Основы построения программных средств.
Содержание.
1. Задание………………………………………………………………………......2
2. Введение……………………………………………………………………...…..4
3. Теоретическая часть……………………….......................................................5
4. Экспериментальная часть…………………………………………………….11
4.1. Описание программы……………………………….………………….......11
4.2. Программа функционирования на языке Ассемблера ASM 85…….…….13
4.3. Электрическая принципиальная схема……………………………..……..14
5. Вывод………………………………………………………………………...…..15
6. Список литературы………………...…………………………………………..17
Задание:
Описание структуры и функционирования и системы команд принятого в работе МП, описание работы минимального состава МП системы, составление на базе этого материала структурной схемы заданной МП системы, разработка принципиальной схемы, разработка ПО МП системы, сопутствующие расчеты.
Задача:
Требуется разработать электрическую принципиальную схему и программу функционирования на языке Ассемблер ASM 8085 для управляющей микропроцессорной системы, состоящей из:
• микропроцессора- 1821 ВМ85;
• буферного регистра младшего адреса - 588 ИР1;
• постоянного запоминающего устройства - 573 РФ5;
• периферийной большой интегральной схемы - 1821 РУ55;
• дешифратора адресов портов - логические микросхемы - НЕ
• исполнительных элементов и органов управления.
|
|
|
Исполнительными элементом в данном задании являются логическая микросхема, типом которого является 1522АА16.Кнопка нормально разомкнутая, предназначена для запуска программы на проверку микросхемы .Если микросхема не проходит проверку, то загорается светодиод «Брак»,если проходит проверку, то загорается «Годен» .
Введение.
Проблема широкого использования вычислительных средств в различных сферах человеческой деятельности долгое время оставалась нерешенной. Даже разработка и освоение производства больших интегральных схем (БИС) не оказали вначале сколько-нибудь значительного влияния на изменение ситуации. Это объясняется тем, что для практических применений требуется большое разнообразие устройств управлении обработки данных, т.е. необходим выпуск широкого ассортимента отдельных типов БИС.
Поиски новых путей решения данной проблемы привели к созданию программируемой БИС, которая сочетает в себе дешевизну стандартного изделия серийного производства и гибкость универсального использования.
Первый МП был выпущен фирмой Intel в 1971 г. Тогда фирма изготовила и реализовала 4-разрядные МП 4004 и 8-разрядные МП 8008. В 1974 г. Пришла очередь МП 8080, который обрабатывает 8-разрядные слова и имеет 16-разрядные адресную шину и указатель стека. Его улучшенным вариантом является МП Intel 8085, в котором содержатся генератор тактовых импульсов, система управления и устройство определения приоритете прерываний, интеграция которых снижает число составляющих микропроцессорную систему ИС.
|
|
|
Сведения о внутреннем устройстве МП необходимы для получения ясного представления о функционировании микропроцессорных систем. Приведем основные данные об устройстве 8-разрядного процессора фирмы Intel 8085, как о типичном представителе широко распространенного семейства микропроцессоров указанной фирмы.
Микропроцессор Intel 8085 работает также с единственным уровнем питающего напряжения +5 В . Он использует те же команды, что и МП Intel 8085, что делает оба устройства совместимыми. Наконец, Intel 8085 имеет две дополнительные команды, располагая таким образом, большими возможностями благодаря содержащимся в нем дополнительным аппаратным средствам.
Теоретическая часть.
Большинство микропроцессорных систем имеет магистрально – модульную структуру, в которой отдельные устройства (модули), входящие в состав системы, обмениваются информацией по общей системной шине- магистрали. Микропроцессорная система представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, главным образом микропроцессорных. Под микропроцессором понимаем программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс цифровой обработки информации и управления им и построенное, как правило, на одной БИС.
|
|
|
МП 8085 фирмы Intel.На рис.1 представлена упрощенная структура МП 8085, который имеет следующие функциональные узлы:
· арифметико-логическое устройство;
· аккумулятор;
· регистр признаков;
· регистр команд;
· дешифратор команд и шифратор машинных циклов;
· блок регистров общего назначения (B,C,D,E,H,L) регистров W,Z, указателя стека SP, программно счетчика РС и регистра адреса со схемой инкремента/декремента;
· буфер адреса (А8…А15);
· буфер адреса/данных (AD0…AD7);
· блоки синхронизации и управления;
· блок управления прерываниями;
· блок последовательного ввода и вывода.
