北邮—微机原理与接口技术(1)

微机原理与接口技术硬件实验报告目录1.实验一 微机实验平台介绍及IO的使用31.1.实验目的31.2.实验内容及要求31.3.实验环境及背景31.4.实验步骤41.4.1.使用debug的I、O命令读写端口41.4.2.使用文本编辑器edit和编译器masm51.5.思考题111.6.心得体会11参考资料12声明与致谢121. 实验一 微机实验平台介绍及IO的使用1.1. 实验目的1.1.1通过实验了解和熟悉实验台的结构，功能及使用方法；1.1.2通过实验掌握直接使用debug的I、O命令来读写IO端口；1.1.3学会debug的使用及编写汇编程序。1.2. 实验内容及要求1.2.1学习使用debug命令，并用I、O命令直接对端口进行读写操作，1.2.2用汇编语言编写跑马灯程序。（可以使用EDIT编辑工具。）要求实现以下两个功能：A通过读入端口状态（ON为低电平），选择工作模式（灯的闪烁方式、速度等）；B通过输出端口控制灯的工作状态（低电平灯亮）。1.2.3使用时要注意，电源打开时不得插拔电缆及各种器件，一定要在断电的情况下连接电路，否则可能会烧坏整个实验系统。1.3. 实验环境及背景我们使用PCI_IDE50扁平电缆将PC机与实验扩展模块连接起来。在扩展实验平台上，有八个发光二极管、八个拨码开关。读取拨码开关和写发光二极管的端口地址已经被做成了0E8E0h。连接的PC机上安装有DOS操作系统，并有MASM5开发工具。图1扩展实验模块1.4. 实验步骤1.4.1. 使用debug的I、O命令读写端口进入DOS，在命令行模式下输入命令debug，用-a选项写入下列程序：CODE (debug mode)MOVDX, E8E0MOVAL, FEOUTDX, ALMOVAH, 0BINT21ORAL, ALJZ0100INT20输入结束后，直接输入回车即可推出-a。然后，用-g选项运行程序，查看结果。发现最右边的LED亮，其他不亮。修改输出内容，再运行查看结果，可以发现：当输出位对应为1时，灯灭；输出为0时，灯亮。下面，我们来分析一下以下这段程序的作用。CODE (debug mode)MOVAH, 0BINT21 ORAL, ALJZ0100 INT20第一句是设置功能调用号，第二句是进行DOS功能调用，检测是否有键盘输入。如果有键盘输入，则AL为00h，将由JZ 0100H跳转；如果有键盘输入，则AL为0FFh，程序继续执行。程序执行到20H中断时，结束程序。值得一提的是，在有些语句中，16进制数并不需要以h结尾。这个是因为在debug模式下，语句的读写本来就是按照16进制的，没必要像写汇编源代码(*.asm文件)一样用h将16进制数与10进制数区别开来。1.4.2. 使用文本编辑器edit和编译器masm首先让我们来分析和设计一下这个程序。这个程序“走马灯”需要速度可调、灯的移位方向可调、灯型可调，具有暂停功能，可以在用户需要的情况下结束程序（返回DOS）。我们将这些控制端口设置在端口为0E8E0的拨码开关上。具体开关的用途如下表：表1拨码开关用途表开关号端口的第几位向上拨（1）的意义向下拨（0）的意义S00退出程序，返回DOS程序正常进行S11走马灯向右循环移位走马灯向左循环移位S22走马灯暂停走马灯正在运动S33走马灯慢速运动走马灯快速运动S44三个灯同时亮只有一个灯亮程序流程图：图2走马灯流程图程序代码：CODE (marquee.asm); FILENAME : marquee.asm; AUTHOR : XIAO, Zhiqing ( No. 13 , Cl. 07105 ); DATE : 20091209; DESCRIPTION : revolving scenic lamps which shift in either direction; USAGE : switchers - ( SW0 is the most left one );SW0 ( play ) : UP exitDOWN play;SW1 ( direction ): UP rightDOWN left;SW2 ( pause ) :UP pauseDOWN play;SW3 ( speed ) :UP slowDOWN fast;SW4 ( mode ) :UP three lightsDOWN one lightDataSEGMENTSwStateDB 0LdStateDB 0FEHBufferDB 0DataENDSStackSEGMENT STACK STACKDB 100H DUP (0)StackENDSCodeSEGMENTASSUME DS : Data , SS : Stack ,CS : CodeMainPROCPUSHDSXORAX , AXPUSHAXMOVAX, DataMOVDS, AXMOVldState , 0FEh ; initializeCALLEndlessRepeatRET ; unreachable instructionMainENDP; procedure EndlessRepeat is a procedure that do procedure; ProcToRepeat endless times.EndlessRepeatPROCEndlessLoop :CALLProcToRepeatJMPEndlessLoopRET ; unreachable instructionEndlessRepeatENDPProcToRepeatPROCCALLreadSwCALLexcuteDirectionCALLexcuteModeCALLexcutePause ; during this procedure, sws are read.CALLexcuteReturnToDosCALLexcuteSpeedRETProcToRepeatENDP; procedure DivFreq provide clock whose frequency is divided; by 1000H * 8000H = 134.2M timesDivFreq PROCPUSHCXMOV CX , 1000HMyLoop :PUSHCX MOV CX , 8000HMyNestedLoop :DEC CXJNZMyNestedLoopPOP CXDEC CXJNZMyLoopPOP CXRETDivFreq ENDP; read the states of switchers from Input PortReadSw PROCPUSHAXPUSHDXMOVDX , 0E8E0HINAL , DXMOVSwState , ALPOPDXPOPAXRETReadSw ENDP; turn on and off the leds by Output PortWriteLd PROCPUSHDXPUSHAXMOVAL , LdStateMOVDX , 0E8E0HOUTDX , ALPOPAXPOPDXRETWriteLd ENDP; if first switcher is up, quit the program and return to dos.excuteReturnToDosPROCTESTSWSTATE , 01HJZexitexcuteReturnToDosCALLreturnToDosexitexcuteReturnToDos :RETexcuteReturnToDosENDPReturnToDOSPROCMOVAX , 4C00HINT21HReturnToDOSENDPexcuteDirectionPROCTESTSWSTATE , 02HJZshiftLeftRORLDSTATE , 01HRORLDState , 01HshiftLeft :ROLLDSTATE , 01HexitexcuteDirection :RETexcuteDirectionENDP; wait until S2 is downexcutePausePROCbeginexcutePause :CALL readSwTESTswState , 04HJNZbeginexcutePauseRETexcutePauseENDP; slow mode delays about three times as that of fast modeexcuteSpeedPROCCALLdivFreqTESTswState , 08HJZexitexcuteSpeedCALLdivFreqCALLdivFreqexitexcuteSpeed :RETexcuteSpeedENDPexcuteModePROCPUSHWORD PTR ldStateTESTswState , 10HJZsimpleMode; continuous 3 led lights onPUSHAXPUSHBXPUSHCXMOVAL , ldStateMOVBL , ALROLBL , 1ANDBL , ALMOVCL , BLROLCL , 1ANDAL , CLMOVldState , ALPOPCXPOPBXPOPAXsimpleMode :CALLwriteLDexitexcuteMode :POPWORD PTR ldStateRETexcuteModeENDPCodeENDSENDMain运行结果：编译、连接并运行后，程序运转正常。所有选项都可以按照预期方式控制，且可以正确返回DOS。例如，当S4往下拨后，同一时刻有且只有一个灯亮；图3单灯模式当S4往上拨时，同一时刻有且只有三个灯亮。图4三灯模式本实验达到要求，通过了验收。1.5. 思考题通过实验说明用debug中的a命令录入实验中给出的小程序中，有些语句可以不写出“h”字符的原因。在debug模式下，语句的读写本来就是按照16进制的，没必要像写汇编源代码(*.asm文件)一样用h将16进制数与10进制数区别开来。1.6. 心得体会这次试验是我第一次微机原理试验。在这次试验中，令我印象最深的是文本编辑器edit的使用。在以前的学习生活中，在Windows下我一般用Notepad+，在Linux下我一般用vim，编程时还会用到一些IDE配套的文本编辑器。这次，我第一次使用了文本编辑器edit。这个文本编辑器和绝大多数图形用户界面的文本编辑器不是很相同。例如，Windows下的Ctrl+C和Ctrl+V不能使用。熟悉一个文本编辑器确实是不易的。图5文本编辑器edit第二个印象最深的地方是当程序进入死循环时，没有找到办法退出了。这个特性对我的开发造成了一定的负面影响。当我们用图形界面IDE进行开发时，当程序进入死循环时，可以强制关闭程序。Linux下可以把这个进程kill掉。而DOS下尚未发现解决办法。这使得返回DOS的功能