Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
944.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
774.29 Кб
Скачать

е р и я в н у т р и в у з о в с к и х СибАДИм е т о д и ч е с к и х у к а з а н и й С и б А Д И

Министерство науки высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

« ибирский государственный автомо ильно-дорожный университет (СибАДИ)» Кафедра «Автомат зация производственных процессов и электротехника»

. . Руппель

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ КОМАНД МИКРОПРОЦЕССОРА

Методические указания к лабораторным работам

Омск ▪ 2018

УДК 681.51:004.3 БКК 32.965.7

Р86

канд.

Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция маркировке не подлежит.

Рецензент

техн. наук, проф. А.А. Соловьев (СибАДИ)

СибАДИбыть полезны при курсовом проектировании выполнении разделов ВКР. Подготовлены на кафедре «Автоматизация производственных процессов и

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в каче-

стве методических указаний.

Руппель, Алексей Александрович.

Р86 Изучен е работы с стемы команд микропроцессора [Электронный

ресурс] : метод ческ е указания к лабораторным работам / А.А. Руппель. – (Серия внутр вузовск х метод ческих указаний СибАДИ). – Электрон. дан. – Омск :

ибАДИ, 2018. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/cgiirbis 64 ft.exe.

- Режим доступа: для автор зованных пользователей.

Пр ведены основные теоретические положения по цифровым элементам

автомат ки м кропроцессорных систем автоматического управления. Описы-

вается метод ка проведен я ла ораторных работ.

Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.

Рекомендованы для акалавров и магистров, изучающих по направлениям

подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств» и «Управление техническими системами» следующие дисциплины: «Микропроцессорные системы управления», «Основы телемеханики», «Схемотехника автоматизированных систем», «Компьютерные технологии автоматизации и

управления», «Схемотехника систем

средств управления техническими систе-

мами», «Телемеханические системы

средства», «Цифровые микропроцессор-

ные системы управления» и выполняющих лабораторные работы, а также могут

электротехника».

Текстовое (символьное) издание (410 КБ)

Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:

Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader

Техническая подготовка В.С. Черкашина Издание первое. Дата подписания к использованию 24.12.2018

Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018

Лабораторная работа №1

ИЗУЧЕНИЕ УЧЕБНОГО МИКРОПРОЦЕССОРНОГО КОМПЛЕКТА УМПК-80

С

Цель работы состоит в ознакомлении с возможностями учебного микропроцессорного комплекта УМПК-80 (учебная микроЭВМ), в практическом освоен режимов его работы.

1. Общие сведения

Учебный м кропроцессорный комплект УМПК-80 предназначен

для знакомства с осо енностями построения микроЭВМ на микро-

 

объектами

процессоре с ф кс рованным на ором команд и может быть исполь-

зован для

сследован я методов программирования и работы боль-

шихинтегральных схем (БИС), входящих в микропроцессорный ком-

плект сер

К580. М кроЭВМ может применяться как управляющая

ЭВМ при создан

А

 

сследовании работы систем управления раз-

личными

 

.

Она является легко осваиваемым и удобным

средством для отладки относительно небольших (до 0,5Кбайт) программ пользователя. Открытая конструкция и наличие большого количества средств индикации позволяют наглядно исследовать процесс преобразования и передачи информацииДв микроЭВМ. МикроЭВМ имеет внутренний источник питания, обеспечивающий ее работу от сети 220 В, 50 Гц.

1.1. Структура учебной микроЭВМ

8-разрядной магистрали данных МД дляИдвунаправленного обмена данными между отдельными узлами микроЭВМ;

16-разрядной однонаправленной магистрали адреса МА, управляемой МП БИС и используемой для адресации к памяти и отдельным узлам микроЭВМ;

3

• 5-разрядной однонаправленной магистрали управления МУ, служащей для определения режима работы микроЭВМ при выполне-

нии каждого машинного цикла; блока памяти (БП), включающего в себя оперативное запоминающее устройство ОЗУ емкостью 2Кбайт; регистров ввода РгВв с переключателями П и вывода РгВыв с индексацией состояний светодиодами; схемы выдачи кода прерывания хВКПР; клавиатуры управления и ввода данных К, состоящей из де-

Склав атура имеет регистр чтения клавиатуры ЗгЧК; 6- разрядный восьм сегментный д сплей Д, четыре разряда которого служат для

вяти клав ш управлен я;

• переключателя начальной установки микроЭВМ и 16 клавиш для введен я шестнадцатер чных кодов чисел. Для ввода информации в

отображен я кода адреса в шестнадцатеричной системе исчисления, а

два –для

 

я данных.

