擴(kuò)展8251試驗(yàn)指導(dǎo)書

擴(kuò)展8251串行口實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解可編程串行接口芯片8251的根本工作原理與工作方式。2、掌握8251的編程方法，熟悉其各種使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容聯(lián)機(jī)下載程序和微程序，運(yùn)行這些程序，觀察和記錄運(yùn)行結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、ZY15Comp12BB計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)2、排線假設(shè)干，DB-9串口線一套3、PC機(jī)一臺(tái)4、8251擴(kuò)展板一個(gè)四、實(shí)驗(yàn)原理1、8251芯片引腳特性及外部連接〔1〕8251的引腳分配圖如圖1所示：

圖18251芯片引腳說明〔2〕外部連接說明數(shù)據(jù)引腳D7－D0連到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線顯示局部引腳D7－D0連到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線引腳接至高位地址MP16、MP17譯碼出的一位〔本實(shí)驗(yàn)連線圖接的是Y2〕A0引腳接至地址總線〔DATABUS〕的A0引腳接至RD，接至WE、A0、、五個(gè)引腳的電平與8251操作關(guān)系如表1所示：表18251功能表CSRDWR功能0001CPU從8251A讀數(shù)據(jù)0101CPU從8251A讀狀態(tài)0010CPU寫數(shù)據(jù)到8251A0110CPU寫命令到8251A1xxxUSART總線浮空12、擴(kuò)展板原理8251擴(kuò)展板的原理圖見附件2〔1〕由圖可見擴(kuò)展板上有8251芯片局部，晶振電路〔產(chǎn)生1.8432Mhz的時(shí)鐘〕，分頻電路〔實(shí)現(xiàn)12分頻〕，MAX232把UASRT的TxD和RxD端TTL/COMS電平〔0～5V〕轉(zhuǎn)換成RS－232的電平〔+10～－10V〕，顯示局部，DB－9插座用于連接pc機(jī)的串口?！?〕開關(guān)S0是自發(fā)自收開關(guān)，撥到上面是斷開；開關(guān)S1是與pc通信開關(guān)，撥到下面是斷開?！?〕自發(fā)自收實(shí)驗(yàn)時(shí)斷開S1，接通S0。8251在初始化完成之后TxRDY變?yōu)楦唠娖健Ｈ缓缶涂梢韵?251發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)。8251在接收到一個(gè)數(shù)據(jù)之后將數(shù)據(jù)放入發(fā)送緩沖區(qū)，又由發(fā)送緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)經(jīng)過S0開關(guān)送到接收緩沖區(qū)，接收緩沖區(qū)在接收到一個(gè)數(shù)據(jù)之后RxDRY變?yōu)楦唠娖?，用這個(gè)高電平觸發(fā)顯示局部的373芯片11腳，以便顯示發(fā)送的數(shù)據(jù)，并可以通過聯(lián)機(jī)軟件〔見附件1〕觀察接收到的數(shù)據(jù)?！?〕與pc機(jī)通信實(shí)驗(yàn)斷開S0，接通S1。8251在初始化完成之后TxRDY變?yōu)楦唠娖?。然后就可以?251發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)。8251在接收到一個(gè)數(shù)據(jù)之后將數(shù)據(jù)放入發(fā)送緩沖區(qū)，又由發(fā)送緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)經(jīng)過MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換并將數(shù)據(jù)發(fā)送到pc機(jī)，在pc機(jī)上通過串口調(diào)試助手〔見附件3〕來顯示接收到的數(shù)據(jù)。又可通過串口調(diào)試助手向8251發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，通過聯(lián)機(jī)軟件觀察接收到的數(shù)據(jù)。3、為本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩條指令〔1〕端口讀指令助記符CIN D，R0指令格式1110RID其中第一字節(jié)前四位為操作碼，D為端口地址，其功能是將端口地址為D的端口內(nèi)容寫入至存放器Ri中?！?〕端口寫指令助記符COUT Ri,D指令格式1111RID其功能是將Ri存放器中的內(nèi)容寫至以D為端口地址的端口中。兩條指令的微程序流程可設(shè)計(jì)為：

