1、3.2微程序控制器實驗3.2.1實驗?zāi)康?1) 掌握微程序控制器的組成原理。(2) 掌握微程序的編制、寫入，觀察微程序的運行過程。3.2.2實驗設(shè)備pc機(jī)一臺，td-cma實驗系統(tǒng)一套。323實驗原理微程序控制器的基本任務(wù)是完成當(dāng)前指令的翻譯和執(zhí)行，即將當(dāng)前指令的功能轉(zhuǎn)換成可 以控制的硬件邏輯部件工作的微命令序列，完成數(shù)據(jù)傳送和各種處理操作。它的執(zhí)行方法就 是將控制各部件動作的微命令的集合進(jìn)行編碼，即將微命令的集合仿照機(jī)器指令一樣，用數(shù) 字代碼的形式表示,這種表示稱為微指令。這樣就可以用一個微指令序列表示一條機(jī)器指令, 這種微指令序列稱為微程序。微程序存儲在一種專用的存儲器中，稱為控制存儲器,

2、微程序 控制器原理框圖如圖321所示。指令寄存器ir 0p|學(xué)態(tài)條fu irl圖3-2-1微程序控制器組成原理框圖控制器是嚴(yán)格按照系統(tǒng)時序來工作的，因而時序控制對于控制器的設(shè)計是非常重要的, 從前面的實驗可以很清楚地了解時序電路的工作原理，本實驗所用的時序由時序單元來提 供，分為四拍ts1、ts2、ts3、ts4,時序單元的介紹見附錄2。微程序控制器的組成見圖3-2-2,其中控制存儲器采用3片2816的e2prom,具有掉電 保護(hù)功能，微命令寄存器18位，用兩片8d觸發(fā)器(273)和一片4d (175)觸發(fā)器組成。 微地址寄存器6位，用三片正沿觸發(fā)的雙d觸發(fā)器(74)組成，它們帶冇清“0”端和

3、預(yù)置 端。在不判別測試的情況廠t2時刻打入微地址寄存器的內(nèi)容即為下一條微指令地址。當(dāng) t4時刻進(jìn)行測試判別時，轉(zhuǎn)移邏輯滿足條件后輸出的負(fù)脈沖通過強(qiáng)置端將某一觸發(fā)器置為 “1”狀態(tài)，完成地址修改。x -do爸a»5?ooas : zoasosjis §!> sss一芒0奈： las q q9jj jissisis30soi2335呈一 v$ 82wsls圖3-2-2微程序控制器原理圖5=iovr ：svk> > > > > > > > > > > > > >' > >

4、 c/sccc (ccccc cccccc n d d d d m s mu md m v r-r-nr- la>>>>oldldsr- q-a'oaq 八 dv£zl - - - - - n i v v s h s 3 < < zv < 8 8 8 8 s _ m ua q d i.aoslsjscsixol他肚竺伽3.2.4實驗步驟1. 按圖3-2-10所示連接實驗線路，仔細(xì)查線無課后接通電源。如果有'滴'報警聲, 說明總線有競爭現(xiàn)象，應(yīng)關(guān)閉電源，檢查接線，直到錯誤排除。2. 對微控器進(jìn)行讀寫操作，分兩種情況：手動

5、讀寫和聯(lián)機(jī)讀寫。1）手動讀寫（1）手動對微控器進(jìn)行編程（寫） 將時序與操作臺單元的開關(guān)kk1置為'停止'檔，kk3置為'編程'檔，kk4置 為'控存'檔，kk5置為'置數(shù)'檔。 使用con單元的sd05sd00給出微地址，in單元給出低8位應(yīng)寫入的數(shù)據(jù)， 連續(xù)兩次按動時序與操作臺的開關(guān)st,將in單元的數(shù)據(jù)寫到該單元的低8位。 將時序與操作臺單元的開關(guān)kk5置為'加1'檔。 in單元給出中8位應(yīng)寫入的數(shù)據(jù)，連續(xù)兩次按動時序與操作臺的開關(guān)st,將in單 元的數(shù)據(jù)寫到該單元的中8位。in單元給出高8位應(yīng)寫入的數(shù)據(jù)，連續(xù)

6、兩次按動時序與操 作臺的開關(guān)st,將in單元的數(shù)據(jù)寫到該單元的高8位。 重復(fù)、四步，將表322的微代碼寫入2816芯片中。（2）手動對微控器進(jìn)行校驗（讀） 將時序與操作臺單元的開關(guān)kk1置為'停止'檔，kk3置為'校驗'檔，kk4置 為'控存'檔，kk5置為'置數(shù)'檔。 使用con單元的sd05sd00給出微地址，連續(xù)兩次按動時序與操作臺的開關(guān) st, mc單元的指數(shù)據(jù)指示燈m7m0顯示該單元的低8位。 將時序與操作臺單元的開關(guān)kk5置為'加1'檔。 連續(xù)兩次按動時序與操作臺的開關(guān)st, mc單元的指數(shù)據(jù)指示燈m1

