Методические указания / лаб 1

10

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

1. Лабораторная работа N 1. "Изучение портов

параллельного ввода-вывода"...............................…………………………………………...

2. Лабораторная работа N 2. "Последовательная передача

данных".......................................………………………………………………………….........

3. Лабораторная работа N 3. "Последовательный интерфейс

RS-232C"...................................…………………………………………………………...........

4. Лабораторная работа N 4. "Изучение таймера КР580ВТ53"………………………….

5. Лабораторная работа N 5. "Интерфейс "мини-центроникс"…………………………..

6. Лабораторная работа N 6. "Прием-передача

через параллельный порт".....................................………………………………………........

7. Лабораторная работа N 7. "Сканирование матриц".......……………………………….

1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 1.

   "ИЗУЧЕНИЕ ПОРТОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВВОДА-ВЫВОДА".

ТЕОРИЯ.

БИС программируемого параллельного интерфейса (ППИ) КР580ВВ55 предназначена для организации ввода/вывода параллельной информации различного формата для сопряжения микропроцессора со стандартным периферийным оборудованием.

С труктурная схема ППИ приведена на рис.1. В состав БИС входят: двунаправленный 8-разрядный буфер данных (ВD) , связывающий ППИ с системной шиной данных; блок

управления записью/чтением (RWCU); три 8-разрядных канала ввода/вывода (PORT A, B и C) .

Назначение входных, выходных и управляющих сигналов ППИ приведены при описании выводов БИС в табл.1. Сигналы управления работой ППИ подаются на блок RWCU (рис.1) и вместе с адресными входами АО, А1 задают вид операции, выполняемой БИС (табл.2) .

Таблица 1. Описание выводов

ППИ Обозначение вывода	Назначение вывода
1	2
D (0-7)	Вход/выход шины данных (разряды 0...7)
-RD	Чтение; L-уровень сигнала разрешает считывание информации из регистра, адресуемого по входам АО, А1 на шину D (0-7) .

1	2
-WR	Запись; L-уровень сигнала разрешает запись информации с шины D (0-7) в регистр ППИ, адресуемый по входам АО, A1
A0, A1	Входы для адресации внутренних регистров ППИ.
RESET	Сброс; H-уровень сигнала обнуляет регистр управляющего слова и устанавливает все порты в режим ввода.
-CS	Выбор микросхемы: L-уровень сигнала подключает ППИ к системной шине. Обычно этот вход подключается к выходу дешифратора устройств ввода/вывода.
PA (0-7)	Вход/выход канала A.
PB (0-7)	Вход/выход канала B.
PC (0-7)	Вход/выход канала C.
Ucc	Напряжение питания (+5 в)
GND	Напряжение питания (0 в)

Таблица 2. Операции, задаваемые управляющими сигналами ППИ.

Операции	Сигналы управления
	CS	RD	WR	A1	A0
Запись управляющего слова	0	1	0	1	1
Запись в канал А	0	1	0	0	0
Запись в канал В	0	1	0	0	1
Запись в канал С	0	1	0	1	0
Чтение из канала А	0	0	1	0	0
Чтение из канала В	0	0	1	0	1
Чтение из канала С	0	0	1	1	0
Отключение ППИ от D (0-7)	0	1	1	X	X
- // -	1	Х	Х	Х	Х

Х - безразличное состояние сигнала

Режим работы каждого из каналов ППИ программируется с помощью управляющего слова, задающего один из трех режимов: основной режим ввода/вывода (режим 0) , стробируемый ввод/вывод (режим 1) , режим двунаправленной передачи информации (режим 2) . Одним управляющим словом можно установить различные режимы работы для каждого из каналов. Формат управляющего слова представлен в табл.3.

Канал А может работать в любом из трех режимов, канал В - в режимах 0 и 1. Канал С может быть использован для передачи только в режиме 0, а в остальных режимах он служит для передачи управляющих сигналов, сопровождающих процесс обмена по каналам А и В.

Разряд D7 управляющего слова (табл.3) определяет либо установку режимов работы каналов (D7 = 1) , либо работу ППИ в режиме сброса/установки отдельных разрядов канала С (D7 = 0) . При D7 = 0 разряды D3-D1 определяют номер модифицируемого разряда канала С, а разряд D0 задает либо сброс (D0 =0) , либо установку (DО =1) модифицируемого разряда; разряды D6-D4 не используются.

