Сборник лабораторных работ по курсу

 

Приводятся описания семи лабораторных работ, посвященных изучению принципов функционирования и программирования отдельных компонентов систем ввода-вывода персональных ЭВМ.

Сборник предназначен для студентов старших курсов технических вузов.

 

Утверждено:

Научно-методический совет

СарФТИ

30. 09. 1999г.

 

Содержание

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................................... 6

1.Адаптер ААПД.......................................................................................................................... 7

1.1. ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................................. 8

1.2. НАЗНАЧЕНИЕ ААПД................................................................................................... 8

1.3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ............................................................................................. 8

1.4. Состав ААПД.............................................................................................................. 12

1.5. УСТРОЙСТВО И РАБОТА ААПД........................................................................... 12

1.6. УСТРОЙСТВО И РАБОТА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ ААПД................................. 16

1.7. КОНСТРУКЦИЯ ААПД.............................................................................................. 20

1.8. МАРКИРОВКА.............................................................................................................. 21

1.9. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ААПД............................................................................................ 21

1.10. УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ........................................................................ 21

1.11. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ....................................................................... 21

1.12. ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................................. 21

2. лАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1. «БИС программируемого таймера КР1810ВИ54(i8254)».................................................................................................................................................. 28

2.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ:............................................................................................................. 29

2.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ.................................................. 29

В ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ:............................................................................................ 29

2.3. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММИРУЕМОГО ТАЙМЕРА КР1810ВИ54 (i 8254):..... 29

2.4. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ КР1810ВИ54 (i 8254):................................................... 29

2.5. ПОДГОТОВКА К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ........................................................ 31

2.6. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ:................................. 31

2.7. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:......................................................................... 31

2. 8. ПРИЛОЖЕНИЯ:........................................................................................................... 32

2.8.1. ОПИСАНИЕ КР1810ВИ54 (i 8254):.................................................................... 32

2.8.2. Примеры программ................................................................................................. 39

2.8.3. Примеры временных диаграмм работы программируемого таймера в разных режимах 45

3. лАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2. «Универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик (УСАПП) КР580ВВ51 в составе адаптера АПД ПЭВМ» Искра 1031"........................................................................................................................................ 51

3.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ............................................................................................................... 52

3.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ................................ 52

3.3. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ БИС КР580ВВ51........................ 52

3.4. НАЗНАЧЕНИЕ УСАПП КР580ВВ51......................................................................... 52

3.5. УКАЗАНИЕ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ............................ 55

3.6. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ...................................... 55

3.7. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА........................................................................... 55

3.8.ПРИЛОЖЕНИЕ............................................................................................................... 56

3.8.1 Структурная схема УСААП................................................................................... 56

3.8.2 Функционирование КР580ВВ51............................................................................ 58

 

 

3.8.3. Команды.................................................................................................................... 60

3.8.4. Формат слова-состояния.....................................................................61

3.8.5. Режимы работы........................................................................................................ 61

3.8.6. Пример программы................................................................................................. 61

3.8.7. Осциллограммы на выходе УСАПП..................................................................... 63

4. лАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3. «БИС параллельного программируемого

интерфейса КР580ВВ55 в составе ААПД»................. 66

4.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ............................................................................................................... 67

4.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ............................... 67

4.3. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ БИС КР580ВВ55....................... 67

4.4. НАЗНАЧЕНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПРОГРАММИРУЕМОГО

ИНТЕРФЕЙСА КР580ВВ55................................................................................................. 67

4.5. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ППИ К580ВВ55............................................................... 67

4.6. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ........................... 68

4.7. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ....................................... 69

4.8. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА............................................................................ 70

4.9. ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................................... 70

4.9.1. Описание ППИ КР580ВВ55:................................................................................. 70

4.9.2 Примеры программ................................................................................................. 77

4.9.3. Распределение сигналов по контактам разъема коннектора.............................. 78

5. лАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4. «ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ПОРТ IBm pc/at»............... 79

5.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ................................................................................................................ 80

5.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ............................... 80

5.3. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПОРТА........................................... 80

5.4. ПРЕРЫВАНИЯ ПРИНТЕРА......................................................................................... 80

5. 5. ПРЕРЫВАНИЯ ПРИНТЕРА ЧЕРЕЗ ФУНКЦИИ BIOS-а....................................... 81

5.6. ДРАЙВЕР ПРИНТЕРА INT 17H.................................................................................. 81

5.7. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ............................ 82

5.8. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ....................................... 82

5.9. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА............................................................................ 83

5.10. ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................................. 83

5.10.1 Описание контроллера параллельного порта...................................................... 83

5.10.2 Структурная схема двунаправленного параллельного порта........................... 83

5.10.3 Описание регистров параллельного порта.......................................................... 83

5.10.4 Примеры программ................................................................................................ 86

6. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5. «ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНый ПОРТ IBM PC/at».... 88

6.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ................................................................................................................ 89

6.2.ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА......................................................................................... 89

6.3. НАЗНАЧЕНИЕ КОНТРОЛЛЕРА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ИНТЕРФЕЙСА..... 89

6.4. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ RS-232C.................................................................................. 89

6.5. ПОДГОТОВКА К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ.......................................................... 90

6.6. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ....................................... 90

6.7. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА............................................................................ 91

6.8. ПРИЛОЖЕНИЕ............................................................................................................... 91

6.8.1 Сигналы интерфейса RS-232C................................................................................ 91

