計算機組成與結(jié)構(gòu)實驗報告現(xiàn)實版

計算機組織與結(jié)構(gòu)

課程實驗報告姓名：學號:班級：

指導教師:實驗一：算術(shù)邏輯運算單元ALU設(shè)計實驗、實驗內(nèi)容算術(shù)邏輯運算單元ALU設(shè)計實驗實驗原理算術(shù)邏輯單元ALU的數(shù)據(jù)通路如下所示。其中ALU181根據(jù)74LS181的功能用VHDL硬件描述語言編輯而成，構(gòu)成8位字長的ALU。參加運算的兩個八位數(shù)據(jù)分別為A[7..0]和B[7..0]。運算模式由S[3..0]的16種組合決定，而S[3..0]的值由4位二進制計數(shù)器LPM_COUNTER產(chǎn)生，計數(shù)時鐘是Sclk；此外，設(shè)M=0，選擇算術(shù)運算，M=1位邏輯運算，CN為低位的進位位；F[7..0]為輸出結(jié)果；C0為運算后的輸出進位位。兩個8位數(shù)據(jù)由總線IN[7..0]分別通過兩個電平鎖存器74373鎖入。iter0upcounterq[3..0]OEND[8..1]PIN_3PIN_4PIN_6PIN_7PIN_8PIN-12PIN_137PIN_138PIN_13iter0upcounterq[3..0]OEND[8..1]PIN_3PIN_4PIN_6PIN_7PIN_8PIN-12PIN_137PIN_138PIN_139pnN^PIN_141PIN_165PIN_166PIN_167PIN_168INPUIVCCPIN238PTN_1PIN_2OEND[8..1]UT81S[3..0]F[7..0]A[7..0]COUT[3..0]B[7..0]COMFZCNOUIPUIB[7..0]PIN_21PIN_41PIN_I28PIN_I32PIN_133PIN_134PIN_135PIN_136PIN_15PIN_16PIN_17PIN18PIN_19PIN_20PIN_158PIN_159PIN_160PIN_13PIN~14（1）按原理圖所示，在此驗證性示例中用A0_B1（鍵3）產(chǎn)生鎖存信號，將IN[7..0]的8位數(shù)據(jù)進入對應的8位數(shù)據(jù)鎖存器中；即首先使A0_B1（鍵3）=0，用鍵2、鍵1分別向A[7..0]置數(shù)01010101（55H），這時在數(shù)碼管2/1上顯示輸入的數(shù)據(jù)（55H）；然后用鍵3輸入高電平1，再用鍵2、鍵1分別向B[7..0]置數(shù)10101010（AAH），這時在數(shù)碼管4/3上顯示輸入的數(shù)據(jù)（AAH）；這時表示在圖中的兩個8位數(shù)據(jù)鎖存器lpm_dff鎖存器中分別被鎖入了加數(shù)55H和被加數(shù)AAH。（2）設(shè)定鍵8為低電平，即M=0（允許算術(shù)操作），鍵6控制時鐘SCLK，可設(shè)置表4-1的S[3..0]=0?F?，F(xiàn)連續(xù)按動鍵6,設(shè)置操作方式選擇S[3..0]=9（加法操作），使數(shù)碼管8顯示9，以驗證ALU的算術(shù)運算功能：當鍵7設(shè)置cn=0（最低位無進位）時，數(shù)碼管7/6/5=0FF（55H+AAH=0FFH）；當鍵7設(shè)置cn=1（最低位有進位）時，數(shù)碼管7/6/5=100（55H+AAH+1=100H）；（3）若設(shè)定鍵8為高電平，即M=1，鍵KEY6控制時鐘SCLK，設(shè)置S[3..0]=0?F,KEY7設(shè)置cn=0或cn=1，驗證ALU的邏輯運算功能，并記錄實驗數(shù)據(jù)。F[7..0]SW_B寄存器內(nèi)容S3S2S1S0MBUSA[7..0]B[7..0]010101011010101010010101011010101010（4）驗證ALU181的算術(shù)運算和邏輯運算功能，下表給定了寄存器DRl=A[7..0]和DR2=B[7..0]的數(shù)據(jù)（十六進制），要求根據(jù)此數(shù)據(jù)對照邏輯功能表所得的理論值（要求課前完成）與實驗結(jié)果值進行比較（均采用正邏輯0）。