7、5m8顯示 該單元的中8位，mc單元的指數(shù)據(jù)指示燈m23m16顯示該單元的高8位。 重復(fù)、四步，完成對微代碼的校驗。如果校驗出微代碼寫入錯誤，重 新寫入、校驗，直至確認(rèn)微指令的輸入無誤為止。2）聯(lián)機(jī)讀寫（1）將微程序?qū)懭胛募?lián)機(jī)軟件提供了微程序下載功能，以代替手動讀寫微控器，但微程序得以指定的格式寫 入到以txt為后綴的文件中，微程序的格式如下：微指令格式說明：$m xx xxxxxx't 微指令代碼十六進(jìn)制地址微指令標(biāo)卷女u$m if 112233,表示微指令的地址為1fh,微指令值為11h （高）、22h （中）、33h （低），本次實驗的微程序如下，其中分號'；'

8、為注釋符，分號后面的內(nèi)容在下載時將被忽 略掉。（2）寫入微程序用聯(lián)機(jī)軟件的“【轉(zhuǎn)儲】一【裝載】”功能將該格式 化txt）文件裝載入實驗系統(tǒng)。裝 入過程中，在軟件的輸出區(qū)的'結(jié)果'欄會顯示裝載信息，如當(dāng)前正在裝載的是機(jī)器指令還 是微指令，還剩多少條指令等。（3）校驗微程序選擇聯(lián)機(jī)軟件的“【轉(zhuǎn)儲】一【刷新指令區(qū)】”可以讀出下位機(jī)所有的機(jī)器指令和微指令, 并在指令區(qū)顯示。檢查微控器相應(yīng)地址單元的數(shù)據(jù)是否和表3-2-2中的|六進(jìn)制數(shù)據(jù)相同， 如果不同，則說明寫入操作失敗，應(yīng)重新寫入，可以通過聯(lián)機(jī)軟件單獨修改某個單元的微指 令，先用鼠標(biāo)左鍵單擊指令區(qū)的'微存'tab按鈕，

9、然后再單擊需修改單元的數(shù)據(jù)，此時 該單元變?yōu)榫庉嬁颍斎?位數(shù)據(jù)并冋車，編輯框消失，并以紅色顯示寫入的數(shù)據(jù)。;/ / ;/微控器實驗指令文件/;/;/by tangdu c0>,ltd/；/*;/* startof microcontro丄jler data * /$m 00 000001;nop$m 01 007070;con(ins)->ir, p<1>$m 04 002405;r0->b$m 05 04b201；a 加 b->r0$m 30 001404;r0->a$m 32 183001;in->r0$m 33 280401；r0->

10、;out$m 35 000035;nop;/* endof microcontroller data */3. 運行微程序運行時也分兩種情況：本機(jī)運行和聯(lián)機(jī)運行。1）本機(jī)運行 將時序與操作臺單元的開關(guān)kk1、kk3置為'運行'檔，按動con單元的clr按 鈕，將微地址寄存器（mar）清零，同時也將指令寄存器（1r）、alu單元的暫存器a和 暫存器b清零。 將時序與操作臺單元的開關(guān)kk2置為'單拍'檔，然后按動st按鈕，體會系統(tǒng)在 tl、t2、t3、t4節(jié)拍中各做的工作。t2節(jié)拍微控器將后續(xù)微地址（下條執(zhí)行的微指令的 地址）打入微地址寄存器，當(dāng)前微指令打入微指令寄

11、存器，并產(chǎn)生執(zhí)行部件相應(yīng)的控制信號; t3、t4節(jié)拍根據(jù)t2節(jié)拍產(chǎn)生的控制信號做出相應(yīng)的執(zhí)行動作，如果測試位有效，還要根 據(jù)機(jī)器指令及當(dāng)前微地址寄存器中的內(nèi)容進(jìn)行譯碼，使微程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的微地址入口，實現(xiàn) 微程序的分支。 按動con單元的clr按鈕，清微地址寄存器（mar）等，并將時序與單元的開關(guān) kk2置為'單步'檔。 置in單元數(shù)據(jù)為00100011,按動st按鈕，當(dāng)mc單元后續(xù)微地址顯示為000001 時，在con單元的sd27.sd20模擬給岀1n指令00100000并繼續(xù)單步執(zhí)行，當(dāng)mc單元 后續(xù)微地址顯示為000001時，說明當(dāng)前指令已執(zhí)行完；在con單元的sd27.

12、sd20給出 add指令00000000,該指令將會在下個t3被打入指令寄存器（ir）,它將r0中的數(shù)據(jù)和 其自身相加后送r0;接卜來在con單元的sd27.sd20給出out指令00110000并繼續(xù) 單步執(zhí)行，在mc單元后續(xù)微地址顯示為000001時，觀查out單元的顯示值是否為 olooolloo2）聯(lián)機(jī)運行聯(lián)機(jī)運行時，進(jìn)入軟件界面，在菜單上選擇【實驗】一【微控器實驗】，打開本實驗的 數(shù)據(jù)通路圖，也可以通過工具欄上的i、拉框打開數(shù)據(jù)通路圖，數(shù)據(jù)通路圖如圖3-2-8所示。將時序與操作臺單元的開關(guān)kk1、kk3置為'運行'檔，按動con單元的總清開關(guān)后, 按動軟件中單節(jié)拍按鈕，當(dāng)后續(xù)微地址（通路圖中