微機系統(tǒng)與接口實驗報告34

1、微機系統(tǒng)與接口（含實驗）實驗報告 學號 東南大學微機系統(tǒng)與接口（含實驗）實驗報告實驗三TPC 裝置系統(tǒng)，I/O 與存儲器實驗四（1） 簡單輸入輸出（2）中斷姓 名： 學 號： 專 業(yè)： 電類強化班 實 驗 室： 計算機硬件技術 實驗時間： 2015年04月21日 報告時間： 2015年4月30日評定成績： 審閱教師： 一. 實驗目的與內容（概述）實驗目的：（實驗三）1）了解掌握TPC 實驗系統(tǒng)的基本原理和組成結構，學會測試檢查TPC-PCI 總線轉接卡地址；2）正確掌握I/O 地址譯碼電路的工作原理，學會動態(tài)調試程序DEBUG/TD 的直接I/O 操作方法；3）學會利用I/O 指令單步調試檢查

2、硬件接口功能，學會利用示波器檢測I/O 指令執(zhí)行時總線情況；4） 進一步熟悉8086/8088 及PC 機的分段存儲特性，了解存儲器擴展原理，完成編程及測試；（實驗四【1】）5） 進一步掌握TPC實驗裝置的基本原理和組成結構；6） 掌握利用I/O指令單步調試檢查硬件接口功能，學會利用示波器檢測I/O指令執(zhí)行時總線情況；7）掌握簡單并行輸入輸出接口的工作原理及使用方法，進一步熟悉掌握輸入輸出單元功能和使用。（實驗四【2】）8）掌握PC 機中斷處理系統(tǒng)的基本原理；9）學會編寫中斷服務程序。實驗內容：（三）（1）觀察了解TPC-2003A 實驗系統(tǒng)的基本原理和組成結構，測試基本單元電路功能，熟悉各部

3、分輔助電路的使用；（2）通過Win/XP 控制臺硬件信息或測試程序檢查TPC-PCI 總線轉接卡地址，并記錄；（3）按圖3.3-5 的I/O 地址譯碼測試參考電路連線，分析電路原理，分別利用動態(tài)調試程序直接I/O操作功能和單步功能測試；（4）編程利用片選負脈沖控制指示燈（如L7）閃爍發(fā)光（亮、滅、亮、滅、），時間間隔通過軟件延時實現(xiàn)；（5）修改延時參數(shù)，使亮(約1秒)與滅的時間間隔分別為1 秒、5 秒和8 秒，記錄延時程序對應參數(shù)BX,CX；輸出接口輸出，根據8個發(fā)光二極管發(fā)光的情況驗證編程從鍵盤輸入一個字符或數(shù)字，將其ASCII碼通過正確性。（四(1)）(1) 按簡單并行輸出接口參考電路圖連

4、接線路（74LS273插通用插座，74LS32用實驗臺上的“或門”）。74LS273 為八D觸發(fā)器，8個D輸入端分別接數(shù)據總線D0D7，8個Q輸出端接LED顯示電路L0L7；(2) 編程從鍵盤輸入一個字符或數(shù)字，將其ASC碼通過這個輸出接口輸出，根據8個發(fā)光二極管發(fā)光情況驗證正確性；(3) 按簡單并行輸入接口參考電路圖連接電路（74LS244插通用插座，74LS32用實驗臺上的“或門”）。74LS244為八緩沖器，8個數(shù)據輸入端分別接邏輯電平開關輸出K0K7，8個數(shù)據輸出端分別接數(shù)據總線D0D7；(4) 用邏輯電平開關K0K7 預置一字母的ASC碼，編程輸入這個ASC碼，并將其對應字母在屏幕上

5、顯示出來。（標準ASCII 碼的范圍為20HFFH）；（四（2）完成簡單中斷電力路，直接用手動產生單脈沖作為中斷請求信號（只需連接一根導線），要求每按一次開關產生一次中斷，在屏幕上顯示一次“TPC pci card interrupt”,8 次中斷后程序退出。二. 基本實驗原理（或基本原理）（實驗三）1. 在Windows環(huán)境下獲得板卡資源的方法，分三步完成：（1） 參考實驗指導書安裝接口卡及其驅動程序； （2）啟動微機并打開“控制面板”->“系統(tǒng)”->“設備管理器”，找到“微機教學實驗系統(tǒng)”，打開“TPC”，點擊資源看到占用的存儲器和中斷資源，找到兩個輸入輸出

