微程序控制器實(shí)驗(yàn)

微程序控制器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模莆諘r(shí)序發(fā)生器的構(gòu)成原理。．掌握微程序控制器的構(gòu)成原理。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容．實(shí)驗(yàn)電路（1）時(shí)序發(fā)生器電路本實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)序電路見圖4.1。電路由一個(gè)500KHz晶振、2片GAL22V10、一片74LS390構(gòu)成，可產(chǎn)生兩級(jí)等間隔時(shí)序信號(hào)T1-T4、W1-W3，此中一個(gè)W由一輪T1-T4構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)微指令周期或硬連線控制器的一拍，而一輪W1-W3能夠履行硬連線控制器的一條機(jī)器指令。此外，供數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)使用的時(shí)鐘由MF經(jīng)一片74LS390分頻后產(chǎn)生。圖4.1時(shí)序信號(hào)發(fā)生器（2）微程序控制器電路圖4.2微程序控制器電路微地點(diǎn)轉(zhuǎn)移邏輯表達(dá)式:A5＝D5＝μA5；A4＝D4＝C?P2+μA4；A3＝D3＝IR7?P1+μA3；A2＝D2＝IR6?P1+SWC?P0+μA2；A1＝D1＝IR5?P1+SWB?P0+μA1；A0＝D0＝IR4?P1+SWA?P0+μA0。．一些重點(diǎn)技術(shù)（1）微指令格式圖4.3微指令格式（2）指令功能與格式名稱助記符加法ADDRd,Rs減法SUBRd,Rs邏輯ANDRd,Rs與存數(shù)STARd,[Rs]取數(shù)LDARd,[Rs]條件JCR3轉(zhuǎn)移停機(jī)STP輸出OUTRs

