利用中斷實(shí)現(xiàn)發(fā)聲程序----課程設(shè)計(jì)

1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課程名稱(chēng): 微機(jī)原理課程設(shè)計(jì) 題 目: 利用中斷實(shí)現(xiàn)發(fā)聲程序 院 系： 力物學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 光電16-1班 學(xué) 號(hào)： 2016305271 學(xué)生姓名： 任陳飛 指導(dǎo)教師： 郭娟 2019年 6月28日安徽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 數(shù)學(xué)與大數(shù)據(jù)學(xué)院 院系 信計(jì) 教研室學(xué) 號(hào)2016305271學(xué)生姓名任陳飛專(zhuān)業(yè)（班級(jí)） 光電16-1班設(shè)計(jì)題目 利用中斷實(shí)現(xiàn)發(fā)聲程序設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)windows操作系統(tǒng)、masm5集成開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)要求用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序完成發(fā)聲子程序，要求使用中斷程序?qū)崿F(xiàn)工作量1.編寫(xiě)代碼 2.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不少于12頁(yè) 3.參考文獻(xiàn)不少于5個(gè)工作計(jì)劃2019.6

2、.24 接受設(shè)計(jì)任務(wù)，收集資料2019.6.25 學(xué)習(xí)中斷原理，中斷服務(wù)程序設(shè)置方式2019.6.26 發(fā)聲子程序原理2019.6.28 編碼調(diào)試 書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2019.6.29 提交檢查參考資料1. 周荷琴.微機(jī)原理接口技術(shù)m.北京：清華大學(xué)出版社，2016.2. 徐晨.微機(jī)原理與應(yīng)用m.北京：高等教育出版社，2004.3. 王爽.匯編語(yǔ)言m.北京：清華大學(xué)出版社，2008.4. 孫德文.微型計(jì)算機(jī)技術(shù)m.高等教育出版社, 2010.5. 許立鋅.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.指導(dǎo)教師簽字 教研室主任簽字 2019年6月24日 安徽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定

3、表學(xué)生姓名： 任陳飛 學(xué)號(hào)： 2016305271 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 光電16-1班 課程設(shè)計(jì)題目： 利用中斷實(shí)現(xiàn)發(fā)聲程序 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 成績(jī)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日目錄1概述51.1 masm匯編開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介51.2 設(shè)計(jì)要求52需求分析52.1 cpu與i/o外設(shè)通信3種控制方式52.2 中斷方式實(shí)現(xiàn)原理72.2.1中斷服務(wù)子程序72.3 主程序72.3.1主程序負(fù)責(zé)對(duì)中斷向量進(jìn)行設(shè)置和恢復(fù)等操作72.3.2主程序的延時(shí)控制83程序?qū)崿F(xiàn)83.1 程序83.2 程序和運(yùn)行界面114總結(jié)12參考文獻(xiàn)141概述1.1 masm匯編開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介masm是microsoft macro assembl

4、er的縮寫(xiě)，是微軟公司為x86微處理器家族開(kāi)發(fā)的匯編開(kāi)發(fā)環(huán)境，擁有可視化的開(kāi)發(fā)界面，使開(kāi)發(fā)人員不必再使用dos環(huán)境進(jìn)行匯編的開(kāi)發(fā)，編譯速度快，支持80x86匯編以及win32asm，是windows下開(kāi)發(fā)匯編的利器。它與windows平臺(tái)的磨合程度非常好，但是在其他平臺(tái)上就有所限制，使用masm的開(kāi)發(fā)人員必須在windows下進(jìn)行開(kāi)發(fā)。它支持的宏很靈巧，既廣泛又多樣性，結(jié)構(gòu)化程序的慣用語(yǔ)法，包含高級(jí)架構(gòu)式的循環(huán)、程序調(diào)用，以及輪替 (alternation)（因此，masm 算是高級(jí)匯編器的一個(gè)范本）。1.2 設(shè)計(jì)要求利用中斷方式，編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)每隔10秒響鈴一次，并在屏幕上顯示“the bel

