Основы микропроцессорной техники

Основы микропроцессорной техники

ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВА

УЧЕБНОГО МИКРОПРОЦЕССОРНОГО КОМПЛЕКТА

Лабораторная работа № 1

ЭАПП – 140610.65 – 04.02.08 ЛР

Исполнитель: студент гр. АП – 07 – 21	Н.Р. Екимова
Руководитель: ассистент	И.О. Сагитов

Салават 2010

ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВА УЧЕБНОГО МИКРОПРОЦЕССОРНОГО КОМПЛЕКСА

Цель работы

Ознакомление со структурой учебной микро-ЭВМ, органами управления и режимами работы.

Технические характеристики и назначения учебного микропроцессорного комплекта

УМК представляет собой законченную микро-ЭВМ и предназначен для изучения основ проектирования и обслуживания микро-ЭВМ, построенных на базе микропроцессора КР580ИК80А; для обучения основам программирования микропроцессора КР580ИК80А; для разработки и изготовления макетов блоков управления технологическим оборудованием, имеющих заземление.

Микро-ЭВМ имеет следующие технические характеристики: тип применяемого микропроцессора – КР580ИК80А; объем оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) – 1кбайт; объем постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) – 2 кбайт; ПЗУ пользователя – 1кбайт; возможность прерывания – 1 вектор; программное обеспечение – системная программа «монитор».

Выполняемые функции

Ввод информации в микро-ЭВМ и вызов директив осуществляется с клавиатуры, расположенной на лицевой панели УМК. Отображение вводимой и выводимой информации в 16-ричном коде происходит на 6-разрядном дисплее.

С клавиатуры пульта осуществляется вызов следующих директив: чтение и модификация содержимого ячеек памяти; чтение и модификация содержимого регистров микропроцессора; вычисление контрольной суммы массива памяти; заполнение массива памяти константой; перемещение заданного массива памяти в адресном пространстве; выполнение программ пользователя с возможностью установки до двух точек остановки.

В УМК предусмотрено по шаговое выполнение программ, при этом для отображения состояния шины адреса, данных и регистров состояния в двоичном ходе используется световая индикация на светодиодах. На лицевой панели УМК расположена вилка для подключения макетного ТЭЗ.

Устройство и принцип работы составных частей

УМК состоит из следующих составных частей (рисунок 1): микро-ЭВМ; пульт оператора; блок питания.

Микро-ЭВМ является основной составной частью и управляет работой всего УМК. Все обращения к памяти, операции ввода-вывода, вычисления выполняются микро-ЭВМ или ею же инициируются.

Пульт оператора предназначен для взаимодействия оператора с микро-ЭВМ.

Блок питания обеспечивает постоянными стабилизированными напряжениями микро-ЭВМ, пульт, а также макетный ТЭЗ М1.

Микро-ЭВМ состоит из операционного устройства ОУ, ПЗУ, ОЗУ и устройства пошагового выполнения программ.

Пульт оператора состоит из клавиатуры, шестиразрядного дисплея, световой индикации и управляющих кнопок сброс «СБ», прерывание «ПР», «Шаг», а также переключателей работа/шаг «РБ/ШГ» и команда/цикл «КМ/ЦК».

Основой микро-ЭВМ является ОУ, которое производит все операции по обработке информации, исходным состоянием ОУ является чтение информации по нулевому адресу ПЗУ. ОУ принимает это состояние после нажатия управляющей кнопки «СБ» на пульте оператора.

Информация о состоянии ОУ фиксируется в регистре состояния в начале каждого машинного цикла. В таблице 1 приведены возможные состояния ОУ. В зависимости от состояния этого регистра формируются сигналы, управляющие работой всей микро-ЭВМ. Состоянию 0 в таблице 1 соответствует низкий уровень потенциала, а состоянию 1 – высокий. В таблице 2 дано определение каждого бита регистра состояния.

Рисунок 1 – Схема микропроцессорного комплекта

В ПЗУ записана программа «Монитор», обеспечивающая ввод информации с клавиатуры пульта оператора и вывод ее на дисплей.

Программа «Монитор» занимает 1 кбайт ПЗУ и использует последние 54 ячейки ОЗУ, еще 1 кбайт зарегистрирован за пользователем. ОЗУ используется для хранения программ пользователя и имеет емкость 1 кбайт.

Устройство пошагового выполнения программ переводит ОУ в состояние «ожидание» после выполнения очередного шага. Возможны два пошаговых режима: покомандный шаг и поцикловый шаг.