Аккумулятор соединен с шиной данных и арифметико-логическим устройством (АЛУ). АЛУ выполняет все преобразования данных.
Аккумулятор – 8-разрядный программно- доступный регистр данных, предназначенный для хранения результатов операций АЛУ или данных при вводе/выводе.
|
|
|
Временный регистр обеспечивает другой вход АЛУ. Этот регистр недоступен программисту и управляется автоматически схемой управления микропроцессора.
Регистр признаков представляет собой набор триггеров, которые показывают определенные характеристики результата самой последней операции, выполненной АЛУ.
8-разрядный регистр команд используется для хранения выбранной команды для дешифратора команд и шифратора машинных циклов.
Рис.1
Дешифратор команд и шифратор машинных циклов осуществляют дешифрацию кодов команд, поступающих из регистра команд, и установку счетчиков шифратора машинных циклов в соответствии с этими кодами.
Блок регистров предназначен для хранения и выдачи различной информации, участвующей в процессе выполнения команд.
Буфер старших разрядов адреса представляет собой 8-разрядный выходной формирователь с тремя состояниями.
Буфер адреса/данных представляет собой 8-разрядный формирователь с тремя состояниями, предназначенный для младших разрядов адреса, либо приема/выдачи данных. В первом тактовом периоде машинного цикла буфером адреса/данных выводятся 8 младших разрядов адреса, во втором и третьем периодах производится ввод или вывод информации, т.е. эти разряды являются шиной данных.
Блок синхронизации и управления обеспечивает внутреннюю синхронизацию микропроцессора от встроенного тактового генератора. Возбуждаемая частота внутренними схемами делится на 2 и используется для синхронизации узлов как самого МП, так и внешних устройств системы с использованием вывода С.
Синхронизация работы отдельных блоков компьютера осуществляется с помощью генератора тактовых импульсов, или тактового генератора. Обработка команды занимает несколько периодов тактового генератора. Выборка команды, её декодирование и выполнение распадаются на несколько временных интервалов. Каждый из этих интервалов, включающих один или более периодов тактового генератора, представляют собой машинный цикл, а совокупное время выборки, декодирования и выполнения образует командный цикл, или цикл выполнения команды.
Блок управления прерываниями переключает МП с выполнения одной программы на другую с помощью сигналов прерывания.
Блок последовательного ввода/вывода управляется командой RIM при вводе последовательных данных и командой SIM при выводе.
Дешифраторы – устройства, которых при каждой комбинации входных переменных формируется единичный сигнал только на одном выходе. Если входные переменные представить как двоичную запись чисел, то логическая единица формируется на том выходе, номер которого соответствует десятичной записи того ж числа. Входы дешифраторов часто называют адресными, так как их сигналы характеризуют номер провода (адреса), на котором появится сигнал. Дешифраторы, кроме адресных, часто имеют разрешающий (управляющий, стробирующий) вход.
В работе использовалась периферийная БИС 1821 РУ55. В периферийной большой интегральной схеме находятся точки контакта между устройствами ввода/вывода и МП, они называются портами. Через него осуществляется контакт микропроцессорной системы с внешним миром. В периферийной большой интегральной схеме происходит преобразование информации с тех языков и тех скоростей, на которых работает микропроцессор, к тем, которые воспринимает человек или другая, связанная система. Устройство ввода получает из внешнего мира данные и команды, которые поступают в ПЗУ. Устройство вывода получает вычисленные результаты и передает их человеку-оператору или другой системе, в моей курсовой работе вычисленные результаты передаются светодиодному индикатору, на котором высвечиваются символы.
В данной курсовой работе используется ПЗУ 573 РФ5.Постоянное запоминающее устройство служит для хранения констант и стандартных (неизменяемых) программ. В постоянное запоминающее устройство обычно записывают программы начальной инициализации (загрузки) систем, текстовые и диагностические программы и другое служебное программное обеспечение, которое не меняется в процессе эксплуатации систем. В микропроцессорных системах, управляющими определенными объектами с использованием фиксированных или редко изменяемых программ, для их хранения также используют постоянное запоминающее устройство (память ROM - Read - Only memory) или репрограммируемое запоминающее устройство (память EEPROM- Electrically Erased Programmable Read - Only memory или флэш-память).
