Программирование в двоичных кодах

Санкт-Петербургский государственный технический университет

Кафедра системного анализа и управления

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Дисциплина: организация ЭВМ

Тема: организация микропроцессоров (МП К580)

“__”___________2001г.

Санкт-Петербург

2001

Цель работы.

Практическое ознакомление с отдельными БИС микро-процессорного комплекта серии К580, методикой построе-ние МП-систем на его основе и структурой программного обеспечения.

Описание рабочего стенда.

Лабораторный стенд ТУМ1 предназначен для изучения функциональных возможностей и внутренней структуры (организации) МП различных типов, а так же для изучения системы команд (микрокоманд) этих МП и принципов про-ектирования и отладки микроконтроллеров на основе МП.

Функционально структура лабораторного стенда (рис.1) представляет собой схему обычной МП-системы или микроЭВМ, включающей в себя центральный процессор (ЦП), память, устройство ввода (клавиатура для ввода ис-ходных данных и программ) и устройство вывода (блок светодиодных индикаторов, позволяющий визуально кон-тролировать вводимую информацию и результаты выполне-ния программ).

В стенде использованы два клавишных регистра вход-ной информации. Первый клавишный регистр предназначен для ввода данных, а второй клавишный регистр выполняет функции регистра микрокоманд для микропроцессоров с микропрограммным управлением или функции регистра ад-реса для микропроцессоров с фиксированной разрядностью. Кроме того, на панели управления так же размещен ряд пе-реключателей отдельными режимами работы. Светодиодные индикаторы выведены на вертикальную лицевую панель стенда. Независимо от типа исследуемого МП стенд может работать либо в пошаговом режиме, либо в автоматиче-ском.

На плате памяти размещены БИС ОЗУ. Применение оперативных запоминающих устройств в качестве про-граммной (микропрограммной) памяти определено специ-фикой использования стенда, предназначенного для реше-ния разнообразных задач различных пользователей. В каче-стве памяти МП-системы на основе микропроцессора К580 использована БИС статического ОЗУ К565РУ2А емкостью 1024х1 бит. Параллельное включение восьми БИС этого ти-па позволило организовать программную память и память данных объемом 1024 восьми разрядных слов.

При исследовании модульных (секционных) МП ис-пользуется плата памяти, основу которой составляет две секции по 5 параллельно включенных БИС ОЗУ типа К155РУ2 емкостью 16х4 бит. Использование десяти БИС ОЗУ обеспечило реализацию памяти микропрограмм объе-мом в 32 двацатиразрдных слова.

Управление режимами работы ОЗУ (Чтение, Запись или хранение информации) в стенде осуществляется с помощью управляющих клавиш ЗУ/КЛАВ и ЗАП, которые соединены с управляющими входами БИС ОЗУ «Выбор кристалла» и «Запись». В общем случае при работе с ЗУ необходимо пе-реключить тумблер ЗУ/КЛАВ в положение ЗУ. При этом информация (данные, команда, микрокоманда), записанная по индицируемому адресу, автоматически считывается и высвечивается на соответствующих одноименных индикато-рах. Для записи требуемой информации, предварительно набранной на клавишном регистре данных (микрокоманд), необходимо нажать на клавишу ЗАП. Алгоритм и органы управления памятью конкретных МП-устройств могут не-сколько отличатся от рассмотренных и будут представлены дополнительно при описании соответствующих режимов ра-боты лабораторного стенда.

Рис.1

В состав микроЭВМ (рис.2) на базе МПК входит:

-плата центрального процессора, включающая кроме БИС К580ИК80А (К580ВМ80А) ряд БИС и СИС, с помощью которых реализованы тактовый генератор двухфазных по-следовательностей импульсов Ф1и Ф2, системный контрол-лер, формирующий внешние сигналы управления обменной информации в МП-системе, и шинные формирователи адре-са и данных, предназначенные для повышения нагрузочной способности шин адреса и данных;

-плата памяти, включающая оперативное ЗУ емкостью 1024 восьмиразрядных слова на основе БИС К565РУ2А, предназначенное для записи хранения учебных программ и данных, а так же результатов выполнения программ;

-пульт управления и индикации, с помощью которого осуществляется управление работой микроЭВМ и индика-ции различных режимов работы, содержимого шин адреса и данных.

С помощью двух внешних разъемов, расположенных на торцевых стенках стенда, предусмотрена возможность под-ключения двух модулей программируемого параллельного интерфейса ввода-вывода К580ВВ55, обеспечивающий дву-направленный обмен с внешними устройствами.