Таблица 3. Формат управляющего слова ППИ

Разряды	Записанная цифра	Функциональное назначение
DО	1/0	Ввод/вывод PC (3-0)
D1	1/0	Ввод/вывод PB (7-0)
D2	0/1	Режимы 0/1 для портов группы В
D3	1/0	Ввод/вывод РС (7-4)
D4	1/0	Ввод/вывод РА (7-0)
D6, D5	00/01/10	Режимы 0/1/2 для портов группы А
D7	1/0	Установка режимов работы каналов либо работа ППИ в режиме сброса/ установки отдельных разрядов канала С

Режим 0 применяется при синхронном обмене или при программной организации асинхронного обмена. Микросхема может рассматриваться в этом режиме как устройство, состоящее из четырех портов (два 8-разрядных и два 4- разрядных), независимо настраиваемых на ввод или вывод. Вывод информации осуществляется по команде OUT микропроцессора с фиксацией выводимой информации в регистрах каналов, а ввод - по команде IN без запоминания информации.

Режим 1 обеспечивает стробируемый однонаправленный обмен информацией с внешним устройством. Передача данных производится по каналам А и В, а линии канала С управляют передачей. Работу канала в режиме 1 сопровождают три управляющих сигнала. Если один из каналов запрограммировать на режим 1, то остальные тринадцать интерфейсных линий можно использовать в режиме 0. Если оба канала запрограммированы на режим 1, то оставшиеся две интерфейсные линии канала С могут быть настроены на ввод или вывод.

В режиме 1 для ввода информации используются следующие управляющие сигналы: строб приема по каналу А (-STBа = PC4) - входной сигнал, формируемый внешним устройством, указывает на готовность ВУ к вводу информации; подтверждение приема в канал А (IBFа = PC5) - выходной сигнал ППИ, сообщающий ВУ об окончании приема данных в канал, формируется по спаду -STBа; запрос прерывания от канала А (INTRа = PC3) - выходной сигнал ППИ, информирующий микропроцессор МП о завершении приема информации в канале: Н - уровень сигнала устанавливается при -STB = 1, IBF = 1 и INTE = 1 (внутренний сигнал ППИ INTE - разрешение прерываний - устанавливается битом D4 для канала А и битом D2 для канала В при записи управляющего слова); сбрасывается INTR спадом сигнала -RD. Для канала В соответствие сигналов управления разрядам порта С следующее: -STBb = PC2; IBFb = PC1; INTRb = PC0.

Для вывода информации в режиме 1 используются следующие управляющие сигналы: строб записи (-OBFа, b) -выходной сигнал, указывающий ВУ о готовности к выводу, формируется по фронту -WR; подтверждение записи (-АСКa, b) - входной сигнал от ВУ, подтверждающий прием информации из ППИ; запрос прерывания (INTRa, b) - выходной сигнал ППИ, информирующий МП о завершении операции вывода информации; Н - уровень сигнала устанавливается по фронту сигнала -АСК при -OBF = 1 и INTE = 1 (INTE устанавливается при записи управляющего слова битом D6 для канала А и битом D2 для канала В); сбрасывается INTR спадом сигнала -WR. Соответствие управляющих сигналов выводам порта С следующее: -OBFa = PC7, -OBFb = PC1; -ACKa = PC6, -ACKb = PC2, INTRa = PC3, INTRb = PC0.

Режим 2 обеспечивает двунаправленную передачу информации по каналу А к ВУ и обратно. Процесс обмена сопровождают пять управляющих сигналов, подаваемых по линиям С7-С3. Оставшиеся одиннадцать интерфейсных линий могут настраиваться на режим 0 или режим 1. Распределение сигналов по интерфейсным линиям порта С следующее: INTRa = PC3; -STBa = PC4; IBFa = PC5; -ACKa = PC6, -OBFa = PC7. Функции управляющих сигналов аналогичны рассмотренным выше сигналам для режима 1. Управление установкой внутреннего сигнала INTE для операции ввода осуществляется по линии С4, а для операции вывода - по линии С6.

Основные электрические параметры микросхемы КР580ВВ55 следующие:

- выходное напряжение логического нуля Uol, B.....< 0, 4

- выходное напряжение логической единицы Uoh, B...> 2, 4

- ток потребления от источника питания Icc.mA ....< 60

- ток утечки каналов А, B, C, D при невыбранном

режиме Iioz, mkA..........................-100, ..., 100

- ток утечки на управляющих входах Iil, mkA.. -10, ..., 10

МЕТОДИКА.