Периферийная БИС имеет 3 порта (А,В,С). Они имеют свои адреса, так что к одному МП может быть подключено несколько устройств ввода/вывода. В моей работе к порту А большой интегральной схемы присоединяются входы проверяемой микросхемы, его выходы ко входу порта В.
Для индикации работоспособности микросхемы используем 2 светодиода, которые подключим к порту С .Каждый светодиод работает на прямом напряжении 2,5В и токе 10 мА. Поэтому чтобы светодиод горел необходимо последовательно с ним подключить резистивный элемент сопротивлением 250 Ом (на схеме R22 и R23). На светодиод подается напряжение +5В, следовательно, по нему проходил ток на вывод порта А нужно подать напряжение 0 В (что соответствует 0). Если на вывод подать 1 (+5В), то из-за отсутствия разности потенциалов, будет отсутствовать ток и светодиод погаснет.
Для начала работы программы используем нормально разомкнутую кнопку , которую подключим к порту B. Информацию с порта B нам необходимо прочитать и проанализировать. Для этого к кнопке подается напряжение +5В. Если кнопка нормально разомкнута, то на входе мы получим 0, и программа не будет выполняться дальше. Продолжение программы функционирования последует за замыканием кнопки. Резисторы R20 и R21 необходимы, чтобы схема не сгорела. (R21 = 10 кОм, R22 = 10 кОм).
Основы построения программных средств.
Язык, который понимает МП, называется машинным языком. Поскольку МП имеют дело только с цифровыми сигналами, команды машинного языка представляют собой двоичные коды. МП распознает конкретную группу кодов, которая называется системой команд данного МП.
Человеку нелегко пользоваться машинным языком, поскольку, например, неясен смысл кода 0011 1100 (3С). Можно заменить код каждой команды коротким именем, называемым мнемоническим. Например, код 3С для МП 8085 означает «увеличивать содержимое регистра А» и его имя – INR A. Мнемоника оказывается гораздо проще для запоминания, чем машинные коды. Программы, написанные с использованием мнемонических обозначений, называются программами на языке ассемблера.
Несмотря на то, что язык Ассемблера удобнее, чем машинный язык, на нем все же трудно писать сложные программы. Для упрощения программирования разработаны языки высокого уровня. Транслирующие программы, которые переводят программу, написанную на языке высокого уровня, на машинный язык, называются компиляторами. Наиболее удобными для программиста являются языки высокого уровня. Однако для перевода написанных программ на машинный язык в памяти микро- ЭВМ необходимо хранить длинные транслирующие программы. Машинные программы, получаемые трансляцией с языков высокого уровня, менее эффективны также и в смысле обеспечиваемой скорости выполнения предписываемых действий, и по степени использования памяти. Та же самая программа, написанная на языке Ассемблера, обычно выполняется быстрее и занимает меньше места в ЗУ. В ситуациях, когда программа должна выполняться как можно быстрее или должна занимать меньше места в памяти, язык Ассемблера является самым подходящим. Программирование на языке Ассемблера полезно и в плане обучения, поскольку дает наилучшее представление о том, как работает конкретная МП система.
Экспериментальная часть
Описание программы
1) М1: IN 12 H
ANI A, 80 H
JZ M1
Проверяем состояние кнопки, считывая информацию с порта B (12 Н). Кнопка нормально разомкнута, т.е. на входе мы будем иметь 0. И до тех пор, пока мы не получим 1 (т.е. не замкнем кнопку), наша программа не будет работать. Для этого информацию с порта B (00000000) мы будем сравнивать с числом 80 Н (в двоичной системе – 10000000), с учетом схемы подсоединения кнопки. Оператор ANI исключает наличие нуля в разряде D1. Чтобы продолжить программу, необходимо замкнуть кнопку.
2) MVI A, 00 H
OUT 11 H
Загружаем в аккумулятор код соответствующий значению 00Н (00000000) и отправляем в порт А (11 Н).
3) IN 12 H
АNI A, 3F H
JNZ L2
Принимаем сигнал на порте B c проверяемого МК. Информацию с порта B мы будем сравнивать с числом 3F Н (00111111) , если на входе порта В имеем 00 Н то мы проходим метку, если нет то идем по метке L2 .
4) MVI A, 3F H
OUT 11 H
Загружаем в аккумулятор код соответствующий значению 3FН (00111111) и отправляем в порт А (11 Н).
5) IN 12 H
АNI A, 00 H
JNZ L2 :
Принимаем сигнал на порте B c проверяемого МК. Информацию с порта B мы будем сравнивать с числом 00 Н (00000000) , если да то мы проходим метку, если нет то идем по метке L2 .