四、實驗過程1、設(shè)計ALU元件。在QuartusII環(huán)境下，用文本輸入編輯器TextEditor輸入ALU181.VHD算術(shù)邏輯單元文件，編譯VHDL文件，并將ALU181.VHD文件（例4-1）制作成一個可調(diào)用的原理圖元件。2、以原理圖方式建立頂層文件工程。選擇圖形方式。根據(jù)圖4-50輸入實驗電路圖，從QuartusII的基本元件庫中將各元件調(diào)入圖形編輯窗口、連線，添加輸入輸出引腳。將所設(shè)計的原理圖圖形文件ALU.bdf保存到原先建立的文件夾中，將當前文件設(shè)置成工程文件，以后的操作就都是對當前工程文件進行的。3、器件選擇。選擇Cyclone系列，在Devices中選擇器件EP1C6QC240C8。編譯，引腳鎖定，再編譯。引腳鎖定后需要再次進行編譯，才能將鎖定信息確定下來，同時生成芯片編程/配置所需要的各種文件。4、芯片編程Programming（也可以直接選擇光盤中的示例）。打開編程窗口。將配置文件ALU.sof下載進GW48系列現(xiàn)代計算機組成原理系統(tǒng)中的FPGA中。5、選擇實驗系統(tǒng)的電路模式是NO.0，驗證ALU的運算器的算術(shù)運算和邏輯運算功能。根據(jù)表4-1，用按鍵輸入數(shù)據(jù)A[7..0]和B[7..0]，并設(shè)置S[3..0]、M、CN，驗證ALU運算器的算術(shù)運算和邏輯運算功能，記錄實驗數(shù)據(jù)。五、仿真波形圖及分析1、對輸入進行仿真，如下圖所示，分別對IN[7..0]進行賦值，同時設(shè)定計數(shù)器的值。Srniiaiion甥Hil.MiUfcisii!：T|?Lr<GNadTailHee1^075n小]PtitBi:T.ffirekikrn^^DBra鈿：Op?End1.QieHmrg正4曲r項QixEh?Pm.UXiD■■a：■a■ci■TSLpmaaiom3StLaDnt9機「n-1?Er.￡"們pmn￡o]Il[i]11(2]如】nt4]IIP]ute]H[7]sD]B[L]5L2]河AD&:iAD』:iADA1A0A1A0AIADAEiA0ADE..‘"1'iiriU」kitii7L始:BjSLJ+弟InAh1j訝35Si1■_r「r一「一一j1^-M膏界5D皿Al]JUmjuinn4*2、對輸出結(jié)果進行仿真，0?500ns時CN設(shè)為0,可看出的值為0FFH,500?1000ns時CN的值設(shè)為1，可看出F的值為100H。EimuLiilon曲y『口rm^^MilaJLidia.ac-A*:*N115.075f?>：MrwIrttrH=12L(Fr&tQjj：EndLDAgM虬T潘1-1■+恤m4L3.RI】pagqgiJEQ.i)“湖pmaa.DII曲Dni哄口口湖pmII叫Um￡￡ia?澈1pm泣*”|*1$CflEK?>13訝K][<]IR-1IMHUCHChFMT[J]r:7聞HdTh]rft-lmi[HLfl]r叩]TUI1>1i￡1111111010IDIL101L101L101L101Lhrtp:'::■:-區(qū)蛟「訝15■￡>[._>|T<!>能<!>19.';,n.ii…………….&?L-1II1_l—11n??TUI■■.：/.-T"1J—1J5*'.i：JTt■-：/.!.:.i~1^O：?1_：■:tn".j_‘.n_-一I■y=：511i;Eiii："iiiiiiEii「訝e■：l!1_l1_l1-1六、實驗結(jié)果1、按照實驗任務（1）、（2）的要求，驗證了ALU的算術(shù)運算功能2、A[7..0]，B[7..0]設(shè)置值檢查如下F[7..0]SW_B寄存器內(nèi)容S3S2S1S0MBUSA[7..0]B[7..0]100000000010101011010101010011101010100101010110101010101013、ALU實驗數(shù)據(jù)表S3S2S1S0A[7..0]B[7..0]算術(shù)運算邏輯運算M=1Cn=0（無進位）Cn=1（有進位）0000AA55F=(55)F=(56)F=(1AA)

