微机原理与接口技术 实验报告.doc

-/ 微机原理与接口技术 实验报告 学院： 计算机与通信工程学院 专业： 计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名： 实验一 8259中断控制器应用实验 一、实验目的 1.掌握PC机中断处理系统的基本原理。 2. 掌握可编程中断控制器8259的应用编程方法。 二、实验内容 1．PC机内中断实验。使用单次脉冲模拟中断产生。验证中断处理程序，在显示器屏幕上显示一行预设定的字符串。 2．PC机内中断嵌套实验。使用单次脉冲模拟两个中断源的中断产生，填写中断处理程序，体会中断嵌套的过程。 3．扩展多中断源查询方式应用实验。利用实验平台上8259控制器作为中断扩展源，编写程序对8259控制器的中断请求进行处理。 三、实验步骤 1.实验1-1：PC机内中断应用实验 （1）按接线图连好接线，调用程序源代码8259-1.asm，观察实验现象，屏幕显示结果截图如下： （2） 自设计实验。改变接线方式，将单次脉冲连到USB核心板上的IRQ10插孔上，参考本实验代码，编程实现IRQ10中断。（注意：考虑PC机内中断级联的方式，参看前面的原理说明），代码如下： DATA SEGMENT MESS DB IRQ10 ,0DH,0AH, $ DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE, DS:DATA START: MOV AX, CS MOV DS, AX MOV DX,OFFSET INT10 MOV AX,2572H ;设置IRQ10对应的中断向量 INT 21H IN AL,21H ;读取中断屏蔽寄存器 AND AL,0F3H ;开放IRQ3中断和从片 OUT 21H,AL IN AL,0A1H ;从片的中断屏蔽寄存器 AND AL,0FBH ;开放IRQ10中断 OUT 0A1H,AL MOV CX,10 STI WAIT: JMP WAIT INT10: MOV AX, DATA ;中断服务程序 MOV DS, AX MOV DX, OFFSET MESS MOV AH, 09 ;在屏幕上显示每次中断的提示信息 INT 21H MOV AL, 20H ; 发出EOI结束中断到PC内主片的地址20H OUT 20H, AL LOOP NEXT IN AL, 21H ;读中断屏蔽寄存器，获取中断屏蔽字 OR AL, 08H ;关闭IRQ3中断 OUT 21H, AL ;将中断屏蔽字送到中断屏蔽寄存器 STI ;置中断标志位 MOV AH, 4CH ;返回DOS INT 21H NEXT: IRET ;中断返回 CODE ENDS END START 调用程序代码，观察实验现象，屏幕显示截图如下： 2.实验1-2：PC机内中断嵌套实验 实验要求： （1）按接线图连好接线，调用程序源代码8259-2.asm，做如下操作，观察屏幕显示结果并分析产生该现象的原因： A． 按下连接IRQ的单次脉冲按键，屏幕上会显示10个3，在屏幕上10次显示未结束之前，按下连接IRQ10的单次脉冲按键，观察现象； 按下IRQ时屏幕上会显示10个3，此时按下IRQ10，会直接在屏幕上显示10个10，然后结束后再显示剩余的3B． 按下连接IRQ10的单次脉冲按键，屏幕上会显示10个10，在屏幕上10次显示未结束之前，按下连接IRQ3的单次脉冲按键，观察现象。 在屏幕上显示10个10的过程中按下IRQ无反应，等到10个10全部显示完毕后才再显示10个3 出现这种现象的原因是IRQ10的中断优先级高于IRQ3 屏幕截图： （2） 程序所有代码及注释： DATA SEGMENT DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE ,DS:DATA START: .386 CLI MOV AX,CS MOV DS,AX MOV DX,OFFSET INT10 ;采用间接修改法，设置中断向量 MOV AX,2572H ;设置IRQ10对应的中断向量 INT 21H MOV DX,OFFSET INT3 ;采用间接修改法，设置中断向量 MOV AX,250BH ;设置IRQ3对应的中断向量 INT 21H IN AL,21H ;读中断屏蔽寄存器，21H是该寄存器的端口号 AND AL,0F3H ;开放中断，允许从片和IRQ3 OUT 21H,AL IN AL,0A1H ;读中断屏蔽寄存器，0A1H是该寄存器的端口 AND AL,0FBH ;开放中断IRQ10 OUT 0A1H,AL MOV CX,10 ;记中断循环次数为10次 STI WAIT: JMP WAIT INT10: CLI ;中断服务程序 PUSHAD PUSHFD MOV CX,10 ;记中断循环次数为10次 NEXT10_1: MOV DX,31H MOV AH,02H ;输出DL INT 21H MOV DX,30H MOV AH,02H ;输出DL INT 21H MOV DX,20H ;发出EOI结束中断到PC内主片的地址20H MOV AH,02H ;输出DL，3 INT 21H CALL DELAY1 ;等待 LOOP NEXT10_1 MOV DX,0DH MOV AH,02H ;输出DL，‘ ’ INT 21H MOV DX,0AH ;发出EOI结束中断到PC内从片占用的是0A0H端口 MOV AH,02H ;输出DL，发生中断后输出10 INT 21H MOV AL,20H ;将中断屏蔽字送到中断屏蔽寄存器 OUT 0A0H,AL ;从片 OUT 20H,AL ;主片 POPFD ;关中断，出栈，返回 POPAD STI IRET INT3: CLI ;中断服务程序 PUSHAD PUSHFD MOV CX,10 ;记中断循环次数为10次 NEXT3_1: MOV DX,33H MOV AH,02H ;输出DL INT 21H MOV DX,20H ;发出EOI结束中断到PC内主片的地址20H MOV AH,02H ;输出DL，3 INT 21H CALL DELAY1 ;等待 LOOP NEXT3_1 MOV DX,0DH MOV AH,02H ;输出DL，‘ ’ INT 21H MOV DX,0AH ;发出EOI结束中断到PC内从片占用的是0A0H端口 MOV AH,02H ;发生中断输出DL，10 INT 21H MOV AL,20H OUT 20H,AL ;将中断屏蔽字送到中断屏蔽寄存器 OUT 0A0H,AL POPFD ;出栈，关中断，返回 POPAD STI IRET DELAY1 PROC ;控制等待部分 PUSHAD PUSHFD MOV CX,0FH DELAY_LOOP1: MOV BX,0FFFFH DELAY_LOOP2: DEC BX NOP JNZ DELAY_LOOP2 LOOP DELAY_LOOP1 POPFD POPAD RET DELAY1 ENDP CODE ENDS END START 3.实验1-3：扩展多中断应用实验 调用程序源码文件8259-3.asm，在程序源代码中划横线的位置，请按照所学8259工作原理填写并验证，然后将所填内容写在实验报告中，并分析所填数据的形成原理。 屏幕截图： 程序代码及与案例说明： ;***************************************************************** ; 8259中断查询方式应用实验 ;请根据所学原理推断横线处需填写的源代码 ;***************************************************************** I8259_1 EQU 2B0H ; 8259的ICW1端口地址 I8259_2 EQU 2B1H ; 8259的ICW2端口地址 I8259_3 EQU 2B1H ; 8259的ICW3端口地址，ICW3，ICW4，OCW1都写入奇地址中 I8259_4 EQU 2B1H ; 8259的ICW4端口地址 O8259_1 EQU 2B1H ; 8259的OCW1端口地址 O8259_2 EQU 2B0H ; 8259的OCW2端口地址，OCW2，OCW3写入偶地址 O8259_3 EQU 2B0H ; 8259的OCW3端口地址 DATA SEGMENT MES1 DB YOU CAN PLAY A KEY ON THE KEYBOARD!,0DH, 0AH, 24H MES2 DD MES1 MESS1 DB HELLO! THIS IS INTERRUPT * 0 *!,0DH,0AH,$ MESS2 DB HELLO! THIS IS INTERRUPT * 1 *!,0DH,0AH,$ MESS3 DB HELLO! THIS IS INTERRUPT * 2 *!,0DH,0AH,$ MESS4 DB HELLO! THIS IS INTERRUPT * 3 *!,0DH,0AH,$ MESS5 DB HELLO! THIS IS INTERRUPT * 4 *!,0DH,0AH,$ MESS6 DB HELLO! THIS IS INTERRUPT * 5 *!,0DH,0AH,$ MESS7 DB HELLO! THIS IS INTERRUPT * 6 *!,0DH,0AH,$ MESS8 DB HELLO! THIS IS INTERRUPT * 7 *!,0DH,0AH,$ DATA ENDS STACKS SEGMENT DB 100 DUP(?) STACKS ENDS STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACKS, ES:DATA .386 START: MOV AX,DATA MOV DS, AX MOV ES, AX MOV AX, STACKS MOV SS, AX MOV DX, I8259_1 ;初始化8259的ICW1 MOV AL, 13H ;边沿触发、单片8259、需要ICW4，查表得到控制字 OUT DX,AL MOV DX,I8259_2 ;初始化8259的ICW2 MOV AL,0B0H OUT DX,AL MOV AL,03H OUT DX,AL MOV DX, O8259_1 ;初始化8259的中断屏蔽操作命令字 MOV AL, 000H ;打开屏蔽位，将全部屏蔽位打开 OUT DX,AL QUERY: MOV AH,1 ;判断是否有按键按下 INT 16H JNZ QUIT ;有按键则退出 MOV DX,O8259_3 ;向8259发送查询命令 MOV AL,6CH ;01101100 OUT DX,AL IN AL,DX ;读出查询字 TEST AL,80H ;判断中断是否已响应，响应后对应位置0 JZ QUERY ;没有响应则继续查询 AND AL,07H CMP AL,00H JE IR0ISR ;若为IR0请求，跳到IR0处理程序 CMP AL,01H JE IR1ISR ;若为IR1请求，跳到IR1处理程序 CMP AL,02H JE IR2ISR ;若为IR2请求，跳到IR2处理程序 CMP AL,03H JE IR3ISR ;若为IR3请求，跳到IR3处理程序 CMP AL,04H JE IR4ISR ;若为IR4请求，跳到IR4处理程序 CMP AL,05H JE IR5ISR ;若为IR5请求，跳到IR5处理程序 CMP AL,06H JE IR6ISR ;若为IR6请求，跳到IR6处理程序 CMP AL,07H JE IR7ISR ;若为IR7请求，跳到IR7处理程序 JMP QUERY IR0ISR: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MESS1 ;显示提示信息 MOV AH,09 INT 21H JMP EOI IR1ISR: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MESS2 ;显示提示信息 MOV AH,09 INT 21H JMP EOI IR2ISR: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MESS3 ;显示提示信息 MOV AH,09 INT 21H JMP EOI IR3ISR: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MESS4 ;显示提示信息 MOV AH,09 INT 21H JMP EOI IR4ISR: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MESS5 ;显示提示信息 MOV AH,09 INT 21H JMP EOI IR5ISR: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MESS6 ;显示提示信息 MOV AH,09 INT 21H JMP EOI IR6ISR: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MESS7 ;显示提示信息 MOV AH,09 INT 21H JMP EOI IR7ISR: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MESS8 ;显示提示信息 MOV AH,09 INT 21H EOI: MOV DX,O8259_2 ;向8259发送中断结束命令 MOV AL, 20H ;00100000 OUT DX, AL JMP QUERY QUIT: MOV AX,4C00H ;结束程序退出 INT 21H CODE ENDS END START 实验二 8254定时/计数器应用实验 一、实验目的 1. 掌握 8254 的工作方式及应用编程。 2. 掌握 8254 典型应用电路的接法。 二、实验内容 1．计数应用实验。应用8254的计数功能，用开关模拟计数，使每当按照计数初值的次数按动单次脉冲后，观察LED的变化。 2. 自设计实验。参考实验一的程序， 编写程序，以1MHz为时钟源，应用8254的定时功能，将其分频为1Hz。以LED灯作为输出显示。 三、实验步骤 1.实验2-1：计数器应用实验 程序代码填补： IO8254_MODE EQU 283H ;8254控制寄存器端口地址 IO8254_COUNT0 EQU 280H ;8254计数器0端口地址 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV DX, IO8254_MODE ;初始化8254工作方式 MOV AL,16H ;计数器0，方式3，填入控制字：00010110 OUT DX, AL MOV DX, IO8254_COUNT0 ;装入计数初值 MOV AL,04H ;初值为4,04H OUT DX,AL MOV AX,4C00H ;返回到DOS INT 21H CODE ENDS END START 此时按两次后灯亮，再按两次后灯灭。 如果令计数器0工作在方式0，其实验现象为：按五次后灯变亮，之后不在熄灭。 2.实验2-2：自设计实验 实验要求： 参考实验一的程序和接线，自行设计接线图以及程序代码，实现，以1MHz为时钟源，应用8254的定时功能，将其分频为1Hz。以LED灯作为输出显示。 使用计数器0和计数器1两个计数器，设置其均工作于方式3，计数初值为1000，通过两个计数器级联，1000*1000=10^6达到分频的目的。 程序代码如下： IO8254_MODE EQU 283H ;8254控制寄存器端口地址 IO8254_COUNT0 EQU 280H ;8254计数器0端口地址 IO8254_COUNT1 EQU 281H ;8254计数器1端口地址 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV DX, IO8254_MODE ;初始化8254工作方式 MOV AL,37H ;计数器0，方式3 00110111 MOV DX,IO8254_COUNT0 ;装入计数初值 MOV AX,03E8H ;1000D=0000 0011 1110 1000B=03E8H MOV AL,03H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL MOV DX, IO8254_MODE ;初始化8254工作方式 MOV AL,76H ;计数器1, 方式3 01110110 OUT DX, AL MOV DX,IO8254_COUNT1 ;装入计数初值 MOV AX,03E8H ;1000D=0000 0011 1110 1000B=03E8H MOV AL,03H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL MOV AX,4C00H ;返回到DOS INT 21H CODE ENDS END START 接线图如下： 实验三 8255并口控制器应用实验 一、实验目的 1. 