表4－1指令功能與格式功能指令格式IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR0Rd+Rs→Rd0000Rs1Rs0Rd1Rd0Rd-Rs→Rd0001Rs1Rs0Rd1Rd0Rd&Rs→Rd0010Rs1Rs0Rd1Rd0Rd→[Rs]0011Rs1Rs0Rd1Rd0[Rs]→Rd0100Rs1Rs0Rd1Rd0若C＝1，則010111××R3→PC暫停履行0110××××Rs→DBUS0111Rs1Rs0××（3）上述8條指令的微程序流程圖如圖4.4所示圖4.4微程序流程圖（4）微程序代碼表表4-2微程序代碼表微指令KTRRFWRFRRMWRMPR目前微地點(diǎn)000C1E06070B1D0D0E0A0203090405080F下一微地點(diǎn)081E06071E1D0D0E1D0203020405040F10P01................P1................1P2.................備用.................TJ.1...1..LDIR...1...1........1PC+1.................LDPC#.1...1.........1AR+1...........1..1..LDAR#.1...1...1..1....LDDR1.................LDDR2.................LDRi........1........SW_BUS#.11..11.11..11.1.RS_BUS#....1............ALU_BUS#.................RAM_BUS#..........1......CER#...1...1........1CEL#..1...1...1..1...LR/W#..0...0...1..0...Cn#.................M.................S0.................S1.................S2.................S3.................表4-2微程序代碼表(續(xù))微指令A(yù)DDSUBANDSTALDAJCSTPOUT目前微地點(diǎn)17下一微地點(diǎn)180F190F1A0F1B0F1C0F0F0F0F0FP0..............P1..............P2..........1...備用..............TJ............11LDIR..............PC+.1.11.11LDPC#...........1..AR+1..............LDAR#.....1.1.....LDDR.......LDDR21.1.1.........LDRi.1.1.1...1....SW_BUS#..............RS_BUS#......1.1..1.1ALU_BUS#.......RAM_BUS#.........1....CER#..............CEL#.......1.1....LR/W#......0.1....Cn#...1..........M.......S.0......S.0......S.0......S.0......注：后綴為＃的信號(hào)都是低電平有效信號(hào)，為了在控存ROM頂用“1”表示有效，這些信號(hào)在控制器中經(jīng)過反相后送往數(shù)據(jù)通路。．實(shí)驗(yàn)任務(wù)1）按實(shí)驗(yàn)要求，連結(jié)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電平開關(guān)K0－K15、時(shí)鐘信號(hào)源和微程序控制器。連結(jié)達(dá)成后應(yīng)認(rèn)真檢查一遍，而后才能夠加上電源。注意：本次實(shí)驗(yàn)只做微程序控制器自己的實(shí)驗(yàn)，故微程序控制器輸出的微命令信號(hào)與履行零件（數(shù)據(jù)通路）的連線不連結(jié)。（2）察看時(shí)序信號(hào)用雙蹤示波器觀察時(shí)序發(fā)生器的輸入、輸出信號(hào)：MF、T1－T4、W1－W3。比較相位關(guān)系，畫出其波形圖，并標(biāo)明出丈量所得的脈沖頻次（f）、周期(T)及脈寬tp）。察看時(shí)須將DB、DP開關(guān)置為0狀態(tài)。先按CLR#，而后按QD按鈕，則時(shí)序電路不斷地在運(yùn)轉(zhuǎn)，直到按CLR#按鈕為止。3）熟習(xí)微指令格式的定義，按此定義將圖4.4所示的所有微程序變換成二進(jìn)制代碼，并列表登記。此表請(qǐng)?jiān)陬A(yù)習(xí)時(shí)達(dá)成。4）控制臺(tái)操作的功能由SWC、SWB、SWA三個(gè)二進(jìn)制開關(guān)的狀態(tài)配合P0判斷來決定。用單拍（DP）方式履行控制臺(tái)操作微程序，察看鑒別字段和微地點(diǎn)指示燈的顯示，追蹤微指令的履行狀況，并與上表數(shù)據(jù)比較。5）深刻理解0FH微指令的功能和P1測試的狀態(tài)條件（IR7－IR4），用二進(jìn)制開關(guān)設(shè)置IR7－IR4的不一樣狀態(tài)，察看ADD至OUT八條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)微程序的微命令信號(hào)，特別是微地點(diǎn)轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)，并與上邊表格進(jìn)行比較。三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境軟件：WINXP、串口調(diào)試助手軟件硬件：1．微機(jī)1臺(tái)2．ＴＥＣ－５實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1臺(tái)3．?dāng)?shù)字雙蹤示波器1臺(tái)4．邏輯測試筆1支5．編程器公用四、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果．察看時(shí)序信號(hào)波形（1）接線表時(shí)序電路TJSKIP固定電平川地注意：接線表中的TJ是時(shí)序電路中的TJ，不是控制器中的TJ（該TJ由控制器產(chǎn)生，不可以接輸入信號(hào)），牢記勿接錯(cuò)。（2）時(shí)序信號(hào)的波形以下所示：按次序挨次是M,T1：T2，T3：T4，W1：W2，W3：．控制臺(tái)操作微指令編碼測試接線表以下：控制器CIR4IR5IR6IR7模擬開K0K1K2K3K4關(guān)時(shí)序電路TJSKIP固定電平川地控制臺(tái)微代碼在58C65的D0—D7輸出，D0是最低位，D7是最高位，CM0是最低字節(jié)，CM3是最高字節(jié)。D0—D7對(duì)應(yīng)于58C65的引腳11、12、13、15、16、17、18、19。關(guān)于控存的輸出，有相應(yīng)的32個(gè)指示燈指示。（1）寫儲(chǔ)存器WRM工作模式置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。置SWC=0、SWB=0、SWA=1，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于寫儲(chǔ)存器WRM工作模式。按CLR#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，微地點(diǎn)為00H，測得的微碼是00H00H00H48H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為09H，測得的微碼是00H08H84H04H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為04H，測得的微碼是01H08H00H05H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為05H，測得的微碼是00H00H44H04H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為04H。因?yàn)槲⒌攸c(diǎn)又返回04H，停止測試。（2）讀儲(chǔ)存器RRM工作模式置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。置SWC=0、SWB=1、SWA=0，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于讀儲(chǔ)存器RRM工作模式。按CLR#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，微地點(diǎn)為00H,測得的微碼是00H00H00H48H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為0AH，測得的微碼是00H08H80H02H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為02H，測得的微碼是03H40H04H03H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為03H，測得的微碼是00H00H40H02H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為02H。因?yàn)槲⒌攸c(diǎn)又返回02H，停止測試。（3）寫存放器WRF工作模式置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。置SWC=0SWA=1，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于寫存放器WRF工作模式。按CLR#初始狀態(tài)，微地點(diǎn)為00H,測得的微碼是00H00H00H48H

、SWB=1、按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為

0BH，測得的微碼是

00H08HA4H1DH

。按一次

QD

按鈕，微地點(diǎn)為1DH，測得的微碼是01H08H00H0DH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為0DH，測得的微碼是00H80H0CH0EH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為0EH，測得的微碼是00H0CH04H1DH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為1DH。因?yàn)槲⒌攸c(diǎn)又返回1DH，停止測試。（4）讀存放器RRF工作模式置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。置SWC=1、SWB=0、SWA=0，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于讀存放器工作模式。按CLR#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，微地點(diǎn)為00H,測得的微碼是00H00H00H48H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為0CH，測得的微碼是00H08HA4H1EH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為1EH，測得的微碼是01H08H00H06H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為06H，測得的微碼是00H80H08H07H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為07H，測得的微碼是00H10H04H1EH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為1EH。因?yàn)槲⒌攸c(diǎn)又返回1EH，停止測試。（5）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于PR工作模式置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。置SWC=0、SWB=0、SWA=0，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于PR工作模式。按CLR#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，微地點(diǎn)μA5－μA0為00H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為08H，測得的微碼是00H08H20H0FH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)為0FH，測得的微碼是00H80H08H90H。因?yàn)榇撕蟮奈⒋a與機(jī)器指令相關(guān)，停止測試。深刻理解0FH微指令的功能和P1測試的狀態(tài)條件（IR7－IR4），用二進(jìn)制開關(guān)設(shè)置IR7－IR4的不一樣狀態(tài)，察看ADD至OUT八條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)微程序的微命令信號(hào)，特別是微地點(diǎn)轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)。0FH微指令的功能是依據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC從儲(chǔ)存器取指令，送往指令存放器IR。0FH微指令的下一微指令地點(diǎn)是10H。可是，10H不過一個(gè)表面的下一微地點(diǎn)，因?yàn)樵撐⒅噶钪?/p>

