BÀI TẬP LỚN MÔN: VI XỬ LÝ VÀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH pot

Với những ưu điểm mà công nghệ Vi xử lý mang lại, chúng ta cần phải khai thác và phát triển nó rộng rãi hơn, để hiểu và sử dụng công nghệ này vào thực tiễn, nhóm em xin trình bày một vài

Trang 1

 Giáo viên hướng dẫn:

 Nhóm sv thực hiện:



Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ Vi xử lý là một trong những thành tựu khoa học đánh dấu bước ngoặt trong lịch sử về sự phát triển của ngành khoa học – công nghệ Nó đã đóng góp hàng loạt các ứng dụng và sản phẩm vào đời sống thực tiễn của con người, trên hầu hết tất cả các lĩnh vực Đặc biệt trong nền công nghiệp hóa và hiện đại hóa của nước ta

Với những ưu điểm mà công nghệ Vi xử lý mang lại, chúng ta cần phải khai thác

và phát triển nó rộng rãi hơn, để hiểu và sử dụng công nghệ này vào thực tiễn, nhóm

em xin trình bày một vài ví dụ về lập trình cho xi xử lý và cách kết nối cơ bản của nó với các thiết bị ngoại vi

Một trong những thế hệ chíp thành công nhất của hãng phát triển Intel là bộ vi xử

lý 16 bít được mang tên 8086 Nó đã mở đầu cho một thế hệ vi xử lý x86 8086 có thể quản lý đươc 1MB bộ nhớ, với tốc đô xử lý lên tới 2,5 triệu lệnh trên một giây

Sau đây chúng em xin trình bày chi tiết các bước để mọi người có thể hiểu và lợi dụng những tính năng mà Vi xử lý 8086 mang lại trong quá trình trình bày, có gì sai sótmong các thầy cô bỏ qua và góp ý để chúng em được hoàn thiện hơn trong những bài báo cáo lần sau

.Chúng em xin chân thành cảm ơn!

 Nhóm sv thực hiện:

Trang 3

Nhận xét và đóng góp ý kiến của giáo viên:

………

Trang 4

………

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Trang 5

PHỤ LỤC:

BỘ CÔNG THƯƠNG 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

A NỘI DUNG THỰC HIỆN 6

B CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7

I CẤU TẠO VÀ TẬP LỆNH CỦA 8086 7

1 Sơ đồ khối của 8086 7

a Khối thực hiện lệnh (EU) 7

b Khối giao tiếp bus (BIU) 9

2 Sơ đồ chân của 8086 9

3 Các hàm ngắt và tập lệnh của 8086 10

a Các hàm ngắt 21h của 8086 10

b Tập lệnh của 8086 11

II CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG IC 8255A 13

1 Sơ đồ chân và chức năng của mỗi chân 13

2 chế độ hoạt động 14

III CẤU TẠO IC GIẢI MÃ 74273 16

Cấu tạo bên trong và chức năng các chân : 16

C PHẦN BÀI TẬP 17

1 Ví dụ 1 17

a Sơ đồ thuật toán 17

b Code chương trình 17

2 Ví dụ 2 19

3 Ví dụ 3 20

a Phân tích đề bài và cách chọn cách ghép nối 20

b mạch ghép nối 21

c Sơ đồ thuật toán 22

d Code chương trình 22

D KẾT LUẬN 23

Trang 6

A NỘI DUNG THỰC HIỆN

Xuất phát từ sự tìm hiểu và khai thác các ưu điểm và tính năng mà họ Vi xử lý

8086 mang laị, nhóm chúng em xin trình bày các ví dụ sau:

1 Viết chương trình thực hiện phép toán BX= 0 + 1 + 2 + + n Với n là số hexa cóhai chữ số được nhập vào từ bàn phím, sau đó hiển thị kết quả

2 Xây dựng mạch giải mã địa chỉ cho bộ nhớ gồm các vi mạch nhớ được bố trí như sau:

ROM(2K x 8 bit) F0000H (Địa chỉ đầu của ROM)Khoảng trống 14 Kb

ROM(4K x 8 bit)ROM(4K x 8 bit)RAM(8K x 8 bit)RAM(32K x 8 bit)

3 Thiết kế mạch ghép nối giữa bộ vi xử lý 8086 và 8255 với các địa chỉ của cổng

PA, PB, PC, thanh ghi điều khiển lần lượt là 20h, 22h, 24h, 26h Viết chương trình để 8086 liên tục đọc các bit ở cổng PC cao (PC4, PC5, PC6, PC7) sao sau

