微机系统与接口实验报告34

1、微机系统与接口（含实验）实验报告 学号 东南大学微机系统与接口（含实验）实验报告实验三TPC 装置系统，I/O 与存储器实验四（1） 简单输入输出（2）中断姓 名： 学 号： 专 业： 电类强化班 实 验 室： 计算机硬件技术 实验时间： 2015年04月21日 报告时间： 2015年4月30日评定成绩： 审阅教师： 一. 实验目的与内容（概述）实验目的：（实验三）1）了解掌握TPC 实验系统的基本原理和组成结构，学会测试检查TPC-PCI 总线转接卡地址；2）正确掌握I/O 地址译码电路的工作原理，学会动态调试程序DEBUG/TD 的直接I/O 操作方法；3）学会利用I/O 指令单步调试检查

2、硬件接口功能，学会利用示波器检测I/O 指令执行时总线情况；4） 进一步熟悉8086/8088 及PC 机的分段存储特性，了解存储器扩展原理，完成编程及测试；（实验四【1】）5） 进一步掌握TPC实验装置的基本原理和组成结构；6） 掌握利用I/O指令单步调试检查硬件接口功能，学会利用示波器检测I/O指令执行时总线情况；7）掌握简单并行输入输出接口的工作原理及使用方法，进一步熟悉掌握输入输出单元功能和使用。（实验四【2】）8）掌握PC 机中断处理系统的基本原理；9）学会编写中断服务程序。实验内容：（三）（1）观察了解TPC-2003A 实验系统的基本原理和组成结构，测试基本单元电路功能，熟悉各部

3、分辅助电路的使用；（2）通过Win/XP 控制台硬件信息或测试程序检查TPC-PCI 总线转接卡地址，并记录；（3）按图3.3-5 的I/O 地址译码测试参考电路连线，分析电路原理，分别利用动态调试程序直接I/O操作功能和单步功能测试；（4）编程利用片选负脉冲控制指示灯（如L7）闪烁发光（亮、灭、亮、灭、），时间间隔通过软件延时实现；（5）修改延时参数，使亮(约1秒)与灭的时间间隔分别为1 秒、5 秒和8 秒，记录延时程序对应参数BX,CX；输出接口输出，根据8个发光二极管发光的情况验证编程从键盘输入一个字符或数字，将其ASCII码通过正确性。（四(1)）(1) 按简单并行输出接口参考电路图连

4、接线路（74LS273插通用插座，74LS32用实验台上的“或门”）。74LS273 为八D触发器，8个D输入端分别接数据总线D0D7，8个Q输出端接LED显示电路L0L7；(2) 编程从键盘输入一个字符或数字，将其ASC码通过这个输出接口输出，根据8个发光二极管发光情况验证正确性；(3) 按简单并行输入接口参考电路图连接电路（74LS244插通用插座，74LS32用实验台上的“或门”）。74LS244为八缓冲器，8个数据输入端分别接逻辑电平开关输出K0K7，8个数据输出端分别接数据总线D0D7；(4) 用逻辑电平开关K0K7 预置一字母的ASC码，编程输入这个ASC码，并将其对应字母在屏幕上

5、显示出来。（标准ASCII 码的范围为20HFFH）；（四（2）完成简单中断电力路，直接用手动产生单脉冲作为中断请求信号（只需连接一根导线），要求每按一次开关产生一次中断，在屏幕上显示一次“TPC pci card interrupt”,8 次中断后程序退出。二. 基本实验原理（或基本原理）（实验三）1. 在Windows环境下获得板卡资源的方法，分三步完成：（1） 参考实验指导书安装接口卡及其驱动程序； （2）启动微机并打开“控制面板”->“系统”->“设备管理器”，找到“微机教学实验系统”，打开“TPC”，点击资源看到占用的存储器和中断资源，找到两个输入输出

6、范围，范围大小是0ffH的是PCI接口芯片上的设置寄存器组占用的I/O地址空间，另一个范围大小是07fH的是TPC设备的I/O地址空间；两个内存范围，一个范围大小是0ffH的是PCI接口芯片占用的mem地址空间，另一个范围大小是0fffffH的是TPC设备的mem地址空间。（3）用记录下的实际基址值替换每个汇编程序头中定义行中的值，并重新编译链接即可。2.实验电路图见3.3-5，实验电路中D 触发器CLK 端输入脉冲时，上升沿使Q 端锁存输出高电平L7发光，CD 端为低电平时L7 灭：在Windows 环境下获取板卡资源：ioport equ 0b800H-0280H （TPC 设备的I/O