P1=1

，所以實(shí)質(zhì)的微指令地點(diǎn)的低

4位要依據(jù)

IR7

—IR4

確立，實(shí)質(zhì)微地址為

10H+IR7IR6IR5IR4

。①置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。選擇SWC=0、SWB=0、SWA=0，按CLR#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，微地點(diǎn)是00H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成08H，微代碼為00H08H20H0FH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成0FH，微代碼為00H80H08H90H。令K4（IR7）=0，K3（IR6）=0，K2（IR5）=0，K1（IR4）=0，相當(dāng)于ADD指令的操作碼。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成10H，微代碼是(00H03H00H18H)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成18H，微代碼是(90H24H10H0FH)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)回到0FH。②置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。選擇SWC=0、SWB=0、SWA=0，按CLR#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，微地點(diǎn)是00H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成08H，微代碼為00H08H20H0FH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成0FH，微代碼為00H80H08H90H。令K4（IR7）=0，K3（IR6）=0，K2（IR5）=0，K1（IR4）=1，相當(dāng)于SUB指令的操作碼。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成11H，微代碼是(00H03H00H19H)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成19H，微代碼是(04H24H10H0FH)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)回到0FH。③置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。選擇SWC=0、SWB=0、SWA=0，按CLR#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，微地點(diǎn)是00H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成08H，微代碼為00H08H20H0FH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成0FH，微代碼為00H80H08H90H。令K4（IR7）=0，K3（IR6）=0，K2（IR5）=1，K1（IR4）=0，相當(dāng)于AND指令的操作碼。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成12H，微代碼是(00H03H00H1AH)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成1AH，微代碼是(B8H24H10H0FH)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)回到0FH。④置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。選擇SWC=0、SWB=0、SWA=0，按CLR#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，微地點(diǎn)是00H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成08H，微代碼為00H08H20H0FH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成0FH，微代碼為00H80H08H90H。令K4（IR7）=0，K3（IR6）=0，K2（IR5）=1，K1（IR4）=1，相當(dāng)于STA指令的操作碼。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成13H，微代碼是(00H11H80H1BH)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成1BH，微代碼是(01H20H10H0FH)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)回到0FH。⑤置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。選擇SWC=0、SWB=0、SWA=0，按CLR#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，微地點(diǎn)是00H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成08H，微代碼為00H08H20H0FH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成0FH，微代碼為00H80H08H90H。令K4（IR7）=0，K3（IR6）=1，K2（IR5）=0，K1（IR4）=0，相當(dāng)于LDA指令的操作碼。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成14H，微代碼是(00H10H80H1CH)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成1CH，微代碼是(00H44H10H0FH)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)回到0FH。⑥置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。選擇SWC=0、SWB=0、SWA=0，按CLR#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，微地點(diǎn)是00H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成08H，微代碼為00H08H20H0FH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成0FH，微代碼為00H80H08H90H。令K4（IR7）=0，K3（IR6）=1，K2（IR5）=0，K1（IR4）=1，相當(dāng)于JC指令的操作碼。按一次QD按鈕，微地址變成15H，微代碼是(00H00H11H0FH)。令K0（C）＝0。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成0FH，微代碼為00H80H08H90H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成15H。令K0（C）＝1，按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成1FH，微代碼是(00H10H20H0FH)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)回到0FH。⑦置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。選擇SWC=0、SWB=0、SWA=0，按CLR#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，微地點(diǎn)是00H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成08H，微代碼為00H08H20H0FH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成0FH，微代碼為00H80H08H90H。令K4（IR7）=0，K3（IR6）=1，K2（IR5）=1，K1（IR4）=0，相當(dāng)于STP指令的操作碼。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成16H，微代碼是(00H00H14H0FH)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)回到0FH。⑧置DP=1，DB=0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于單拍狀態(tài)。選擇SWC=0、SWB=0、SWA=0，按CLR#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，微地點(diǎn)是00H。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成08H，微代碼為00H08H20H0FH。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成0FH，微代碼為00H80H08H90H。令K4（IR7）=0，K3（IR6）=1，K2（IR5）=1，K1（IR4）=1，相當(dāng)于OUT指令的操作碼。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)變成17H，微代碼是(00H10H14H0FH)。按一次QD按鈕，微地點(diǎn)回到0FH。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與議論1）實(shí)驗(yàn)任務(wù)(２)結(jié)果議論：實(shí)驗(yàn)得出的波形圖以下所示：結(jié)論：丈量結(jié)果與理論值符合。（2）實(shí)驗(yàn)任務(wù)中的（4）和（5）所測的控制儲(chǔ)存器代碼以下表：微地點(diǎn)CM3CM2CM1CM000000000480100000000020340040303000040020401080005050000440406008008070