Microsoft Word - 实验4_IO控制_INT.doc

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1 一. 实验目的实验四 (1) 简单输入输出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的功能和使用二. 实验环境 1. 硬件环境微型计算机 (Intel x86 系列 CPU) 一台, 清华科教仪器厂 TPC-2003A 微机接口实验装置一台, 扩充芯片 74LS273/74LS244; 数字记忆示波器一台. 2. 软件环境 (1)Windows XP 操作系统, 编辑汇编链接和调试程序 ; (2)PC2003A 集成开发环境软件一套及实验装置电子版资料三. 基本实验 1. 基本实验内容和要求 (1) 按图 4.1 简单并行输出接口参考电路图连接线路 (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 D0~D7,8 个 Q 输出端接 LED 显示电路 L0~L7 ( 建议 : 可不扩展, 直接借用 LED 点阵 74LS273 锁存输出一行功能, 即输出 01/03/07/0FH 行选 1/2/3/4 行之后, 利用红色或绿色列选输出 8 列 LED 指示信号 ); (2) 编程从键盘输入一个字符或数字, 将其 ASCⅡ 码通过这个输出接口输出, 根据 8 个 ( 列 ) 发光二极管发光情况验证正确性 (3) 按图 4.2 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 个输入端分别接逻辑电平开关 K0~K7,8 个数据输出端分别接数据总线 D0~D7 (4) 用逻辑电平开关 K0-K7 预置一字母的 ASCⅡ 码, 编程输入这个 ASCⅡ 码, 并将其对应字母在屏幕上显示出来修改程序, 考虑非字母输入, 将输入十六进制数高低四位分别显示出来注 : 由于实验装置只有一路或门, 故简单 I/O 实验中只能设计成交叉借用主机键盘或显示器 ; 如利用 LED 点阵则可构成开关 -LED( 列 ) 显示 ( 选作 ) 图 4.1 简单输入参考实验电路图 4.2 简单输出参考实验电路 18

2 2. 编程提示 (1) 上述图例中并行输出接口的地址为 2A8H, 并行输入接口的地址为 2A0H, 通过上述并行接口电路输出数据需要 3 条指令 : MOV AL, 数据 MOV DX, 0C428H; C400H-280H+2A8H OUT DX,AL 通过上述并行接口输入数据需要 2 条指令 : MOV DX, 0C420H ;C H+2A0H IN AL,DX (2) 参考流程图开始开始等待键盘输入自端口 2A0H 输入 ASCII 码是 ESC 吗? N 从端口 2A8H 输出其 ASC 码结束 Y 保存输入 ASCII 码至 DL 显示 ASCII 码对应的字符 N 有键按下吗? Y 结束图 4.3 输出参考程序 1 图 4.4 输入参考程序 2 (3) 参考程序 1: 程序名 :E273.ASM ioport equ 0C400h-0280h ls273 equ ioport+2a8h code segment assume cs:code main proc far start: mov ah,2 ; 回车符 mov dl,0dh mov ah,1 ; 等待键盘输入 cmp al,27 ; 判断是否为 ESC 键 je exit ; 若是则退出 mov dx,ls273 ; 若不是, 从 2A8H 输出其 ASCII 码 out dx,al jmp start ; 转 start exit: mov ah,4ch ; 返回 DOS main endp code ends end start 19

3 4 参考程序 2: 程序名 :E244.ASM ioport equ 0C400h-0280h ls244 equ ioport+2a0h code segment assume cs:code main proc far start:mov dx,ls244 ; 从缓冲器输入开关数据 in al,dx mov dl,al ; 将所读数据保存在 DL 中 mov ah,02 ;CALL Disp_HEX 选作 : 对一般输入调用显示程序 mov dl,0dh ; 显示回车符 mov dl,0ah ; 显示换行符 mov ah,06 ; 是否有键按下 mov dl,0ffh jnz exit je start ; 若无, 则转 start exit: mov ah,4ch ; 返回 DOS main endp Disp_HEX PROC NEAR ; 选作, 改写 : ; 转换成高低四位, 变换成 0-9, A - F 显示 RET Disp_HEX ENDT code ends end start 四. 选作实验内容 1. 用基本实验 (1) 中输出锁存电路, L0-L7 成流水灯, 流水间隔时间由软件产生 ; 流水方向由键盘在线控制, 随时可切换 ; 流水间隔时间也可键盘控制 ; 也可利用 8 段数码管构成递减或递增计数显示 2. 用基本实验 (2) 中输入电路, 将 ASCII 字母输入改写为一般输入, 显示两位十六进制数 ; 3. 用基本实验 (2) 中输入电路监测逻辑电平开关 K0-K7 变化, 一旦发生变化, 在显示器或点阵 LED 列上显示输入状态, 当开关状态 =55H 时控制台发出 5 声快速鸣叫 (BEL), 开关为 AAH 时发出 3 声缓慢鸣叫 (BEL) 五. 实验预习与实验报告 1. 实验前阅读基本实验指示书和装置介绍, 分析基本电路原理, 编写基本程序 2. 实验报告说明基本原理和电路分析, 以及实验结果和分析, 说明基本单元 ( 器件 ) 使用测试方法 3. 选做实验方案及内容讨论六. 参考资料设备实验指示书预备实验 1: PCI 设备查询和配置空间的读取实验二简单 I/O 实验 20

