1、微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（版本 0.1）余有靈 副教授控制科學(xué)與工程系2007 年 12月 11日說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書是依據(jù)西安唐都科教儀器公司的產(chǎn)品手冊(cè)編制，在實(shí)驗(yàn)中心相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)工作人員的幫助下完成的，在此表示感謝。本次實(shí)驗(yàn)包括兩個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。任意完成其中一個(gè)即可。但嚴(yán)重建議都完成兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn) 5-1 8254定時(shí)計(jì)數(shù)器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 掌握8254 的工作方式及應(yīng)用編程。(2) 掌握8254 的典型應(yīng)用電路接法。2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC微機(jī)一臺(tái)、TD-PIT+ 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1) 計(jì)數(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。編寫程序，應(yīng)用 8254 的計(jì)數(shù)功能，用開關(guān)模擬計(jì)數(shù)，使每當(dāng)按動(dòng) KK1-五次后，產(chǎn)生

2、一次計(jì)數(shù)中斷，并在屏幕上顯示一個(gè)字符5(2) 定時(shí)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。編寫程序，應(yīng)用 8254 的定時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)一個(gè)秒表計(jì)時(shí)并在屏幕上顯示。4 實(shí)驗(yàn)原理8254是Intel8253 8253具有更優(yōu)良的性能。8254具有以下基本功能：(1) 有 3 個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器；(2) 每個(gè)計(jì)數(shù)器可按二進(jìn)制或十進(jìn)制（）計(jì)數(shù)；(3) 每個(gè)計(jì)數(shù)器可編程工作于6種不同工作方式；(4) 8254每個(gè)計(jì)數(shù)器允許的最高計(jì)數(shù)頻率為10MHz 8253為2MHz(5) 8254有讀回命令（8253容外，還可以讀出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容。(6) 計(jì)數(shù)脈沖可以是有規(guī)律的時(shí)鐘信號(hào)，也可以是隨機(jī)信號(hào)。計(jì)數(shù)初值公式為、其中 fCLKi是輸入時(shí)

3、鐘脈沖的頻率，fOUTi是輸出波形的頻率。圖 5-1 是 8254 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖和引腳圖，它是由與 CPU 的接口、內(nèi)部控制電路和三個(gè)計(jì)數(shù)器組成。8254的工作方式如下述：(1) 方式0：計(jì)數(shù)到0 結(jié)束輸出正躍變信號(hào)方式。(2) 方式1：硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)方式。(3) 方式2：頻率發(fā)生器方式。(4) 方式3：方波發(fā)生器。(5) 方式4：軟件觸發(fā)選通方式。(6) 方式5：硬件觸發(fā)選通方式。圖 5-1 8254 的內(nèi)部接口和引腳表 5-1 8254 的方式控制字格式實(shí)驗(yàn)步驟如下。e) 運(yùn)行程序，看數(shù)據(jù)燈顯示是否正確。8254 定時(shí)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)代碼 輸出1Hz;* 根據(jù)查看端口資源修改下列符號(hào)值*IOY

4、0EQU 9C00HMY8254_MODEEQU IOY0+03H*4 ;8254 控制寄存器端口地址STACK1 SEGMENT STACKDW 256 DUP(?)STACK1 ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV DX,MY8254_MODEMOV AL,0B6H;初始化 8254 工作方式;計(jì)數(shù)器 ，方式3OUT DX,ALMOV DX,MY8254_COUNT2MOV AL,64H;裝入計(jì)數(shù)初值;100 分頻OUT DX,ALMOV AL,00HOUT DX,ALMOV DX,MY8254_MODEMOV AL,36H;初始化8254 工作