6、范圍，范圍大小是0ffH的是PCI接口芯片上的設置寄存器組占用的I/O地址空間，另一個范圍大小是07fH的是TPC設備的I/O地址空間；兩個內存范圍，一個范圍大小是0ffH的是PCI接口芯片占用的mem地址空間，另一個范圍大小是0fffffH的是TPC設備的mem地址空間。（3）用記錄下的實際基址值替換每個匯編程序頭中定義行中的值，并重新編譯鏈接即可。2.實驗電路圖見3.3-5，實驗電路中D 觸發(fā)器CLK 端輸入脈沖時，上升沿使Q 端鎖存輸出高電平L7發(fā)光，CD 端為低電平時L7 滅：在Windows 環(huán)境下獲取板卡資源：ioport equ 0b800H-0280H （TPC 設備的I/O

7、基址）參考程序：程序名:decode.asmioport equ 0b800h-0280h ;tpc 卡中設備的IO 地址outport1 equ ioport+2a0h ;CLK 端譯碼輸出端選為地址Y4outport2 equ ioport+2a8h ;CD 端對應譯碼輸出選為地址Y5stacks segment stackdb 100 dup (?)stacks endscode segmentassume cs:code,ss:stacksmain proc farstart: mov ax,stacksmov ss,axmov dx,outport1 ;Y4，置位，CLK 端寫out

8、 dx,alcall delay ;調延時子程序mov dx,outport2 ;Y5，清空CD 端寫out dx,alcall delay ;調延時子程序mov ah,1int 16hje start ;ZF=1，無鍵輸入mov ah,4chint 21h ;返回DOS 操作系統(tǒng)main endpdelay proc near ;延時子程序mov bx,20000ZZZ: mov cx,0ZZ: loop ZZdec bxjne ZZZretdelay endpcode endsend start（實驗四【1】） 1.按下圖方式接線，輸出參考流程圖如下 簡單并行輸出程序：ioportequ

9、0b800h-0280h ;tpc卡中設備的io地址ls273equ ioport+2a8h ;譯碼輸出端地址Y5片選ls273stacks segment stack db 100 dup (?)stacks endscode segment assume cs:code,ss:stacksmain proc farstart:mov ax,stacksmov ss,axmov ah,2 ;回車符mov dl,0dhint 21hmov ah,1 ;等待鍵盤輸入int 21hcmp al,27 ;判斷是否為ESC鍵je exit ;若是則退出mov dx,ls273 ;若不是,從2A8H輸出

10、其ASCII碼out dx,aljmp start ;轉startexit: mov ah,4ch ;返回DOSint 21hmain endpcode endsend start2.接線方式和輸入參考流程圖如下： 簡單并行輸入程序：ioportequ 0b800h-0280h ;tpc卡中設備的io地址ls244equ ioport+2a0h ;譯碼地址Y4片選ls244stacks segment stack db 100 dup (?)stacks endscode segment assume cs:code,ss:stacksmain proc farstart:mov ax,sta

11、cks mov ss,ax mov dx,ls244 ;從2A0輸入一數(shù)據in al,dxmov dl,al ;將所讀數(shù)據保存在DL中mov ah,02int 21hmov dl,0dh ;顯示回車符int 21hmov dl,0ah ;顯示換行符int 21hmov ah,06 ;是否有鍵按下mov dl,0ffhint 21hjnz exitje start ;若無,則轉startexit: mov ah,4ch ;返回DOSint 21hmain endpcode endsend start（實驗四【2】）1.PC 機用戶可使用的硬件中斷只有可屏蔽中斷，由8259 中斷控制器管理。中斷控

