ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИЙ

КАФЕДРА АВТОМАТИКИ

В.В. Ефремов

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО КУРСУ «ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ В МАШИННЫХ КОДАХ»

ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 21.02

Часть I

Утверждено в качестве учебного пособия

Редакционно-издательским советом МГУДТ

Москва

МГУДТ

2009

УДК 681.1.142(075)

Е 92

Куратор РИС А.Н. Зайцев

Работа рассмотрена на заседании кафедры АВТОМАТИКИ и рекомендована к печати

Зав. Кафедрой А.В.Кочеров

Автор: В.В.Ефремов

Е92 В.В.Ефремов. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Программирование микропроцессорных систем в машинных кодах» для студентов специальности 21.02. М.: ИИЦ МГУДТ 2009, 50 стр.

Работа содержит описания и программы для работы и исследования основных комплектующих элементов микропроцессорной серии К580.

В пособии использованы результаты НИР по теме «Научно-методические проблемы комплексного обучения студентов спец. 21.03.06 по электронике и микропроцессорной технике».

УДК 681.1.142(075)

Московский государственный университет

дизайна и технологий, 2009

Содержание

1. Лабораторная работа № 1. Исследование периферийного интерфейса КР580BB55…………………………………………………………..4

2. Лабораторная работа № 2. Исследование универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика KP580BB51………19

3. Лабораторная работа № 3. Исследование программируемого таймера КР580ВИ53………………………………………………………………27

4. Лабораторная работа № 4. Исследование программируемого контроллера прерывания KP580BH59…………………………………….32

5. Лабораторная работа № 5. Исследование контроллера прямого доступа к памяти КР580BT57………………………………………………..43

Литература

1. Шахнов В.Н. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем. М. «Радио и связь». 1980 – 540 с.

2. Хвощ С.Т. «Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления. «Машиностроение» Ленинградское отделение. 1987. 640 с.

3. Микропроцессоры кн. 3. Средства отладки, лабораторный практикум и задачник. Под ред. Л.Н. Преснухина. М. «Высшая школа». 1989. 350 с.

Лабораторная работа №1.

Исследование параллельного периферийного интерфейса KP580BB55

1. Цель работы: ознакомление с устройством, программированием и работой параллельного периферийного интерфейса (ППИ).

2. Теоретическое введение

В состав ППИ входят три 8-ми разрядных канала (буферных регистра), их называют портами PA, PB, PC. Схема может работать в трех режимах – 0, 1, 2. Программирование на работу в определенном режиме осуществляют записью управляющего слова в регистр управляющего слова.

Обращение к портам осуществляется командами ввода – IN (адр) и вывода – OUT (адр).

Адреса портов:

1. Порт A – B0;

2. Порт B – B1;

3. Порт C – B2;

4. Порт управляющей логики – B3;

В табл. 1.1 представлен формат управляющего слова, который разделяется на 2 группы.

Группа B – управляет портом B и 0-3 разрядами порта C.

Группа A включает управление портом A и 4-7 разрядом порта C.

При работе портов в режиме – 0 ввод и вывод данных осуществляется синхронно с сигналами чтения и записи, поступающими от микропроцессора по командам IN и OUT без опроса готовности внешнего устройства.

Таблица 1.1

Формат управляющего слова задания режимов ввода-вывода

разряд	Значение разряда	Группа управления
0	1 – ввод через порт C (0-3) 0 – вывод через порт C (0-3)	Группа B
1	1 – ввод через порт B (0-8) 0 – вывод через порт B (0-8)
2	0 – режим 0 1 – режим 1
3	1 – ввод через разряды 4-7 порта C 0 – вывод через разряды 4-7 порта C	Группа A
4	1 – ввод через порт A 0 – вывод через порт A
5	0 – режим 0 или 2 1 – режим 1
6	0 – режим 0 или 1 1 – режим 2
7	1 – признак управляющего слова

Таблица 1.2

Формат команды задания значения отдельным разрядам порта C

(записывается по адресу порта управляющей логики)

разряд
0 3, 2, 1	1 - установить разряд порта C 0 – сбросить разряд порта C N изменяемого разряда (в двоичном формате)
4 5 6 7	X – значение не важно X – значение не важно X – значение не важно 0 – признак операции