6)MVI A, 01 H
OUT 13 H
HLT
Загружаем в аккумулятор код соответствующий значению 01Н (00000001 загорается лампочка «Годен») и отправляем в порт C (13 Н). Конец программы.
7) L2 MVI A, 02 H
OUT 13 H
HLT
Попадаем с метки L2. Загружаем в аккумулятор код соответствующий значению 02Н (00000010- загорается лампочка «Брак»), и отправляем в порт C (13 Н). Конец программы.
Программа функционирования на языке Ассемблера ASM 85 управляющей МП системы.
М1: IN 12 H
ANI A, 80 H
JZ M1
MVI A, 00 H
OUT 11 H
IN 12 H
АNI A, 3F H
JNZ L2
MVI A, 3F H
OUT 11 H
IN 12 H
АNI A, 00 H
JNZ L2
MVI 01 H
OUT 13 H
HLT
L2: MVI 02H
OUT 13 H
HLT
Электрическая принципиальная схема
Вывод.
Целью нашей курсовой работы является разработка электрической принципиальной схемы и программы функционирования на языке Ассемблера ASM 85 управляющей микропроцессорной системы.
Компьютерная программа — последовательность инструкций, предназначенная для исполнения устройством управления вычислительной машины.
Набор команд, которые распознает МП 8085, запрограммировано в конструкции кристалла. Команды микропроцессора 8085 представляют одним, двумя и тремя байтами. Многобайтные команды размещаются в последовательных ячейках памяти (адрес первого байта команды является адресом всей команды). Чем больше байт в команде, тем больше времени затрачивается для ее выборки из памяти.
Система команд МП 8085 ограничена узким кругом простых команд. Прямые арифметические действия этого мп сводятся к сложению и вычитанию. При построении с помощью простых команд последовательных операций микропроцессор приобретает большие возможности. Программа, дающая возможность выразить сложную функцию через простые, называется алгоритмом. Выполнение алгоритма по соответствующей программе для конкретного мп производится посредством операций записи или считывания. Каждая операция записи/чтения выполняется в течение машинного цикла.
Микропроцессор Intel 8085 имеет две команды ввода-вывода: «IN» и «OUT» , каждая из которых занимает два байта. Первый байт содержит код операции, второй – номер порта ввода-вывода. Команда IN «port_name» загружает в аккумулятор один байт из порта ввода-вывода, указанного в команде «IN». А команда «OUT», наоборот, выводит из аккумулятора один байт в порт ввода-вывода, определяемый командой «OUT».
Режим пошагового выполнения программ дает возможность выполнять программу команда за командой с анализом на каждом шаге состояния процессора.
МП считывает из памяти команды последовательно одну ячейку за другой, выполняя указанные действия. Исключения возникают тогда, когда встречается команда перехода, обращения к подпрограмме или возврата из нее. Другим исключением является пример сигнала прерывания. Любое из этих событий приводит к тому, что микропроцессор прерывает последовательную обработку команд и начинает выполнение команд совсем с другого адреса.
Система команд МП 8085 ограничена узким кругом простых команд. В данной работе инструкции для микропроцессора написаны на языке ассемблера. Через транслятор код программы транслируется на машинный язык. Язык ассемблера не является каким либо конкретным языком программирования. Каждый микропроцессор имеет свой собственный ассемблер. В проделанной работе рассматривался язык ассемблера микропроцессора 8085.
Список литературы.
1. Ю.Б. Томус, И.П. Ситдикова, Н.В. Бухарова. Микропроцессорные средства и системы. Учебное пособие. Альметьевск: Изд-во Альметьевского нефтяного института; 1999, 80 с.
2. Д.В. Пузанков, Е.К. Александров, Р.И. Грушвицкий. Микропроцессорные системы: Учебное пособие для вузов – СПб.: Политехника, 2002. – 935 с.
3. Р. Токхайм. Микропроцессоры. Курс и упражнения: энергоиздат, 1988 – 336 с.
4. В.Г. Майоров, А.И. Гаврилов. Практический курс программирования микропроцессорных систем. – М.: Машиностроение. 1989. – 272 с.
5. Данилов И.А., Иванов П.М.. Общая электротехника с основами электроники. Учебное пособие. Издательство Высшая школа, Москва, 2000 г.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 252; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!