字库接口可接一片字库ROM和两片造字SRAM。字库ROM可选用256KX8、512KX8、1MX8、4MX8的MASK ROM或FLASH，而SRAM则可选用8KX8、32KX8、128KX8等容量，如不需造字，则不用SRAM。 每个汉字在字库中的大小使用两种方式：32字节方式和128字节方式，分别用于16点阵终端和24点阵终端。 在16*16终端字库中，汉字按区位码连续排放，每个汉字占32个字节，每个西文字母占16个字节,汉字占ROM的低端，西文占ROM的高端。 在24*24终端字库中，汉字按区位码连续排放，每个汉字占128个字节。汉字16*16、24*24和西文8*16、12*24点阵合并排在128个字节中。每128个字节的详细安排见图10(其中括号里数字为点阵大小，第一列数字为字节号，最后一列为双字号)。 图10 128字节方式字库排列 其中，24*24汉字的左、右字节指的是汉字左、右半边(每一半边12位)低8位,高4位指的是汉字左半边和右半边的高4位合成的8位字节(左半边的高4位在字节的高4位,右半边的高4位在字节的低4位)。 每个西文字符的12*24点阵数据分布在相邻的两个128字节块的西文点阵区.其中首块存放0-15行，末块存放16-23行，末块多余12个字节。每个西文字符的8*16点阵数据存放在一个128字节块的西文点阵区。其中每双字只使用了低两个字节，字节2多余。以上西文的两种情况的多余空间为单或三字节的碎片，芯片中都有控制电路将其变成连续的（对CPU来说）。 3.4 中断控制器 中断方法不仅能解决外部设备和系统连接的问题，它还有效地实现了外部设备与CPU的并行工作。KT8808内有一个与8259兼容的8级中断控制器，8259是一种可编程的中断控制器，支持8级中断请求，编程可实现其优先级的设定，8位的中断请求寄存器将八个中断请求信号锁存其中，通过切换可进入相应的中断请求。KT8808中共包含了十五个中断请求:一个定时器中断请求、两个外中断请求、两个键盘中断请求、八个串口中断请求、一个打印机中断请求和一个垂直回扫中断请求（NMI）。KT8808通过四个8位的寄存器将中断控制器的八个中断请求输入灵活安排，每个寄存器的高4位和低4位分别对应一个中断请求，通过设置每个中断请求所对应的寄存器的高4位或低4位可使得任何一个设备的中断请求都可连接到中断控制器的任意一个中断请求输入，因此，可根据不同的中断请求需要，通过设置四个8位的寄存器对中断请求进行灵活多变的安排。 3.5 定时器 本芯片有两个与8254兼容的16位定时器。图11给出了其组成框图。可以看到，除了接口的控制逻辑及数据缓冲外，另外有二个计数器。每个计数器的内部结构如图12。 图11 双定时器结构 图12定时器内部结构 3.6 键盘控制器 本芯片内含两个硬件AT键盘控制器，一个用于外接PS/2键盘，一个用于外接PS/2鼠标。 键盘接口实现系统和键盘的连接,主要完成以下工作： (1) 接收来自键盘的数据; (2) 对数据进行奇偶校验; (3) 控制和检测传送数据的时间; (4) 对数据进行串-并转换; (5) 转换键盘扫描码为系统扫描码; (6) 接收并执行系统命令; (7) 向系统发键盘中断。 键盘和系统以串行方式进行通信，传输的数据流由11位二进制位串组成。格式符合异步串行规则,包含一个低电平触发的起始位,8个数据位,1个奇校验位,1 个停止位。 3.7 通用异步收发器（UART） KT8808内含8个通用异步收发器（UART，串口）。其中两个与16550兼容，有16级接收和发送FIFO；另外六个与8251兼容。 串行接口的主要功能是接收来自CPU的数据，并转换为串行数据格式发送出去。或者将接收到的串行数据送交CPU。 图13 通用异步收发器(UART)框图 3.8 通用输入输出（GPIO） 在KT8808, 24根信号线组成3个8位通用输入输出口: 通用输入输出口A(GPIOA[7..0]), 通用输入输出口B(GPIOB[7..0]), 通用输入输出口C(GPIOC[7..0]). 每个GPIO的结构图如图14。 图14 GPIO的结构图 （未完待续）