5、方式;計(jì)數(shù)器0，方式3OUT DX,ALMOV DX,MY8254_COUNT0MOV AL,00H裝入計(jì)數(shù)初值;18432 分頻OUT DX,ALMOV AL,48HOUT DX,ALQUIT: MOV AX,4C00HINT 21H;結(jié)束程序退出CODE ENDSEND START(2) 計(jì)數(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)編寫程序，將8254 的計(jì)數(shù)器 0 設(shè)置為方式3，計(jì)數(shù)值為十進(jìn)制5，用微動(dòng)開關(guān)KK1-作為CLK0 時(shí)鐘，OUT0 連接INTR當(dāng)KK1-按動(dòng) 5 次后產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，在屏幕上顯示字符“5”。參考程序流程如圖 5-3 所示。單元中GATE0已經(jīng)連接了一個(gè)上拉電阻，所以GATE0不用連接。圖 5-

6、3 8254計(jì)數(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)參考程序流程圖實(shí)驗(yàn)步驟如下。a) 確認(rèn)從PC機(jī)引出的兩根扁平電纜已經(jīng)連接在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上。b) 首先運(yùn)行CHECK程序，查看I/O空間始地址。c) 利用查出的地址編寫程序，然后編譯鏈接。d) 參考圖5-4所示連接實(shí)驗(yàn)線路。e) KK1- 5次后屏幕顯示字符5”。f) 可以改變計(jì)數(shù)初值，從而實(shí)現(xiàn)不同要求的計(jì)數(shù)。MY8254_MODEEQU IOY0+03H*4 ;8254 控制寄存器端口地址DATA SEGMENTSTR1DB COUNT: $ ;顯示的字符串DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE, DS:DATASTART: MOV AX,

7、DATAMOV DS, AXCLIMOV DX, PCI_INTCSRSUB DX, 19HIN AL, DXMOV DX,PCI_INTCSRMOV AX,1F00HOUT DX, AX初始化 PCI 卡中斷控制寄存器;向 PCI_INTCSR 中寫入003F1F00HADD DX, 2MOV AX, 003FHOUT DX, AXMOV AX,0000H;替換 INTR 的中斷矢量MOV ES, AXMOV DI, INTR_IVADDMOV AX, ES:DIMOV IP_BAK,AXMOV AX, OFFSET MYISRMOV ES:DI,AX;保存INTR 原中斷處理程序入口偏移地

8、址;設(shè)置當(dāng)前中斷處理程序入口偏移地址ADD DI,2MOV AX, ES:DIMOV CS_BAK,AXMOV AX, SEG MYISRMOV ES:DI,AX;保存INTR 原中斷處理程序入口段地址;設(shè)置當(dāng)前中斷處理程序入口段地址MOV DX, INTR_OCW1 ;設(shè)置中斷屏蔽寄存器，打開INTR 的屏蔽位IN AL, DXMOV IM_BAK, ALAND AL, INTR_IMOUT DX, AL;保存INTR 原中斷屏蔽字;顯示字符串STIMOV DX,OFFSET STR1MOV AH,9INT 21HMOV DX,MY8254_MODEMOV AL,10H;初始化 8254 工

9、作方式;計(jì)數(shù)器 ，方式 0OUT DX,ALMOV DX,MY8254_COUNT0MOV AL, 4;裝入計(jì)數(shù)初值OUT DX, ALWAIT1: MOV AH,1;判斷是否有按鍵按下INT 16HJZ WAIT1;QUIT: CLIMOV DX,PCI_INTCSRMOV AX, 0000HOUT DX, AX;恢復(fù) PCI 卡中斷控制寄存器MOV AX, 0000HMOV ES, AX;恢復(fù)INTR 原中斷矢量MOV DI, INTR_IVADDMOV AX, IP_BAKMOV ES:DI,AXADD DI, 2MOV AX, CS_BAKMOV ES:DI,AX;恢復(fù)INTR 原中斷