В режиме 1 разряды порта C предназначены для приема и передачи сигналов готовности внешнего устройства и портов A и B к обмену данными с внешними устройствами и микропроцессором (см. рис. 1.1, а). При вводе данных внешнее устройство при готовности данных и низком уровне сигнала IBF формирует сигнал , по срезу которого осуществляется запись данных в порт и устанавливается сигнал IBF – подтверждения приема, при высоком уровне которого внешнему устройству запрещается формировать срез сигнала и записывать в порт очередное слово. Если при предварительном программировании интерфейса разрешено порту B и A принимать данные от ВУ установкой триггера готовности через разряды С – С2 и С4, то по фронту сигнала , высокому уровню IBF и TT-триггера разрешения формируется сигнал INT – готовности порта передать данные в МП. По сигналу INT МП переходит на подпрограмму обслуживания прерывания ввода данных. По команде IN (адр) МП вырабатывает сигнал . По срезу которого данные передаются в аккумулятор МП. По фронту сигнала порт С сбрасывает сигнал IBF и разрешает внешнему устройству формировать новый сигнал . Установка триггеров разрешения осуществляется командой установки разрядов PC2 для порта A (табл. 1.2). Сигналы INT можно определить по опросу чтением состояния порта С по разрядам С0 и С3.

При выводе данных микропроцессор подает на интерфейс сигнал , по срезу которого сигнал INT снимается, данные записываются в порт. По фронту сигнала интерфейс подает на внешнее устройство сигнал готовности канала к вводу . После получения этого сигнала внешнее устройство принимает данные из порта и формирует сигнал (подтверждения передачи), по срезу которого снимается сигнал . Если прерывания от данного внешнего устройства разрешены, т. е. предварительно программированием установлен триггер TT разрешения через разряды С2 для порта B и С6 для порта A, то после приема внешним устройством (по фронту сигнала через порт С) формируется для МП сигнал запроса на прерывание INT и МП переходит на подпрограмму вывода следующего числа и цикл вывода заканчивается.

В режиме 2 обеспечивается возможность двунаправленного обмена информацией с внешним устройством только по каналам порта A. Функции сигналов управления, используемых при передаче информации в режиме 2, и временные соотношения между ними такие же, как в режиме 1 при вводе и выводе. В режиме 2 допускается любая последовательность передачи данных, при которой сигнал появляется раньше сигнала , а сигнал раньше сигнала .

Использование разрядов порта С, а также логическая схема управления сигналами представлена на рис. 1.1, в. При программировании разрешения на прием информации предварительно устанавливается триггер через разряд С4, а при выводе через С6 порта С.

Интерфейс может работать и в смешанных режимах, в которых порт A работает, например, в режиме 2, порт B – в режиме 1 или 0.

3. Задания для домашней подготовки

3.1. Изучить устройство ППИ – KP580BB55.

3.2. Изучить программу 1.1 – ввода данных от внешнего устройства через порт B с выводом на внешнее устройство через порт A при работе портов в нулевом режиме. Написать программу ввода данных через порт B и вывод данных через порт С в 0 режиме с записью в память различных значений.

3.3. Изучить программу ввода и вывода данных от внешнего устройства через порт B и вывод данных через порт Aна светодиоды в режиме 1.

3.4. Откорректировать программу 1.2 для ввода данных в ОЗУ.

3.5. Изучить программу 1.3 для ввода данных с внешнего устройства в режиме 2 с записью в память и выводом на светодиоды.

3.6. Изучить программу 1.4 ввода данных через порт B в режиме 1 и выводом на светодиоды через порт A во 2-ом режиме.

4. Задания к лабораторной работе

4.1. Установить на панели ВМ-80 ключи SA2.1; SA2.2; SA2.3 – вверх SA2.4 – вниз. На панели МИ-2 – SA20; SA21 вниз. Набрать программу 1.1, выполнить ее в шаговом и автоматическом режимах. См. рис. 1.2-1.3.

Изменить на входе порта B ключами SA12-SA19 информацию (1 – вверх). Фиксировать данные на входе порта A. Исследовать программу, разработанную по заданию 3.2.

