Порядок выполнения работы

1. Собрать измерительную установку или проверить соответствие собранной аппаратуры функциональной схеме, приведенной в описании лабораторной работы.

2. После разрешения преподавателя включить установку и проверить функционирование КПУ (см. прил. 1).

3. Вручную, используя команды программы “Монитор”, запрограммировать работу ППИ в режиме 0 (для этого определить необходимое управляющее слово и загрузить его в микросхему параллельного интерфейса).

4. Последовательно с помощью команды О программы “Монитор” выдавать различную информацию, наблюдая при этом состояние светодиодов. С помощью команды I считывать информацию на входах канала В при различных положениях тумблеров и проверить ее соответствие их установке.

5. Написать, отладить и запустить программу, дублирующую информацию с входного канала на выходной, для чего необходимо:

• написать соответствующий фрагмент программы на языке ассемблер микросхемы КР580ВИ80;

• перевести программу в машинный код, используя прил. 2;

• ввести программу в ОЗУ КПУ, начиная с ячейки памяти 2100h, используя команду S программы “Монитор”;

• запустить программу, используя команду G программмы “Мони­тор”;

6. Проверить соответствие выводимой информации состоянию тумблеров и при необходимости внести коррективы в программу.

7. Разработать и запустить программу, обеспечивающую динамическое изменение режима свечения светодиодов (например “бегущий огонек”). Для фиксации визуального восприятия состояния светодиода необходимо в программу включить фрагмент, обеспе­чиваю­щий временную задержку.

Пример такого фрагмента на языке ассемблер имеет следующий вид:

ПАУЗА:	MVI B, FF
L1:	MVI C, FF
L2:	DCR C
	JNZ L2
	DCR B
	JNZ L1

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 Контроллер программируемый универсальный “Электроника мс2702”; устройство, эксплуатация и программирование

Общая характеристика и особенности работы устройства

Контроллер программируемый универсальный является микро­про­цессорным средством общего назначения и может быть использован в составе испытательного и контрольно-измерительного оборудования.

Базовым комплектом КПУ являются микросхемы серии КР580, среди которых и исследуемые в лабораторных работах микросхемы: 1) КР580ИК55 – программируемое устройство ввода–вывода параллельной информации (параллельный порт); 2) КР580ВИ53 – программируемый таймер/счетчик.

Физическая память КПУ представляет собой постоянное запо­ми­нающее устройство (ПЗУ) объемом 2 Кбайт, используемое для хра­нения программного обеспечения, и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) объемом 1 Кбайт, используемое в качестве рабочей памяти для хранения как программ, так и данных пользователя.

Интерфейс КПУ состоит из аппаратной и программной частей. Физически интерфейс представляет собой совокупность линий разъемов XC1, XC2, XC3, через которые подключается пульт управления КПУ и могут подключаться дополнительные внешние устройства. Интерфейс КПУ обес­печивает три режима обмена информацией между устройствами: про­грам­мный обмен, обмен в режиме прямого доступа и обмен в режиме прерывания программы. В лабораторных работах используется только первый тип обмена, т. е. обмен, совершаемый по инициативе и под управлением программы. При этом могут использоваться как стандартные программы, “зашитые” в ПЗУ контроллера, так и программы, написанные пользователем.

Основными функциональными частями КПУ являются контроллер (К) и пульт управления (ПУ). Контроллер состоит из корпуса, внутри которого размещена печатная плата с электронными элементами. БИС 580-й серии и БИС памяти (ПЗУ) устанавливаются в специальных панелях, что обес­пе­чивает удобство при технологических операциях контроля и ремонта КПУ. Для связи контроллера с ПУ и внешними устройствами используются три разъема (XC1, XC2 и XC3), размещенные на плате К, через которые с по­мощью соответствующих вилок подсоединяются ПУ и устройства поль­зо­вателя (в лабораторных работах – платы контактных площадок для наблю­дения сигналов и плата с дополнительными светодиодными инди­ка­торами и тумблерами).

ПУ состоит из корпуса, электронной платы, дисплейной линейки, собранной из семисегментных цифровых индикаторов, и клавиатуры.

Для питания КПУ необходим источник питания с напряжениями 5, 5, 12 В. Из-за особых требований к последовательности включения и выключения питания, а также мощности источников в работе используется специализированный блок питания (БП).

