系統(tǒng)總線和接口

1、實驗項目系統(tǒng)總線和具有基本輸入輸出功能的總線接口實驗實驗時間實驗?zāi)康摹⒗斫饪偩€的概念及其特性。、掌握控制總線的功能和應(yīng)用。實驗設(shè)機一臺，實驗系統(tǒng)一套備由于存儲器和輸入、輸出設(shè)備最終是要掛接到外部總線上，所以需要外部總線提供數(shù)據(jù)信號、地址信號以及控制信號。在該實驗平臺中，外部總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、和控制總線，分別為外設(shè)提供上述信號。外部總線和CPU內(nèi)總線之間通過三態(tài)門連接，同時實現(xiàn)了內(nèi)外總線的分離和對于數(shù)據(jù)流向的控制。地址總線可以為外部設(shè)備提供地址信號和片選信號。由地址總線的高位進(jìn)行譯碼，系統(tǒng)的I/O地址譯碼原理見圖1-1-1（在地址總線單元）。由于使用A6、A7進(jìn)行譯碼，I/O地址空間被

2、分為四個區(qū)，如表1-1-1所示：Y10Nj：0Y0實46A1niNDioyi驗2B1H2N3I0Y2門加3I0Y3.原理30二B2dY2QN“rSINJijlY21NAYG2NY22XA圖1-1-1I/O地址譯碼原孑物A7A6齷北腔00IOYO00-3F01I0Y140-7F10I0Y280-BF表1-1-1I/O地址空間分配為了實現(xiàn)對于MEM和外設(shè)的讀寫操作，還需要一個讀寫控制!1邏輯，使得CPU能控制MEM和1/0設(shè)備的讀寫，實驗中的讀寫控制邏輯如圖1-1-2所示，由于T3的參與，可以保證與脈寬與T3一致，T3由時序單元的TS3給出（時序單元的介紹見附錄2）。IOM用來選擇是對I/O設(shè)備還

3、是對MEM進(jìn)行讀寫操作，IOM=1時對I/O設(shè)備進(jìn)行讀寫操作，IOM=0時對MEM進(jìn)行讀寫操作。RD=1時為讀，WR=1時為寫。實驗原理實驗步驟圖1-3總線傳輸實驗框圖的同1.讀寫控制邏輯設(shè)計實驗(實驗原理實驗步驟圖1-3總線傳輸實驗框圖的同1.讀寫控制邏輯設(shè)計實驗(1)按照圖1-1-4實驗;線圖進(jìn)行連線。(2)具體操作步驟圖示如下：國海兀翎加儂圖1-1-2讀寫控制邏輯在理解讀寫控制邏輯的基礎(chǔ)上我們設(shè)計一個總線傳輸?shù)膶嶒?。實驗所用總線傳輸實驗框圖如圖1-1-3所示，它將幾種不同的設(shè)備掛至總線上，有存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、寄存器。這些設(shè)備都需要有三態(tài)輸出控制，按照傳輸要求恰當(dāng)有序的控制它們，

4、就可實現(xiàn)總線信息傳輸。，唧1EB.首先將時序與操作臺單元的開關(guān)KK1、KK3置為運行檔，開關(guān)KK2置為單拍檔，按動CON單元的總清按鈕CLR,并執(zhí)行下述操作。對MEM進(jìn)行讀操作(WR=0,RD=1,IOM=0),此時E0滅，表示存儲器讀功能信號有效。對MEM進(jìn)行寫操作(WR=1,RD=0,IOM=0),連續(xù)按動開關(guān)ST,觀察擴展單元數(shù)據(jù)指示燈，指示燈顯示為T3時刻時，E1滅，表示存儲器寫功能信號有效。對I/O進(jìn)行讀操作(WR=0,RD=1,IOM=1),此時E2滅，表示I/O讀功能信號有效。對I/O進(jìn)行寫操作(WR=1,RD=0,IOM=1),連續(xù)按動開關(guān)ST,觀察擴展單元數(shù)據(jù)指示燈，指示燈顯

5、示為T3時刻時，E3滅，表示I/O寫功能信號有效。2.基本輸入輸出功能的總線接口實驗。(1)根據(jù)掛在總線上的幾個基本部件，設(shè)計一個簡單的流程：輸入設(shè)備將一個數(shù)打入?yún)^(qū)。寄存器。輸入設(shè)備將另一個數(shù)打入地址寄存器。將R0寄存器中的數(shù)寫入到當(dāng)前地址的存儲器中。將當(dāng)前地址的存儲器中的數(shù)用LED數(shù)碼管顯示。(2)按照圖1-1-5實驗接線圖進(jìn)行連線。(3)具體操作步驟圖示如下：進(jìn)入軟件界面，選擇菜單命令“【實驗】一【簡單模型機】“，打開簡單模型機實驗數(shù)據(jù)通路圖。將時序與操作臺單元的開關(guān)KK1、KK3置為運行檔，開關(guān)KK2置為單拍檔，CON單元所有開關(guān)置0(由于總線有總線競爭報警功能，在操作中應(yīng)當(dāng)先關(guān)閉應(yīng)關(guān)閉