5、l is ring”2需求分析2.1 cpu與i/o外設(shè)通信3種控制方式cpu和i/o設(shè)備進(jìn)行輸入輸出數(shù)據(jù)的方式有三種：程序直接控制方式，中斷方式和dma方式。三種方式的特點(diǎn)：（1）程序直接控制方式最簡(jiǎn)單的i/o控制方式是處理機(jī)對(duì)i/o設(shè)備直接進(jìn)行控制，采取程序i/o（programmed i/o）方式或稱(chēng)為忙一等待方式。cpu首先向設(shè)備控制器的控制寄存器發(fā)出一條i/o指令啟動(dòng)i/o設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，硬件同時(shí)把狀態(tài)寄存器中的忙/閑標(biāo)志busy置為1，表示該i/o設(shè)備尚未輸入完一個(gè)字(符)。接著cpu應(yīng)重復(fù)讀取狀態(tài)寄存器忙/閑標(biāo)志busy進(jìn)行測(cè)試（cpu不能執(zhí)行其他進(jìn)程），直至busy=0，表示

6、該i/o設(shè)備已將輸入數(shù)據(jù)送入到i/o控制器的數(shù)據(jù)寄存器中，于是cpu將從數(shù)據(jù)寄存器中取出數(shù)據(jù)，送入內(nèi)存的指定單元，接著，再啟動(dòng)去讀下一個(gè)數(shù)據(jù)，并置busy=l。在程序i/o方式中，由于cpu的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于i/o設(shè)備，導(dǎo)致cpu的絕大部分時(shí)間都處于等待i/o設(shè)備完成而循環(huán)測(cè)試之中，造成了cpu的極大浪費(fèi)。但是它管理簡(jiǎn)單，在要求不高的場(chǎng)合可以被采用。（2）中斷控制在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，對(duì)i/o設(shè)備的控制，廣泛地采用中斷（interrupt-driven）方式，即當(dāng)某進(jìn)程要啟動(dòng)某個(gè)i/o設(shè)備時(shí)，便由cpu向相應(yīng)的設(shè)備控制器的控制寄存器發(fā)出一條i/o命令，然后立即返回繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的任務(wù)。設(shè)備控制器便按照

7、該命令的要求去控制i/o設(shè)備。若i/o設(shè)備忙，則由驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒄?qǐng)求插入設(shè)備等待隊(duì)列。此時(shí)， cpu與i/o設(shè)備處于并行工作狀態(tài)。例如，在輸入時(shí)，當(dāng)設(shè)備控制器收到 cpu發(fā)來(lái)的讀命令后，便準(zhǔn)備接收從相應(yīng)輸入設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)。一旦數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)寄存器，控制器便通過(guò)中斷請(qǐng)求線int向cpu發(fā)送一中斷信號(hào)，中斷子程序由cpu讀取狀態(tài)寄存器忙/閑標(biāo)志busy進(jìn)行測(cè)試檢查輸入過(guò)程中是否出錯(cuò)，若無(wú)錯(cuò)，便從數(shù)據(jù)寄存器中讀出數(shù)據(jù)，寫(xiě)入指定內(nèi)存單元。所以，中斷驅(qū)動(dòng)方式在i/o設(shè)備輸入數(shù)據(jù)的過(guò)程中，無(wú)需 cpu干預(yù)，可以使cpu與i/o設(shè)備并行工作。僅當(dāng)輸完一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，才需 cpu花費(fèi)極短的時(shí)間去進(jìn)行中斷處理。從而大大地

8、提高了整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率及吞吐量，特別是cpu的利用率。（3）dma控制中斷驅(qū)動(dòng)i/o方式雖然大大提高了主機(jī)的利用率，但是它以字（節(jié)）為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，每完成一個(gè)字（節(jié)）的傳送，控制器便要向cpu請(qǐng)求一次中斷（做保存現(xiàn)場(chǎng)信息，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)等工作），仍然占用了cpu的許多時(shí)間。這種方式對(duì)于高速的塊設(shè)備的i/o控制顯然是不適合。為了進(jìn)一步減少cpu對(duì)i/o的干預(yù)，引入了直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)dma（direct memory access）控制方式。dma方式是一種完全由硬件執(zhí)行io數(shù)據(jù)交換的工作方式，它需要使用一個(gè)專(zhuān)門(mén)的dma控制器（dmac），內(nèi)含于設(shè)備控制器，dmac中有控制狀態(tài)寄存器、傳送字節(jié)計(jì)數(shù)