Работа с КПУ и его программное обеспечение

Диалог с К осуществляется с помощью программируемого ПУ и управляющей программы “Монитор”. Их использование позволяет осуществлять:

• обмен информацией между ПУ и К (программно-аппаратный в режиме реального времени);

• отладку программ пользователя;

• контроль работоспособности основных узлов КПУ с помощью тестовых программ, входящих в состав программы “Монитор”.

Ввод (ручной набор) информации осуществляется с помощью 16 клавиш (“0” – “F”) ПУ, ввод операций управления – с помощью трех клавиш управления – “_”, “CR”, “#”. Клавиша “R” служит для подачи сигнала сброса в микропроцессорную систему.

Отображение информации (в режиме динамического сканирова­ния) осуществляется программными средствами.

ОЗУ имеет емкость 1 Кбайт и занимает область памяти 2000 – 23FF. Эту память можно использовать для создания и отладки программ поль­зователя, однако надо иметь в виду, что первые 100 байт используются про­г­рам­мой “Монитор” для своих целей (стек, хранение промежуточных дан­ных и т. п.). Поэтому размещать разработанные программы реко­мендуется в области памяти 2100 – 23FF, а начало программы – по адресу 2100.

Управление работой КПУ осуществляется в процессе диалогового взаимодействия оператора с контроллером через ПУ и с помощью программы “Монитор”. Обращение к программе “Монитор” предполагает ее начальный запуск, для чего необходимо:

• включить питание КПУ;

• нажать клавишу “R” (“Сброс”); при этом на индикаторном табло ПУ должна загореться цифра 8 в крайней левой позиции;

• нажать клавишу “#”; символ “–” в крайней левой позиции свиде­тельст­ву­ет о готовности системы к работе.

Действия программы “Монитор” сводятся к обработке его команд. Про­цесс ввода команды, а также результат ее выполнения отражаются на циф­ровом индикаторе ПУ. Основные принципы работы программы “Мони­тор” следующие:

• перед началом ввода каждой команды на ПУ нажимают клавишу “_”. При этом происходит обнуление соответствующих ячеек ОЗУ, буфера, т. е. осуществляются подготовительные операции для выполнения любой команды. В крайней левой позиции дисплея появляется символ “–”;

• при вводе команд крайний левый символ заменяется именем команды;

• если команда требует ввода параметров, то в крайней правой позиции дисплея появляется цифра “1”, свидетельствующая о том, что дол­жен вводиться первый параметр;

• далее, в зависимости от типа команды, вводятся 1 или 2 байта че­рез разделитель; разделителем служит клавиша “_” ПУ (при этом в правой позиции должна загореться цифра “2”). Вводимые параметры отображаются в средней части дисплея. Нужно учитывать, что при вводе параметров каждая нажатая цифра появляется в правой позиции, отводимой под индикацию параметра, сдвигая при этом введенные ранее данные влево; цифры, выходящие слева за формат параметра, теряются. Отсюда следует важная практическая рекомендация – если в процессе ввода параметра допущена ошибка, то можно не сбрасывать команду, а продолжить набор параметра до тех пор, пока на дисплее не окажется нужное значение;

• затем нажатием клавиши “CR” управление передается микро­про­цес­сору для выполнения введенной команды; некоторые команды (“Е”, “S”) начинают выполняться после нажатия клавиши “_”;

• при несоблюдении последовательности ввода параметров, при сбоях и т. д. во всех позициях дисплея зажигается символ “ ”, свидетель­ствующий об ошибке в выполнении команды.

Систему команд программы “Монитор” составляют 12 команд: С, D, T, F, G, S, J, I, J, A, P, B. По типу выполняемых ими функций они делятся на три типа:

1. команда управления выполнением программы (G);

2. команды обеспечения отладки (E, S, J, A);

3. сервисные команды (F, C, D, I, O, P, B).

