北郵—微機原理與接口技術(shù)

1、微機原理與接口技術(shù)硬件實驗報告目錄1.實驗一 微機實驗平臺介紹及IO的使用31.1.實驗?zāi)康?1.2.實驗內(nèi)容及要求31.3.實驗環(huán)境及背景31.4.實驗步驟41.4.1.使用debug的I、O命令讀寫端口41.4.2.使用文本編輯器edit和編譯器masm51.5.思考題111.6.心得體會11參考資料12聲明與致謝121. 實驗一 微機實驗平臺介紹及IO的使用1.1. 實驗?zāi)康?.1.1通過實驗了解和熟悉實驗臺的結(jié)構(gòu)，功能及使用方法；1.1.2通過實驗掌握直接使用debug的I、O命令來讀寫IO端口；1.1.3學會debug的使用及編寫匯編程序。1.2. 實驗內(nèi)容及要求1.2.1學習使用d

2、ebug命令，并用I、O命令直接對端口進行讀寫操作，1.2.2用匯編語言編寫跑馬燈程序。（可以使用EDIT編輯工具。）要求實現(xiàn)以下兩個功能：A通過讀入端口狀態(tài)（ON為低電平），選擇工作模式（燈的閃爍方式、速度等）；B通過輸出端口控制燈的工作狀態(tài)（低電平燈亮）。1.2.3使用時要注意，電源打開時不得插拔電纜及各種器件，一定要在斷電的情況下連接電路，否則可能會燒壞整個實驗系統(tǒng)。1.3. 實驗環(huán)境及背景我們使用PCI_IDE50扁平電纜將PC機與實驗擴展模塊連接起來。在擴展實驗平臺上，有八個發(fā)光二極管、八個撥碼開關(guān)。讀取撥碼開關(guān)和寫發(fā)光二極管的端口地址已經(jīng)被做成了0E8E0h。連接的PC機上安裝有D

3、OS操作系統(tǒng)，并有MASM5開發(fā)工具。圖1擴展實驗?zāi)K1.4. 實驗步驟1.4.1. 使用debug的I、O命令讀寫端口進入DOS，在命令行模式下輸入命令debug，用-a選項寫入下列程序：CODE (debug mode)MOVDX, E8E0MOVAL, FEOUTDX, ALMOVAH, 0BINT21ORAL, ALJZ0100INT20輸入結(jié)束后，直接輸入回車即可推出-a。然后，用-g選項運行程序，查看結(jié)果。發(fā)現(xiàn)最右邊的LED亮，其他不亮。修改輸出內(nèi)容，再運行查看結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)：當輸出位對應(yīng)為1時，燈滅；輸出為0時，燈亮。下面，我們來分析一下以下這段程序的作用。CODE (debug

4、 mode)MOVAH, 0BINT21 ORAL, ALJZ0100 INT20第一句是設(shè)置功能調(diào)用號，第二句是進行DOS功能調(diào)用，檢測是否有鍵盤輸入。如果有鍵盤輸入，則AL為00h，將由JZ 0100H跳轉(zhuǎn)；如果有鍵盤輸入，則AL為0FFh，程序繼續(xù)執(zhí)行。程序執(zhí)行到20H中斷時，結(jié)束程序。值得一提的是，在有些語句中，16進制數(shù)并不需要以h結(jié)尾。這個是因為在debug模式下，語句的讀寫本來就是按照16進制的，沒必要像寫匯編源代碼(*.asm文件)一樣用h將16進制數(shù)與10進制數(shù)區(qū)別開來。1.4.2. 使用文本編輯器edit和編譯器masm首先讓我們來分析和設(shè)計一下這個程序。這個程序“走馬燈”

5、需要速度可調(diào)、燈的移位方向可調(diào)、燈型可調(diào)，具有暫停功能，可以在用戶需要的情況下結(jié)束程序（返回DOS）。我們將這些控制端口設(shè)置在端口為0E8E0的撥碼開關(guān)上。具體開關(guān)的用途如下表：表1撥碼開關(guān)用途表開關(guān)號端口的第幾位向上撥（1）的意義向下?lián)埽?）的意義S00退出程序，返回DOS程序正常進行S11走馬燈向右循環(huán)移位走馬燈向左循環(huán)移位S22走馬燈暫停走馬燈正在運動S33走馬燈慢速運動走馬燈快速運動S44三個燈同時亮只有一個燈亮程序流程圖：圖2走馬燈流程圖程序代碼：CODE (marquee.asm); FILENAME : marquee.asm; AUTHOR : XIAO, Zhiqing (

6、No. 13 , Cl. 07105 ); DATE : 20091209; DESCRIPTION : revolving scenic lamps which shift in either direction; USAGE : switchers - ( SW0 is the most left one );SW0 ( play ) : UP exitDOWN play;SW1 ( direction ): UP rightDOWN left;SW2 ( pause ) :UP pauseDOWN play;SW3 ( speed ) :UP slowDOWN fast;SW4 ( mo