đó gửi ra PC thấp (PC0, PC1, PC2, PC3) Ghép 4 bit cao của PC với chuyển mạch giữa nguồn và mass để kiểm tra kết quả

Trang 7

B CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I CẤU TẠO VÀ TẬP LỆNH CỦA 8086

1 Sơ đồ khối của 8086

- Bên trong bộ vi xử lý 8086 bao gồm 2 khối chính:

+ Khối thực hiện lệnh (EU- Execution Unit) là nơi giả mã và thi hành các lệnh+ giao tiếp bus (BIU- Bus Interface Unit) có nhiệm vụ đẩm bảo việc trao đổi thông tin giữa 8086 với các linh kiện bên ngoài

- Sau đây chúng ta sẽ tìm hiều cấu tạo bên trong của từng khối

a Khối thực hiện lệnh (EU)

Khối thực hiện lệnh (EU- Execution Unit) là nơi giả mã và thi hành các lệnh

EU bao gồm:

- Bộ xử lý số học và logic(ALU - Arithmatic Logiccal Unit) là nơi thưc hiện các lệnh

số học và lệnh logic

- Các thanh ghi đa năng: Có chứa 4 thanh ghi đa năng 16 bit, mỗi thanh ghi có thể

chứa bất kì các loại dữ liệu, tuy nhiên một số công việc, các thanh ghi này lại có chức năng đặc biệt của riêng nó mà các thanh ghi khác không thực hiện được

+ Thanh ghi AX: đây là thanh ghi chứa, kết quả của các thao tác thường được chứa

ở đây Nếu kết quả là 8 bit thì thanh ghi AL sẽ được sử dụng

+ Thanh ghi BX: đây là thanh ghi cơ sở, thương được chứa địa chỉ cơ sở của một

bảng khi sử dụng lệnh XLAT

+ Thanh ghi CX: đây là thanh ghi đếm, nó thường được chứa số lần lặp lại trong

trường hợp dùng lênh LÔP, còn CL thì thường được chứa số lần quay hay dịch bít của các thanh ghi

Trang 8

+ Thanh ghi DX: đây là thanh ghi dữ liệu, nó thường được sử dụng cùng với

thanh ghi AX để thực hiện các phép nhân hay chia của các số 16 bit DX còn được sử dụng để chứa địa chỉ các cổng trong các lệnh vào/ra dữ liệu trực tiếp

- Thanh ghi cờ F là một đoạn ghi đặc biệt gọi là đoạn ghi cờ hay đoạn ghi trạng thái

Mỗi bit của đoạn ghi này được dùng để phản ánh một trạng thái nhất định của kết quả phép toán do ALU thực hiện hoặc một trạng thái hoạt động của CPU Đoạn ghi

cờ có 16 bit nhưng chỉ dùng hết 9 bit làm bit cờ

Các bit cờ chia thành hai loại:

* Các cờ trạng thái: có 6 cờ trạng thái là C, P, A, Z, S và O Các cờ trạng thái

này được thiết lập bằng 1 hoặc xóa bằng 0 sau hầu hết các lệnh toán học và logic.+ C (Carry): cờ nhớ;

* Các cờ điều khiển: có 3 cờ T, I, D Các cờ này được thiết lập bằng 1 hoặc xóa

bằng 0 thông qua các lệnh để điều khiển chế độ làm việc của bộ vi xử lý

+ T (Trap): cờ bẫy,

+ I (Interrupt): cờ ngắt;

+ D (Direction): cờ hướng

- Có 3 đoạn ghi con trỏ (IP, BP, SP) và 2 đoạn ghi chỉ số (SI, DI) Các đoạn ghi này

ngầm định được sử dụng làm các đoạn ghi lệch cho các đoạn tương ứng:

+ IP (Instruction Pointer), BP (Base Pointer ), SP (Stack Ponter), SI (SourceIndex): DI (Destinaton Index)

Bảng tóm tắt sự kết hợp ngầm định giữa đoạn ghi đoạn và đoạn ghi lệch:

Đoạn ghi đoạn Đoạn ghi lệch Địa chỉ

CS IP Địa chỉ lệnh sắp thực hiện

Trang 9

DS BX, DI, SI Địa chỉ trong đoạn dữ liệu

SS SP hoặc BP Địa chỉ trong đoạn ngăn xếp

ES DI Địa chỉ chuỗi đích

- Khối điều khiển (CU- Control unit) Có nhiệm vụ tạo ra các tín hiệu điều khiển các

bộ phận bên trong và bên ngoài CPU

b Khối giao tiếp bus (BIU)

Khối giao tiếp bus (BIU- Bus Interface Unit) có nhiệm vụ đẩm bảo việc trao đổi thông tin giữa 8086 với các linh kiện bên ngoài BIU gồm :

- Một bộ cộng để tạo địa chỉ vật lý 20 bit từ các thanh ghi 16 bit.

