32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)，計算機組成原理實驗箱
2023-05-25 07:4932位微機原理與接口實驗系統(tǒng)
32位微機原理與接口實驗箱配有MKStudio集成開發(fā)環(huán)境，支持32/64位的Win XP~Win10操作系統(tǒng)，支持80X86匯編語言和C語言的源程序級編程與調試，支持寄存器、內存和外設接口芯片的非編程讀寫操作，支持常用的INT 21h功能調用，支持脫機模擬調試，滿足實模式和保護模式下微機原理與接口的實驗需求。
32位微機原理與接口實驗箱采用Intel i386EX嵌入式微處理器作為系統(tǒng)核心，全面支持80X86的16/32位微機原理與接口技術的實驗教學，為32位微處理器在微機教學中的運用構建了一個全開放、可開發(fā)、易拓展式的實驗環(huán)境。內外總線均為32位，支持32位I/O和內存讀寫。
一、系統(tǒng)功能特點：
1、開放特性
32位微機原理與接口實驗箱采用雙核架構，由管理CPU支撐系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境的運作，承擔與PC聯(lián)機調試時通信數(shù)據(jù)交換所產生的硬件消耗，呈現(xiàn)給用戶的是一個完整而又透明、資源充分開放的32位微處理器。
2、總線特性
32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)開放了總線寬度的動態(tài)選擇機制，把內存控制“MECS16”和I/O控制“IOCS16”列入用戶可定義的范圍，為了簡化電路連接，系統(tǒng)對這兩個輸入信號有缺省定義，分別為“32位內存”和“8位輸入輸出接口”，即當用戶擴展32位存儲器時可忽略對“MECS16”端的定義與連接；當I/O輸入輸出接口為8位時也無需考慮對“IOCS16”端的定義與連接。
3、尋址能力
32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)構建了全覆蓋的尋址空間，系統(tǒng)內存可融入仼意段的0~1FFFh，實模式的可尋址范圍為16個段的0~1FFFh（其中F000為系統(tǒng)BIOS段），在保護模式以段寄存器作為索引，根據(jù)段描述符表定義32位段基址（包括界限及存取權等）與各種尋址方式所確定的32位有效地址相加產生32位內存單元的線性地址，再通過分頁部件形成32位物理地址的全覆蓋（在沒有分頁的情況下視32位內存單元的線性地址為其32位物理地址）。當?shù)?6位IP大于等于2000h時，系統(tǒng)的尋址目標指向外部存儲器擴展空間。
4、擴展能力
32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)的內存和I/O擴展以字節(jié)操作為基準，把32位微處理器的四個“字節(jié)允許”信號BE3~BE0列入擴展定義的范圍，支持字節(jié)（8位）、字（16位）、雙字（32位）共三類指令的擴展尋址，并把DMA操作期間的字節(jié)定義融入到BE3~BE0選通端，使其擴展特性與微機實際應用無縫結合。
5、兼容特性
32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)的微處理核可分離使用，可選配51PACK單片機內核模塊或86PACK十六位微機內核模塊，全面支持MCS-51單片機、十六位微機的原理應用與接口擴展實驗。
6、安全特性
32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)引出的擴展總線均由隔離器件驅動，“隔離”設計保障了32位微處理核的安全，避免了誤操作、誤連線對CPU造成的損傷；“驅動”設計的目的提高了系統(tǒng)擴展總線的穩(wěn)定性和可靠性。另外系統(tǒng)內置了具有短路保護、過流保護的高性能穩(wěn)壓開關電源，進一步保障了系統(tǒng)的安全性。
7、虛擬儀器
32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)集成了虛擬示波器、虛擬電壓表功能，可測量實驗中實際產生的模擬信號、數(shù)字信號，通過PC軟件顯示波形和電壓值，支持波形X-Y縮放，并可將波形保存為BMP圖片用于實驗報告。
8、連線方式
系統(tǒng)提供了扁平線、排線和單線相結合的電路連線方式：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線及8芯以上的接口采用扁平連接或排線連接；讀寫控制、選通端采用單線連接，進一步優(yōu)化了電路的搭接方式，提高了電路的連接效率。
二、實驗內容
（一）80X86實模式實驗項目
◆80X86微機原理及其程序設計實驗
1、系統(tǒng)認識實驗
2、數(shù)制轉換實驗
（1）十六進制數(shù)轉換為十進制數(shù)
（2） 十進制數(shù)轉換為十六進制數(shù)
3、碼制轉換實驗
（1）ASCII碼（數(shù)字符）轉換為十六進制數(shù)