 

 

МП БИС

СхТП

 

микроЭВМ

 

 

отображен

 

ФМД ФМА

ИС ИС ИС СхДША

ФМУ

А

МА

 

 

МУ

 

 

 

 

 

МД

ВСхВЗС

 

 

 

 

И

СхВКПР

ПЗУ

ОЗУ

РгВВ

РгВыВ

Рг Сг

Рг Ск

Рг 4К

 

 

П

ИС

ИС

 

Д

 

К

 

 

 

От ВУ

 

 

К ВУ

 

 

Рис. 1. Структура микроЭВМ

4

Для вывода информации дисплей Д имеет два регистра:

• регистр сегментов дисплея РгСг ;

• регистр сканирования РгСк ;

• схемы выдачи звукового сигнала СхВЗС.

Магистрали микроЭВМ, а также входной и выходной регистры

С

 

имеют светодиоды ИС, указывающие их состояние.

 

1.2. Адресация в учебной микроЭВМ

рес, обращен е к нему при таком типе адресации аналогично обра- к ячейке памяти с использованием всего набора команд МП

В м кроЭВМ реал зована адресация с помощью карты памяти: щениюкаждому ф з ческому устройству макета ставится в соответствие ад-

БИС.

На р с. Кбайт2 пр ведена карта памяти микроЭВМ, из которой видно, что первые 2 адресов составляет ПЗУ, в котором записаны

управляющ е демонстрационные программы; адреса с 080016 по 0ВFF16 – ОЗУ; адрес 0ВВ016 – начальный адрес стека, а адреса с 0BBI по 0BFF задействуютсяАдля временной записи данных во внутренних

регистрах МП БИС при ра оте управляющей программы. Адрес 0800 является также начальным адресом ОЗУ, куда могут записываться исследуемые программы пользователя.

грамм начинаются с адреса 0800 и могут быть без изменения адресов исследованы на данном макете.

Следует отметить, что область ОЗУ с адреса 0800 по адрес 0AFF в учебной микроЭВМ схемотехнически защищена от случайной записи

Большинство из приведенных в лабораторном практикуме про- Д

во время выполнения программ пользователя. ля записи данных при И

выполнении программ необходимо использовать область ОЗУ с адреса 0В00 по адрес 0ВВ0.

5

Такая адресация позволяет легко осуществить дешифрацию устройств на основе простого 3-разрядного дешифратора. Идея дешифрации ясна из рис. 2, на котором представлены также состояния старших восьми разрядов кода адреса, по которым осуществляется адресация к устройствам микроЭВМ. Как видно из рисунка, для дешифрации устройств можно использовать лишь 11, 12 и 13-й разряды адресной магистрали. Любая из восьми комбинаций состояний этих разрядов однозначно определяет вид устройства, с которым будет

работать МП

 

на каждом машинном цикле.

Управляющая программа микроЭВМ состоит из программы тес-

тирован

отдельных узлов микроЭВМ, начальной установки содер-

БИС

 

 

внутренн х рег стров МП БИС и ячеек ОЗУ, сохранения со-

держан я внутренн х регистров МП БИС, выдачи сообщения на дис-

жания

 

плей, чтен я

декод рования клавиатуры, обслуживания звукового

выхода

учебной

 

программ, о еспечивающих режим.