В лабораторных работах используются следующие команды:

• Команда G (мнемоника GO – перейти) является командой запуска программы. Заключается в передаче управления от программы “Монитор” к выполняемой программе, и обратно. Параметры – четырехзначные шестнад­ца­теричные числа. Имеет несколько вариантов:

• если задан только первый параметр, он интерпретируется как точка входа в программу пользователя. В этом случае происходит передача управления по этому адресу;

• если заданы дополнительные параметры (один или два), то они рассматриваются как точки разрыва, т. е. адреса программы, по достижении которых управление возвращается программе “Монитор”;

• если не задан первый параметр, то в качестве точки входа исполь­зуется значение счетчика команд программы пользователя.

• Команда S (мнемоника SUBSTITUTE – заменить) производит исследование и модификацию памяти.

Команда выполняется в диалоговом режиме в следующей после­довательности:

• вводится символ S и шестнадцатеричный адрес первой исследуемой ячейки памяти, а затем разделитель “_”. При этом адрес ячейки выводится на позиции 2–5 индикатора;

• содержимое ячейки памяти выводится на позиции 7–8 индикатора;

• при необходимости модификации ячейки (простой ввод информации эквивалентен модификации) с цифровой части клавиатуры вводится соответствующее число;

• при вводе разделителя “_” в качестве содержимого ячейки фиксируется последнее введенное число, а затем осуществляется переход к индикации содержимого следующей ячейки памяти, при этом на индикаторе высвечивается адрес ячейки (позиции 2–5) и ее содержимое (позиции 7–8);

• при вводе символа “ # ” исследование и модификация содержимого памяти прекращаются, а управление передается прерванной программе.

Команду можно использовать для ввода программ пользователя, проверки правильности ввода, корректировки программы, проверки данных, хранимых в памяти.

• По команде I (мнемоника INPUT – ввод) производится индикация содержимого регистра внешнего устройства по адресу, вводимому с пульта. (Например, может быть прочитано состояние канала парал­лельного порта I F5.)

• По команде О (мнемоника OUTPUT – вывод) производится вывод байта данных в регистр внешнего устройства по адресу, задаваемому в параметре команды с пульта. (Например, вывод информации в регистр управляющего слова программируемых интерфейсных микросхем О F4.)

• По команде В (мнемоника BOARD – пульт) происходит выход на тест 3 КПУ – тест ввода информации с клавиатуры и отображения ее на дисплее.

После запуска данного теста при нажатии любой клавиши на ПУ (от “0” до “F”) происходит отображение соответствующего символа на дисплее.

• По команде Р (мнемоника PROOF – испытание) происходит выход на программу контроля работоспособности КПУ (тест 1 КПУ). Команда пред­назначена для контроля контроллера в составе системы. Процесс контроля ограничен по своим диагностическим возможностям, так как предполагает исправность:

• схемы прерывания КР580ИК59;

• программируемого таймера КР580ВИ53;

• параллельного интерфейса ввода/вывода КР580ИК55, обеспечивающего связь с ПУ;

• пульта.

Выход на тестирование осуществляется командами “ # ”, “Р”, “CR”. В первой позиции зажигается символ “Р”. Проверочные процедуры, входящие в состав теста 1, выполняются последовательно. Цифра “1” в одной из позиций 2–4 указывает, какая из проверок (ЦП, ОЗУ, ПЗУ) выполняется в данный момент. В позициях 6–8 отображаются результаты: если произошел сбой, то в позициях, соответствующих данному тесту, отображается “0”, иначе соответствующая позиция не индицируется.

Программа, выполняемая по команде Р, зациклена, т. е. тесты последовательно повторяются. Для выхода из программы надо нажать клавиши “R” и “ # ”.

Проверку работоспособности КПУ после включения питания следует проводить в следующей последовательности:

• нажать клавишу “R” и проконтролировать индикацию цифры “8” в левом разряде дисплея;

• проверить работоспособность клавиатуры и дисплея с помощью команды “В”;

• проверить работоспособность ЦП, ОЗУ и ПЗУ с помощью теста 1 по команде “Р”. (В ряде КПУ из состава программного обеспечения исключены библиотеки арифметики с плавающей запятой, что не сказывается на работоспособности устройства, но дает ошибку в тесте ПЗУ. Поэтому данную ошибку можно игнорировать.)

Для изучения других возможностей и команд управления КПУ, не отраженных в данном приложении, можно обратиться к соответствующей технической документации по КПУ “Электроника МС 2702”, имеющейся у преподавателя.