7、de ) :UP three lightsDOWN one lightDataSEGMENTSwStateDB 0LdStateDB 0FEHBufferDB 0DataENDSStackSEGMENT STACK 'STACK'DB 100H DUP (0)StackENDSCodeSEGMENTASSUME DS : Data , SS : Stack ,CS : CodeMainPROCPUSHDSXORAX , AXPUSHAXMOVAX, DataMOVDS, AXMOVldState , 0FEh ; initializeCALLEndlessRepeatRET ;

8、 unreachable instructionMainENDP; procedure EndlessRepeat is a procedure that do procedure; ProcToRepeat endless times.EndlessRepeatPROCEndlessLoop :CALLProcToRepeatJMPEndlessLoopRET ; unreachable instructionEndlessRepeatENDPProcToRepeatPROCCALLreadSwCALLexcuteDirectionCALLexcuteModeCALLexcutePause

9、; during this procedure, sws are read.CALLexcuteReturnToDosCALLexcuteSpeedRETProcToRepeatENDP; procedure DivFreq provide clock whose frequency is divided; by 1000H * 8000H = 134.2M timesDivFreq PROCPUSHCXMOV CX , 1000HMyLoop :PUSHCX MOV CX , 8000HMyNestedLoop :DEC CXJNZMyNestedLoopPOP CXDEC CXJNZMyL

10、oopPOP CXRETDivFreq ENDP; read the states of switchers from Input PortReadSw PROCPUSHAXPUSHDXMOVDX , 0E8E0HINAL , DXMOVSwState , ALPOPDXPOPAXRETReadSw ENDP; turn on and off the leds by Output PortWriteLd PROCPUSHDXPUSHAXMOVAL , LdStateMOVDX , 0E8E0HOUTDX , ALPOPAXPOPDXRETWriteLd ENDP; if first switc

11、her is up, quit the program and return to dos.excuteReturnToDosPROCTESTSWSTATE , 01HJZexitexcuteReturnToDosCALLreturnToDosexitexcuteReturnToDos :RETexcuteReturnToDosENDPReturnToDOSPROCMOVAX , 4C00HINT21HReturnToDOSENDPexcuteDirectionPROCTESTSWSTATE , 02HJZshiftLeftRORLDSTATE , 01HRORLDState , 01Hshi

12、ftLeft :ROLLDSTATE , 01HexitexcuteDirection :RETexcuteDirectionENDP; wait until S2 is downexcutePausePROCbeginexcutePause :CALL readSwTESTswState , 04HJNZbeginexcutePauseRETexcutePauseENDP; slow mode delays about three times as that of fast modeexcuteSpeedPROCCALLdivFreqTESTswState , 08HJZexitexcute

13、SpeedCALLdivFreqCALLdivFreqexitexcuteSpeed :RETexcuteSpeedENDPexcuteModePROCPUSHWORD PTR ldStateTESTswState , 10HJZsimpleMode; continuous 3 led lights onPUSHAXPUSHBXPUSHCXMOVAL , ldStateMOVBL , ALROLBL , 1ANDBL , ALMOVCL , BLROLCL , 1ANDAL , CLMOVldState , ALPOPCXPOPBXPOPAXsimpleMode :CALLwriteLDexi

14、texcuteMode :POPWORD PTR ldStateRETexcuteModeENDPCodeENDSENDMain運行結(jié)果：編譯、連接并運行后，程序運轉(zhuǎn)正常。所有選項都可以按照預(yù)期方式控制，且可以正確返回DOS。例如，當S4往下?lián)芎?，同一時刻有且只有一個燈亮；圖3單燈模式當S4往上撥時，同一時刻有且只有三個燈亮。圖4三燈模式本實驗達到要求，通過了驗收。1.5. 思考題通過實驗說明用debug中的a命令錄入實驗中給出的小程序中，有些語句可以不寫出“h”字符的原因。在debug模式下，語句的讀寫本來就是按照16進制的，沒必要像寫匯編源代碼(*.asm文件)一樣用h將16進制數(shù)與10進

15、制數(shù)區(qū)別開來。1.6. 心得體會這次試驗是我第一次微機原理試驗。在這次試驗中，令我印象最深的是文本編輯器edit的使用。在以前的學習生活中，在Windows下我一般用Notepad+，在Linux下我一般用vim，編程時還會用到一些IDE配套的文本編輯器。這次，我第一次使用了文本編輯器edit。這個文本編輯器和絕大多數(shù)圖形用戶界面的文本編輯器不是很相同。例如，Windows下的Ctrl+C和Ctrl+V不能使用。熟悉一個文本編輯器確實是不易的。圖5文本編輯器edit第二個印象最深的地方是當程序進入死循環(huán)時，沒有找到辦法退出了。這個特性對我的開發(fā)造成了一定的負面影響。當我們用圖形界面IDE進行開發(fā)時，當程序進入死循環(huán)時，可以強制關(guān)閉程序。Linux下可以把這個進程kill掉。而DOS