Методические указания к лабораторным работам по курсу

Вид материала

Содержание

1.Исследование осциллограмм сигналов в микроЭВМ 1.1.Цель работы
1.3.Краткие сведения из теории
1.3.2.Захват шины микроЭВМ
1.3.3.Прерывание программы
1.4.Структура и функции схемы формирования сигналов
1.5.Порядок выполнения работы
1.6.Содержание отчета
Изучение работы бис контроллера клавиатуры и дисплея
Структура и приhципы работы лабораторhой устаhовки умпк-86
Библиографический список

Подобный материал:

1 2 3 4 5

Курский государственный технический университет

Факультет вычислительной техники и автоматики

Кафедра вычислительной техники

Методические указания

к лабораторным работам по курсу

“Микропроцессорные системы”

Часть 2

Курск - 1996г.

Составители А.П.Жмакин, С.И.Егоров, Е.П.Пахомова

Методические указания к лабораторным работам по курсу "Микропроцессорные системы", выпуск 2. Курский государственный технический университет, 1996. 40 с.

Излагаются методические указания по выполнению лабораторных работ на установках "Пирамида" УМПК-80 и УМПК-86. Изучаются характеристики интерфейсов микропроцессоров и периферийные БИС.

Предназначены для студентов, обучающихся по специальности 22.01 - "ЭВМ, комплексы, системы и сети".

Табл. 2. Ил. 9. Пpилож. 3. Библиогр.: 4 назв.

Рецензент :

Редактор :

Подписано в печать ____________. Формат 60*84 1/16.

Бумага для множительных аппаратов. Печать офсетная.

Усл.печ.л. _____. Уч.-изд.л. _____. Тираж 150 экз.

Заказ _______. Бесплатно.

Курский государственный технический университет.

Подразделение оперативной полиграфии Курского государственного технического университета

Адрес: 305039 Курск, ул. 50 лет Октября, 94

1.Исследование осциллограмм сигналов в микроЭВМ

1.1.Цель работы

Исследование временных диаграмм процессов передачи информации в микроЭВМ.

1.2.Подготовка к работе

В процессе подготовки к лабораторной работе необходимо изучить:

структуру командного цикла МП КР580ВМ80, типы машинных циклов, временные диаграммы выполнения основных машинных циклов, временные диаграммы процедуры захвата системной шины, временные диаграммы процедуры прерывания [1,2,3];
микросхемы КР580ГФ24, КР580ВК28 и их подключение к КР580ВМ80 [3];
структуру и функции схемы формирования сигналов HRQ, IRQ, RDY (СФС) (см.п. 1.4);
методические указания к выполнению лабораторной работы.

1.3.Краткие сведения из теории

1.3.1.Временные диаграммы машинных циклов

Процесс выполнения команды разбивается на циклы, называемые машинными и обозначаемые М1, М2, М3, М4, М5. В каждом цикле производится одно обращение микропроцессора к памяти или УВВ (исключение составляет лишь выполнение команды DAD).

В зависимости от типа команда может быть выполнена за один цикл (М1), либо за два цикла (М1,М2) и т.д. Самые длинные по времени исполнения команды выполняются в пять циклов (М1...М5).

Каждый цикл включает в себя несколько тактов, обозначаемых Т1, Т2, Т3, Т4, Т5. Циклы могут содержать три (Т1...Т3), четыре (Т1...Т4) либо пять (Т1...Т5) тактов. Первые три такта во всех циклах используются для организации обмена с памятью и УВВ, такты Т4 и Т5 (если они присутствуют в цикле) - для выполнения внутренних операций в микропроцессоре. При работе с медленными внешними устройствами микропроцессор может вставить между тактами Т2 и Т3 несколько тактов ожидания Тож. На рис. 1.1 показана временная диаграмма цикла из шести тактов (Т1,Т2,Тож,Т3,Т4,Т5) для микроЭВМ УМПК-80. Временные диаграммы, приведенные на рисунке, определяются характеристиками микросхем КР580ВМ80, КР580ГФ24, КР580ВК28 и СФС.

Отсчет тактов производится от положительных фронтов импульсов С1.

В такте Т1 микропроцессор выставляет на адресные выходы адрес ячейки памяти или адрес порта, к которым он обращается. В этом же такте МП выдает на свою шину данных код состояния микропроцессора, сопровождая его высоким уровнем сигнала СИНХРОНИЗАЦИИ (СИН), который подается на один из входов КР580ГФ24. В конце первого такта эта микросхема формирует инверсный сигнал СТРОБ\(СТБ), который подается на вход ВК28 и используется для загрузки кода состояния микропроцессора в регистр состояний, размещенный в ВК28. Микросхема ВК28 в зависимости от содержимого регистра состояния формирует следующие сигналы (инверсные) магистрали управления (МУ) микроЭВМ: MRDC\, IORC\, IACK\, MWTC\, IOWC\.

В такте Т2 микропроцессор анализирует сигнал ГОТОВНОСТЬ (ГТ) по отрицательному фронту синхросигнала С2 (на временных диаграммах сигнал С2 не показан, вместо него приведен сигнал PCLK шины микроЭВМ, повторяющий по форме с задержкой 30 нс сигнал С2). Если сигнал ГТ равен нулю, микропроцессор выполняет такт Тож, активизируя при этом выход сигнала ОЖИДАНИЕ (ОЖ). МП находится в состоянии ожидания до тех пор, пока не получит сигнал ГТ равный единице (по отрицательному фронту С2).