0001AA55F=(FF)F=(100)F=(100)0010AA55F=(155)F=(156)F=(AA)0011AA55F=(000)F=(1FF)F=(000)0100FF01F=(0AA)F=(0AB)F=(1FF)0101FF01F=(1FD)F=(1FE)F=(1FE)0110FF01F=(0FE)F=(0FD)F=(0FE)0111FF01F=(1FF)F=(000)F=(0FC)1000FF01F=(100)F=(101)F=(101)1001FF01F=(100)F=(101)F=(101)1010FF01F=(000)F=(001)F=(001)1011FF01F=(001)F=(000)F=(001)1100FF01F=(1FE)F=(1FF)F=(001)11015501F=(0AA)F=(0AB)F=(1FF)11105501F=(054)F=(055)F=(1FF)11115501F=(055)F=(054)F=(055)實驗二：LPM_ROM以及LPM_RAM實驗一、實驗內(nèi)容LPM_ROM以及LPM_RAM實驗二、實驗原理：A、參考4.2.4節(jié)中的相關(guān)內(nèi)容。實驗中主要掌握三方面的內(nèi)容:1、LPM_ROM的參數(shù)設(shè)置；2、LPM_ROM中數(shù)據(jù)的寫入，記初始化文件的編寫；3、LPM_ROM的實際應用，在GW48實驗臺上的調(diào)試方法。如圖2-1。數(shù)據(jù)從ram_dp0的左邊D[7..0]輸入，從右邊Q[7..0]輸出，R/W——為讀/寫控制信號端。數(shù)據(jù)的寫入：當輸入數(shù)據(jù)和地址準備好以后，在inclock是地址鎖存時鐘，當信號上升沿到來時，地址被鎖存，數(shù)據(jù)寫入存儲單元。數(shù)據(jù)的讀出：從A[7..0]輸入存儲單元地址，在CLK信號上升沿到來時，該單元數(shù)據(jù)從Q[7..0]輸出。R/W——讀/寫控制端，低電平時進行讀操作，高電平時進行寫操作；CLK——讀/寫時鐘脈沖；DATA[7..0]——RAM_DQ0的8位數(shù)據(jù)輸入端；A[7..0]——RAM的讀出和寫入地址；Q[7..0]——RAM_DQ0的8位數(shù)據(jù)輸出端。三、實驗任務實驗前認真復習LOM_ROM所存器部分的有關(guān)內(nèi)容；用圖形編輯設(shè)計lpm_rom。1、要求用LPM元件庫設(shè)計LPM_ROM，地址總線寬度address[]和數(shù)據(jù)總線寬度q[]分別為6位和24位。2、建立相應的工程文件，設(shè)置lpm_rom數(shù)據(jù)參數(shù)，lpm_ROM配置文件的路徑（ROM_A.mif），并設(shè)置在系統(tǒng)ROM/RAM讀寫允許，以便能對FPGA中的ROM在系統(tǒng)讀寫。3、鎖定輸入輸出引腳。4、完成全程編譯。5、下載SOF文件至FPGA，改變lpm_ROM的地址a[5..0]，外加讀脈沖，通過實驗臺上的數(shù)碼管比較讀出數(shù)據(jù)是否與初始化數(shù)據(jù)（rom4.mif）一致。6、打開QuartusII在的系統(tǒng)存儲模塊讀寫工具，了解FPGA中ROM中的數(shù)據(jù)，并對其進行在系統(tǒng)寫操作。（3）記錄實驗數(shù)據(jù)，寫出實驗報告，給出仿真波形圖實驗前認真復習LOM_RAM所存器部分的有關(guān)內(nèi)容；用圖形編輯設(shè)計lpm_ram。1、按圖2-1輸入電路圖。并進行編譯、引腳鎖定、FPGA配置。2、通過鍵1、鍵2輸入RAM的8位數(shù)據(jù)（選擇實驗電路模式1），鍵3、鍵4輸入存儲器的8位地址。鍵8控制讀/寫允許，低電平時讀允許，高電平時寫允許；鍵7（CLK0）產(chǎn)生讀/寫時鐘脈沖，即生成寫地址鎖存脈沖，對LPM_RAM_DQ進行寫/讀操作。3、LPM_RAM_DQ也能加入初始化文件；同時擇在系統(tǒng)讀寫RAM功能，RAM的ID名取為：RAM1。選擇實驗電路模式為NO.1，按以上方式首先進行驗證實驗。