- Bốn thanh ghi đoạn 16 bit gồm CS, DS, SS và ES để giúp 8086 truy cập tới các

đoạn trên bộ nhớ

+ Thanh ghi đoạn mã CS (Code Segment),.

+ Thanh ghi đoạn dữ liệu DS (Data Segment).

+ Thanh ghi đoạn dữ liệu phụ ES (Extra Segment).

+ Thanh ghi đoạn ngăn xếp SS (Stack Segment) .

- Mạch logic điều khiển có nhiệm vụ đảm bảo giao tiếp giữa 8086 với thiết bị bên

Trang 10

Vi xử lý 8086 được thiết kế để hoạt động một trong hai chế độ, tùy thuộc vào mức điện áp đặt ở chân số 33 (chân MN/MX):

- Chế độ tối thiểu (chế độ MIN) đươc thiết lập nếu điện áp ở chân số 33 ở mức 5V là

chế độ tong hệ thống chỉ có 8086 và các vi mạch nhớ , các vi mạch ghép nối vào ra

- Chế độ tối đa (chế độ MAX) được thiết lập nếu điện áp ở chân số 33 ở mức 0V, là

chế độ áp dụng cho hệ thống đa xử lý, đồng xử lý (8086 và bộ đồng xử lý toán học

- Hàm 1: là hàm chờ đọc vào 1 ký tự từ thiết bị vào ra chuẩn(bàn

phím) Kết quả được lưu vào trong AL

cú pháp : MOV AH,1 INT 21H

- Hàm 2 : là hàm hiển thị nội dung thanh ghi DL lên màn hình

hoặc thi hành các chức năng điều khiển

Cú pháp : MOV AH,2 MOV DL,’A’

Int 21H

- Hàm 4CH : là hàm kết thúc chương trình hiện tại và trả điều

khiển về cho chương trình gọi nó

Trang 11

INT 21H

b Tập lệnh của 8086

- Lệnh XCHG: toán hạng đích và nguồn được đổi lẫn cho nhau

- Lệnh XLAT: XLAT nhan_nguồn

- Lệnh ADD, SUB: ADD dich,nguon - cong nguon vao dich

- Lệnh ADC: cờ nhớ được cộng vào toán hạng đích và nguồn

ADC dich,nguon

- Lệnh DIV: thực hiện phép chia không dấu, toán hạng nguồn có

thể là một ô nhớ hay đoạn ghi Nếu toán hạng nguồn là 8 bit thì thương số nằm trong AL, số dư nằm trong AH; nếu toán hạng nguồn là 16 bit, thì thương số nằm trong AX còn số dư nằm trong DX

- Lệnh NEG (NEGate): toán hạng đích bị trừ đi từ số toàn chữ số 1

(0FFH với kiểu byte và 0FFFFH với kiểu từ)

NEG dich;

- Lệnh SBB (SuBtract with Borrow): Trừ có nhớ Trừ toán hạng

đích cho toán hạng nguồn và nếu CF=1 thì trừ kết quả nhận đượccho 1

SBB dich, nguon;

- Lệnh MUL(Multiply): thực hiện phép nhân không dấu Nhân nội

dung của đoạn AL với toán hạng nguồn Nếu nguồn kiểu byte thì

Trang 12

tích chứa trong AX, nếu nguồn là kiểu từ thi tích chứa trong DX:AX

MUL nguon;

- Lệnh JNZ: nếu KQ của lệnh trước đó khác 0 thi thực hiện lệnh

nhảy đến nhãn_đích, ngược lại thì thực hiện lệnh kế tiếp sau đó

JNZ nhan_dich;

- Lệnh JA, JG: nhảy nếu lớn hơn

- Lệnh JB, JL : nhảy nếu nhỏ hơn.

- Lệnh JNA, JNG: nhảy nếu không lớn hơn.

- Lệnh JE: nhảy nếu bằng.