9、器、內(nèi)存地址寄存器和數(shù)據(jù)緩沖寄存器。在這種方式中，dmac采用盜竊總線控制權(quán)的方法從cpu接管對(duì)總線的控制，成批的數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過(guò)cpu而直接在內(nèi)存和io設(shè)備之間進(jìn)行。dma方式下的數(shù)據(jù)傳送過(guò)程可分為三個(gè)階段：1) 預(yù)處理階段：當(dāng)進(jìn)程要求設(shè)備輸入數(shù)據(jù)時(shí)，cpu把準(zhǔn)備存放輸入數(shù)據(jù)的內(nèi)存起始地址以及要傳送的字節(jié)數(shù)分別送入dmac中的內(nèi)存地址寄存器和傳送字節(jié)計(jì)數(shù)器。另外，還把控制狀態(tài)寄存器中的中斷允許位和啟動(dòng)位置成1，從而啟動(dòng)設(shè)備，開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入。2) 數(shù)據(jù)傳送階段：發(fā)出數(shù)據(jù)傳輸要求的進(jìn)程進(jìn)入等待狀態(tài)，進(jìn)程調(diào)度程序調(diào)度其他進(jìn)程占據(jù)cpu。dmac不斷地竊取cpu工作周期，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送的操作：向內(nèi)存發(fā)

10、出地址和控制信號(hào)，進(jìn)行地址修改，對(duì)傳送字的個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，直到所要求的字節(jié)全部傳送完畢。   3) 后處理階段：dmac在傳送完所有字節(jié)時(shí)，通過(guò)中斷請(qǐng)求線發(fā)出中斷信號(hào)。cpu在接收到中斷信號(hào)后，轉(zhuǎn)入中斷處理程序進(jìn)行后續(xù)處理。中斷處理結(jié)束后，cpu返回到被中斷的進(jìn)程中，或切換到新的進(jìn)程上下文環(huán)境中，繼續(xù)執(zhí)行。dma方式起到代理cpu的功能，較之中斷驅(qū)動(dòng)方式，又是成百倍地減少了cpu對(duì) i/o控制的干預(yù)，進(jìn)一步提高了cpu與i/o設(shè)備的并行操作程度。2.2 中斷方式實(shí)現(xiàn)原理中斷工作原理：計(jì)算技術(shù)里中斷過(guò)程，就是主芯片的外部信號(hào)或內(nèi)部信號(hào)，中斷了該芯片正在執(zhí)行的程序，主芯片轉(zhuǎn)

11、而處理由該信號(hào)引發(fā)的其他程序，結(jié)束后再回到中斷的“斷點(diǎn)”，繼續(xù)執(zhí)行原有程序。2.2.1中斷服務(wù)子程序（1）利用揚(yáng)聲器發(fā)出聲音端口號(hào)為61h的設(shè)備控制器的第1位交替為1和0，該位與揚(yáng)聲器的脈沖門(mén)相連，當(dāng)?shù)谝晃挥?變0或由0變1，且維持一段時(shí)間，產(chǎn)生一個(gè)脈沖電流，經(jīng)放大后送至揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。61h的第0位和振蕩器相連，不需要振蕩器發(fā)聲，所以把它置0。（2）10秒控制10秒控制：定時(shí)器每秒鐘中斷18.2次，每次調(diào)用一個(gè)1ch類(lèi)型的中斷。系統(tǒng)中原有的1ch類(lèi)型中斷服務(wù)子程序沒(méi)有執(zhí)行任何功能。即每次中斷不執(zhí)行任何操作返回主程序。替換原有中斷服務(wù)程序，變?yōu)橛脩?hù)的發(fā)聲子程序ring。10秒鐘將進(jìn)行182次中

12、斷，在第182次中斷時(shí)執(zhí)行發(fā)聲功能，并重置計(jì)數(shù)次數(shù)182，其他直接跳出中斷服務(wù)子程序。2.3 主程序2.3.1主程序負(fù)責(zé)對(duì)中斷向量進(jìn)行設(shè)置和恢復(fù)等操作中斷向量的存取：（1）設(shè)置中斷向量:mov dx, offset ring；新偏移量送dxmov ax, seg ringmov ds, ax；新段址送dsmov al, 1chmov ah, 25hint 21h；寫(xiě)入新的中斷向量（2）取中斷向量：mov al,1ch；取中斷向量mov ah,35hint 21hpush es；存原中斷向量段址push bx；存原中斷向量偏移量2.3.2主程序的延時(shí)控制 延時(shí)控制目的是延長(zhǎng)主程序執(zhí)行期間給中斷服

13、務(wù)程序機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)中斷。mov bx, 1234hmov dx, bxloop1: mov cx，bxdelay: loop delay dec dx loop loop13程序?qū)崿F(xiàn)3.1 程序數(shù)據(jù)段：datasegmentcount dw 1mess db the bell is ring!, 0dh,0ah,$data ends主程序：code segmentassume cs：code,ds：data,es：datamain proc farstart： push dssub ax, axpush axmov ax, datamov ds, axmov al, 1ch；取中斷向量mov ah