4.2. Ввести: программу 1.2. Установить ключи S20 и S21 вниз. Ключами SA12 – SA19 установить вводимое число. Выполнять программу по шагам. Фиксировать в табл. 1.3 состояния сигналов управления по состоянию разрядов порта C, отраженных на светодиодах (рис. 1.1; 1.3). Убедиться, что после адреса 0810 происходит программное ожидание установки сигнала INT путем зацикливания. При подаче сигнала – нажатием кнопки SA1 (левая на панели), данные с внешнего устройства вводятся в порт B и устанавливается сигнал IBF, запрещая ввод новых значений из внешнего устройства. При отпускании SA1 устанавливается сигнал INT прерывания ожиданий. Затем программа продвигается и после выполнения команды ввода IN (адр B) по сигналу данные вводятся в аккумулятор, и снимается сигнал IBF и INT, и цикл ввода заканчивается. Проверить состояние Аккумулятора. Далее после выполнения команды ввода – OUT[PA] (по адресу 0819) проверить сигнал INT – (C3) и (С7) – которые сбрасываются сигналом и далее данные из МП не должны проходить в порт до сигнала – (C6) от ВУ, т.е. нажатия кнопки SA-3, по фронту которого сигнал разрешения прерываний INT_1 (разряда C3) проверка его проведена в программе маскированием командой AN108 и, если сигнал в 3-ем разряде порта C не установлен, программа зацикливается, т.е. ожидает сигнал . Сигнал сопровождает время нахождения данных на входе порта и может быть использован для стробирования приемника внешнего устройства, низкий активный уровень снимается по срезу сигнала . Построить диаграмму следования управляющих сигналов в соответствии с табл. 1.3. По горизонтальной оси откладывать время их счета тактовой частоты Ф=2 МГц или по адресам.

Табл. 1.3. Сигналы управления. SA1-SA3 0 – нажато 1 – не нажато

Адрес (время)

Порт B

Порт A

Порт B

SA1

SA2

SA3

C7

C6

C5 IBF

C4

C3 INT

C2

C1 IBF

C0 INT

Программа 1.1. Ввода данных через порт B и вывод через порт A в 0 режиме (ключи SA2.0 SA2.1 – вниз)

адр	код	ассемблер	Комментарии
0800 0802 0804 0806 0808	3E, 8B D3, B3 0B, B1 D3, B0 C3, 04, 08	MVIA, 8B OUT(адр PУП) IN PB OUT PA JMP.08.04	Запись управляющего слова Программирование интерфейса Чтение из порта B (PB) -> (A) Запись данных в порт A Зацикливание

Программа 1.2 ввода данных через порт B и вывода через порт A в режимах 1 (кл. SA2.0 – вниз, SA2.1 – вниз)

адр	код	ассемблер	комментарии
0800 0802 0804 0806 0808 080A 080C 0810 0812 0814 0817 0819 081B 081D 081F 0821 0824	3E, AF D3, B3 3E, 05 D3, B3 3E, 0D D3, B3 21 40 08 00 00 00 00 DB B2 E6, 01 CA, 10, 08 DB, B1 D3, B0 77, 23 DB, B2 E6, 08 CA, 1D, 08 C3, 1D, 08	MVIA, AF OUT (адр. PУП) MVIA, 05 OUT (адр. PУП) MVIA, 0D OUT (адр. PУП) LXIH 0840 NOP IN (адр PC) ANI, 01 JZ 8010 IN (адр PB) OUT (адр A) MOV MA, INX H IN (адр PC) ANI, 08 JZ 801D JMP 0810	Загрузка в Акк. управляющего слова Вывод управляющего слова в порт управлен. логики Установка триггера Разрешения ТГB через C2 Установка триггера Разрешения выбора ТГA через C6 Чтение порта С (PC -> (A) Маскирование первого разряда порта С, проверка сигнала INT Ожидание сигнала STB от SA2 Чтение порта B Запись из Акк. В порт A (А)-> (PA) Запоминать в ячейки ОЗУ Чтение порта С (A) –> (PC) Проверка сигнала INT Ожидание сигнала Зацикливание

Программа 1.3 ввода-вывода во 2-ом режиме

Ввод ключей SA4 – SA11. Вывод на индикаторы HL17 – HL24

(ключи SA2.0 – вниз, SA2.1 – вверх)

адр	код	ассемблер	комментарии
0800 0802 0804 0806 0808 080A 080C 080E 0810 0812 0814 0817 0819 081B 081C 081E 081D 081F 0821 0824 0827 082A	3E, C6 D3, B3 3E, 05 D3, B3 3E, 0D D3, B3 3E, 09 D3, B3 D3, B2 E6, 20 CA, 10, 08 DB, B0 D3, B0 77 23 DB, B2 E6, 08 CA, 1D, 08 C3, 1D, 08 21, 04, 80 C3, 00, 08	MVIA, C6 OUT (адр PУП) MVIA, 05 OUT (адр PУП) MVIA, 0D OUT (адр PУП) MVIA, 09 OUT (адр PУП) IN (адр PC) ANI, 20 JZ 8010 IN (адр PA) OUT (адр A) MOV MA INX H IN (адр PC) ANI, 08 JZ 801D JMP 0810 LXIH 0840	Программирование интерфейса Установка ТГ разрядом C2 Установка ТГ разрядом C6 Установка ТГ разрядом C4 Проверка сигнала IBF (C5) Ввод из порта A Вывод через порт A Запись в ячейку памяти [(H) (L)] Увеличение (HL)+1 Чтение порта C Проверка (C3) INT A Ожидание сигнала INT A Зацикливание Запись HL адр 0840 Начало программы с записью в память данных