12、制器用于接收外部中斷請求信號，經過優(yōu)先級判別等處理后向CPU 發(fā)出可屏蔽中斷請求。IBMPC、PC/XT 機內有一片8259 中斷控制器對外可以提供8 個中斷源：中斷源 中斷類型號 中斷功能IRQ0 08H 時鐘IRQ1 09H 鍵盤IRQ2 0AH 保留IRQ3 OBH 串行口2IRQ4 0CH 串行口1IRQ5 0DH 硬盤IRQ6 0EH 軟盤IRQ7 0FH 并行打印機8個中斷源的中斷請求信號線IRQ0IRQ7 在主機的62 線ISA 總線插座中可以引出，系統(tǒng)已設定中斷請求信號為“邊沿觸發(fā)”，普通結束方式。對于PC/AT 及286 以上微機內又擴展了一片8259中斷控制，IRQ2用于兩

13、片8259之間級連，對外可以提供16個中斷源：中斷源 中斷類型號 中斷功能IRQ8 070H 實時時鐘IRQ9 071H 用戶中斷IRQ10 072H 保留IRQ11 O73H 保留IRQ12 074H 保留IRQ13 075H 協(xié)處理器IRQ14 076H 硬盤IRQ15 077H 保留PCI 總線中的中斷線只有四根，INTA#、INTB#、INTC#、INTD#，它們需要通過PNP 設置與某一根中斷相連接才能進行中斷申請。TPC-2003A 實驗系統(tǒng)有一信號IRQ 為對應PCI 接口卡的中斷請求信號，具體中斷號由系統(tǒng)分配，可通過資源讀取程序portr.exe(純DOS 版)讀取。2.程序流

14、程圖見下圖所示：參考程序如下：data segmentioportequ 0b800h-0280h ;tpc卡中設備的io地址int_vect EQU 0bH ;中斷0-7 的向量為:08h-0fh,中斷8-15 的向量為:70h-77hirq_mask_2_7 equ 11110111b ;中斷掩碼,中斷0-7 時從低至高相應位為零,中斷8-15 時第2 位為零irq_mask_9_15 equ 11111111b;中斷0-7 時全一,中斷8-15 時從低至高相應位為零ioport_cent equ 0cc00h ;tpc 卡中9054 芯片的io 地址csreg dw ?ipreg dw

15、? ;舊中斷向量保存空間irq_times dw ? ;中斷計數(shù)num dw ?msg1 db 0dh,0ah,'TPC pci card Interrupt',0dh,0ah,'$'msg2 db 0dh,0ah,'Press any key to exit!',0dh,0ah,'$'msg3 db 0dh,0ah,'Press DMC to interrupt 10 times and exit!',0dh,0ah,'$'data endsstacks segmentdb 100 dup (?)

16、stacks endscode segmentassume cs:code,ds:data,ss:stacks,es:datamain proc far;Enable Local Interrupt Input.386start:climov ax,datamov ds,axmov es,axmov ax,stacksmov ss,axmov dx,ioport_cent+68h ;設置 tpc 卡中9054 芯片io 口,使能中斷in ax,dxor ax,0900hout dx,axmov al,int_vect ;保存原中斷向量mov ah,35hint 21hmov ax,esmov

17、csreg,axmov ipreg,bxmov ax,cs ;設置新中斷向量mov ds,axmov dx,offset int_procmov al,int_vectmov ah,25hint 21hin al, 21h ;設置中斷掩碼and al, irq_mask_2_7out 21h, alin al, 0a1hand al, irq_mask_9_15out 0a1h, almov ax,datamov ds,axmov dx,offset msg2mov ah,09hint 21hmov dx,offset msg3mov ah,09hint 21hmov irq_times,8m

18、ov num,8stiloop1: cmp irq_times,0 ;等待中斷并判斷中斷8 次后退出jz exitmov ah,1int 16hjnz exit ;按任意鍵退出call dispjmp loop1exit: climov bl, irq_mask_2_7 ;恢復中斷掩碼not blin al, 21hor al, blout 21h, almov bl, irq_mask_9_15not blin al, 0a1hor al, blout 0a1h, almov dx,ipreg ;恢復原中斷向量mov ax,csregmov ds,axmov ah,25hmov al,int