Перед началом работы обязательно ознакомьтесь с теоретическим материалом, приведенном в разделе "Теория" (вызывается нажатием клавиш <Alt>+<T>) . После этого полезно попытаться ответить на контрольные вопросы, приведенные в соответствующем разделе (вызываются клавишами <Alt>+<Q>) .В зависимости от типа вопросов отвечать нужно либо путем выбора правильного ответа из подмножества приведенных ответов, нажимая для переключения варианта выбора (подсвеченный текст) на клавишу <Tab> и для выбора ответа - на клавишу <Enter>, либо путем ввода конкретного значения или слова, дающего верный ответ. При этом ведется подсчет верных и неверных ответов без показа итога. (Эти данные станут видимы на следующем этапе работы – когда Вы начнете создавать структурную схему установки). Неверный ответ сопровождается звуковым сигналом без перехода к следующему вопросу. Правильный ответ автоматически вызывает следующий вопрос.

Для выполнения работы войдите в окно выполнения с помощью клавиш <Alt>+<E> или через основное меню (по F10) . На экране должно появиться изображение основных узлов исследуемой подсистемы ввода/вывода.

Создайте функциональную схему периферийного устройства IBM PC для вывода информации через порт А микросхемы КР580ВВ55, указав необходимые соединения источников и приемников сигналов в выделенных строках ввода внизу экрана. Подключение БИС портов к шине адреса выполняйте только по четным адресам, то есть, начиная с линии A1 и старше. Для переключения окон ввода используется клавиша <Tab>. Названия сигналов приводите полностью и теми буквами, которые использованы в изображениях блоков (как правило, латинские). Если названия источников и приемников соединяемых цепей заданы по Вашему мнению правильно - нажмите <Enter>. Старайтесь не ошибаться, поскольку машина ведет подсчет сделанных Вами ошибок, суммируя их с ошибками, сделанными при ответах на вопросы.

Если функциональная схема собрана полностью, на экране появится соответствующее сообщение, после чего, нажав ОДИН РАЗ <ENTER>, полученную структурную схему можно перерисовать или распечатать для отчета клавишей <Print Screen> и перейти в окно установки параметров еще одним нажатием клавиши <Enter> при подсвеченной клавише "Выход" на дисплее.

ВАША ЦЕЛЬ В ЭТОЙ РАБОТЕ - запрограммировать микросхему КР580ВВ55 для параллельного вывода через порт А нескольких байтов.

Программирование выполняется на ассемблере микропроцессора Intel 8086. При программировании используйте ТОЛЬКО НЕОБХОДИМЫЕ ВАМ КОМАНДЫ из следующего подмножества команд: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, OR, AND, JNZ, SHR, JMP, TEST и различные конфигурации регистров A, B, C и D. Можно использовать НЕБОЛЬШОЕ ЧИСЛО МЕТОК, НО ТОЛЬКО В ВИДЕ ЦИФР (например, 4:). При программировании можно редактировать неверно набранные строки стандартными средствами клавиатуры IBM PC. Длина программы не должна превышать 50 команд.

Запрограммируйте вывод нескольких байтов (по заданию преподавателя) через порт А с адресом 1B00H (адрес регистра режима для этого порта равен 1B06H, так как БИС подключена только к четным адресам шины адреса). Если Вы решили, что программирование закончено, запустите программу, нажав одновременно клавиши <Shift>+<Tab>, а затем - когда текст внизу станет более ярким - клавишу <Enter>. При этом с небольшой задержкой на экране появится временная диаграмма выходных сигналов порта А, каждый элементарный фрагмент которой, соответствующий одному периоду приведенного вверху синхросигнала, снят после выполнения КАЖДОЙ ОЧЕРЕДНОЙ КОМАНДЫ программы! Если диаграмма соответствует решаемой задаче, зарисуйте или распечатайте ее с помощью стандартной комбинации горячих клавиш для распечатки экрана IBM PC и приложите полученную диаграмму к отчету с интерпретацией событий в соответствии с программой. Возврат в окно программирования по клавише <Esc>.

Выход из любого раздела окна выполнения - по <Esc>.