Программа 1.4 ввода данных через порт B в режиме 1 или порт A и вывод через порт A – во 2-ом режиме

(ключи SA20 вниз «Раб» SA21 – вверх «Руч»)

адр	код	метка	ассемблер	комментарии
085A 085C 085E 0860 0862 0864 0866 0868 086A 086C 086E 0871 0873 0876 0878 087A 087D 087F 0881 0882 0883 0885 0887 088A	3E C6 D3 B3 3E 05 D3 B3 3E 09 D3 B3 3E 0D D3 B3 DB B2 E5 01 CA 76 08 DB B1 C3 7F 08 DB B2 E6 20 CA 6A 08 DB B0 D3 B0 77 23 DB B2 E6 08 CA 83 08 C3 6A 08	LOAD: TEST B: TEST A: WRITE: WAIT2:	MVIA, C6 OUT RGCW MVIA, SET0 OUT RGCW MVIA, SET1 OUT RGCW MVIA, SET2 OUT RGCW IN PC ANI, 01 JZ TEST A IN PB JMP WRITE IN PC ANI 20 JZ TEST B IN PA OUT PA MOV MA INX H IN PC ANI 08 JZ 0883 JMP TEST B	Запись управл. слова в регистр управления Установка триггера ТГ через C2 Установка триггера через C4 Установка триггера через C6 Ожидание установки Сигнал INT.B Чтение данных из PA Переход к записи в PA Ожидание установки сигнала а IBF Чтение данных из PA Запись данных в PA Загрузка данных в память с адр. В (HL) Увеличить (HL)+1 Чтение PC Ожидание снятия INT A Зацикливание

4.3. Откорректировать программу 1.2 для ввода данных в память. Задавать различные значения на входе ключами SA12 – SA19. Записывать данные в память в автоматическом режиме управляя вводом ключом SA1 – (сигнал ) и при выводе ключом SA3 – (сигнал ).

Проверить правильность записанных в памяти значений.

4.4. Ввести программу 1.3 работы интерфейса во 2-ом режиме с вводом данных ключами SA(4 – 11) порта A и с выводом на светодиоды HL17 – HL24 порта A/

При выполнении программы перевести ключ SA21 вверх.

При выполнении программы по шагам команд записывать сигналы управления в табл. 1.3. После команды IN(PC) дешифровать показания аккумулятора, сравнить его с сигналами порта C, определить дальнейший путь программы, если кнопку SA2 не нажимали и сигнал не поступил. Проверить, что при подаче сигнала кнопкой SA2 устанавливается сигнал IBF и программа выходит из внутреннего цикла ожидания и переходит к вводу данных через порт A. Дешифровать состояние флагового регистра после команды ANI20.

Фиксировать сброс сигнала IBF(C5) после команды IN(PA). Записать содержание аккумулятора после команды IN(PA), перевести его в двоичную систему и сравнить с заданным значением ключами SA4 – SA11.

После команды OUT(PA) нажать кнопку SA3 и проверить состояние индикаторов HL17 – HL24 В.У., записать состояния сигналов управления порта C.

После команд MOV MA и INXH проверить содержимое регистров HL и ячеек памяти 08A0 – проверить правильность значений, записанных в память.

Вернуться к программе Кн. ПрСч. По шагам команды завершить цикл.

Установить на входе ключами SA4 – SA11 новое число, продолжить выполнение программы и проконтролировать, что если сигнал ACK с ВУ через кнопку SA3 не поступит, то данные в аккумулятор поступают, но на внешнее устройство не выводятся, программа на внешний цикл не переходит до сигнала .

4.5. Ввести программу 1.4. Набрать ключами SA12 – SA19 входное число: подать сигнал кн. SA1. Вывести число через порт A, сигналом – удерживая кнопку SA3 до считывания данных со светодиодов в автоматическом режиме. Выполнить программу по шагам команд, фиксировать изменение управляющих сигналов в табл. 1.3.