首先控制讀出初始化數(shù)據(jù)，與載入的初始化文件中的數(shù)據(jù)進行比較，然后控制寫入一些數(shù)據(jù)，再讀出比較。使用在系統(tǒng)讀寫RAM的工具對其中的數(shù)據(jù)進行讀寫操作，設(shè)置成連續(xù)讀模式，將在系統(tǒng)讀寫工具窗口的數(shù)據(jù)與實驗箱上數(shù)碼管上顯示的數(shù)據(jù)對照起來看。四、實驗過程下載示例文件至實驗臺上的FPGA，選擇電路實驗模式仍為NO.0，24位數(shù)據(jù)輸出由數(shù)碼8至數(shù)碼3現(xiàn)實，6位地址由鍵2、鍵1輸入，鍵1負責低4位，地址鎖存時鐘CLK由鍵8控制，每一次上升沿，將地址鎖入，數(shù)碼管8/8/6/5/4/3將顯示ROM中輸出的數(shù)據(jù)。發(fā)光管8至1顯示的6位地址值。LP_RAM實驗過程基本同上，參見參考資料；五、仿真波形圖及分析LP_ROM實驗波形圖：SimulationW醐gFbeeSiirnl-silotriisde：Tiiildc底MaidIneBarIDIlm20D4Qr￡Iriew吐29D-Uns：DpsErd-DpsAJps2.Ciui1.0宜6.fli—fl.OmLO.Qe12.0匹llUuiL6.fb]3.0ui2Q.022.fu24.fl;Mm]U0usIJoelk_11_11_11_11_1111_11_11_11_11_11_11_命QI■Iodf'：Yri.~y~nITi-Y＞：■7'、Xi~TY*T協(xié)1、Eli）：Q]Sltti￥IMWWXMCffiO1XS典I至Wl'fKflKeI'LCEffiAILOOK-*WllM::tiF.53:::::;;;::::齊:::::::::;;::::::::滲::::由;;:::::溢:::，_*!_J?LP_RAM實驗波形圖:SimulationWaveforms碩■成.Ilbjxe-kl技eiTiTEB■:16.9倍ipF'ctifei:723照1獨wat|-16.17nsStal.Erd「A1piBDDmiLW□xx2-4D□m3S0■i□?400D3UDDm560D?iii*￡l5JdhOJ|__l|__lL..1..1|__||__||..111111W0&匚□乂。iJC工：*：Cl.：:::01Kg諉MEla(_Y'-：、Y:YJ-Y-Y.?*-X-1f&-I\n:廣、國q[■國I'1:-trr」T1*.at：躁iBrki.r/v1T和家網(wǎng)sltef4_jrestrrt:扣::%>.?<MW:):，:，..0，:::::4t卜III-六、實驗結(jié)果（課后思考題目）如何建立lpm_ram_dq的數(shù)據(jù)初始化，如何導入和存儲lpm_ram_dq參數(shù)文件？生成一個MIF文件，并導入以上的RAM中。答：建立lpm_ram_dq數(shù)據(jù)初始化步驟：a）在工作圖中，單擊鼠標右鍵，選擇insert中的Symbol；b）選擇lpm_ram_dq；c）選擇輸出文件格式為AHDL，選擇文件路徑，點擊next；設(shè)置如下：d）設(shè)置成功后，點擊next；e）選擇使用存儲初始化文件，并設(shè)置文件名（例如RAM.mif），設(shè)置實例ID（例如ram1）；f）點擊finish，完成初始化。2.導入和存儲lpm_ram_dq參數(shù)文件步驟a）新建Hex（intel-format）File文件；b）在數(shù)據(jù)表中修改數(shù)據(jù)；c）保存文件名稱為RAM.mif。實驗三、微控制器實驗1：節(jié)拍脈沖發(fā)生器時序電路實驗一、實驗內(nèi)容微控制器實驗1：節(jié)拍脈沖發(fā)生器時序電路實驗二、實驗原理連續(xù)節(jié)拍發(fā)生電路可由4個D觸發(fā)器組成，可產(chǎn)生4個等間隔的時序信號T1?T4，其中CLK1為時鐘信號，由實驗臺右邊的方波信號源clock0提供，其具有1?50HZ的多種方波信號頻率，可自行選擇。當RST1為低

