Требования к знаниям и умениям учащихся

ЦИФРОВЫЕ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА

 

Лабораторный практикум

для учащихся специальностей

2-45 01 33 – Сети телекоммуникаций

2-45 01 32 – Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения

 

В 4 частях

 

Часть 4

 

Минск

УДК 81.332

ББК 32.97

Ц75

Рекомендовано к изданию

кафедрой инфокоммуникационных технологий

07.04 2014 г., протокол № 10

 

Составители:

В. И. Богородов, преподаватель высшей категории кафедры инфокоммуникационных технологий;

Н. М. Новикова, преподаватель первой категории кафедры инфокоммуникационных технологий

 

Рецензент

Е. В. Новиков, профессор кафедры инфокоммуникационных технологий, канд. техн. наук

Ц75

Цифровые и микропроцессорные устрой­ства: лабораторный практикум для учащихся специально­стей 2-45 01 33 – Сети телекоммуникаций, 2-45 01 32 – Си­стемы радиосвязи, радиовещания и телевидения. В 4 ч. Ч.4 / сост. В. И. Богородов, Н. М. Новикова. – Минск: ВГКС, 2014. – 104 с. ISBN   Приводятся методические указания к лабораторным работам № 12…20 по микропроцессорной технике, в которых рассматриваются основы программирования простых восьмиразрядных микропроцессоров с применением симулятора Sim8085 и 16-разрядных микроконтроллеров dsPIC33F в интегрированной среде MPLAB IDE. Предназначено для учащихся и преподавателей колледжа.   УДК 81.332 ББК 32.97

© Учреждение образования

«Высший государственный

колледж связи», 2014

ВВЕДЕНИЕ

 

В четвертой части лабораторного практикума приводятся методические указания к лабораторным работам № 12…20 по микропроцессорной технике. Рассматривается методика составления программ на языке Ассемблер для простых восьмиразрядных микропроцессоров (МП) их выполнения на симуляторе МП Sim8085, а также методика составления приложений на языках Ассемблер и С для программирования микроконтроллеров dsPIC33F и их выполнения в интегрированной среде MPLAB IDE (версия 8.89) на учебном стенде НТЦ-31.000.

В работе по подготовке лабораторного практикума принимала участие преподаватель первой категории кафедры ИКТ Новикова Н. М., которая составила методические указания к лабораторным работам № 19, 20.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
СОСТАВЛЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ И ЦИКЛИЧЕСКИХ ПРОГРАММ НА ЯЗЫКЕ АССЕМБЛЕР

Цель работы

 

1 Изучить приемы программирования последовательных и циклических вычислительных процессов в микропроцессорных системах (МПС), построенных на МП Intel 8085A.

2 Приобрести практические навыки составления линейных и циклических программ на языке Ассемблер для МП Intel 8085A.

Подготовка к выполнению работы

 

1 Повторить по [1] систему команд МП Intel 8085A, форматы данных и команд, способы адресации.

2 Изучить по [1] примеры составления линейной программы инвертирования содержимого ячейки памяти и циклической программы суммирования однобайтных двоичных чисел на языке Ассемблер.

3 Изучить пример составления линейной программы, рассмотренный в методических указаниях к данной лабораторной работе.

4 Подготовить ответы на вопросы для самоконтроля.

5 Подготовить заготовку отчета (см. содержание отчета).

Вопросы для самоконтроля

 

1 Поясните, как формируется адрес следующей команды в линейных программах?

2 Поясните, как формируется адрес следующей команды в циклических программах при выполнении команд условных переходов на примере команды JNZ 201A h, если условие перехода выполняется либо не выполняется?

3 Поясните, что понимают под способом адресации? Укажите, какие способы адресации используются в МП Intel 8085A и поясните их сущность?