 

1.3. Реж м ра оты

микроЭВМ и алгоритм

 

 

 

управляющей программы

 

 

 

А

Управляющая программа микроЭВМ состоит из программы тес-

тирования отдельных узлов микроЭВМ, начальной установки содер-

жания внутренних регистров МП БИС и ячеек ОЗУ, сохранения содержания внутренних регистров МП БИС, выдачи сообщения на дисплей, чтения и декодирования клавиатуры, обслуживания звукового выхода и программ, обеспечивающих режимы:

1)

ожидания ввода команд управления с клавиатуры;

2)

отображения на дисплее любого адреса и его содержания;

 

Д

 

И

6

 

Биты в старшем байте

Адре-

 

 

 

 

 

 

адреса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

са

 

 

 

15 14

13 12 11

10

9 8

 

Управляющая программа

2 Кбайт

0

0

0

0

0

 

0

0

0

 

 

0

0

0

0

0

 

1

1

1

0000

 

Демонстрационные программы ПЗУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

07FF

Область адресов для записи исследуемых про-

0

0

0

0

1

 

0

0 0

0800

 

С

0AFF

грамм

 

ОЗУ

Для записи данных исследуемых программ и

0В00

0BB0

стек

 

Кбайт

 

 

0BB1

Для записи данных управляющей программы

1

0BFF

 

 

 

0

0

0

0

1

 

1

1 1

 

 

 

 

0

0

0

1

0

 

0

0

0

1000 Управление защитой первых Зп/ЧТ адресов ОЗУ

 

 

17FF

от записи

 

0

0

0

1 0

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

и

Входной регистр чтения клавиатуры

 

0

0

0

1

1

 

0

0

0

1800

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

1 1

 

1

1

1

1FFF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Входной регистр

 

0

0

1

0

0

 

0

0

0

2000

 

 

 

 

 

 

0

0

1

0

0

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б27FF

 

0

0

1

0

1

 

0

0

0

2800

Регистр сканирования дисплея и клавиатуры

 

 

 

 

 

 

0

0

1

0

1

 

1

1

1

2FFF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

1 0

 

0

0

0

 

 

Выходной регистр

 

 

3000А

 

0

0

1

1

0

 

1

1

1

37FF

 

 

 

0

0

1

1 1

 

0

0

0

3800

 

Регистр сегментов дисплея

 

 

 

 

 

 

0

0

1

1

1

 

1

1

1

3FFF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

0

0

 

0

0 0

 

8000

 

Регистр звукового выхода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

1

0

0

0 0

 

0

0 1

 

8001

 

Неиспользуемые адреса

 

1

1

1

1

1

 

1

1 1

 

FFFF

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Карта памяти микроЭВМ

 

7

3) ожидания ввода команд управления с клавиатуры; 4) отображения на дисплее любого адреса и его содержания;

5) ввода с клавиатуры кода любого адреса с одновременным ото-

бражением его на дисплее и после ввода последней цифры адреса микроЭВМ автоматического перехода к выполнению режима 2 (нача- Сло режима ввода кода адреса с клавиатуры инициируется нажатием

клавиши ОТА (отыскание адреса);

6) обращен я к программному счетчику. Выполнение этого режима вызывается нажат ем клавиши ПРСч (программный счетчик) и

7) вывода на д сплей содержимого внутренних программнодоступных рег стров МП БИС с указанием на дисплее названия вы-

привод т к автомат ческому вводу содержания программного счет- водимогочика на д сплей адреса с последующим переходом к режиму 2;

рег стра. Этот режим устанавливается нажатием клавиши ОТРг (отыскан е рег стра) , при этом на дисплей будет выведено

содержан ебаккумулятора МП БИС. Последующие нажатия на клавишу ЗпУВ (зап сь увеличить) приведут к циклическому выводу содержан я всех внутренних регистров МП БИС. Содержимое регистров будет выводитьсяАна дисплей в такой последовательности: A, FL, B, C, D, E, H, L, SPH, SPL, PCH, PCL;

8) записи с клавиатуры в ячейки ОЗУ и внутренние программно-

доступные регистры МП БИС нового кода. При работе микроЭВМ в режимах 2 и 5 после изменения кода чисел, представленных на дис-

шить); Д

плее данных, запись чисел инициируется нажатием на клавишу ЗпУВ; 9) увеличения или уменьшения на единицу адреса, представленно-

го на дисплее при работе микроЭВМ в режиме 2. Эти режимы ини-

циируются соответственно нажатием клавиш ЗпУВ и Ум (умень- И

10) запуска программы с адреса, указанного на дисплее, с помощью клавиши П (пуск);