電平時，T1輸出為1,其他為0；當RST1為低電平變?yōu)楦唠娖胶?，T1?T4將在CLK1的輸入脈沖作用下，周期性的輪流輸出正脈沖，機器進入連續(xù)運行狀態(tài)三、實驗任務:連續(xù)節(jié)拍發(fā)生電路設(shè)計。四、實驗過程：建立頂層文件T4.bdf。下載T4.SOF,選擇實驗模式1，Clock0接4Hz，鍵8

控制RST1，高電平時可以看到，發(fā)光管1、2、3、4分別顯示T1、T2、T3、T4的輸出電平，實驗結(jié)果與仿真波形圖比較。五、仿真波形圖及分析SirnulfftioriWavrFormsSlbuIalignnidi-Tinio^-MdAeiIneBai.OprZTurIrfjers'-at2.7usStatEnd.Atips~~2.0ui■!.0tiE&.LI8.0m10.Ql;~~12.Dus.~~]-L0us.~L6.0u~~IB."宜~~20.0us.~~箜.?域~~紈Um~第.□ul~~瀟.口監(jiān)X*?■DTe-愿M%T\UQf軟:g?KLUlLETIri俏rq.一口口口一|一一一一一|一|一.一口口口1■11rn11ii~i~_LtTlL_L_U~iirli11iii~~iii~ii■r匚L|tSmulatioHWaverMHiLSirulitimioia.Tiinij-j..&H?JcrTinwBr14751173^』“Rj傾:I.KlrI伽喧』門饑忐StJit|Ai'iA—*-■hrJpsZ.0(X341)!us5.0(in5nfinLO.pusI.E.I1Tn14pvs15pueLH.pm30.(Jus22Q□!紈pm36IJusZS.CJusJ-L15Jmkj_I>0gCLfi]!期TL!2T3TII—L-_-_-_-_-_-L~L-1■_r_-_-_-_-_-_r_r_r_n1-TLrLrLFLr&4>3—r~i-e>4—i-訝5—一4i|4irSimulationWaMeFarmsSimlitiOTirude：Tininc璧Ma：ieilns&al&ESm：，驢有虹721.15m：I曲隅tTflIJre：§tafcEndA<■AUni1pm40is&qm1iG.65Ta2*曜5』mmgth臨sag“mTHWAq54Q.nq54*I2■Cl:'"oil"Eliso■1T2T3國n「「n「.r.tnn「in「.=「.n「r一一「.-.「「.n「tn=「坦A凱TgL-j~-L一r*?L_rnrE-廠-一nr?"I"I_——r_B?一廣r一一iu叩nuuuuJT*■r六、實驗結(jié)果（課后思考題）實驗四、微控制器實驗2：程序計數(shù)器PC與地址寄存器AR實驗一、實驗內(nèi)容：微控制器實驗2：程序計數(shù)器PC與地址寄存器AR實驗二、實驗原理方式一：采用多路總線開關(guān)連接方式地址單元主要由三部分組成：地址寄存器和多路開關(guān)。程序計數(shù)器PC用以指出下一條指令在主存中的存放地址，CPU正是根據(jù)PC的內(nèi)容去存取指令的。因程序中指令是順序執(zhí)行的，所以PC有自增功能。程序計數(shù)器提供下一條程序指令的地址，如電路圖1所示，在T4時鐘脈沖的作用下具有自動加1的功能；在LDPC信號的作用下可以預置計數(shù)器的初值（如子程序調(diào)用或中斷相應等）。當LDPC為高電平時，計數(shù)器裝入data[]端輸入的數(shù)據(jù)。aclr是計數(shù)器的清0端，高電平有效（高電平清零）；aclr為低電平時，允許計數(shù)器正常計數(shù)。地址寄存器AR（74273）鎖存訪問內(nèi)存SRAM的地址。273中的地址來自兩個渠道。一是程序計數(shù)器PC的輸出，通常是下一條指令的地址；二是來自于內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)，通常是被訪問操作數(shù)的地址。為了實現(xiàn)對兩路輸入數(shù)據(jù)的切換，在FPGA的內(nèi)部通過總線多路開關(guān)BUSMUX進行選擇。LDAR與多路選擇器的sel相連，當LDAR為低電平，選擇程序計數(shù)器的輸出；當LDAR為高電平時，選擇內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)。方式二：采用PC、AR、通過三態(tài)門lpm_bustri與BUS連接