（2）十六進制數(shù)轉換為ASCII碼
（3）ASCII碼（數(shù)字符）轉換為十進制數(shù)
（4）十進制數(shù)轉換為ASCII碼
（5）十進制數(shù)的ASCII碼轉換為BCD碼
（6）十進制BCD碼轉換為二進制數(shù)
4、運算類編程實驗
（1）二進制雙精度加法運算
（2）十進制的BCD碼減法運算
（3）乘法運算
5、分支程序設計實驗
6、循環(huán)程序設計實驗
（1） 計算S＝1＋2×3＋3×4＋4×5＋…＋N（N＋1）
（2） 求某數(shù)據(jù)區(qū)內負數(shù)的個數(shù)
7、排序程序設計實驗
（1） 氣泡排序法
（2）學生成績名次表
8、子程序設計實驗
（1） 求無符號字節(jié)序列中的最大值和最小值
（2） 求N！
9、查表程序設計實驗
10、INT 21h輸入輸出程序設計實驗
（1） 顯示A~Z共26個大寫英文字母
（2）INT 21H功能調用示例程序實驗
（3）在C語言使用INT 21h功能調用
（4） PC鍵盤下傳實驗箱七段碼顯示
（5）實驗箱鍵盤上傳PC屏幕顯示
◆80X86微機接口技術及其應用實驗
1、存儲器擴展實驗
2、8237可編程DMA控制器實驗
3、8259中斷控制器實驗
（1）內部8259中斷控制器
（2）外部8259中斷控制器
4、I/O擴展實驗（8位／16位）
5、8255并行口實驗
（1）8255 A/B/C口輸出方波
（2）8255 PA輸入／PB輸出
（3）8255控制交通燈
6、8253定時／計數(shù)器應用實驗
7、8251串行通信應用實驗
8、鍵盤掃描及顯示設計實驗
（1）8279鍵盤與顯示設計
（2）8255鍵盤與顯示設計
9、A/D模數(shù)轉換實驗
10、D/A數(shù)模轉換實驗
11、LCD 128×64圖形液晶實驗
12、音頻驅動實驗
13、 繼電器控制實驗
14、步進電機控制實驗
15、直流電機調速實驗
16、DS18B20數(shù)字溫度傳感器實驗
17、V/F電壓頻率轉換實驗
18、PWM輸出實驗
19、DS1302實時時鐘實驗
20、紅外遙控實驗
◆32位程序設計及其接口技術實驗
21、32位數(shù)據(jù)排序實驗
22、32位碼制轉換實驗
23、32位存儲器擴展實驗
24、8237可編程DMA控制器訪問32位存儲器的實驗
25、32位I/O擴展實驗
26、32位LED 16×16點陣顯示實驗
（二）80X86保護模式實驗項目
◆32位保護模式下的微機原理實驗
1、實模式到保護模式的切換
2、全局描述符及全局描述符表
3、局部描述符及局部描述符表
4、任務內無特權級變換的轉移
5、任務內有特權級變換的轉移
6、JMP/CALL指令實現(xiàn)任務切換
7、通過中斷門轉移的中斷與異常處理
8、通過陷阱門轉移的中斷與異常處理
9、通過任務門轉移的中斷與異常處理
◆32位保護模式下的內存擴展實驗
1、無分頁機制的內存擴展
2、有分頁機制的內存擴展
32位微機原理與接口實驗箱采用Intel i386EX嵌入式微處理器作為系統(tǒng)核心，全面支持80X86的16/32位微機原理與接口技術的實驗教學，為32位微處理器在微機教學中的運用構建了一個全開放、可開發(fā)、易拓展式的實驗環(huán)境。內外總線均為32位，支持32位I/O和內存讀寫。
1、開放特性
32位微機原理與接口實驗箱采用雙核架構，由管理CPU支撐系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境的運作，承擔與PC聯(lián)機調試時通信數(shù)據(jù)交換所產生的硬件消耗，呈現(xiàn)給用戶的是一個完整而又透明、資源充分開放的32位微處理器。
2、總線特性
32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)開放了總線寬度的動態(tài)選擇機制，把內存控制“MECS16”和I/O控制“IOCS16”列入用戶可定義的范圍，為了簡化電路連接，系統(tǒng)對這兩個輸入信號有缺省定義，分別為“32位內存”和“8位輸入輸出接口”，即當用戶擴展32位存儲器時可忽略對“MECS16”端的定義與連接；當I/O輸入輸出接口為8位時也無需考慮對“IOCS16”端的定義與連接。
3、尋址能力
32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)構建了全覆蓋的尋址空間，系統(tǒng)內存可融入仼意段的0~1FFFh，實模式的可尋址范圍為16個段的0~1FFFh（其中F000為系統(tǒng)BIOS段），在保護模式以段寄存器作為索引，根據(jù)段描述符表定義32位段基址（包括界限及存取權等）與各種尋址方式所確定的32位有效地址相加產生32位內存單元的線性地址，再通過分頁部件形成32位物理地址的全覆蓋（在沒有分頁的情況下視32位內存單元的線性地址為其32位物理地址）。當?shù)?6位IP大于等于2000h時，系統(tǒng)的尋址目標指向外部存儲器擴展空間。
4、擴展能力