10、處理程序入口偏移地址;恢復(fù)INTR 原中斷處理程序入口段地址;恢復(fù) INTR 原中斷屏蔽寄存器的屏蔽字MOV DX,INTR_OCW1MOV AL, IM_BAKOUT DX, ALSTIMOV AX,4C00HINT 21H;返回到 DOSMYISR PROC NEAR;中斷處理程序 MYISRMOV AL, 35HMOV AH, 0EHINT 10HMOV AL, 20HINT 10HMOV DX,MY8254_COUNT0MOV AL, 4;重裝計(jì)數(shù)初值OUT DX, ALOVER: MOV DX,PCI_INTCSRSUB DX, 19H;清 PCI 卡中斷控制寄存器標(biāo)志位IN AL,

11、 DXMOV DX, PCI_INTCSRADD DX, 2MOV AX, 003FHOUT DX, AXMOV DX,I NTR_OCW2 ;向 PC 機(jī)內(nèi)部 8259 發(fā)送中斷結(jié)束命令MOV AL, 20HOUT DX, ALMOV AL, 20HOUT 20H, ALIRETMYISR ENDPCODE ENDSEND START實(shí)驗(yàn) 5-2 8259中斷控制器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 學(xué)習(xí)中斷控制器8259的工作原理。(2) 掌握可編程控制器8259的應(yīng)用編程方法。2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC微機(jī)一臺(tái)、TD-PIT+ 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1) 利用 PC 機(jī)給實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分配的中斷線，設(shè)計(jì)一

12、個(gè)單中斷應(yīng)用。使用單次脈沖模擬中斷產(chǎn)生。編寫中斷處理程序，在顯示器屏幕上顯示一個(gè)字符。(2) 利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上8259控制器對(duì)擴(kuò)展系統(tǒng)總線上的中斷線INTR進(jìn)8259控制器的IR0和IR1中斷請(qǐng)求進(jìn)行處理。4 實(shí)驗(yàn)原理(1) 8259控制器的介紹中斷控制器 8259A 是 Intel 公司專為控制優(yōu)先級(jí)中斷而設(shè)計(jì)開發(fā)的芯片。它將中斷源優(yōu)先級(jí)排隊(duì)、辨別中斷源以及提供中斷矢量的電路集于一片中，因此無(wú)需附加任何電路，只需對(duì)8259A進(jìn)行編程，就可以管理8級(jí)中斷，并選擇優(yōu)先模式和中斷請(qǐng)求方式，即中斷結(jié)構(gòu)可以由用戶編程來(lái)設(shè)定。同時(shí)，在不需增加其他電路的情況下，通過(guò)多片8259A的級(jí)連，能構(gòu)成多達(dá)64級(jí)的矢

13、量中斷系統(tǒng)。它的管理功能包括：a) 記錄各級(jí)中斷源請(qǐng)求；b) 判別優(yōu)先級(jí)，確定是否響應(yīng)和響應(yīng)哪一級(jí)中斷；c) 響應(yīng)中斷時(shí)，向 CPU 傳送中斷類型號(hào)。8259A 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳如圖5-5所示。8259A 的命令共有 7 個(gè)，一類是初始化命令字，另一類是操作命令。8259A的編程就是根據(jù)應(yīng)用需要將初始化命令字ICW1-ICW4和操作命令字OCW1- OCW3 分別寫入初始化命令寄存器組和操作命令寄存器組。ICW1-ICW4 各命令字格式如圖 5-6 所示，OCW1-OCW3 各命令字格式如圖5-7 OCW1用于設(shè)置中斷屏蔽操作字，OCW2用于設(shè)置優(yōu)先級(jí)循環(huán)方式和中斷結(jié)束方式的操作命令字，OCW

14、3 用于設(shè)置和撤銷特殊屏蔽方式、設(shè)置中斷查詢方式以及設(shè)置對(duì)8259內(nèi)部寄存器的讀出命令。圖 5-6（a） ICW1格式圖 5-6（） ICW2 格式圖 5-6（） ICW3 格式圖 5-6 （）ICW4 格式圖 5-7 OCW命令字格式(2) 8259寄存器及命令的控制訪問(wèn)在硬件系統(tǒng)中，8259利用 A0 來(lái)尋址不同的寄存器和命令字。對(duì)寄存器和命令的訪問(wèn)控制如表5-4所示。表 5-4 8259寄存器及命令的控制訪問(wèn)(3) PC微機(jī)系統(tǒng)中的 8259在 80 x86系列 PC8259A中斷控制器，經(jīng)級(jí)連可以管理15級(jí)硬件中斷，但其中部分中斷號(hào)已經(jīng)被系統(tǒng)硬件占用，具體使用情況如表5-5 8259A

