基于TDNCM++的模型机扩展8253定时计数器研究Word文档下载推荐.docx
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3.PC微机（或示波器）一台。
二.8253芯片构成及其原理
1．8253芯片引脚特性及外部连接
（1）8253的引脚分配图如图7.7-1所示
（2）芯片引脚说明
·
D7～D0为数据线
CS为片选信号，低电平有效
A0、A1用来选择三个计数器及控制寄存器
RD为读信号，低电平有效。
它控制8253送出数据或状态信息至CPU。
WR为写信号，低电平有效。
它控制把CPU输出的数据或命令信号写到8253。
CLKn、GATEn、OUTn分别为三个计数器的时钟、门控信号及输出端。
CS、A0、A1、RD、WR五个引脚的电平与8253操作关系如表7.7-1所示：
2．指令系统及微程序
（1）。
机器指令
$P0000
$P010A
$P02F0
$P0303
$P0444
$P05F0
$P0600
$P0760
$P0A16
（2）微程序指令
$M00018108
$M0101ED82
$M0200C050
$M0300A004
$M0400E0A0
$M0500E006
$M0600A007
$M0700E0A0
$M0801ED8A
$M0901ED8C
$M0A00A03B
$M0B018001
$M0C00203C
$M0D00A00E
$M0E01B60F
$M0F95EA25
$M1001ED83
$M1101ED85
$M1201ED8D
$M1301EDA6
$M14001001
$M15030401
$M16018016
$M173D9A01
$M18019201
$M1901A22A
$M1A01B22C
$M1B01A232
$M1C01A233
$M1D01A236
$M1E01EDB7
$M1F01EDB9
$M20009001
$M21028401
$M2205DB81
$M230180E4
$M24018001
$M2595AAA0
$M2600A027
$M2701BC28
$M2895EA29
$M2995AAA0
$M2A01B42B
$M2B959B41
$M2C01A42D
$M2D65AB6E
$M2E0D9A01
$M2F01AA30
$M300D8171
$M31959B41
$M32019A01
$M3301B435
$M3405DB81
$M35B99B41
$M360D9A01
$M3700E038
$M38011001
$M3900E03A
$M3A030201
$M3B070A08
$M3C068A09
（3）机器指令内容解释
LAD[0A],R00A单元中内容读至R0
$P010A
$P02F0
POUTR0，[03]R0的内容写至端口03
$P0303
$P0444
INR0置方波计数值
$P05F0
POUTR0，[00]R0的内容写至通道#0
$P0600
$P0760
HALT停机
$P0A16
（4）机器指令及微指令的描述格式为：
3.8253的工作方式：
方式0:
又称计数结束产生中断工作方式。
当程序将工作方式控制字写入控制字寄存器时,计数器的输出端OUT立即变为低电平。
在计数初值写入该计数器后,输出仍将保持为低电平。
当门控信号GATE为高电平时,计数器对输入端CLK的输入脉冲开始作减一计数,当计数器从初值减为0时,输出端OUT由低电平变为高电平,该输出信号可作为向CPU发出的中断请求信号。
方式1:
又称可编程单稳态工作方式。
功能是在GATE信号的上升沿作用下,输出端OUT产生一个负脉冲信号,负脉冲的宽度可由定时器的计数初值和时钟频率编程确定。
方式2:
又称频率发生器工作方式。
当程序将工作方式控制字写入控制字寄存器时,计数器的输出端OUT立即变为高电平。
在写入计数初值后,计数器对输入时钟CLK计数。
在计数过程中OUT保持不变,直到计数器从初值减为1时,输出OUT将变低,再经过一个CLK周期,OUT恢复为高电平,并按已设定的计数初值重新开始计数。
在需要产生某个脉冲信号或将某一个较高频率的脉冲信号分频为较低频率时,可使用8253的方式2。
方式3:
又称方波发生器工作方式。
方式3的工作类似于方式2,不同之处是方式3的输出OUT是方波。
方式4:
又称软件触发选通工作方式。
其功能是在输出OUT端隔一定时间产生一价目负脉冲。
与方式0不同的是,输出脉冲的宽度是固定的,但产生负脉冲所相隔时间是可编程的。
方式5:
又称硬件触发选通工作方式。
方式5的工作类似于方式4,不同之处是GATE信号的作用不同。
方式5的计数过程由GATE的上升沿触发,当计数结束时,OUT将输出一个CLK周期的低电平信号。
4.实验接线方法
（1）8253A芯片的CLK0引出插孔连分频输出插孔1MHZ。
（2）8253A的GATE0接+5V。
（3）8253A的OUT0接方波发生器的频率计上。
4．运行步骤
首先，参照图7.7-2，在教学实验系统中使用连接导线（排线）将模型计算机的各个部件连接在一起，构成一台完整的模型计算机。
连接图中凡是标有小圆圈的连线都是需要连接导线的，而未标小圆圈的连线是系统已经连接好的。
连接完成后，请仔细检查，以保证连接的正确性。
1.编写一段机器指令如下：
地址（二进制）内容（二进制）助记符说明
0000000000000000LAD[0A],R00A单元中内容读至R0
0000000100001010
0000001011110000POUTR0，[03]R0的内容写至端口03
0000001100000011
0000010001000100INR0置方波计数值
0000010111110000POUTR0，[00]R0的内容写至通道#0