Вызов пошагового режима осуществляется переключателем «РБ/ШГ», выбор величины шага переключателем «КМ/ЦК». Для последующего шага необходимо нажать кнопку «ШГ», при этом после выполнения очередного шага на световой индикации отображается состояние адресной шины, шины данных и регистра состояния в двоичном коде.

Выполнение программы может быть остановлено нажатием управляющей кнопки «ПР». При этом состояние всех регистров ОУ сохраняется в ОЗУ, откуда они могут быть загружены в ОУ, выполнение программы продолжится, начиная с точки останова.

Таблица 1– Значения разрядов регистра состояния

Состояние ОУ	Разряды регистра состояния ОУ

D0	D1	D2	D3	D4	D5	D6	D7
INTA	WD	STACK	HLTA	OUT	MI	INP	MEMR
Выбор команды
Чтение памяти
Запись в память
Чтение стека
Запись в стек
Ввод
Вывод
Прерывание
Останов
Прерывание в останове

Описание клавиатуры

Клавиатура состоит из 24 клавиш, из них 8 клавиши директивные, а 16 – информационные.

Таблица 2 – Определение каждого бита регистра состояния

Наименование сигнала	Разряд регистра состояния ОУ	Пояснение
INTA	D0	Сигнал подтверждения запроса прерывания. Используется для ввода на шину данных команда RST.
WO	D1	Указывает, что в текущем машинном цикле выполняется запись в память или операция вывода.
STACK	D2	Означает наличие на шине адреса содержимого указателя стека.
HLTA	D3	Сигнал подтверждения команды HLT.
OUT	D4	Указывает, что в текущем машинном цикле выполняется операция вывода.
MI	D5	Указывает, что текущий машинный цикл служит для выборки первого байта команды.
INP	D6	Указывает, что в текущем машинном цикле выполняется операция ввода.
MEMR	D7	Указывает, что в текущем машинном цикле будет производиться чтение памяти.

Директивные клавиши служат для вызова директив и имеют следующие обозначения:

«П» - чтение и изменение содержимого памяти;

«РГ» - чтение и изменение содержимого регистров микропроцессора;

«СТ» - передача управления программ пользователя;

«КС» - определение контрольной суммы массива памяти;

«ЗК» - заполнение массива памяти константой;

«ПМ» - перемещение массива памяти в адресном пространстве;

« _ » - клавиша пробела служит для разделения нескольких переменных при вводе;

«ВП» - выполнить, означает конец директивы.

Информационные клавиши служат для ввода чисел в шестнадцатиричном коде. Клавиши с 4/РН по Г служат для вызова идентификаторов регистров микропроцессора. При неправильной работе с клавиатурой в крайней правой позиции дисплея индицируется знак «? ».

Порядок работы с умк

Порядок выполнения работы

6.1 Исследование порядка включения микро-ЭВМ

6.1.1 Установили кнопку «~» в отжатое состояние.

6.1.2 Подключили шнур питания к сети.

6.1.3 Переключатель «РБ/ШГ» установили в состояние «РБ».

6.1.4 Включили УМК, нажав кнопку «~».

6.1.5 Нажали управляющую кнопку «СБ». При этом в крайней левой позиции дисплея появился знак «-», после этого микро-ЭВМ готова к работе.

6.2 Исследование содержимого памяти

Нажали на клавишу «П», при этом на дисплее в старшем разряде погасло «-».

Последовательно нажали на клавиши 0, 0, 0, 0. Убедились при этом, что каждая цифра записана в младший разряд адресного дисплея, и произошел одновременный сдвиг всех знаков на адресном дисплее на один разряд влево. Нажали кнопку «ВП», микро-ЭВМ вывела на дисплей число, записанное по этому адресу. На дисплее данного появилось число С3. В случае ошибки при этом введении кода адреса следует нажать кнопку «СБ» и повторить ввод.

Нажали клавишу «_». В этом режиме микро-ЭВМ увеличило на единицу адрес на адресном дисплее и вывело его содержимое на дисплей. Последовательно нажимая на клавишу «_», посмотрели содержимое нескольких ячеек ОЗУ.

Нажали клавишу «П» и вывели код 0000 (первый адрес ПЗУ). На дисплее данного появился код С3. Последовательно нажимая на клавишу «_», посмотрели содержимое нескольких ячеек ПЗУ.