15、 8259使用020H和021H 0A0H和0A1H8259的中斷請(qǐng)求信號(hào)均采用上升沿觸發(fā)，采用全嵌套方式，優(yōu)先級(jí)的排列次序?yàn)?0級(jí)最高，依次為1級(jí)、8級(jí)15級(jí)，然后是 37級(jí)。在擴(kuò)展系統(tǒng)總線上的INTR對(duì)應(yīng)的中斷線就是PC機(jī)保留中斷其中的一表 5-5 PC 微機(jī)系統(tǒng)中的硬件中斷5 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明及步驟(1) 中斷查詢方式應(yīng)用實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)要求使用這種方法編寫程序處理實(shí)驗(yàn)單元8259 IR0 和 IR1 請(qǐng)求的中斷，IR0 IR0 1”以示中斷到來(lái)。IR0 和 IR1 圖 5-10 參考實(shí)驗(yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)步驟如下：選信號(hào)對(duì)應(yīng)的I/O 端口始地址。c) 參考實(shí)驗(yàn)流程圖編寫程序，注意使用正確的端口地址，然后編譯

16、鏈接。d) 參考實(shí)驗(yàn)接線圖連接實(shí)驗(yàn)線路。e) 運(yùn)行程序，按動(dòng)、KK1+按鍵，觀察中斷響應(yīng)是否正常。8259 中斷查詢方式應(yīng)用實(shí)驗(yàn)代碼;* 根據(jù)查看端口資源修改下列符號(hào)值*IOY0EQU 9C00H;片選IOY0對(duì)應(yīng)的端口始地址;* *MY8259_ICW1 EQU IOY0+00H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259 的ICW1 端口地址MY8259_ICW2 EQU IOY0+04H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259 的ICW2 端口地址MY8259_ICW3 EQU IOY0+04H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259 的ICW3 端口地址MY8259_ICW4 EQU IOY0+04H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259 的ICW4 端口地

17、址MY8259_OCW1 EQU IOY0+04H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW1端口地址MY8259_OCW2 EQU IOY0+00H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW2端口地址MY8259_OCW3 EQU IOY0+00H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW3端口地址STACK1 SEGMENT STACKDW 256 DUP(?)STACK1 ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV DX,MY8259_ICW1MOV AL,13H;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中 8259的 ICW1;邊沿觸發(fā)、單片、需要ICW4OUT DX, ALMOV DX,MY8259_ICW

18、2 ;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中 8259 的 ICW2MOV AL, 08HOUT DX, ALMOV DX,MY8259_ICW4MOV AL, 01H初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259 的 ICW4非自動(dòng)結(jié)束 EOIOUT DX, ALMOV DX,MY8259_OCW1 ;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259 的 OCW1MOV AL, 0FCHOUT DX, AL;打開 IR0 和 IR1 的屏蔽位QUERY: MOV AH,1;判斷是否有按鍵按下;有按鍵則退出INT 16HJNZ QUITMOV DX,MY8259_OCW3MOV AL, 0CHOUT DX, AL;向 8259 的 OCW3發(fā)送查詢命令I(lǐng)N AL, DX;讀出查詢字TEST AL, 80HJZ QUERY;判斷中斷是否已響應(yīng);沒有響應(yīng)則繼續(xù)查詢AND AL, 03HCMP AL, 00HJE IR0ISR;若為 IR0 請(qǐng)求，跳到IR0 處理程序;若為 IR1 請(qǐng)求，跳