19、_vectint 21hmov dx,ioport_cent+68h ;設置 tpc 卡中9054 芯片io 口,關閉中斷in ax,dxand ax,0f7ffhout dx,axmov ax,4c00hint 21hmain endpdisp proc nearpush dspush dxpush cxpush axmov cx,irq_timesmov ax,cxmov bx,numcmp ax,bx jz disp1mov ax,data ;顯示提示信息mov ds,axmov dx,offset msg1mov ah,09hint 21hmov num,cxdisp1:pop axp

20、op cxpop dxpop dsretdisp endpint_proc proc far ;中斷處理程序dec irq_timesmov al,20h ;Send EOIout 0a0h,alout 20h,almov cx,0ffffh loop2: nop loop loop2iretint_proc endpcode endsend start三. 方案實現(xiàn)與測試（或調試）（實驗三）1、查看并替換TPC 擴展卡 I/O 和存儲基地址步驟 1：參照實驗指導書安裝接口卡及其驅動程序； 步驟 2：啟動微機并打開“控制面板”-“系統(tǒng)”-“設備管理器”，找到“微機原理教學實驗系統(tǒng)” ，打開“T

21、PC”，點擊“資源”看到占用的存儲和中斷資源，找到兩個輸入/輸出范圍，其中一個范圍大小是 0ffH 的是 PCI 接口芯片上的設置寄存器組占用的 I/O 地址空間，另一個范圍大小是 07fH 的是 TPC 設備的 I/O 地址空間；兩個內存范圍，一個范圍大小是 0ffH 的是PCI 接口芯片占用的 mem地址空間，另一個范圍大小是 0fffffH 的是 TPC 設備的 mem 地址空間。Tpc屬性如下圖，由圖可知，實驗中TPC 設備的 I/O 地址空間起始地址為0B800H。步驟 3：用記錄下的實際基址值替換每個匯編程序頭中的定義行中的值，并重新編譯鏈接即可代碼為：ioport equ 0b8

22、00h-0280houtport1 equ ioport+2a0houtport2 equ ioport+2a8h2. 動態(tài)調試程序DEBUG/TD的直接I/O操作方法。 （1）命令行方式下直接啟動，在命令符-后直接鍵入ObC00 01回車即可，其中01H為輸出量，bC00H為端口地址。 實驗現(xiàn)象：將輸出接到8×8點陣顯示，會看到一排的點陣燈被點亮。修改輸出代碼，將看到其他的行或列或某個點的燈被點亮。（忘記拍圖，請老師見諒）（2）TD模式下，將光標置于代碼區(qū)右擊可得到代碼區(qū)局部菜單，選則Out byte，編輯輸出的地址和內容即可。3.（1）將試驗箱安裝好

23、，并按原理圖搭接譯碼電路。（2）先用調試工具軟件直接 I/O，觀察輸出結果，再編寫相應程序。程序主要算法：利用delay子程序進行延時操作，控制LED的亮滅。delay proc near ;延時子程序 mov bx,2000 /此句控制延時長短ZZZ: mov cx,0 ZZ: loop ZZ dec bx jne ZZZ ret delay endp實驗現(xiàn)象：可以發(fā)現(xiàn)L7周期性亮滅，我將Q與非Q分別連至多個燈，讓這些燈均周期性亮滅，附圖如下（3）修改延時長度，即bx中保存的數(shù)值，再進行匯編調試，可以調節(jié)LED的亮滅周期，隨數(shù)值的增大而延長或數(shù)值的減小而縮短。實驗四（1）1.利用工具軟件確定

24、本機PCI擴展卡地址等參數(shù)； 內存范圍    FDC00000-FDCFFFFF 輸入/輸出范圍 BC00-BCFF 輸入/輸出范圍 B800-B8CF 2.根據所獲得的地址修改兩段程序開頭如下： ioport  equ 0B800h-0280h tpc卡中設備的io地址 ls273  equ ioport+2a8h   譯碼輸出端地址Y5片選ls273 ioport&