Окончание работы - нажатием клавиш <Alt>+<F3>. Для справок по оформлению отчета и по литературе - см. добавочный раздел "Дополнение" (вызывается нажатием клавиш <Alt>+<A>) или по F10.

Завершение работы и выход из оболочки - по <Alt>+<X> ПОСЛЕ закрытия окон построения диаграмм, установки параметров и сборки функциональной схемы.

ВНИМАНИЕ! Не спешите приступать к выполнению работы - сначала тщательно проработайте теоретический раздел, выпишите необходимые для расчетов формулы, составьте предполагаемую схему для проведения эксперимента, ответьте на контрольные вопросы и только после этого входите в окно выполнения (Alt-E) . Помните, что из окна выполнения работы справочная информация недоступна! Вам придется сначала закрыть окно выполнения, и только потом можно будет открывать окна со справочной информацией (т.е. с теоретическим, методическим и дополнительным материалом). Новое открытие окна выполнения фактически означает начало работы с нуля.

ПРИМЕР УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ.

MOV DX, 1B06H ;АДРЕС РЕГИСТРА РЕЖИМА

MOV AL, 80H ;ВСЕ ПОРТЫ - НА ВЫВОД В РЕЖ.0

OUT DX, AL

MOV DX, 1B00H ;АДРЕС ПОРТА А

MOV AL, 0FFH ;СНАЧАЛА ВЫВЕДЕМ ВСЕ ЕДИНИЦЫ

OUT DX, AL

MOV AL, 55H ;ЗАТЕМ ЧЕРЕДУЮЩИЕСЯ ЕДИНИЦЫ И НУЛИ

OUT DX, AL

MOV AL, 0AAH

OUT DX, AL

MOV AL, 80H ;ЕДИНИЦУ ИЗ СТАРШЕГО БИТА СДВИГАЕМ В МЛАДШИЙ

OUT DX, AL

SHR AL, 1

OUT DX, AL

...

СПИСОК КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ С ОТВЕТАМИ.

1. Для чего могут использоваться порты параллельного ввода-вывода информации?

- для организации режима ПДП

- для сопряжения с периферийным оборудованием

- для непосредственного ввода аналоговых сигналов

- для записи/чтения ОЗУ

- в качестве контроллера прерываний

2. Какова максимальная разрядность порта?

8

3. Сколько 8-разрядных портов ввода-вывода в составе одной микросхемы КР580ВВ55?

3

4. Сколько режимов работы у портов ввода/вывода КР580ВВ55?

$3

5. Чем задается режим работы портов?

- битом D7

- регистром режима

- битами D0... D3

- регистром управления порта С

- контроллером ПДП

6. Возможно ли задание портам микросхемы различных режимов работы?

да

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ.

Программирование выполняйте на ассемблере микропроцессора Intel 8086 с использованием ТОЛЬКО СЛЕДУЮЩИХ КОМАНД: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, AND, TEST, OR, SHR, JNZ, JMP, различных конфигураций регистров A, B, C, D и непосредственных десятичных или 16-pичных операндов. Можно использовать МЕТКИ В ВИДЕ ЦИФР (например, 1:). Длина программы не должна превышать 50 команд и не содержать комментариев. Переключение режимов "Текст программы" и "Построить диаграмму" клавишами <Shift>+<Tab>, сама диаграмма снимается по нажатию клавиши <Enter>. Возврат - по <Esc>. Адрес порта A=1B00H, регистра режима 1B06H.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ.

Требования к отчету по лабораторной работе.

Отчет должен содержать:

1. Постановку задачи.

2. Структурную схему установки.

3. Текст разработанной управляющей программы.

4. Результаты эксперимента.

Литература:

1. Хвощ С. Т., Варлинский Н. Н., Попов Е. А. Микропроцессоры и микро-ЭВМ в системах автоматического управления. Справочник. - Ленинград: "Машиностроение" (Ленингр. отделение) , 1987, с.85-90.

2. Ю-Чжен Лю, Гибсон Г. Микропроцессоры семейства 8086/8088. Архитектура, программирование и проектирование микрокомпьютерных систем. Пер. с англ. - М.: "Радио и связь", 1987, с.341-348, 500-504 (система команд микропроцессора 8086) .

3. Скэнлон Л. Персональные ЭВМ IBM PC и XT. Программирование на языке ассемблера. М.: "Радио и связь", 1991, с.78-82 (система команд), с.87 (ввод-вывод).

10