4 一. 实验目的实验四 (2) 中断 1. 掌握 PC 机中断处理系统的基本原理 2. 学会编写中断服务程序 ( 注 : 中断实验作为必选作实验, 自由安排在实验 4-7 中进行, 包括按钮触发中断和 I/O 中断两类, 可选择定时中断, 8255 中断串行通信或 ADC-EOC 中断 ) 二. 实验环境 1. 硬件环境微型计算机 (Intel x86 系列 CPU) 一台, 清华科教仪器厂 TPC-2003A 微机接口实验装置一台 ; 数字记忆示波器一台. 2. 软件环境 (1)Windows XP 操作系统, 编辑汇编链接和调试程序 ; (2)PC2003A 集成开发环境软件一套及实验装置电子版资料三. 基本实验 1. 基本实验内容和要求 (1) 实验原理 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制器用于接收外部的中断请求信号, 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 2 IRQ4 0CH 串行口 1 IRQ5 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 IRQ0~IRQ7 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 实时时钟图 4.5 简单中断电路 IRQ9 071H 用户中断 IRQ10 072H 保留 IRQ11 O73H 保留 IRQ12 074H 保留 IRQ13 075H 协处理器 21

5 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 P&P 的设置来和某一根中断相连接才能进行中断申请 (2) 实验内容实验电路如图 4.5, 连线 IRQ 直接用手动产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, 中断 10 次后程序退出 2. 编程提示 (1) 由于 9054 的驱动程序影响直写 9054 芯片的控制寄存器, 中断实验需要在纯 DOS 的环境中才能正常运行这里指的纯 DOS 环境是指微机启动时按 F8 键进入的 DOS 环境 WINDOWS 重启进入 MSDOS 方式由于系统资源被重新规划过, 所以也不能正常实验 (2) 由于 TPC 卡使用 PCI 总线, 所以分配的中断号每台微机可能都不同, 编程时需要了解当前的微机使用那个中断号并进行设置, 获取方法请参看汇编程序使用方法的介绍 ( 也可使用自动获取资源分配的程序取得中断号 ) (3) 在纯 DOS 环境下, 有些微机的 BIOS 设置中有将资源保留给 ISA 总线使用的选项, 致使在纯 DOS 环境 (WINDOWS 环境下不会出现此问题 ) 下 PCI 总线无法获得系统资源, 也就无法做实验, 这时需要将此选项修改为使用即插即用 (4) 在纯 DOS 环境下, 有些微机的 BIOS 设置中有使用即插即用操作系统的选项, 如果在使用即插即用操作系统状态下,BIOS 将不会给 TPC 卡分配系统资源, 致使在纯 DOS 环境 (WINDOWS 环境下不会出现此问题 ) 下 PCI 总线无法获得系统资源, 也就无法做实验, 这时需要将此选项修改为不使用即插即用操作系统 (5) 由于 TPC 卡使用 9054 芯片连接微机, 所以在编程使用微机中断前需要使能 9054 的中断功能, 代码如下 : mov dx,ioport_cent+68h ; 设置 tpc 卡中 9054 芯片 io 口, 使能中断 in ax,dx or ax,0900h out dx,ax 其中 IOPORT_CENT 是 9054 芯片寄存器组的 I/O 起始地址, 每台微机可能都不同, 编程时需要了解当前的微机使用哪段并进行设置, 获取方法请参看本书结尾部分的介绍 ( 也可使用自动获取资源分配的程序取得 ),+68H 的偏移是关于中断使能的寄存器地址, 设置含义如下 : 设置 INTCSR(68H) 寄存器, 中断模式设置 BITS 功能 8 1: 能够产生 PCI 中断 0: 禁止产生 PCI 中断 11 1: 能够 LOCAL 端输入的中断送到 PCI 端 0: 禁止 LOCAL 端输入的中断送到 PCI 端其它位为零即可, 更多内容参看 9054 芯片数据手册程序退出前还要关闭 9054 的中断, 代码如下 : mov dx,ioport_cent+68h ; 设置 tpc 卡中 9054 芯片 io 口, 关闭中断 in ax,dx and ax,0f7ffh out dx,ax (6) PC 机中断控制器 8259 的地址为 20H 21H, 编程时要根据中断类型号设置中断矢量,8259 中断屏 22