Сигнал ГТ формирует ГФ24 из сигнала RDY шины микроЭВМ, привязывая последний к положительному фронту С2.

Если микропроцессор выполняет цикл чтения, он активизирует сигнал ПРИЕМ (ПМ), а ВК28 активизирует в начале этого такта несколько ранее выдачи сигнала ПМ один из инверсных сигналов шины микроЭВМ: MRDC\, IORC\, IACK\. Сигнал ПМ используется ВК28 для подачи на входы данных МП содержимого шины данных микроЭВМ DAT0-7 и определения конца соответствующего строба чтения шины микроЭВМ. Информация со входов данных загружается в микропроцессор в начале такта Т3. Таким образом на шине микроЭВМ операция чтения выполняется примерно за 1.5 такта.

В цикле записи МП выставляет информацию на выходы данных во втором такте, и она с небольшой задержкой поступает через ВК28 на шину данных микроЭВМ, где и держится примерно до середины такта Т4. Инверсные стробирующие сигналы шины микроЭВМ MWTC\ и IOWC\ представляют собой задержанный на 40 нс инверсный сигнал ВЫДАЧА\ (ВЫД\), формируемый микропроцессором во время выполнения тактов Т3 и Тож.

При выполнении большинства команд в случаях, когда происходят дополнительные обращения к памяти, первый цикл М1 содержит четыре такта без учета тактов ожидания (для команды CALL - пять тактов), в каждом следующем цикле содержится три такта и происходит одно дополнительное обращение к памяти.

Цикл записи всегда состоит из трех тактов (без учета тактов ожидания).

1.3.2.Захват шины микроЭВМ

Состояние захвата МП характеризуется тем, что микропроцессор, заканчивая выполнение текущего цикла команды, переводит буферы шины данных и буферы шины адреса в третье состояние. При этом микропроцессор отключается от внешних шин, предоставляя их в распоряжение некоторого внешнего устройства, и останавливает работу.

хвата шины микроЭВМ. Захват осуществляется следующим образом. Внешнее устройство (в лабораторной работе СФС) формирует сигнал HRQ (запрос захвата шины), который затем поступает на вход ЗАПРОСА ЗАХВАТА микропроцессора. Микропроцессор анализирует запрос по положительному фронту С2 в такте Т2. При наличии запроса микропроцессор заканчивает выполнение текущего цикла, переходит в состояние захвата и подтверждает это выдачей сигнала на выходе ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ЗАХВАТА, который затем под именем HACK поступает на системную шину микроЭВМ. Сигнал HACK формируется на положительном фронте синхросигнала С1 в такте Т3, если текущий цикл не является циклом записи; в противном случае этот сигнал выдается на положительном фронте импульса С1 такта, следующего за тактом Т3.

После окончания действия сигнала HRQ микропроцессор начинает выполнение следующего цикла с места, где было приостановлено выполнение программы.

1.3.3.Прерывание программы

В микропроцессоре предусмотрена возможность по запросам внешних устройств прерывать выполнение текущей программы и переходить на выполнение новой программы, так называемой прерывающей программы (или программы обслуживания прерывания). После окончания выполнения прерывающей программы микропроцессор возвращается к выполнению основной программы с команды, на которой произошло прерывание.

Если на некотором участке программы допускается ее прерывание, то при составлении программы в начале этого участка предусматривается команда EI, по которой триггер разрешения прерывания в микропроцессоре устанавливается в состояние лог. 1, а в конце участка - команда DI, при выполнении которой триггер сбрасывается в состояние лог. 0. Состояние триггера выдается на выход РАЗРЕШЕНИЕ ПРЕРЫВАНИЯ.

Процедура прерывания выполняется следующим образом. Внешнее устройство (в лабораторной работе СФС) формирует сигнал IRQ (запрос на прерывание), который поступает на вход ЗАПРОС ПРЕРЫВАНИЯ микропроцессора. Микропроцессор в последнем такте команды (по положительному фронту сигнала С2) анализирует этот сигнал, и, если он активен, начинает выполнять цикл прерывания. В начале первого такта микропроцессор сбрасывает триггер разрешения прерывания. В остальном временные диаграммы сигналов, формируемых МП, совпадают с временными диаграммами цикла чтения команды из памяти М1. В регистр состояний ВК28 при этом загружается байт состояния 23h, идентифицирующий цикл прерывания. При выполнении этого цикла ВК28 формирует (активизирует) инверсный сигнал IACK\, имеющий такую же форму, как MRDC\. Внешнее устройство, затребовавшее прерывание, должно в первом цикле прерывания выставить на системную шину данных код одной из команд вызова подпрограмм (в лабораторной работе СФС выдает код команды CALL). Если МП прочитал код команды CALL, он выполнит еще два цикла прерывания, чтобы получить адрес подпрограммы обработки прерывания. Внешнее устройство, запросившее прерывание, должно в этих циклах выдать побайтно адрес на системную шину (СФС выдает адрес 0909h).

Можно сказать, что при обработке прерывания МП выполняет команду, которую "подсунуло" ему внешнее устройство в первом цикле. В отличие от выполнения обычных команд при этом для чтения команды активизируется строб IACK\ вместо MRDC\.