4 Укажите выполняемую операцию, способы адресации, формат, число циклов и тактов, машинный код, а также действия МП в каждом машинном цикле для следующих команд:

 

а) MOV C,D;	б) ANA M;	в) SUB 10 h;
г) MVI A, 10 h;	д) JZ 2010 h;	е) CALL 201B h;
ж) CALL 2025 h;	з) RET;	и) CNC 201F h;
и) LXI B, 2100 h.

 

Порядок выполнения работы

1 Проверка подготовки учащихся к занятию по вопросам для самоконтроля в виде фронтального или программированного опроса.

2 Выполнить индивидуальное задание № 12.1 Составить схему алгоритма и программу линейного вычислительного процесса на языке Ассемблер для МП Intel 8085A, которая реализует последовательности арифметических или логических операций согласно варианту, заданному в таблице 12.1 (номер варианта выбирается в зависимости от номера учащегося в списке подгруппы учебного журнала группы, т. е. от номера рабочего места).

 

Таблица 12.1 – Исходные данные к индивидуальному заданию № 12.1

 

№ варианта	Последовательность операций	Значения операндов (P = 16)
(A)	(B)	(C)	(D)	(E)	(M1)	(M2)
	M2 = 2((C) + (D)) – (M1)	–	–		1A	–		–
	M1 = (B̅) ˅ (A) ˄ (M2)			–	–	–	–	F0
	M2 = ((M1) – (A)): 2 + 15 h		–	–	–	–		–
	M1 = (C̅) ˅ (M2)) ˄ (A)	2D	–	E1	–	–	–
	M2 = (D) – 2 (M1) + 10 h	–	–	–		–		–
	M1 = (E̅) ⊕ (A) ()		–	–	–	1F	–
	M2 = ((C) – (A)): 4 – (M1)		–	2D	–	–		–
	M1 = (D̅) ˄ ((A) ⊕ (M2))	1E	–	–		–	–	A0
	M2 = 4((D) – (M1)) + (A)		–	–	0A	–		–

 

 

Окончание таблицы 12.1

 

	M1 = ((B) ⊕ (D̅)) ˄ ()	–		–		–	–	2F
	M2 = (A) + ((M1) – (D)): 2		–	–		–	1A	–
	M1 = (B) ˄ (A) ⊕ ()		–	–		–	–	FE
	M2 = 2((M1) – (B)) + (A)	1E	1A	–	–	–	2B	–
	M1 = (C̅) ⊕ (M2) ˄ (A)		–		–	–	–
15*	M2 = ((B) ⊕ ()) ˄ (A) + 02 h		2C	–	–	–	0F	–
Примечания 1 M1 – ячейка памяти по адресу 2020 h. 2 M2 – ячейка памяти по адресу 2021 h. 3 Начальный адрес программы 2000 h. 4 Для варианта №15* приведен пример в методических указаниях.

 

2.1 Составить алгоритм решения задачи. При этом следует помнить, что в МП Intel 8085A арифметическое умножение и деление на 2 выполняется с помощью команд сдвига влево через перенос RAL и вправо через перенос RAR соответственно.

2.2 Составить программу на языке Ассемблер в виде таблицы (таблица 12.2).

 

Таблица 12.2 – Линейная программа на языке Ассемблер к индивидуальному заданию № 12.1

 

Адрес	Метка	Команда	Операнд	Машинный код	Комментарий

 

2.3 Определить ожидаемый результат вычисления. Для этого при выполнении арифметических операций следует подставить в заданное уравнение значения переменных в десятичной системе счисления и выполнить указанные арифметические операции в десятичной системе счисления. Порядок расчета и ожидаемый результат записать в отчет в десятичной и шестнадцатеричной системах счисления.

Логические операции следует выполнять в двоичной системе счисления поразрядно, при этом следует помнить, что логические операции обладают приоритетом. Порядок расчета и ожидаемый результат записать в отчет в двоичной и шестнадцатеричной системах счисления (см. пример в методических указаниях к данной лабораторной работе).