程序計數(shù)器PC與地址寄存器AR結(jié)合，產(chǎn)生對存儲器RAM進行讀寫的地址。地址單元主要由三部分組成：程序計數(shù)器PC、地址寄存器AR和三態(tài)門lpm_bustri，電路如圖3所示。程序計數(shù)器PC用意之處下一條指令在主存中的存放地址，CPU是根據(jù)PC的內(nèi)容去取指令。程序計數(shù)器提供下一條程序指令的地址，在時鐘脈沖PC_CLK的作用下具有自動加1的功能；在LOAD_PC信號的作用下可以預置計數(shù)器的初值。當LOAD_PC為高電平是，允許計數(shù)器正常計數(shù)。地址寄存器AR采用鎖存器lpm_latch結(jié)構(gòu)，鎖存訪問內(nèi)存SRAM的地址。PIN_23PIN~23b^oa^^^j?7stl=>INPUTI—VCCINPUTVCClpm_counter2upcounersloadssetdata[7..0]data[7..0]PIN_1PIN^NN_3PIN_4nput_bIN_2_8PiN_7PIN_8_IPPIN_23PIN~23b^oa^^^j?7stl=>INPUTI—VCCINPUTVCClpm_counter2upcounersloadssetdata[7..0]data[7..0]PIN_1PIN^NN_3PIN_4nput_bIN_2_8PiN_7PIN_8_IPIN—|1!>c_clkINPUTVCCINPUTVCC匚一INPUTVCC■i1clockinstq[7..0]■i1?OUTPUT—pc[7..0]PIN_2IPIN_41PIN_123PIN_132PIN_133PIN_134PIN_135PIN_136pc_bPIN239U—INPUTVCCin8t3lpm_latch1~arPIN240elk==INPUTVCCdata[7..0]gateq[7..0]U—ar[7..0]inst1PN_13PtM_14PtN_t5■nw_T6PN_17PN_18PN_19PIN_20四、實驗過程：1.任務~一按照圖1程序計數(shù)器原理圖編輯、輸入電路，實驗臺選擇NO.0工作模式。對輸入原理圖進行編譯、引腳鎖定、并下載到實驗臺。示例工程文件是PC_AR.bdf。實驗說明：下載pc_AR.sof；用模式鍵選模式“0”，再按一次右側(cè)的復位鍵；鍵2和鍵1可輸入8位總線數(shù)據(jù)B[7..0]（此值顯示于發(fā)光管D1?D8和數(shù)碼管2/1）；CLR（鍵5）按2次，產(chǎn)生一正脈沖，高電平清零；LDAR（鍵6）=0時，BUSMUX輸出程序計數(shù)器PC的值；LDAR=1時，BUSMUX輸出B[7..0]總線數(shù)據(jù)。LDPC（鍵7）：程序計數(shù)器PC預置控制端，當LDPC=1時，將B[7..0]總線數(shù)據(jù)裝入程序計數(shù)器PC；當LDPC=0時，程序計數(shù)器PC處于計數(shù)自動工作狀態(tài)，對T4進行計數(shù)；T4（鍵8）：程序計數(shù)器PC的計數(shù)時鐘CLK，鍵8按動兩次產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖。通過B[7..0]設(shè)置程序計數(shù)器的預加載數(shù)據(jù)。當LDPC=0時，觀察程序計數(shù)器自動加1的功能；當LDPC=1時，觀察程序計數(shù)器加載輸出情況，示例操作：1）所有鍵置0，鍵2/1輸入A5；按鍵5PC計數(shù)器清0（010）；2）連續(xù)按動鍵8,可以從數(shù)碼8/7上看到AR的輸出，即PC值；3）按鍵6’1’，選通直接輸出總線上的數(shù)據(jù)A5作為PC值，按鍵8,產(chǎn)生一個脈沖上升沿，即可看到AR（顯示在數(shù)碼8/7）的輸出為A5；4）使鍵6=0，仍選通PC計數(shù)器輸出，這時鍵2/1輸入86,按鍵7產(chǎn)生一個上升脈沖（010），即用LDPC將86加載進PC計數(shù)器；5）連續(xù)按動鍵8，可以發(fā)現(xiàn)AR的輸出在86上累加輸出：86、87、88等。