计算机硬件课程设计报告.doc

计算机硬件技术课程设计实践报告 学院： 自动化工程学院 班级： 2010032班 姓名： 刘慧彬 学号： 20101503 2013年1月一、设计题目：硬件类题目（11）2人一组：计数器实验（连线查看实验十九）。本次实验的主要内容是：本系统中已设计有一片8259A中断控制芯片，工作于主片方式，8个中断请求输入端IR0IR7对应的中断号为8F。根据实验原理图，8259A和8088系统总线直接相连，8259A 上连有一系统地址线A0，故8259A 有2 个端口地址， 本系统中为20H、21H。 20H 用来写ICW1， 21H 用来写ICW2、ICW3、ICW4，初始化命令字写好后， 再写操作命令字。OCW2、OCW3 用口地址20H，OCW1用口地址21H。使用了3号中断源，IRQ3插孔和SP插孔相连，中断方式为边沿触发方式，每按一次AN按钮产生一次中断信号，向8259A发出中断请求信号。如果中断源电平信号不符合规定要求则自动转到7号中断，显示Err。CPU响应中断后，在中断服务程序中，对中断次数进行计数并显示，计数值按八位十进制循环显示。二、实验目的：通过本项课程设计，对计算机硬件技术课程中涉及的芯片结构、控制原理、硬件编程等方面有一定的感性认识和实践操作能力，更好的理解计算机硬件技术课程中讲述的基本原理和概念。1.掌握8259A中断控制器的接口方法。2.掌握8259A中断控制器的应用编程。三、实验设计方案以及论证：1.8259的内部结构：根据设计要求，要实现一个全功能的8259A中断控制器，其控制逻辑部分非常复杂。8259A的内部结构由8个部分组成：数据总线缓冲器，读/写控制逻辑电路，级联缓冲器/比较器，中断请求寄存器IRR，中断屏蔽寄存器IMR，中断服务寄存器ISR，优先权电路PR。8259的内部结构图如图1所示。 图1 8259A逻辑内部框图数据总线缓冲器：是双向三态的，用以连接系统总线和8259A内部总线， 通过它可以由CPU对8259A写入状态字和控制字。读写控制逻辑电路：用来接受I/O命令，对初始化命令和操作命令字寄存器进行写入，以确定8259A的工作方式和控制方式。级联缓冲器/比较器：用于多片8259A的连接，能构成多达64级的矢量中断系统。中断请求寄存器IRR：寄存所有要求服务的请求IR0IR7。中断屏蔽寄存器IMR：存放被屏蔽的中断请求，该寄存器的每一位表示一个中断号， 该位为1，屏蔽该号中断，否则开放该号中断。中断服务寄存器ISR：寄存正在被服务的中断请求。优先权电路PR：逻辑部件根据IRR中置“1”的各位的优先级，选出其中优先级最高的位，如果其优先级比正在中断服务的中断优先级高，则将此中断送往CPU，并在脉冲到来时选通对应位送入ISR寄存器。2.8259A的编程及初始化：(1) 写初始化命令字：1）写初始化命令字ICW1（控制初始化命令字，写入偶地址），以确定中断请求信号类型，清除中断屏蔽寄存器，中断优先级排队和确定系统用单片还是多片。中断优先级排队和确定系统用单片还是多片。2）写初始化命令字ICW2（设置中断类型号，写入奇地址），以定义中断向量的高五位类型码。ICW2 的高5 位确定中断类型码的高5位，低3位的值取决于引入中断的引腿序号，与IR0IR7 相对应。3）写初始化命令字ICW3（用于主、从级联的命令字，写入奇地址），以定义主片8259A中断请求线上IR0IR7有无级联的8259A片。 指定级联方式下的主片哪个中断请求输入引脚接有从片；或指定从片的INT 输出接主片的哪个中断请求输入引脚。4）写初始化命令ICW4（方式控制初始化命令字，写奇地址），用来定义8259A工作时用8085模式，还是8088模式，以及中断服务寄存器复位方式等。(2) 写控制命令字：1）写操作命令字0CW1（设置/取消中断屏蔽，写奇地址），用来设置或清除对中断源的屏蔽。当OCW1中某一位为1时，对应的中断请求IRi受到屏蔽。2） 操作命令字OCW2（设置优先级循环方式和中断结束方式），设置优先级是否进行循环、循环方式及中断结束方式。3） 操作命令字OCW3（设置特殊屏蔽方式；设置中断查询方式；读8259A内部寄存器）。3.实验操作：(1)硬件连线：单级中断区8259A的IRQ3插孔和SP插孔相连。SP插孔初始电平为低电平。（2）软件操作：1）双击桌面dv88.exe，在实验系统实验选择框内可以选择不同的实验项目，本次实验是计数器的实验，所以选择计数器，在框的右边可以查看实验的目的、内容、原理和位置等，了解实验的所有知识。2）单击新建，出现程序编辑界面，编辑本次实验的程序并保存，保存路径为C：/DVCC，保存的文件名为英文或数字，不可以包含中文。3）然后按键盘显示控制模块白色键盘区的右上角的复位键“Reset”，位于键盘区上面的数码管显示“dvcc-86H”。4）单击联接、编译、调试，如果编译的过程中没有出现错误或警告，则继续进行下一步，否则找出错误并改正，直到不出现错误。5）在没错误和警告的前提下，单击运行，并进行相关操作，查看实验结果。6）长按PC键盘ESC键3秒钟，实验箱上按键盘显示控制区的复位键Reset，直到数码管显示“dvcc-86H”,退出运行。 最后经过我们的实践，完成了对8259计数器的论证。四、硬件原理图： 图2 硬件原理图五、程序流程图： 图3 主程序流程图 图4 8259控制器流程图六、程序清单： CODE SEGMENTASSUME CS:CODEINTPORT1 EQU 0020H ；8259A端口地址INTPORT2 EQU 0021H INTQ3 EQU INTERUPT3 ；IRQ3服务程序INTQ7 EQU INTERUPT7 ；IRQ7服务程序CONTPORT EQU 00DFH ；8255A控制口DATAPORT EQU 00DEH ；数据口DATA0 EQU 0580HDATA1 EQU 0500HDATA2 EQU 0508HDATA3 EQU 0518H ；指向显示8255-1显示模区DATA4 EQU 0520HDATA5 EQU 0521H ORG 1800HSTART: JMP TINT1 TINT1: CALL FORMAT ；Format为显示模型库 CLD ；清除方向标志 MOV DI,DATA0 ；0580H058FH清零 MOV CX,08H XOR AX,AX ；AX清0 REP STOSW ；AX=0存到ES：DI中 MOV SI,DATA3 ；建立显示8259基地址 CALL LEDDISP MOV AX,0H ；数据段初始化 MOV DS,AX CALL WRINTVER MOV AL,13H ；00010011B MOV DX,INTPORT1 OUT DX,AL ；设置控制字ICW1(20H) MOV AL,08H ；00001000B MOV DX,INTPORT2 OUT DX,AL ；设置控制字ICW2(21H) MOV AL,09H ；00001001B OUT DX,AL ；设置控制字ICW4(21H) MOV AL,0F7H ；11110111B OUT