7、基址）参考程序：程序名:decode.asmioport equ 0b800h-0280h ;tpc 卡中设备的IO 地址outport1 equ ioport+2a0h ;CLK 端译码输出端选为地址Y4outport2 equ ioport+2a8h ;CD 端对应译码输出选为地址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 端写out

8、 dx,alcall delay ;调延时子程序mov dx,outport2 ;Y5，清空CD 端写out dx,alcall delay ;调延时子程序mov ah,1int 16hje start ;ZF=1，无键输入mov ah,4chint 21h ;返回DOS 操作系统main endpdelay proc near ;延时子程序mov bx,20000ZZZ: mov cx,0ZZ: loop ZZdec bxjne ZZZretdelay endpcode endsend start（实验四【1】） 1.按下图方式接线，输出参考流程图如下 简单并行输出程序：ioportequ

9、0b800h-0280h ;tpc卡中设备的io地址ls273equ ioport+2a8h ;译码输出端地址Y5片选ls273stacks segment stack db 100 dup (?)stacks endscode segment assume cs:code,ss:stacksmain proc farstart:mov ax,stacksmov ss,axmov ah,2 ;回车符mov dl,0dhint 21hmov ah,1 ;等待键盘输入int 21hcmp al,27 ;判断是否为ESC键je exit ;若是则退出mov dx,ls273 ;若不是,从2A8H输出

10、其ASCII码out dx,aljmp start ;转startexit: mov ah,4ch ;返回DOSint 21hmain endpcode endsend start2.接线方式和输入参考流程图如下： 简单并行输入程序：ioportequ 0b800h-0280h ;tpc卡中设备的io地址ls244equ ioport+2a0h ;译码地址Y4片选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 ;从2A0输入一数据in al,dxmov dl,al ;将所读数据保存在DL中mov ah,02int 21hmov dl,0dh ;显示回车符int 21hmov dl,0ah ;显示换行符int 21hmov ah,06 ;是否有键按下mov dl,0ffhint 21hjnz exitje start ;若无,则转startexit: mov ah,4ch ;返回DOSint 21hmain endpcode endsend start（实验四【2】）1.PC 机用户可使用的硬件中断只有可屏蔽中断，由8259 中断控制器管理。中断控

12、制器用于接收外部中断请求信号，经过优先级判别等处理后向CPU 发出可屏蔽中断请求。IBMPC、PC/XT 机内有一片8259 中断控制器对外可以提供8 个中断源：中断源 中断类型号 中断功能IRQ0 08H 时钟IRQ1 09H 键盘IRQ2 0AH 保留IRQ3 OBH 串行口2IRQ4 0CH 串行口1IRQ5 0DH 硬盘IRQ6 0EH 软盘IRQ7 0FH 并行打印机8个中断源的中断请求信号线IRQ0IRQ7 在主机的62 线ISA 总线插座中可以引出，系统已设定中断请求信号为“边沿触发”，普通结束方式。对于PC/AT 及286 以上微机内又扩展了一片8259中断控制，IRQ2用于两

13、片8259之间级连，对外可以提供16个中断源：中断源 中断类型号 中断功能IRQ8 070H 实时时钟IRQ9 071H 用户中断IRQ10 072H 保留IRQ11 O73H 保留IRQ12 074H 保留IRQ13 075H 协处理器IRQ14 076H 硬盘IRQ15 077H 保留PCI 总线中的中断线只有四根，INTA#、INTB#、INTC#、INTD#，它们需要通过PNP 设置与某一根中断相连接才能进行中断申请。TPC-2003A 实验系统有一信号IRQ 为对应PCI 接口卡的中断请求信号，具体中断号由系统分配，可通过资源读取程序portr.exe(纯DOS 版)读取。2.程序流

14、程图见下图所示：参考程序如下：data segmentioportequ 0b800h-0280h ;tpc卡中设备的io地址int_vect EQU 0bH ;中断0-7 的向量为:08h-0fh,中断8-15 的向量为:70h-77hirq_mask_2_7 equ 11110111b ;中断掩码,中断0-7 时从低至高相应位为零,中断8-15 时第2 位为零irq_mask_9_15 equ 11111111b;中断0-7 时全一,中断8-15 时从低至高相应位为零ioport_cent equ 0cc00h ;tpc 卡中9054 芯片的io 地址csreg dw ?ipreg dw