14、, 35hint 21hpush es；存原中斷向量段址push bx；存原中斷向量偏移量push dsmov dx,offset ring；新偏移量送dxmov ax, seg ringmov ds,ax；新段址送dsmov al, 1chmov ah, 25hint 21h；寫(xiě)入新的中斷向量pop dsin al,21h；讀取中斷屏蔽字and al,11111110b；允許定時(shí)器中斷out 21h, alsti； 開(kāi)中斷mov bx,50delay： mov di, 65535delay2：mov si,65535；延時(shí) delay1：dec sijnz delay1dec dijnz d

15、elay2pop dx；恢復(fù)原中斷向量pop dsmov al, 1chmov ah, 25hint 21hretmain endp中斷服務(wù)程序：ring proc nearpush ds;各工作寄存器內(nèi)容入棧push axpush cxpush dxmov ax, datamov ds, axsti dec count；計(jì)秒值 jnz exit mov dx, offset mess mov ah, 09h int 21h mov dx, 100in al, 61hand al, 0fchsound： xor al, 02out 61h,al；揚(yáng)聲器發(fā)聲mov cx, 140hwait1：

16、loop wait1；延時(shí)等待dec dxjne soundmov count, 182exit： cli；關(guān)中斷pop dxpop cxpop axpop dsiret；中斷返回ring endp3.2 程序和運(yùn)行界面 圖3-1 程序1 圖3-2 程序2 圖3-3 運(yùn)行結(jié)果4總結(jié)不知不覺(jué)，微機(jī)原理與接口技術(shù)課程已經(jīng)結(jié)束了?；叵肫饋?lái)受益匪淺，主要是加深了對(duì)計(jì)算機(jī)的一些硬件情況和運(yùn)行原理的理解和匯編語(yǔ)言的編寫(xiě)，期間也聽(tīng)老師講過(guò)，微機(jī)原理這門(mén)課程是比較偏硬件一點(diǎn)的。正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，我還是對(duì)它比較喜歡的，因?yàn)樗臀业膶?zhuān)業(yè)方向“光電信息”有很大的聯(lián)系，在光電信息領(lǐng)域很多場(chǎng)合要應(yīng)用到微機(jī)，本著想就業(yè)好的

17、心態(tài)，因此對(duì)該課程的學(xué)習(xí)還是有濃厚的興趣的。下面談?wù)勥@期學(xué)習(xí)該課程的心得與體會(huì)：剛開(kāi)始接觸這門(mén)課程的時(shí)候，感覺(jué)到它似乎非常的容易，尤其是第一章，它講到的都是一些計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程，聽(tīng)的是津津有味的，知道原來(lái)計(jì)算機(jī)是那么來(lái)的啊！這時(shí)我有一個(gè)感想，當(dāng)初發(fā)明出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的人是多么的偉大啊，使人在計(jì)算復(fù)雜問(wèn)題上，速度得到了很大的提高，隨著時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度也越來(lái)越快，cpu由原來(lái)的m級(jí)發(fā)展到了g級(jí)，是多么令人驚奇的一個(gè)進(jìn)步，到了21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)得到了充足的發(fā)展，it行業(yè)也成為了一個(gè)熱門(mén)的行業(yè)，如果專(zhuān)業(yè)技能強(qiáng)的話，一般比其它行業(yè)拿的工資都要高，同時(shí)也就增添了我對(duì)它學(xué)習(xí)的信心。就像我們學(xué)的這個(gè)微機(jī)原理與接口技術(shù)課，如果能把它融會(huì)貫通的話，對(duì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)和深造都會(huì)有很大的益處，對(duì)將來(lái)的就業(yè)也會(huì)有極大的幫助。其實(shí)我覺(jué)得，在學(xué)習(xí)微機(jī)原理這一塊，最讓我覺(jué)得棘手就是這個(gè)匯編語(yǔ)言了，在學(xué)它的過(guò)程中，覺(jué)得還是有點(diǎn)吃力，尤其是它的指令很多的，有時(shí)候總是把它給記混了，所以在做練習(xí)的時(shí)候這個(gè)問(wèn)題最突出了，如果是自己寫(xiě)程序的話，總是寫(xiě)不對(duì)，到計(jì)算機(jī)上也運(yùn)行不了，唯一的解決辦法就是看參考書(shū)上的程序再模仿編寫(xiě)，但是自己的編程能力上沒(méi)有得到有效的提高。這也有可能是自己學(xué)習(xí)方法上的不足吧！在今后的學(xué)習(xí)中要針對(duì)性的改