6、的輸出開關(guān)，再打開應(yīng)打開的輸出開關(guān)，否則可能由于總線競爭導(dǎo)致實驗出錯)，按動CON單元的總清按鈕CLR,然后通過運行程序，在數(shù)據(jù)通路圖中觀測程序的執(zhí)行過程。輸入設(shè)備將11H打入?yún)^(qū)0寄存器。將單元置，置為，關(guān)閉寄存器的輸出；置為，打開寄存器的輸入；R、RD、IOM分別置為0、1、1,對IN單元進(jìn)行讀操作；LDAR置為0,不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的，單節(jié)拍運行“按扭(運行一個機器周期)，觀察圖形界面，在T4時刻完成對寄存器R0的寫入操作。將R0中的數(shù)據(jù)11H打入存儲器01H單元。將單元置(或其他數(shù)值)。置為，關(guān)閉寄存器的輸出；置為，關(guān)閉寄存器的輸入；、分別置為、，對單

7、元進(jìn)行讀操作；置為，將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的，單節(jié)拍運行“按扭，觀察圖形界面，在T3時刻完成對地址寄存器的寫入操作。先將WR、RD、IOM分別置為1、0、0,對存儲器進(jìn)行寫操作；再把K7置為0,打開R0寄存器的輸出；K6置為0,關(guān)閉R0寄存器的輸入；LDAR置為0,不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行”按扭，觀察圖形界面，在T3時刻完成對存儲器的寫入操作。將當(dāng)前地址的存儲器中的數(shù)寫入到區(qū)。寄存器中。將IN單元置00000001(或其他數(shù)值)，K7置為1,關(guān)閉R0寄存器的輸出；K6置為0,關(guān)閉R0寄存器的輸入；WR、RD、IOM分別置

8、為0、1、1,對IN單元進(jìn)行讀操作；LDAR置為1,不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的，單節(jié)拍運行”按扭，觀察圖形界面，在T3時刻完成對地址寄存器的寫入操作。將K7置為1,關(guān)閉R0寄存器的輸出；K6置為1,打開R0寄存器的輸入；WR、RD、IOM分別置為0、1、0,對存儲器進(jìn)行讀操作；LDAR置為0,不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的，單節(jié)拍運行”按扭，觀察圖形界面，在T3時刻完成對寄存器R0的寫入操作。圖實驗接線圖將R0寄存器中的數(shù)用LED數(shù)碼管顯示。先將WR、RD、IOM分別置為1、0、1,對OUT單元進(jìn)行寫操作；再將K7置為0,打開R0寄存器的

9、輸出；K6置為0,關(guān)閉R0寄存器的輸入；LDAR置為0,不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行“按扭，觀察圖形界面，在T3時刻完成對OUT單元的寫入操作。數(shù)據(jù)如圖1M單元哲的懈1、單元魚數(shù)據(jù)“皿由附二A怙濯黑牌匾酒就中的數(shù)叮人皿將TU單工中的版qARC,淅單兀的姑,人nK/ik-仆皿僮。1ik=rMxwmxiiK7-NT=K7=GKE=順=fKf-tVRHD：OU=AllMRVRRVnM-ftl1WR.RI)|flH=IfrOI,MR=Cj、I.DAR=isLDAR=C,TN單元理數(shù)據(jù)楮入歌黑斗就施月入,構(gòu)曲中的數(shù)寫入RG”將而中的數(shù)歸人門仃單元/IN=ri門凸n

10、n0門Is一、lKi=1n-TLiKf-1KF=匕依=1既二CMM-niiWR中g(shù)uk口g岬麗。心IMR=c:LDAR=(:ER/圖1-1-6將R0寄存器中的數(shù)用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)實驗結(jié)果實驗結(jié)果如下表：INK6K7WRRDIOMLDAR結(jié)果備注00010001110110R0=11將單兀的數(shù)據(jù)寫入中00000001010111AR=1將單兀的數(shù)據(jù)寫入中001000MEM=11將單兀的數(shù)據(jù)寫入中00000001010111AR=1將單兀的數(shù)據(jù)寫入中110100R0=11將單兀的數(shù)據(jù)寫入中001010OUT=11將單兀的數(shù)據(jù)寫入中結(jié)()存儲器和輸入、輸出設(shè)備連到外部總線上，因此需要外部總線提供數(shù)據(jù)信號、地址信號以及控制信號。()外部總線和內(nèi)總線之間得鏈接，實現(xiàn)了內(nèi)外總線的分離和對數(shù)據(jù)的控制。地址總果分析線可以為外部設(shè)備提供地址信號。()為了實現(xiàn)和外設(shè)的讀寫操作，需要一個讀寫控制邏輯，使得能控制和設(shè)備的讀寫。()，時滅，表示存儲器讀功能信號有效。,，進(jìn)行單周期，當(dāng)指示燈顯示為時刻時，滅，表示存儲器寫功能信號有效。，時，滅，表示讀功能信號有效。，時，觀察擴展單元數(shù)據(jù)指示燈，指示燈顯示為時刻時，滅，表示