Vorbemerkungen zum 5. Versuchstag:

Transkript

1 Vorbemerkungen zum 5. Versuchstag: Ziel des fünften Versuchstages ist es:! Die Verbindung von Mikroprozessoren mit peripheren Geräten kennen zu lernen;! den Umgang mit Peripherie-Bausteinen zu üben; Im Grundsatz besteht die Aufgabe eines Mikroprozessors darin, Informationen von der Außenwelt (Peripherie) in Form von Anweisungen oder Daten zu empfangen, diese zu verarbeiten und die so veränderten Informationen wieder in Form von Anweisungen oder Daten an die Außenwelt abzugeben. Bei der Verwendung als Arbeitsplatz-Rechner erfolgt die Eingabe in der Regel über eine Tastatur, während die Ausgabe über einen Bildschirm oder über einen Drucker abgewickelt wird. Bei der Steuerung und Regelung von physikalisch technischen Vorgängen liegen die Eingabe- Informationen häufig als Analogwerte oder auch in Form von Schalterstellungen vor und müssen nach der Verarbeitung in ähnlicher Form wieder ausgegeben werden. Der Datenaustausch zwischen dem Prozessor und den peripheren Geräten erfolgt in der Regel über sog. Schnittstellen-Bausteine (Interface-Bausteine). Eine unmittelbare Ankopplung an den jeweiligen System- Bus des Prozessors wird nur in Sonderfällen durchgeführt. Geht die Initiative für den Datentransfer von der Peripherie aus, so muß das momentan auf dem Prozessor laufende Programm unterbrechbar sein. Eine Unterbrechung (Interrupt) wird beim Prozessor von der Peripherie über entsprechende Leitungen angefordert. Ist die Unterbrechungsanforderung nicht maskiert, d.h. zugelassen, so schließt der Prozessor die gerade in Arbeit befindliche Operation noch ab, rettet den Prozessorstatus auf den Systemstack und startet die Ein-/ Ausgabeoperation (Interrupt Service Routine). Nach Abschluß der Ein-/ Ausgabeoperation wird der ursprüngliche Prozessorstatus wieder restauriert und das Programm an der Unterbrechungsstelle fortgesetzt. Bei den Schnittstellenbausteinen unterscheidet man je nach Arbeitsweise und Anzahl der zur Ein-/ Ausgabe benötigten Leitungen zwischen parallelem und seriellem Datentransport. Bei dem parallel arbeitenden Schnittstellenbaustein 6821 (PIA) erfolgt der Datentransport über sog. Datenpuffer (Ports) mit 8 Datenleitungen und zwei Kontrolleitungen. Zur vollständigen Verbindung mit der Peripherie sind einschließlich der Masse-Leitung somit insgesamt mindestens 11 Leitungen erforderlich. Die Arbeitsgeschwindigkeit ist relativ hoch, da ein 8-Bit- Datenwort in einem Schritt übertragen werden kann. Eine geringere Anzahl von Leitungen wird bei dem seriell arbeitenden Schnittstellenbaustein 6850 (ACIA) benötigt. Hier wird im einfachsten Fall für jede Datenübertragungsrichtung je eine Daten- und eine Kontrolleitung benötigt. Die Übertragung erfolgt bitseriell, d.h. zur Übertragung eines 8-Bit-Datenwortes sind mindestens die acht Datenbits nötig. Hinzu kommen noch die Bits zur Zeichensynchronisation (Start, Stop) sowie ein Querparitäts-Bit. Sender und Empfänger müssen mit der gleichen Übertragungsrate arbeiten. Gegenstand des vorliegenden Laborversuches ist der Schnittstellenbaustein MC 6821 (PIA- Peripheral Interface Adapter). Dieser Baustein weist zwei acht Bit breite Ports (A und B) auf, die sich bis auf geringe Abweichungen logisch gleich verhalten. Bei beiden Ports kann jede Daten- µ P - L a b o r 1 N. Dahmen/G. Habedank

2 leitung individuell als Ein- bzw. Ausgang geschaltet werden, wobei Port B bei Handshake- Betrieb in der Regel als Ausgangsport dient. Wie das nachfolgende Blockschaltbild zeigt, stehen für jeden Port drei Register zur Verfügung: das Ausgabe- oder Datenregister, das Datenrichtungsregister und das Kontrollregister, über das die jeweilige Betriebsart des Bausteins festgelegt wird und das Statusinformationen enthält. IRQA D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Data Bus Buffers (DBB) Control Register A (CRA) Interrupt Status Control A Data Direction Register A (DDRA) CA1 CA2 Bus Input Register (BIR) Output Bus Output Register A (ORA) Input Bus Peripheral Interface A PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 CS0 CS1 CS2 RS0 RS1 R/W Enable Reset Chip Select and R/W Control Output Register B (ORB) Peripheral Interface B PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0 Data Direction Register B (DDRB) Control Register B (CRB) Interrupt Status Control B CB1 CB2 IRQB µ P - L a b o r 2 N. Dahmen/G. Habedank