0000011000000000
0000011101100000HALT停机
0000101000010110
其中，0A单元存放的数16H为8253的控制字，它的功能为：
选择计数器0，只读/写最低的有效字节，选择方式3，采用二进制。
INPUTDEVICE单元的开关置的数N为计数值,即输出是N个CLK脉冲的方波。
2.连线图部件解释及运行原理
MICRO-CONTROLLER：
微程序控制器
MAINMEM：
主存储器
ALUUNIT：
算术逻辑运算器
INPUTDEVICE：
输入设备
OUTPUTDEVICE：
输出设备
BUSUNIT：
数据总线
INSUNIT：
指令寄存器
LOGUNIT：
逻辑译码器
读取的机器指令存放在MAINMEM主存储器中，而微程序指令则存放在MICRO-CONTROLLER微程序控制器中，通过指令寄存器读取指令经过译码器解释到运算器中运行。
3．模型计算机的运行操作
1）打开实验系统的电源开关，点击图标CMPP，运行软件。
若联机正常后，将显示如
图1.4-3所示界面。
2）未联机正常，也可以进入软件界面，但是所有的菜单里的功能全是灰色不可用（除
“文件”及“端口”菜单），且指令区窗口中的数据也全以星号显示。
本软件的默认串口为1号串口，若通讯电缆连接到2号串口上，可进入“【端口】”菜单，选择2号串口，然后进行“【端口】-【端口测试】”，若还不正常，请确保打开系统电源及检查通讯电缆的连接。
具体排除故障见《使用手册》。
3）进入“【转储】--【转载】”，选择系统软件安装时在\CMPP\SAMPLE目录下的一个例程8253.TXT,点击“打开”后即进行装载。
此文件包含有上述设计的模型机要执行的机器指令程序及定义该机器指令系统的微程序。
4）装载完成后，选择“【运行】-【通路图】-【复杂模型机】”可打开一个对应的数据通路图。
5）在执行指令之前，要将实验系统右下角的CLR清零开关向上拨到0位再拨回1位，以将程序计数器和微地址寄存器清为零，使得程序可从零地址开始运行。
选择“【运行】－【单步微指令】”功能，每按动一次，系统运行一条微指令并在界面中
显示动态数据流及微地址等的变化，仔细观察运行过程，则可了解并掌握计算机的工作过程。
6）每按动一次“【运行】—【单步机器指令】”，则单步执行一条机器指令。
一条机器指
令对应一段微程序，每执行一条微指令时，计算机同时显示数据流，执行完这条机器指令对
应的所有微指令后则自动停止。
此时可以再继续单步执行下一条机器指令。
当模型计算机执行完一条指令后，PC微机则根据指令的执行过程，在屏幕上显示出其
数据流，图中各部件的有效控制信号则用高亮显示，并将下一条微指令代码显示在下方。
这
样就可以形象地看到一条指令的执行过程。
“【运行】—【单步微指令】”的功能是单步执行一条微指令，同时显示其数据流。
“【运行】—【连续运行】”，则连续运行全部程序，同时连续显示整个数据流。
当按动
“【运行】—【停止】”时才会停止执行，但不是立即停止，只有当一条机器指令运行
完后才会停止。
7）单步执行机器指令，并对照微程序指令与其表达意思，观察对应一条机器指令的一系列微操作的运行过程。
5．总结
通过这次的计算机组成原理的课程设计，我对计算机内部元件的工作原理有了进一步的了解与认识。
许多在课堂上没有听懂，没有学会的知识在课程设计的过程中暴露无遗，不过积极的方面是通过课程设计，我把这些知识上的明显漏洞给补上了。
在此次课程设计过程中，我们通过查阅资料，自学和与同学交流经验，并向老师请教等方式，综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼了实践能力，对我们的实际工作能力有了具体的训练和考察。
在给同学讲解的过程中，深刻理解了所学知识，也培养了我们团队合作的能力，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力，使我们充分体会到了创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
通过这次课程设计使我们懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，把以前所学过的知识重新温故。
这次课程设计终于顺利完成了，设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
设计结束了，从中我们也学到了不少知识.虽然计算机组成原理与体系结构的课程设计与学习已经结束,可我们学习之路并没有结束,我们会继续努力学习其相关的知识,以适应社会的发展与需要.这样才能真正成为一名合格的大学生。
东华理工大学信工学院
课程设计评分表
学生姓名：
班级：
学号：
课程设计题目：
基于TDNCM++的模型机扩展8253定时计数器研究
项目内容
满分
实评
选
题
能结合所学课程知识、有一定的能力训练。
符合选题要求
（5人一题）
10
工作量适中，难易度合理
能
力
水
平
能熟练应用所学知识，有一定查阅文献及运用文献资料能力
理论依据充分，数据准确，公式推导正确
能应用计算机软件进行编程、资料搜集录入、加工、排版、制图等
能体现创造性思维，或有独特见解
成
果
质
量
总体设计正确、合理，各项技术指标符合要求。
说明书综述简练完整，概念清楚、立论正确、技术用语准确、结论严谨合理；
分析处理科学、条理分明、语言流畅、结构严谨、版面清晰
设计说明书栏目齐全、合理，符号统一、编号齐全。
格式、绘图、表格、插图等规范准确，符合国家标准
有一定篇幅，字符数不少于5000
总分
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