3 Выполнить индивидуальное задание № 12.2 Составить программу циклического вычислительного процесса на языке Ассемблер для МП Intel 8085A по заданному алгоритму, которая реализует умножение двух восьмиразрядных двоичных чисел без учета знака (кодовое умножение) согласно варианту, заданному в таблице 12.3. Начальный адрес программы 2000 h.

 

Таблица 12.3 – Исходные данные к индивидуальному заданию № 12.2

 

Номер варианта	Значения операндов (P = 16)	Номер варианта	Значения операндов (P = 16)
(DE)	(A)	(DE)	(A)
	00A3	B2		00C3	5B
	00B4	C3		00B3
	00D5			00D2	A3
	00E6			00B1
	00F1	DA		00C1
	00D4			00D1
	00B2			00E1

 

Пусть множимое хранится в паре регистров DE, где оно занимает младший регистр E, старший регистр D пары регистров установлен в нуль. Множитель хранится в аккумуляторе A. 16-разрядное произведение будем формировать в паре регистров HL. Счетчик числа повторений цикла организуем на регистре B.

Процесс умножения организуем следующим образом. Будем анализировать разряды множителя, начиная с его старшего разряда. Поэтому частичные произведения будут формироваться, начиная со старшего частичного произведения. Накопление суммы частичных произведений будем производить в паре регистров HL, т.е. к содержимому предварительно сброшенной в нуль пары регистров HL вначале прибавим восьмое частичное произведение. Затем, сдвинув на один разряд влево содержимое пары регистров HL, прибавим седьмое частичное произведение и так далее, пока не будут просуммированы все частичные произведения.

Таким образом, процесс умножения носит циклический характер. Цикл, содержащий операции сдвига влево содержимого пары регистров HL, формирования и прибавления к содержимому пары регистров HL очередного частичного произведения, должен быть повторен восемь раз. Алгоритм решения задачи представлен на рисунке 12.1.

Блок 1(рисунок 12.1) производит загрузку множимого в пару регистров DE и множителя в регистр A. Блок 2 производит загрузку нулевого значения в пару регистров HL. Блок 3 устанавливает в регистре B (счетчике циклов) начальное значение 8. Блок 4 производит сдвиг на один разряд влево содержимого пары регистров HL (команды DAD HL). Эта операция выполняется путем удвоения содержимого пары регистров: HL (HL) + (HL). Блок 5 предназначен для анализа очередного разряда множителя. Для этого содержимое аккумулятора сдвигается влево, в результате чего очередной разряд множителя пересылается в триггер T_C регистра признаков. Блок 6 производит разветвление (условный переход) по содержимому триггера перехода T_C. При (T_C) = 1 в блоке 7 выполняется операция суммирования множимого к сумме предыдущих частичных произведений в паре регистров HL (команда DAD DE). При (T_C) = 0 операция суммирования не выполняется, по команде условного перехода JNC M1 осуществляется переход к команде блока 8. Блок 8 производит вычитание единицы из содержимого регистра B, после чего блок 9 выполняет условный переход по содержимому триггера нуля T_Z регистра признаков. Если (T_Z) = 0 (содержимое регистра B не равно нулю), то команда условного перехода JNZ M2 производит переход к команде блока 4, вызывая очередное повторение выполнения тела цикла. Если (T_Z) = 1 (содержимое регистра B равно нулю), то происходит выход из цикла и переход к очередной команде.

3.1Составить циклическую программу умножения восьмиразрядных двоичных чисел на языке Ассемблер в форме таблицы 12.2.

3.2 Определить время выполнения операции умножения для тактовой частоты равной 4 МГц. Для этого определить количество тактов, требуемое для однократного прохождения цикла алгоритма и полученный результат умножить на восемь. Суммарное число тактов умножить на длительность тактового периода (0,25 мкс).

4 Ответить на контрольные вопросы.

5 Оформить отчет и сдать зачет.

 

Содержание отчета

 

Отчет должен содержать:

1 Наименование и цель лабораторной работы.

2 Выполненные индивидуальные задания № 12.1, 12.2 (условия, алгоритмы и программы).