15、? ;旧中断向量保存空间irq_times dw ? ;中断计数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 ;设置 tpc 卡中9054 芯片io 口,使能中断in ax,dxor ax,0900hout dx,axmov al,int_vect ;保存原中断向量mov ah,35hint 21hmov ax,esmov

17、csreg,axmov ipreg,bxmov ax,cs ;设置新中断向量mov ds,axmov dx,offset int_procmov al,int_vectmov ah,25hint 21hin al, 21h ;设置中断掩码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 ;等待中断并判断中断8 次后退出jz exitmov ah,1int 16hjnz exit ;按任意键退出call dispjmp loop1exit: climov bl, irq_mask_2_7 ;恢复中断掩码not blin al, 21hor al, blout 21h, almov bl, irq_mask_9_15not blin al, 0a1hor al, blout 0a1h, almov dx,ipreg ;恢复原中断向量mov ax,csregmov ds,axmov ah,25hmov al,int

19、_vectint 21hmov dx,ioport_cent+68h ;设置 tpc 卡中9054 芯片io 口,关闭中断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 ;显示提示信息mov ds,axmov dx,offset msg1mov ah,09hint 21hmov num,cxdisp1:pop axp

20、op cxpop dxpop dsretdisp endpint_proc proc far ;中断处理程序dec irq_timesmov al,20h ;Send EOIout 0a0h,alout 20h,almov cx,0ffffh loop2: nop loop loop2iretint_proc endpcode endsend start三. 方案实现与测试（或调试）（实验三）1、查看并替换TPC 扩展卡 I/O 和存储基地址步骤 1：参照实验指导书安装接口卡及其驱动程序； 步骤 2：启动微机并打开“控制面板”-“系统”-“设备管理器”，找到“微机原理教学实验系统” ，打开“T

21、PC”，点击“资源”看到占用的存储和中断资源，找到两个输入/输出范围，其中一个范围大小是 0ffH 的是 PCI 接口芯片上的设置寄存器组占用的 I/O 地址空间，另一个范围大小是 07fH 的是 TPC 设备的 I/O 地址空间；两个内存范围，一个范围大小是 0ffH 的是PCI 接口芯片占用的 mem地址空间，另一个范围大小是 0fffffH 的是 TPC 设备的 mem 地址空间。Tpc属性如下图，由图可知，实验中TPC 设备的 I/O 地址空间起始地址为0B800H。步骤 3：用记录下的实际基址值替换每个汇编程序头中的定义行中的值，并重新编译链接即可代码为：ioport equ 0b8

22、00h-0280houtport1 equ ioport+2a0houtport2 equ ioport+2a8h2. 动态调试程序DEBUG/TD的直接I/O操作方法。 （1）命令行方式下直接启动，在命令符-后直接键入ObC00 01回车即可，其中01H为输出量，bC00H为端口地址。 实验现象：将输出接到8×8点阵显示，会看到一排的点阵灯被点亮。修改输出代码，将看到其他的行或列或某个点的灯被点亮。（忘记拍图，请老师见谅）（2）TD模式下，将光标置于代码区右击可得到代码区局部菜单，选则Out byte，编辑输出的地址和内容即可。3.（1）将试验箱安装好

23、，并按原理图搭接译码电路。（2）先用调试工具软件直接 I/O，观察输出结果，再编写相应程序。程序主要算法：利用delay子程序进行延时操作，控制LED的亮灭。delay proc near ;延时子程序 mov bx,2000 /此句控制延时长短ZZZ: mov cx,0 ZZ: loop ZZ dec bx jne ZZZ ret delay endp实验现象：可以发现L7周期性亮灭，我将Q与非Q分别连至多个灯，让这些灯均周期性亮灭，附图如下（3）修改延时长度，即bx中保存的数值，再进行汇编调试，可以调节LED的亮灭周期，随数值的增大而延长或数值的减小而缩短。实验四（1）1.利用工具软件确定

24、本机PCI扩展卡地址等参数； 内存范围    FDC00000-FDCFFFFF 输入/输出范围 BC00-BCFF 输入/输出范围 B800-B8CF 2.根据所获得的地址修改两段程序开头如下： ioport  equ 0B800h-0280h tpc卡中设备的io地址 ls273  equ ioport+2a8h   译码输出端地址Y5片选ls273 ioport&