Основным режимом работы микроЭВМ является режим ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОГРАММЫ. Однако, прежде чем присту-пить к работе, микроЭВМ необходимо запрограммировать. Поэтому наряду с основным режимом микроЭВМ также предусмотрен режим записи и коррекции программ (ко-манд), который в соответствии с одноименным режимом работы МП КР580ВМ80 назван режимом ПРЯМОГО ДОС-ТУПА К ПАМЯТИ (ПДП).

Режим ПДП предназначен для записи информации в ОЗУ, а также использования системной шины другими внешними устройствами.

Режим ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММЫ обеспечивает ра-боту микроЭВМ по программе, предварительно записанной в память, в шаговом или автоматическом режиме.

Для организации указанных режимов работы на перед-ней панели стенда устройства ввода размещен ряд элемен-тов управления, назначение которых следующее:

ЗУ/КЛАВ – переключатель (тумблер), определяющий источник данных и команд. В положении ЗУ осуществляет-ся чтение команд и данных из памяти или в память, в по-ложении КЛАВ – с клавиатуры (без обращения к содержи-мому ЗУ);

ЗПД – тумблер, с помощью которого обеспечивается формирование сигнала «Запрос прямого доступа к памяти». Реагируя на этот сигнал, МП переходит в режим ПДП, при котором ША и ШД МП отключается от системных шин. Благодаря этому, появляется возможность непосредствен-ного обращения к элементам ОЗУ микроЭВМ с помощью клавишных регистров адреса и данных. Установление ре-жима ПДП необходимо контролировать по светодиодному индикатору ППД (подтверждение прямого доступа). Если при включенной клавише ЗПД индикатор ППД не горит, не-обходимо нажать кнопки НУ и ПУСК;

КЦ/МЦ – тумблер, задающий работу МП по командным или машинным циклам в пошаговом режиме.

Тумблер НЕПР/ШАГ и кнопка ПУСК обеспечивают ра-боту МП в непрерывном или пошаговом режиме при выпол-нении программы. При этом зависимости от положения пе-реключателя КЦ/МЦ в пошаговом режиме реализуется вы-полнение одного командного или машинного цикла.

Рис. 2

Изучение простейших технических средств организа-ции интерфейса микропроцессорных систем выполняется на стенде ТУМ1 с помощью четырех- или шестиразрядного дисплеев на семи сегментных индикаторах (ДСИ).

В большинстве МП-систем обмен информации между МП и периферийными устройствами осуществляется через специальные схемы сопряжения (интерфейсные схемы), вы-полненные на основе интегральных схем малой степени ин-теграции или в виде специальных БИС. В простейшем слу-чае роль промежуточного устройства сопряжения между МП и устройством ввода-вывода выполняет регистр часто называемый портом. Работу подобного порта можно изу-чить с помощью четырехразрядного дисплея, в состав ДСИ входят четыре восьмиразрядных регистра с соответствую-щими схемами управления и четыре семи сегментных инди-катора. К системным шинам адреса, данных и управления МП-системами ДСИ подключается через внешний разъем. Семи сегментные индикаторы позволяют отображать все десятичные цифры и ряд букв русского и латинского алфа-витов. Кодирование отображаемых символов осуществляет-ся восьмиразрядным двоичным кодом: сегменту b0 соответ-ствует установка в «1» разряда d0 аккумулятора, сегменту b1 – установка в «1» d1 и т.д. принцип кодирования пока-зан на рис. 3.Вывод информации осуществляется по коман-де Out Port, т.е. вывода содержимого аккумулятора.

Рис. 3

В общем случае в качестве буферного устройства со-пряжения между МП и устройствами ввода-вывода исполь-зуют БИС программируемого параллельного интерфейса КР580ВВ55 (ППИ). Программируемое устройство ввода-вывода параллельной информации КР580ВВ55 представляет собой набор из трех 8-разрядных двунаправленных портов (каналов) А, В и С, предназначенных для подключения пе-риферийных устройств к системным шинам (Рис. 4)

Структурная схема ППИ включает в себя двунаправ-ленный буфер ШД, три информационных регистра каналов А, В, С и схему выбора канала и управления, содержащую регистр управляющего слова. Связь БИС с ШД МП-системы осуществляется через тристабильный 8-разрядный буфер ШД. Входы А0 и А1 подключаются к одноименным линиям шины адреса и используются для выбора внутреннего реги-стра ППИ

Рис. 4

1.Выполнение типовых заданий 1-12 из методических указаний

Программа №1

Загрузка в регистры B и C данных 010 и 001

Адреса Команды Мнемоника команд Комментарии

L=000 041 LXIH Загрузка начального

Адреса