3 Расчет ожидаемого результата выполнения линейной программы.

4 Расчет времени выполнения операции умножения двух восьмиразрядных двоичных чисел.

5 Ответы на контрольные вопросы.

 

Контрольные вопросы

 

1 Поясните, как проверить переполнение разрядной сетки при выполнении операции суммирования в МП Intel 8085A?

2 Поясните, как умножить на два в МП Intel 8085A?

3 Поясните, как выполнить суммирование двух 16-разрядных двоичных чисел в МП Intel 8085A? Укажите необходимую команду и ее особенности.

 

 

Рисунок 12.1 – Схема алгоритма кодового умножения восьмиразрядных двоичных чисел

 

 

Требования к знаниям и умениям учащихся

В результате выполнения лабораторной работы учащийся должен знать:

– систему команд МП Intel 8085A (К1821BM85A);

– приемы составления линейных и циклических программ.

Должен уметь:

– составлять линейные и циклические программы для простых восьмиразрядных МП на языке Ассемблер;

– расшифровывать команды МП Intel 8085A;

– определять время выполнения программы.

 

Методические указания

 

Рассмотрим пример составления алгоритма, программы на языке Ассемблер и расчета ожидаемого результата для варианта № 15* индивидуального задания № 12.1 (таблица 12.1).

1 Составим алгоритм решения задачи (рисунок 12.2).

 

 

A ← (A) ⊕ (B)

A ← (A) ˄ (C)

С ← (A)

A ← (M)

A ← ()

A ← (A) + 02 h

M ← (A)

Начало

Останов

Ввод исх. данных

 

Рисунок 12.2 – Схема алгоритма решения задачи к варианту № 15* индивидуального задания № 12.1

 

2 Составим программу решения задачи на языке Ассемблер
(таблица 12.4).

 

Таблица 12. 4 – Пример линейной программы на языке Ассемблер к варианту № 15* индивидуального задания № 12.1

 

Адрес	Метка	Команда	Операнд	Машинный код	Комментарий
		MVI	A, 51 h	3E 51	; A ← 51 h
		MVI	D, 2C h	06 2C	; B ← 2C h
		LXI	HL, 2020 h	21 20 20	; HL ← 2020 h
		MVI	M, 0Fh	36 0F	; M ← 0F h
200А		MOV	C, A	4F	; C ← (A)
200B		MOV	A, M	7E	; A ← (M)
200C		CMA		2F	; A ← ()
200D		XRA	B	A8	; A ← (A) ⊕ (B)
200E		ANA	C	A1	; A ← (A) ˄ (C)
200F		ADI	02 h	C6 02	; A ← (A) + 02 h
		STA	2021 h	32 21 20	; М ← (A)
		HLT			; Останов
Примечание –При загрузке исходных данных в ячейку памяти (ЯП) рекомендуется использовать косвенную адресацию, а при загрузке результата решения задачи – прямую.

3 Вычислим ожидаемый результат операции. Для удобства введем следующие обозначения: () ⊕ (B) = X₁; X₁ ˄ (A) = X₂.

(M1) = 0F(16) = 0000 1111(2) ⊕ () = F0(16) = 1111 0000(2) (B) = 2C(16) = 0010 1100(2)

X1 = DC(16) = 1101 1100(2) ˄ (A) = 51(16) = 0101 0001(2)

+ X2 = 50(16) = 0101 0000(2) 02(16) = 0000 0010(2)

(M2) = 52(16) = 0101 0010(2)

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13
ОБУЧЕНИЕ РАБОТЕ НА СИМУЛЯТОРЕ МИКРОПРОЦЕССОРА Sim8085 Microprocessor Simulator

Цель работы

1 Изучить принципы работы симулятора МП Sim8085 Microprocessor Simulator.

2 Приобрести практические навыки ввода, отладки и выполнения линейных и циклических программ на языке Ассемблер на симуляторе Sim8085 Microprocessor Simulator.