Убедились, что содержимое памяти можно посмотреть с помощью последовательного нажатия на клавишу «_». Таким образом, использование этого режима позволяет проверить содержимое всех ячеек памяти микро-ЭВМ.

6.3 Запись числа в память микро-ЭВМ

Нажали на клавишу «П» и после этого набрали адрес 0800.

Нажали кнопку «ВП», на дисплее данного появилось его содержимое.

Нажали клавишу 1, микро-ЭВМ вводит значение цифры нажатой клавиши в младший разряд дисплея данного.

Нажали клавишу 2. Убедились при этом, что цифра 1 младшего разряда дисплея переместилась на старший разряд дисплея данного, а цифра 2 на ее место. Проверили, что последующие нажатия на цифровые клавиши приводят к вводу цифры нажатой клавиши в младший разряд дисплея данного и смещению в старший разряд предыдущей нажатой клавиши.

Нажали кнопку «_», при этом на дисплее появился адрес 0801 и его содержимое.

Записали любые числа в последующие 5 ячеек ОЗУ, начиная с адреса 0801.

Нажали кнопку «СБ». Затем нажали «П» и набрали адрес 0800, нажали «ВП»; на экране дисплея данных высветились данные, записанные по этому адресу. Последовательно нажимая клавишу «_», убедились, что по следующим адресам находятся записанные ранее данные.

Осуществили вывод на дисплей содержимого адреса 0000 (ПЗУ). На дисплее было С3. Записали по этому адресу на дисплее любое число. Убедились, что запись данных в ПЗУ невозможна.

6.4 Запись числа в программно-доступные регистры МП БИС

Нажали клавишу «РГ». При этом микро-ЭВМ перешла в режим ввода-вывода и модификации содержимого программно-доступных регистров.

Нажали клавишу «А», на дисплее данных высветилось содержимое регистра, цифра АА в 16-ричном коде.

Нажали последовательно клавиши 0, 1. Эти цифры высветились на дисплее данных, это значит, что в регистр А введено новое число 01, вместо числа АА.

Нажали клавишу «_», микро-ЭВМ снова готова к модификации и записи данных программно-доступных регистров.

Проверили содержимое всех регистров.

Осуществили запись новых данных во все регистры.

Нажали кнопку «СБ», снова проверили содержимое регистров. Убедились, что при нажатии «СБ» происходит стирание данных, записанных в регистры.

6.5 Определение контрольной суммы массива

Нажали клавишу «КС» – микро-ЭВМ готова к выполнению вычисления контрольной суммы.

Ввели адрес 0000.

Нажали клавишу «_».

Ввели адрес 00А0 и нажали клавишу «ВП». На дисплее данных высветилось число В1, которое представляет собой сумму содержимого ячеек с адреса 0000 по 00А0 по модулю 256 без учета переполнения.

Заполнили адресное пространство с 0800 до 080А любыми числами и вычислили контрольную сумму. В таблице 3 представлено адресное пространство с 0800 до 080А, заполненное любыми числами.

Таблица 3 – Адресное пространство с 0800 до 080А

Ячейка	Содержимое	Ячейка	Содержимое




		080А

Полученная контрольная сумма – 36.

6.6 Заполнение массива константой

Нажали клавишу «ЗК», набрали адрес 0800, нажали клавишу «_», набрали адрес 0809, нажали клавишу «_», набрали число 01, нажали кнопку «ВП».

Проверили содержимое ячеек с адреса 0800 до 0809.

Вычислили его контрольную сумму.

Полученная контрольная сумма – 0А.

6.7 Перемещение массива памяти в адресном пространстве

Проверили содержимое памяти с адреса 080А до 0813.

Нажали клавишу «ПМ», набрали адрес 0800, нажали клавишу «_», набрали адрес 0809, нажали клавишу «_», набрали адрес 0813, нажали клавишу «ВП».

Проверили содержимое памяти с адреса 0800 до адреса 0813.

Расчетная часть

Значения контрольной суммы переведем из шестнадцатеричной формы записи в десятичную.

36₍₁₆₎ = 3∙ 16¹ + 6∙ 16⁰ = 48 + 6 = 54₍₁₀₎;

0А₍₁₆₎ = 0∙ 16¹ + 10∙ 16⁰ = 10₍₁₀₎.

Вывод

В ходе лабораторной работы ознакомились со структурой учебной микро-ЭВМ, органами управления и режимами работы, значения контрольной суммы перевели из шестнадцатеричной формы записи в десятичную.

Основы микропроцессорной техники

12 3 Следующая ⇒