根據(jù)以上的微程序流程圖編寫微程序，見表2。表2新增微指令表微地址S3∽CNRDM17M16ABPuA5∽u(yù)A016進(jìn)制代碼3100000001111011011010101001EDAA3700000001111011011011100101EDB95200000000111000000010101100E02B530000000100010000000000010110017100000000111000000011101000E03A72000000110000001000000001030201五、實(shí)驗(yàn)步驟1、本實(shí)驗(yàn)的指令系統(tǒng)在復(fù)雜模型機(jī)的指令系統(tǒng)根底上，用CIN和COUT兩條指令代替RRC和RLC指令得到的。下面是實(shí)驗(yàn)程序：地址內(nèi)容助記符0000LDR0,[50]；015002F0COUTR0,[01]；03010400LDR0,[51]；055106F0COUTR0,[01]；以上八步為空操作07010800LDR0,[50]；;取50H單元的值送入R009500AF0COUTR0,[01]；;將R0的內(nèi)容送到01端口，進(jìn)行復(fù)位。0B010C00LDR0,[51]；;取51H單元的值送入R00D510EF0COUTR0,[01]；將R0的內(nèi)容送到01端口，寫方式命令。0F011000LDR0,[52]；取52H單元的值送入R0115212F0COUTR0,[01]；將R0的內(nèi)容送到01端口，寫工作命令。13011400LDR0,[53]；取53H單元的值送入R0155316F0COUTR0,[00]；將R0的內(nèi)容送到00端口，寫數(shù)據(jù)。170018E1CIN[00],R1；將00端口的內(nèi)容送到R1，即讀數(shù)據(jù)。19001A60；停機(jī)5065；50H單元放復(fù)位命令514E；51H單元放方式命令5237；52H單元放工作命令5358；53H單元放發(fā)送的數(shù)據(jù)在上面的程序中，首先給8251寫空操作，再給8251初始化，采用異步通信，數(shù)據(jù)格式采用8位數(shù)據(jù)位，一位停止位，無校驗(yàn)位，波特率因子是16，然后將存儲(chǔ)單元53H的數(shù)據(jù)送給8251〔地址端口為00H〕。自發(fā)自收實(shí)驗(yàn)用擴(kuò)展板上的發(fā)光二極管來顯示或用聯(lián)機(jī)軟件的調(diào)試界面中的存放器R2來觀察，與pc機(jī)通信用聯(lián)機(jī)軟件的調(diào)試界面中的存放器R2來觀察。2、按照?qǐng)D2連線，檢查無誤后接通電源?！矆D中箭頭表示需要接線的地方，接總線和控制信號(hào)時(shí)要注意上下位一一對(duì)應(yīng)，可用彩排線的顏色來進(jìn)行區(qū)分。本實(shí)驗(yàn)中，接線時(shí)要特別注意VCC和GND的方向，不能接反，以免燒壞芯片〕3、聯(lián)機(jī)下載程序和微程序使用聯(lián)機(jī)軟件的文件分別裝載將實(shí)驗(yàn)程序和微程序下載到實(shí)驗(yàn)箱中，并用軟件的讀出功能進(jìn)行檢查。本實(shí)驗(yàn)參考程序?qū)?yīng)的文件名為“8251.TXT”〔聯(lián)機(jī)軟件圖參看附見2〕。4、運(yùn)行程序1〕、運(yùn)行與pc機(jī)通信程序A、使CONTROLUNIT的開關(guān)SP05處于“NORM”狀態(tài)，SP06處于“RUN”狀態(tài)，SIGNALUNIT中的SP03為“STEP”狀態(tài)，SP04為“RUN”狀態(tài)，SWITCH單元的開關(guān)SWB、SWA為“11”，將8251擴(kuò)展板的S0開關(guān)撥到上面，使8251的第3腳〔RXD〕與第19腳〔TXD〕斷開，將S1開關(guān)撥到上面接通與pc機(jī)的通信線。B、撥動(dòng)SWITCH單元的清0開關(guān)CLR〔101〕，微地址存放器清零，程序計(jì)數(shù)器清零，程序首址為00H。C、單步運(yùn)行指令，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊聯(lián)機(jī)軟件的“調(diào)試”的控制版面中的“StepM[F2]”按鈕進(jìn)行操作〔見附件1〕，并對(duì)照其數(shù)據(jù)流圖觀測(cè)程序的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)單步運(yùn)行到向8251發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)后，發(fā)送緩沖區(qū)向pc機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，通過串口調(diào)試助手軟件觀察接受到的數(shù)據(jù)〔注意：軟件參數(shù)設(shè)置要與8251初始化一致〕。接著通過串口調(diào)試助手向8251發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，執(zhí)行下一條讀取指令，通過聯(lián)機(jī)軟件觀察存放器R1的值是否與pc發(fā)送的一致。2〕、運(yùn)行自發(fā)自收程序A、將8251擴(kuò)展板的S0開關(guān)撥到下面，使8251的第3腳〔RXD〕與第19腳〔TXD〕接通，將S1開關(guān)撥到下面斷開與pc機(jī)的通信線。B、撥動(dòng)SWITCH單元的清0開關(guān)CLR〔101〕，微地址存放器清零，程序計(jì)數(shù)器清零，程序首址為00H。C、單步運(yùn)行指令，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊聯(lián)機(jī)軟件的“調(diào)試”的控制版面中的“StepM[F2]”按鈕或“RUN[F9]”進(jìn)行操作〔見附件1〕，并對(duì)照其數(shù)據(jù)流圖觀測(cè)程序的運(yùn)行狀態(tài)。點(diǎn)擊按鈕“RUN[F9]”運(yùn)行時(shí)，想要暫停時(shí)可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“Stop[Ctrl＋S]”按鈕。D、初始化后，當(dāng)單步運(yùn)行到向8251發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)后，接受緩沖區(qū)接受到發(fā)送緩沖區(qū)發(fā)送來的數(shù)據(jù)，顯示局部顯示發(fā)送的數(shù)據(jù)，執(zhí)行下一調(diào)指令通過讀取接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)到存放器R1中，觀察接受緩沖區(qū)接受到的數(shù)據(jù)是否與發(fā)送的數(shù)據(jù)相同。圖28251實(shí)驗(yàn)接線圖六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)中觀察到的結(jié)果詳細(xì)記錄，并進(jìn)行分析。七、實(shí)驗(yàn)思考題1、試說明USART8251A的方式命令字、工作狀態(tài)字和狀態(tài)字的格式與含義以及它們之間的關(guān)系。2、在對(duì)8251進(jìn)行編程時(shí)，應(yīng)按什么順序向它的命令口寫命令字？八、附件附件1聯(lián)機(jī)軟件的調(diào)試界面附件2原理圖：附件3串口調(diào)試助手界面：HUBEI