6 蔽寄存器 IMR 对应位要清零 ( 允许中断 ), 中断服务结束返回前要使用中断结束命令 : MOV AL,20H OUT 20H,AL 中断结束返回 DOS 时应将 IMR 对应位置 1, 以关闭中断 3. 参考流程图图 4.6 中断控制程序流程图 4. 参考程序程序名 :INT.ASM ;386 以上微机适用 ; 纯 dos 下才能使用 ;tasm4.1 或以上编译 data segment int_vect EQU 071H ; 中断 IRO0-7 的向量为 :08h-0fh, 中断 IRQ8-15 的向量为 :70h-77h(INT8-0FH) irq_mask_2_7 equ b ; 中断掩码,IRO0-7 时从低至高相应位为零,IRO8-15 时第 2 位为零 irq_mask_9_15 equ b; 中断 0-7 时全一, 中断 8-15 时从低至高相应位为零 ioport_cent equ 0d800h ;tpc 卡中 9054 芯片的 io 地址 csreg dw? ipreg dw? ; 旧中断向量保存空间 irq_times dw 00h ; 中断计数 23

7 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 ends stacks segment db 100 dup (?) stacks ends code segment assume cs:code,ds:data,ss:stacks,es:data main proc far ;Enable Local Interrupt Input.386 start:cli mov ax,data mov es,ax mov ax,stacks mov ss,ax mov dx,ioport_cent+68h ; 设置 tpc 卡中 9054 芯片 io 口, 使能中断 in ax,dx or ax,0900h out dx,ax mov al,int_vect ; 保存原中断向量 mov ah,35h mov ax,es mov csreg,ax mov ipreg,bx mov ax,cs ; 设置新中断向量 mov dx,offset int_proc mov al,int_vect mov ah,25h in al, 21h ; 设置中断掩码 and al, irq_mask_2_7 out 21h, al in al, 0a1h and al, irq_mask_9_15 out 0a1h, al mov ax,data 24

8 mov dx,offset msg2 mov ah,09h mov dx,offset msg3 mov ah,09h mov irq_times,0ah sti loop1: cmp irq_times,0 ; 等待中断并判断中断 10 次后退出 jz exit mov ah,1 int 16h jnz exit ; 按任意键退出 jmp loop1 exit: cli mov bl, irq_mask_2_7 ; 恢复中断掩码 not bl in al, 21h or al, bl out 21h, al mov bl, irq_mask_9_15 not bl in al, 0a1h or al, bl out 0a1h, al mov dx,ipreg mov ax,csreg mov ah,25h mov al,int_vect mov dx,ioport_cent+68h in ax,dx and ax,0f7ffh out dx,ax ; 恢复原中断向量 ; 设置 tpc 卡中 9054 芯片 io 口, 关闭中断 mov ax,4c00h main endp int_proc proc far cli push ax push dx ; 中断处理程序 25

9 push ds dec irq_times mov ax,data mov dx,offset msg1 mov ah,09h mov al,20h out 0a0h,al out 20h,al pop ds pop dx pop ax sti iret int_proc endp code ends end start 5. 实验步骤说明 ;Interrupt to do ;Send EOI (1) 利用 DOS 下工具软件 portr.exe 确定本机 PCI 扩展卡对应中断参数 ; (2) 正确接线后, 先用调试工具软件单步或断点运行, 检查中断向量正常, 主程序正常, 然后在中断服务程序入口处设一断点, 触发中断正常响应, 在单步运行服务程序, 观察堆栈, 保证正确返回主程序四. 选作实验内容补充说明 : 中断实验作为必选作实验, 自由安排在实验 4-8 中进行, 包括按钮触发中断和 I/O 中断两类, 可选择定时中断, 8255 中断串行通信或 ADC-EOC 中断, 基本原理见本实验介绍五. 实验预习与实验报告 1. 实验前阅读基本实验指示书和装置介绍, 分析基本电路原理, 编写基本程序 2. 有关中断实验内容部分可结合具体芯片应用, 说明基本原理和电路分析, 以及实验结果和分析, 说明使用测试方法六. 参考资料设备实验指示书预备实验 1: PCI 设备查询和配置空间的读取实验九中断 26

D/A DAC ( 1us) (10~20 ) DAC0832 1

D/A DAC ( 1us) (10~20 ) DAC0832 1 D/A DAC0832 8 ( 1us) (10~20 ) DAC0832 1 1. 20 DI7~DI0 ILE 8 8 DAC 8 D/A LE LE & RFB VREF IOUT2 IOUT1 RFB CS WR1 XFER WR2 & & AGND VCC DGND 2 DI7~DI0 ILE & 8 LE 8 DAC LE 8 D/A RFB V REF IOUT2 IOUT1 R FB