掌握 8255 的工作方式及应用编程。 2. 掌握 8255 典型应用电路的接法。 二、实验内容 1. 基本输入输出实验。编写程序，自行设定A、B、C三个口中某一个口为输入，某一个为输出，完成拨动开关到数据灯的数据传输。要求只要开关拨动，数据灯的显示就改变。 2. 自设计实验。自行设计能实现A口工作在方式一输入，B口工作在方式一输出的电路并完成程序的编制和在实验箱上的验证，要求，利用控制信号控制数据的输入。 三、实验步骤 1.实验3-1：可编程并行接口8255方式0应用实验 编写程序，自行设定A、B、C三个口中某一个口为输入，某一个为输出，完成拨动开关到数据灯的数据传输。要求只要开关拨动，数据灯的显示就改变。根据原理补全代码中缺失的部分，根据自己的设计，补全接线图，并将代码和对应的接线图写在实验报告中。 说明：运行源程序8255.asm，按接线图接线，实现并行数据传输功能。 设定B口为输入，接到开关上，A口为输出接到LED灯上。 程序源代码： IO8255_MODE EQU 28BH IO8255_A EQU 288H IO8255_B EQU 289H IO8255_C EQU 28AH CODE SEGMENT ASSUME CS: CODE START: MOV DX, IO8255_MODE ;8255初始化 MOV AL, 90H ;B口输入，A口输出 10010000 OUT DX, AL INOUT: MOV DX, IO8255_B ;读入数据 IN AL,DX MOV DX,IO8255_A ;输出数据 OUT DX,AL MOV DL,0FFH ;判断是否有按键 MOV AH, 06H INT 21H JZ INOUT ;若无,则继续 MOV AH,4CH ;否则返回 INT 21H CODE ENDS END START 接线图如下： 2.实验3-2：自设计试验 自行设计完成本实验，要求，8255A口工作在方式一输入，B口工作在方式一输出，利用方式一的控制信号，使数据从输入到输出人为可控。在实验报告中画出接线图，并说明设计的原理，给出对应的程序代码。 实现方案：方式一的控制信号即为PC2和PC4，将PC2和PC4分别接到高低电平，控制A输入，观察B输出的改变。 程序源代码： IO8255_MODE EQU 28BH IO8255_A EQU 288H IO8255_B EQU 289H IO8255_C EQU 28AH CODE SEGMENT ASSUME CS: CODE START: MOV DX, IO8255_MODE ;8255初始化 MOV AL, 0B4H ;A口方式一输入，B口方式一输出，10110100 OUT DX, AL INOUT: MOV DX, IO8255_A ;读入数据 IN AL,DX MOV DX,IO8255_B ;输出数据 OUT DX,AL MOV DL,0FFH ;判断是否有按键 MOV AH, 06H INT 21H JZ INOUT ;若无,则继续 MOV AH,4CH ;否则返回 INT 21H CODE ENDS END START 实验结果：只有PC4和PC2均为低电平时，改变A的输入，B才会有变化。 实验四 8251串口控制器应用实验 一、实验目的 (1)掌握8251的工作方式及应用。 (2)学习PC机串口的操作方法。 二、实验内容 与PC串口通讯应用实验。编写程序完成PC机串口与实验装置串口的通讯，由PC机串口1发数，实验装置串口接收。 3、 实验步骤 从键盘输入一个字符,将其ASCII码加 1 后发送出去,再接收回来在屏幕上显示，实现自发自收。 说明： 1）运行源程序8251.asm，按接线图接线，实现串行数据传输功能。 2）图示电路8251的控制口地址为2B9H,数据口地址为2B8H。 3）8254计数器的计数初值=时钟频率/(波特率波特率因子)，这里的时钟频率接1MHz，波特率若选1200，波特率因子若选16，则计数器初值为52。 4） 收发采用查询方式。 屏幕显示结果截图： 实验六 键盘扫描及显示实验(综合) 一、实验目的 1. 学习按键扫描的原理及电路接法。 2. 掌握利用8255完成按键扫描及显示。 二、实验内容 1．连接8255与键盘扫描单元，验证按键扫描功能，使得从4X4键盘上按下的键能够在数码管上一一对应显示。 三、实验步骤 验证程序，使得在小键盘上每按一个健，4位数码管上显示出相应字符，它 们的对应关系如下： 小键盘—显示 0 — 0 C — C 1 — 1 D — D 2 — 2 E — E 3 — 3 F — F 4 — 4 5 — 5 6 — 6 7 — 7 8 — 8 9 — 9 A — A B — B 说明：打开源程序keyscreen.asm，按接线图接线，运行源程序，实现键盘显示功能。 输入：A695FBB7DC8 截图如下： 当输入E时运行结束,截图如下：