DX,AL ；设置操作数OCW1(21H)（开放IRQ3） STI ；开中断WATING: JMP WATING ；等待中断WRINTVER: MOV AX,0H ；中断主程序设置，用指令设置中断服 MOV ES,AX ；务程序的入口地址写到中断类型号n MOV DI,002CH ；所对应的中断向量表中 LEA AX,INTQ3 STOSW MOV AX,CS ；设置中断端口3的地址 STOSW MOV DI,003CH LEA AX,INTQ7 STOSW MOV AX,CS ；设置中断端口7的地址 STOSW RETINTERUPT3: CLI ；关中断，防止其他中断的干扰 CALL CONVERS ；INTQ3端口对中断次数进行计数 MOV SI,DATA0 CALL LEDDISP MOV AL,20H MOV DX,INTPORT1 OUT DX,AL ；写入OCW2的控制命令字 MOV SI,DATA5BITADD: ADD BYTE PTR SI,01H；设置显示屏幕上所能表示的数值，由 CMP BYTE PTR SI,09H；于题目要求的是显示十进制数，则应 JNA BIT ；在显示屏幕上显示0-9的十进制数 MOV BYTE PTR SI,0H ；JNA即结果为小于等于 INC SI ；若需要输出的大于9，即为AF时， JMP BITADD ；转化为10进制BIT: MOV AL,20H MOV DX,INTPORT1 ；将所要显示的十进制数显示的从 OUT DX,AL ；INTQ3端口中输出。 STI IRETCONVERS: MOV BX,DATA0 ；将中断的次数通过CS段中的BX+SI MOV SI,DATA5 ；的偏移量传递给LEDDISP，使得中 MOV CX,8 ；次数能够显示在屏幕上CONVERS1: PUSH BX MOV BH,0 MOV BL,BYTE PTR SI MOV AL,CS:BX+DATA2 POP BX MOV DS:BX,AL INC BX INC SI LOOP CONVERS1 RETINTERUPT7: CLI ；当中断指令出现异常指令时，在屏 MOV SI,DATA1 ；上要显示Err。设置当出现异常指令 CALL LEDDISP ；时输出为Err。 MOV AL,20H MOV DX,INTPORT1 OUT DX,AL STI IRET ；中断返回LEDDISP: MOV AL,90H ；对8279显示器进行初始化。 MOV DX,CONTPORT OUT DX,AL MOV BYTE PTR DS:DATA4,00HLED1: CMP BYTE PTR DS:DATA4,07H ；共显示8位 JA LED2 ；位数高于8位 MOV BL,DS:DATA4 ；将前面通过CS传递过来的AN中断次 MOV BH,0H ；输出并显示在屏幕上。 MOV AL,CS:BX+SI ；取显示段 MOV DX,DATAPORT ；输出 OUT DX,AL ADD BYTE PTR DS:DATA4,01H JNZ LED1 LED2:RET ；结果大于8位跳转到LED2，即中断返回FORMAT: MOV BX,0 ；建立显示的数据段 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,5050H ；rr字型码 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,0079H ；0E字型码 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,0000H ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,0000H ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,063FH ；0 1 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,4F5BH ；2 3 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,6D66H ；4 5 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,077DH ；6 7 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,6F7FH ；8 9 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,7C77H ；A b ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,5E39H ；C d ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,7179H ；E f ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,4006H ；1 - ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,4040H ；- - ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,6D6FH ；5 9 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,7F5BH ；8 2 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,3F5EH ；O D ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,5C3FH ；O o ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,6D6FH ；5 9 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:BX+DATA1,7F5BH ；8 2 MOV BX,0 MOV BYTE PTR DS:BX+DATA5,1H ；对显示十进制数的高4 INC BX ；位清零。 MOV BYTE PTR DS:BX+DATA5,0H INC BX MOV BYTE PTR DS:BX+DATA5,0H INC BX MOV BYTE PTR DS:BX+DATA5,0H INC BX MOV BYTE PTR DS:BX+DATA5,0H INC BX MOV BYTE PTR DS:BX+DATA5,0H INC BX MOV BYTE PTR DS:BX+DATA5,0H INC BX MOV BYTE PTR DS:BX+DATA5,0H RETCODE ENDSEND START七