《微机原理及通信接口实验指导书.doc

微机原理及接口技术 实 验 指 导 书 武汉理工大学教材中心 2012年7月 目 录 DVCC-32JHP微型计算机实验平台技术说明………………………………………………1 实验一、软件开发环境与DEBUG调试……………………………………………………10 实验二、指令系统及汇编一…………………………………………………………………14 实验三、指令系统及汇编二…………………………………………………………………16 实验四、汇编语言程序设计及调试一………………………………………………………18 实验五、汇编语言程序设计及调试二………………………………………………………21 实验六、汇编语言程序设计及调试三………………………………………………………24 实验七、8255可编程并行接口的应用………………………………………………………27 实验八、8253可编程定时/计数器的应用设计……………………………………………32 DVCC-32JHP微型计算机实验平台技术说明 科学技术的发展，将微机的应用带入各个领域，于是掌握微机系统知识及微机接口技术就显得尤为重要。纵观微机的发展，无论是微处理器、微机接口还是微机操作平台，都发生了巨大的变化，于是教学生学习并掌握微机新技术就成为高校培养人才新的目标。 1．1微机的发展变化 微机的发展变化主要体现在两个方面：第一方面属于微处理器的发展变化，第二方面属于微机体系结构及微机操作平台的发展变化。 微处理器作为微机中的核心部件，从早期的8位处理器，发展到16位的8086／8088，32位的80386及奔腾系列，已经历了6代的变化(现在INTEL公司还推出了64位的Itanium)。从80386开始的32位80x86系列CPU提出了实模式、保护模式及虚拟86模式三种工作模式的概念：在实模式下。CPU相当于一个可以进行32位处理的快速8086；在保护模式下，CPU的工作原理和机制与16位处理器的工作原理及机制产生了本质的不同：它采用了新的应用数据结构、虚拟存储管理方案、新的中断/异常处理机制并从硬件上支持了多任务，目前微机主流操作系统(如windows 9x)都是基于CPU的保护模式来工作的。而虚拟86模式，是保护模式下一个可以仿真8086的任务。 在微处理器发展的同时，微机体系机构也从早期CPU总线直接与外设相连发展到现在采用的多级总线结构，PC微机的外围总线也由低速总线发展到以PCI总线为主的高速总线，于是外围高速设备得到越来越广泛的使用，社会对接口应用开发人员掌握的软硬件知识及具备的软硬件开发能力提出了更高的要求。而微机操作平台方面，Windows 9x操作系统已经成为PC微机操作系统的主流，由于Windows是基于CPU保护模式工作的，它与在16位操作系统时代的DOS、Windows3. 1有所不同。如在以往的操作系统上，用户程序可以通过直接调用BIOS或者DOS功能调用实现对硬件的访问操作。而32位操作系统Windows9x，在CPU保护模式的支持下，对系统核心程序及系统硬件操作采取了屏蔽的策略，若要实现对硬件中断、DMA、I／O或者是绝对存储访问，都必须通过设备驱动程序。这使得系统变得更安全，也使得在Windows上从事核心软件开发及硬件控制对一般程序员变得非常困难。于是大多数应用开发者只能停留在为别人的核心技术开发外包程序的层面上，对许多技术的核心不能碰、也不敢碰，阻碍了我国自主科技产业创新与发展的速度。 1．2微机的系统机构 PC微机的发展过程中，无论是徽处理器还是微机的系统结构始终都保持着向上兼容性。从PC／XT总线结构开始，系统总线不断升级，相继出现了ISA总线、EISA总线、MCA(微通道结构)总线、VESA局部总线、PCI局部总线和AGP接口，微机的整体处理速度和可靠性得到了提高。 1．2．1基于PC／XT总线的微机结构 在采用8088作为处理器的第一代通用微型计算机中，系统中的所有其他部件直接与处理器相连，处理器作为系统核心，通过PC总线对系统中的其他部件进行控制及数据交换。这种PC总线称为XT总线，它采用了8位数据总线和20位地址总线。以CPU时钟作为总线时钟，可支持4通道DMA和8级硬件中断。其结构示意如图1－2－1所示。 1．2．2 PC AT/ISA总线的微机结构 1984年IBM公司公布了PC／AT系统总线结构，系统中采用了80286微处理器和80287协处理器。PC／AT支持与PC／XT兼容的结构，且性能比PC／XT增强了许多。后来Intel公司联合其他几家微处理器生产厂家推出了一个公开的总线标准称为ISA总线规范，它支持了24为地址线、16位数据线、15级硬件中断和7个DM