6.8.2 Назначение сигналов интерфейса RS-232C.......................................................... 92

6.8.3 Подготовка интерфейса RS-232C к работе............................................................ 92

 

6.8.4 Принципы построения универсального асинхронного приемопередатчика

(УАПП)............................................................................................................................... 93

6.8.5 Инициализация УАПП............................................................................................ 94

6.8.6 Структура регистров УАПП.................................................................................... 95

6.8.7 Прерывания RS232................................................................................................ 103

6.8.8 Основы программирования контроллера последовательного интерфейса..... 107

7. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6. «Программирование клавиатуры»...... 112

7.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.............................................................................................................. 113

7.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ............................. 113

7.3. ОПИСАНИЕ.................................................................................................................. 113

7.3.1 Клавиатура............................................................................................................... 113

7.3.2 Функционирование клавиатуры........................................................................... 113

7.3.3 Программирование клавиатуры........................................................................... 115

7.3.4 Режимы работы клавиатуры.................................................................................. 118

7.3.5 Регистры и порты контроллера клавиатуры........................................................ 119

7.3.6 Команды контроллера клавиатуры....................................................................... 121

7.4. Подготовка к лабораторной работе........................................................ 124

7.5. Порядок выполнения лабораторной работы..................................... 124

7.6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................................ 124

7.7. ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................................. 124

7.7.1. Примеры программ................................................................................................ 124

8.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7. «ПРОГРАММИРОВАНИЕ RTC CMOS»............... 127

8.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ............................................................................................................. 128

8.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ............................. 128

8.3. НАЗНАЧЕНИЕ МИКРОСХЕМЫ MC146818(RTC/CMOS).................................... 128

8.4. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ МИКРОСХЕМЫ MC146818(RTC/CMOS)................ 128

8.5. ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОСХЕМЫ MC146818(RTC/CMOS).................. 130

8.6. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ......................... 130

8.7. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ.................................... 131

8.8. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА......................................................................... 131

8.9. ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................................ 132

8.9.1.Описание микросхемы MC146818(RTC/CMOS)................................................. 132

8.9.2.Содержимое обработчика прерываний программы BEEP_TSR.EXE.............. 143

8.9.3. Примеры программ................................................................................................ 144

9. ПРИЛОЖЕНИЕ................................................................................................................... 147

9. 1. Основные команды отладчика AFD........................................................... 148

9.2. СИСТЕМА КОМАНД МИКРОПРОЦЕССОРА К1810 ВМ86 (I8086)..................... 150

9.3. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ПРИ ПОДГОТОВКЕ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ................................................................................................................................................ 173

 

Введение

Важное значение в подготовке специалистов в области вычислительной и информационной техники является изучение принципов работы и программирования системы ввода-вывода (СВВ) персональных компьютеров на самом нижнем - физическом уровне.

Настоящий сборник лабораторных работ по курсу «Адаптеры и контроллеры ЭВМ» содержит описание отдельных компонентов СВВ персональных компьютеров, принципов их работы и программирования.

В процессе выполнения работ студентами предусматривается написание на ассемблере и отладка в среде AFD (полноэкранный отладчик) простых программ инициализации подсистем СВВ и управление обменом через порты ввода-вывода.

За работой программ и подсистем предусматривается наблюдать с помощью измерительных приборов (осциллографы, вольтметры и пр.), а также косвенным путем (индикаторы, вспомогательные программы и пр.).

В сборнике умышленно допущены ошибки в примерах программ, реализующих те или иные функции инициализации подсистем СВВ и управления вводом-выводом информации. Т.е. каждая приведенная программа требует отладки, которую можно успешно провести только изучив принципы работы и программирования соответствующих подсистем СВВ.

В первой главе приведено описание Адаптера Аппаратуры передачи данных ПЭВМ «Искра-1031» (ААПД 3.093.142), выполненного на базе больших интегральных схем (БИС) последовательного (КР580ВВ51) и параллельного (КР580ВВ55) интерфейсов.

Вторая глава посвящена БИС трехканального программируемого таймера КР1810 ВИ54 в составе подсистем таймера ПЭВМ «Искра-1031» и IBM PC/AT.

Третья и шестая главы содержат соответственно описания принципов работы БИС последовательного интерфейса КР580ВВ51 в составе ААПД и последовательного порта IBM PC/AT (com-порт стандарта RS-232C).

Четвертая и пятая главы посвящены соответственно БИС параллельного интерфейса КР580ВВ55 в составе ААПД и параллельного порта IBM PC/AT стандарта Centronics.

В седьмой главе излагаются принципы работы и программирования адаптера клавиатуры и клавиатуры IBM PC/AT.

В восьмой главе изложен материал, посвященный подсистеме часов реального времени RTC/CMOS IBM PC/AT.

В приложении приведены основные команды полноэкранного отладчика AFD а также описание системы команд микропроцессора КР1810 ВМ86 (i8086).

В процессе создания сборника лабораторных работ использовалась программа для настольных издательских систем Page Maker 6.5 и пакет MS Word-97.

При написании разработки были использованы данные из курсовых работ студентов СарФТИ, выполненных в рамках учебного процесса по курсу «Адаптеры и контроллеры ЭВМ» а также дипломной работы Федоркиной А.Н. «Отладка и тестирование лабораторных работ по курсу «Адаптеры и контроллеры ЭВМ», СарФТИ, 1999г.

 

 

1.Адаптер ААПД.