3 Die notwendigen Einstellungen der Kontrollregister-Bits für die verschiedenen Betriebsarten bezüglich der Interrupt-Eingänge CA1 bzw. CB1 sowie der als Interrupt-Eingang programmierten Steuerleitungen CA2 bzw. CB2 können der nachfolgenden Übersicht entnommen werden. Detaillierte Informationen zu dem Schnittstellen-Baustein MC 6821 stehen im Vorlesungsumdruck sowie insbesondere in den Hersteller-Datenblättern. Betriebsarten-Einstellung bzgl. der Steuereingänge CA1 bzw. CB1 und CA2 bzw. CB2 µ P - L a b o r 3 N. Dahmen/G. Habedank

4 Betriebsarten-Einstellung bzgl. der Steuerausgänge CA2 bzw. CB2 µ P - L a b o r 4 N. Dahmen/G. Habedank

5 Experiment 1: Vorbereitung: Im Hinblick auf die Laborrechner EUROCOM II - V7 / V8 gilt: PIA-Port A: - PIA- Datenregister Adresse $FCF8 und - PIA- Kontrollregister Adresse $FCF9. PIA-Port B: - PIA- Datenregister Adresse $FCFA und - PIA- Kontrollregister Adresse $FCFB. Entwickeln Sie ein Programm, mit dem über den parallelen Schnittstellen-Baustein 6821 (PIA) die niederwertigen vier Schalterstellungen (Low Nibble) des nachfolgend dargestellten Port- Testers wiederholt eingelesen und invertiert über die vier höherwertigen LED s (High Nibble) des Port-Testers zur Anzeige gebracht werden. Das Programm soll durch Betätigen des CA(CB)2-Tasters beendet werden. Beschreiben Sie Ihren Entwurf mithilfe eines Struktogramms bzw. Programmablaufplanes, und realisieren Sie das Programm entsprechend den in Vorlesung und Übungen behandelten Programmierkonventionen in 6809-Assembler. µ P - L a b o r 5 N. Dahmen/G. Habedank

6 Versuchsdurchführung: 1. Geben Sie das von Ihnen entwickelte Programm mithilfe des Editors ein, und assemblieren Sie das Programm. 2. Laden Sie das fehlerfrei assemblierte Programm anschließend in den Arbeitsspeicher, und aktivieren Sie den Monitor. 3. Überprüfen Sie nun die vollständige Funktionsfähigkeit Ihres Programms (Abnahme). Experiment 2: Vorbereitung: Entwerfen Sie ein Programm (Transmit Data) mit dem Daten aus dem Speicherbereich $6000 bis $600F Byte-weise ausgelesen und auf dem Bildschirm angezeigt sowie im Handshake- Betrieb auf dem PIA-Tester ausgegeben werden können. Jedes einzelne Datenwort (Byte) soll mithilfe des CA(CB)1-Tasters am PIA-Tester angefordert werden. Damit der Datenübertragungsvorgang beobachtet werden kann, muß im Sender-Programm (Transmit Data) vor dem Löschen des Ready-Bits (CRB7) und der Bereitstellung des nächsten Sende-Zeichens eine Warteschleife (Unterprogramm Zeit) aufgerufen werden. Verwenden Sie zum Entwurf des Sende- Programms die beiden nachfolgenden Unterprogramme: * Unterprogramm: BILD (X) * Zweck: Ausgabe des Hex-Inhaltes des Speicherplatzes * mit der Adresse X * Parameter: * Eing.: X Speicherplatzadresse * Benutzte Unterprogramme: * OUT2HX (X) Ausgabe eines Hex-Bytes mit anschließendem * Blank. In X muß die Adresse des Bytes stehen. * X wird automatisch inkrementiert. * Monitor-Routine mit Adr. $F01B * Veränderte Reg.: X, A und B; werden gerettet und restauriert OUT2HX EQU $F01B BILD PSHS A,X,B JSR OUT2HX PULS A,X,B RTS * Unterprogramm: ZEIT * Zweck: Verzögerungsschleife * Veränderte Reg.: Y und B; werden gerettet und restauriert ZEIT PSHS B,Y LDB #3 Z0 LDY #$F000 Z1 LEAY -1,Y BNE Z1 DECB BNE ZO PULS B,Y RTS µ P - L a b o r 6 N. Dahmen/G. Habedank

7 Beschreiben Sie Ihren Entwurf mithilfe eines Struktogramms bzw. Programmablaufplanes, und realisieren Sie das Programm entsprechend den in Vorlesung und Übungen behandelten Programmierkonventionen in 6809-Assembler. Versuchsdurchführung: 1. Geben Sie das von Ihnen entwickelte Programm mithilfe des Editors ein, und assemblieren Sie das Programm. 2. Laden Sie das fehlerfrei assemblierte Programm anschließend in den Arbeitsspeicher, und aktivieren Sie den Monitor. 3. Besetzen Sie mithilfe des Monitor-Befehls M den Sendedatenbereich (Speicherbereich von $6000 bis $600F) mit geeigneten Datenwerten vor. 4. Überprüfen Sie nun die vollständige Funktionsfähigkeit Ihres Programms (Abnahme) und verfolgen Sie den Ablauf der Datenübertragung und das Verhalten der Kontrolleitungen am PIA-Tester. Notizen: µ P - L a b o r 7 N. Dahmen/G. Habedank