32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)的內存和I/O擴展以字節(jié)操作為基準，把32位微處理器的四個“字節(jié)允許”信號BE3~BE0列入擴展定義的范圍，支持字節(jié)（8位）、字（16位）、雙字（32位）共三類指令的擴展尋址，并把DMA操作期間的字節(jié)定義融入到BE3~BE0選通端，使其擴展特性與微機實際應用無縫結合。
5、兼容特性
32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)的微處理核可分離使用，可選配51PACK單片機內核模塊或86PACK十六位微機內核模塊，全面支持MCS-51單片機、十六位微機的原理應用與接口擴展實驗。
6、安全特性
32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)引出的擴展總線均由隔離器件驅動，“隔離”設計保障了32位微處理核的安全，避免了誤操作、誤連線對CPU造成的損傷；“驅動”設計的目的提高了系統(tǒng)擴展總線的穩(wěn)定性和可靠性。另外系統(tǒng)內置了具有短路保護、過流保護的高性能穩(wěn)壓開關電源，進一步保障了系統(tǒng)的安全性。
7、虛擬儀器
32位微機原理與接口實驗系統(tǒng)集成了虛擬示波器、虛擬電壓表功能，可測量實驗中實際產生的模擬信號、數(shù)字信號，通過PC軟件顯示波形和電壓值，支持波形X-Y縮放，并可將波形保存為BMP圖片用于實驗報告。
8、連線方式
系統(tǒng)提供了扁平線、排線和單線相結合的電路連線方式：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線及8芯以上的接口采用扁平連接或排線連接；讀寫控制、選通端采用單線連接，進一步優(yōu)化了電路的搭接方式，提高了電路的連接效率。
二、實驗內容
（一）80X86實模式實驗項目
◆80X86微機原理及其程序設計實驗
1、系統(tǒng)認識實驗
2、數(shù)制轉換實驗
（1）十六進制數(shù)轉換為十進制數(shù)
（2） 十進制數(shù)轉換為十六進制數(shù)
3、碼制轉換實驗
（1）ASCII碼（數(shù)字符）轉換為十六進制數(shù)
（2）十六進制數(shù)轉換為ASCII碼
（3）ASCII碼（數(shù)字符）轉換為十進制數(shù)
（4）十進制數(shù)轉換為ASCII碼
（5）十進制數(shù)的ASCII碼轉換為BCD碼
（6）十進制BCD碼轉換為二進制數(shù)
4、運算類編程實驗
（1）二進制雙精度加法運算
（2）十進制的BCD碼減法運算
（3）乘法運算
5、分支程序設計實驗
6、循環(huán)程序設計實驗
（1） 計算S＝1＋2×3＋3×4＋4×5＋…＋N（N＋1）
（2） 求某數(shù)據(jù)區(qū)內負數(shù)的個數(shù)
7、排序程序設計實驗
（1） 氣泡排序法
（2）學生成績名次表
8、子程序設計實驗
（1） 求無符號字節(jié)序列中的最大值和最小值
（2） 求N！
9、查表程序設計實驗
10、INT 21h輸入輸出程序設計實驗
（1） 顯示A~Z共26個大寫英文字母
（2）INT 21H功能調用示例程序實驗
（3）在C語言使用INT 21h功能調用
（4） PC鍵盤下傳實驗箱七段碼顯示
（5）實驗箱鍵盤上傳PC屏幕顯示
◆80X86微機接口技術及其應用實驗
1、存儲器擴展實驗
2、8237可編程DMA控制器實驗
3、8259中斷控制器實驗
（1）內部8259中斷控制器
（2）外部8259中斷控制器
4、I/O擴展實驗（8位／16位）
5、8255并行口實驗
（1）8255 A/B/C口輸出方波
（2）8255 PA輸入／PB輸出
（3）8255控制交通燈
6、8253定時／計數(shù)器應用實驗
7、8251串行通信應用實驗
8、鍵盤掃描及顯示設計實驗
（1）8279鍵盤與顯示設計
（2）8255鍵盤與顯示設計
9、A/D模數(shù)轉換實驗
10、D/A數(shù)模轉換實驗
11、LCD 128×64圖形液晶實驗
12、音頻驅動實驗
13、 繼電器控制實驗
14、步進電機控制實驗
15、直流電機調速實驗
16、DS18B20數(shù)字溫度傳感器實驗
17、V/F電壓頻率轉換實驗
18、PWM輸出實驗
19、DS1302實時時鐘實驗
20、紅外遙控實驗
◆32位程序設計及其接口技術實驗
21、32位數(shù)據(jù)排序實驗
22、32位碼制轉換實驗
23、32位存儲器擴展實驗
24、8237可編程DMA控制器訪問32位存儲器的實驗
25、32位I/O擴展實驗
26、32位LED 16×16點陣顯示實驗
（二）80X86保護模式實驗項目
◆32位保護模式下的微機原理實驗
1、實模式到保護模式的切換
2、全局描述符及全局描述符表
3、局部描述符及局部描述符表
4、任務內無特權級變換的轉移
5、任務內有特權級變換的轉移
6、JMP/CALL指令實現(xiàn)任務切換
7、通過中斷門轉移的中斷與異常處理
8、通過陷阱門轉移的中斷與異常處理
9、通過任務門轉移的中斷與異常處理
◆32位保護模式下的內存擴展實驗
1、無分頁機制的內存擴展
2、有分頁機制的內存擴展