11) выполнения команд по машинным циклам с отображением информации на магистралях микроЭВМ с помощью светодиодов. Режим устанавливается нажатием клавиши Ш Ц (шаг машинного цик-

ла);

12) выполнения программы по командам. Режим устанавливается нажатием клавиши ШК (шаг команды), при этом после каждой команды управляющая команда автоматически переходит к режиму 4;

8

13) останова программы пользователя. Режим устанавливается при нажатии клавиши СТ (стоп) с автоматическим сохранением в ОЗУ содержимого всех внутренних регистров МП БИС и переходом к выполнению режима 4. Сохранение регистров позволяет анализировать их содержание на момент останова с помощью перехода к режиму 5.

СПосле останова программы микроЭВМ может быть переведена на режимы 9, 10;

14) возврата м кроЭВМ из режима выполнения команд по машинным ц клам на управляющую программу с автоматическим восста-

новлен ем содержан я внутренних регистров МП БИС и переходом к циирежиму 4.

Работа м кроЭВМ рассчитана так, что после подачи на нее питания запускается программа тестирования всех основных узлов. Эта программа нач нается с ячейки ПЗУ с адресом 000016 . В результате выполнен я тестабпроверяются правильность записанной в ПЗУ информавозможность ее верного считывания; содержимое ОЗУ на отсутствие ош бок при зап си / считывании чисел; МП БИС на правильность выполнен я м простейших арифметических и логических операций; запись чисел в регистрАвывода и работоспособность всех его светодиодов состояния, а также ра ота всех сегментов дисплея. В случае обнаружения ошибок в ОЗУ или ПЗУ подается прерывистый звуковой сигнал и на дисплей выводится соответствующие сообщение: ОЗУ или ПЗУ. При успешном завершении тестаДмикроЭВМ проводит начальную установку всех регистров МП БИС и на дисплей выводится сообщение

НАЧАЛО, свидетельствующее о готовности ее к работе.

На рис. 3 приведена схема возможных переходов от одного режима работы микроЭВМ к другому. В режиме ожидания ввода команд управления микроЭВМ может реагировать наИнажатие трех клавиш:

ОТА (отыскание адреса), ОТРг (отыскание регистра) и ПРСч

(программный счетчик). Все последующие возможные переходы от режима к режиму можно проследить на рис. 3, где сплошными линиями показаны возможные пути изменения режимов работы по командам пользователя, вводимым с клавиатуры управления, а штриховыми – изменения в состояниях микроЭВМ, вызванные выполнением соответствующих подпрограмм команд управления.

Для останова работы исследуемой программы или при возврате на управляющую программу при работе микроЭВМ в режиме выполнения программы по машинным циклам используется клавиша СТ

(стоп).

9

Нажатие этой клавиши в указанных режимах приводит к останову режима, при этом на дисплей выводится содержание программного счетчика МП БИС. Нажатие клавиши СТ (стоп) при другом режиме приведет к переходу микроЭВМ в режим ожидания ввода команд управления, при этом на дисплей будет выводиться сообщение НАЧАЛО .

Для удобства отладки программ в микроЭВМ предусмотрена возможность останова выполнения программ по любым заранее заданным адресам с помощью одного из векторов системы прерывания.

Программы, зап санные в оставшейся части ПЗУ, можно условно

разбить на два т па:

1) вспомогательные подпрограммы выполнения

С

 

 

арифмет ческ х алге раических операций (например, умножение,

деление двух восьм

товых чисел и т.д.), которые могут применять-

ся пользователем при создании

олее сложных программ; 2) демонст-

рационные подпрограммы (например, подпрограмма, используемая

для зап

 

воспро зведения с помощью звукового выхода музы-

си

 

кальных про зведен й по нотам, коды которых можно хранить в виде

чисел в ПЗУ

ли ОЗУ, подпрограмма –«секундомер» и т. д.).

Имеется открытый доступ к магистралям микроЭВМ, что позволя-

ет исследовать его совместную

с БИС, входящим в микропро-

 

работу

цессорный набор серии КР580.

 

Для успешного выполнения лабораторных работ необходимо предварительное ознакомление с языком программирования и коман-

дами МП БИС КР580ВМ80.

 

А

 

Д

 

И

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]