任務二按照圖3,對程序計數(shù)器原理圖進行編輯、輸入電路，采用LPM庫中的原件lpm_latch鎖存器、lpm_counter計數(shù)器和lpm_bustri總線三態(tài)輸出緩沖器進行設(shè)計，選擇模式0。鍵1、鍵2輸入8位地址數(shù)據(jù)，鍵3?8分別作為RST、PC_CLK、LOAD_PC、INPUT_B、PC_B、AR_CLK；D1?D8顯示輸入的地址數(shù)據(jù)，數(shù)碼管1、2顯示地址鎖存器的輸出數(shù)據(jù)AR[7..0]。對輸入原理圖進行編譯、引腳定義，并下載到試驗臺進行硬件驗證。五、實驗波形圖：六、實驗結(jié)果（實驗課后題目）實驗五、微控制器實驗3：微控制器組成實驗一、實驗內(nèi)容微控制器實驗3：微控制器組成實驗二、實驗原理微程序控制電路是CPU控制器的核心電路，控制產(chǎn)生指令執(zhí)行時各部件協(xié)調(diào)工作所需的所有控制信號，以及下一步指令的地址。微程序控制器的組成如圖所示，主要由三個部分組成，分別是微指令控制電路、微地址寄存器和微指令存儲器lpm_rom。其中微指令控制電路用組合電路對指令中的I[7..2]、操作臺控制信號SWA和SWB的狀態(tài)、狀態(tài)寄存器的輸出狀態(tài)FC、FZ，產(chǎn)生微地址變化的控制信號，實現(xiàn)對微地址控制；微地址寄存器控制電路的基本輸入信號是微指令存儲器的下地址字段M[6..1]，同時還受微指令控制電路的輸出信號SE[6..1]和復位信號RST的控制，輸出下一個微指令的地址；控制存儲器由FPGA中的LPM_ROM構(gòu)成，輸出21位控制信號。在24位控制信號中，微命令信號為18位，微地址信號6位。在T3時刻將打入微地址寄存器uA的內(nèi)容，即為下一條微指令地址。當T4時刻進行測試判別時，轉(zhuǎn)移邏輯滿足條件后輸出地負脈沖，通過強制端將某一觸發(fā)器置為“1”狀態(tài)，完成地址修改。微程序控制器中的微控制代碼可以通過對FPGA中的LPM_ROM的配置進行輸入，通過編輯LPM_ROM.mif文件來修改微控制代碼。詳細情況可參考LPM_ROM的配置方法。微指令控制電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。Q)PIN173PIN_3PIN_4PIN6PIN_239PIN_240JjnAQQQQnn2rt內(nèi)-固-寸PIN_2PIN_238PIN_237PIN_236PIN_235PIN_234PIN_233(2)-SE[5]ISE[4]I，SE[3]PIN_18PIN_17PIN_16PIN15PIN_14PIN_13(3)74139I0PIN233IINPUTVCCI1PIN_23「PIN_237RD_RPIN~2384LDRIINPUT

VCC1INPUTI_VCCINPUTVCCY10NA1Y11NB1Y12NA2Y13NB2Y20NG1NY21NG2NY22NY23NJ::inst2:4DECODER74139I2PIN_23PIN2361—INPUTI_VCC一INPUTVCCRS_BPIN239I—INPUTVCCY10NA1Y11NB1Y12NA2Y13NB2Y20NG1NY21NG2NY22NY23NA■I_相12：4DECODER.IRPIN240I_INPUTVCCn0t?inst9三、實驗任務:nOTv^-1\NOT>^OUTPUT「LDR0inst/-Pl^1nJTv>-1sNp^OUTPUT'LDR1||辿6nOYvy--Pl^2I\Nl>^OUTPUT/IDRcinst8~-PI^3inst5OUTPUTR2_BPIN121）掌握微控制器的工作原理和構(gòu)成原理；2）掌握微程序的編寫、輸入，觀察微程序的運行四、實驗過程：1）微指令才控制電路實驗參考實驗示例：/CMPUT_EXPMT/CH4_Expt/DEMO_410_uC/SE5_1下載se5_1.sof到實驗臺，或輸入圖中的微指令控制電路，并按照圖中的說明鎖定引腳。編譯、下載到實驗系統(tǒng)中，選擇實驗臺工作模式No.1.鍵盤/現(xiàn)實定義如下：一（1）鍵1、鍵2輸入6位