- Các lệnh AND, OR, XOR và TEST

AND dich,nguon ;AND đích với nguồn, kết quảlưu ở đích

OR dich,nguon ;OR đích với nguồn, kết quả lưu ở đích

XOR dich,nguon ;XOR đích với nguồn, kết quả lưu ở đích

TEST dich,nguon ;AND đích với nguồn, kết quả không lưu lại

- Lệnh dịch: SHL/SAL dich,1 ;dich sang trai 1 bit

SHL/SAL dich,CL ; dich sang trai nhieu bit

SHR dich,1 ; dich sang phai 1 bit

SHR dich,CLL ; dich sang phai nhieu bit

- Lệnh quay: ROL/ROR dich,1 ; quay đích sang trái/phải 1 bit

ROL/ROR dich,CL ; quay đích sang trái/phải nbit, với CL=n

Trang 13

RCL/RCR dich,1 ; quay đích sang trái/phải 1 bit

RCL/RCR dich,CL ; quay đích sang trái/phải nbit, với CL=n

- Lệnh HLT (HaLT): đưa bộ vi xử lý vào trạng thai dừng để chờ

ngắt ngoài Dạng lệnh: HLT

- Lệnh LOCK: khóa bus trong môi trường có nhiều bộ vi xử lý.

- Lệnh NOP: không thực hiện một thao tác nào.

- Lệnh STI: IF được thiết lập 1.

- Lệnh WAIT: Bộ vi xử lý ở trạng thái chờ cho đến khi ngắt ngoài

- Lệnh PUSH: cất dữ liệu vào ngăn xếp, giảm SP đi 2.

- Lệnh POPF: chuyển nội dung của 2 byte từ đinh ngăn xếp vào

đoạn ghi cờ, sau đó tăng con trỏ ngăn xếp lên 2

POPF;

Chú ý: quá trình cất dữ liệu và lấy ra từ ngăn xếp thực hiện theo nguyên tắc:

Vào sau ra trước – nghĩa là thanh ghi nào đươc cất vào

ngăn xếp đầu tiên thì sẽ lấy nó ra sau, còn thanh ghi nào được đưa vào cất sau thì được lấy ra trước

- Lệnh CALL: gọi thủ tục.

CALL nhan;

- Lệnh RET: trả lại điều khiển khi thủ tục được thực hiện xong.

RET;

II CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG IC 8255A

1. Sơ đồ chân và chức năng của mỗi chân

Sơ đồ chân và chức năng của các chân trên 8255:

Trang 14

- Trên thị trường và nghiên cứu chúng ta chỉ nghiên cứu loại đónggói dạng DIP 40 chân của IC 8255A:

- Các chân 14, 15, 16, 17, 13, 12, 11, 10: tương ứng theo thứ tự từ PC0 đến PC7 Đây là cổng giao tiếp dữ liệu 8 bít PC, khi cần thiết,

nó có thể tách thành 2 phần PC cao từ bít PC7 đến PC4 và PC

thấp từ bít PC0 đến PC3.đặc biệt, hai phần này có thể hoạt động độc lập với nhau nếu cần tùy thuộc vào thanh ghi điều khiển được cài đặt mà các cổng này có thể vào/ ra dữ liệu

- Các chân 4, 3, 2, 1, 40, 39, 38, 37: tương ứng với cổng PA từ PA0 đến PA7 Đây là cổng giao tiếp dữ liệu 8 bit vào/ ra PA tùy

theo thanh ghi điều khiển được cài đặt mà cổng này có thể xuất dữ liệu ra hoặc nhận dữ liệu vào Cổng này khác với cổng PC, nó không thể tách làm 2 độc lập với nhau được

- Các chân từ 18 đến 25: tương ứng với cổng PB từ PB0 đến PB7 Tương tự như cổng PA, cổng PB cũng có thể đưa dữ lieu 8

bít ra hoặc vào bằng cách thiết lập giá trị của thanh ghi điều khiển

- Các chân từ 27 đến 34 : tương ứng theo thứ tự từ D7 đến D0 - Bus dữ liêu(2 chiều) Bus dữ liệu 2 chiều này được nối tới các tín

hiệu tương ứng của Vi xử lý để trao đổi dữ liệu vào/ra do chip 8086

xử lý

- Chân 35: là chân Reset - khởi tạo trạng thái ban đầu của IC

8255 Nếu đặt mức này lên mức 1 thì IC bị RESET lại từ đầu để mạch có thể chạy được, chúng ta phải đặt chân này về mức 0V – GND

- Chân 6: chân /CS - Tín hiệu chọn vi mạch Đây là tín hiệu tích

cực ở mức thấp 0v, vì vây chúng ta phải đặt chân này ở mức thấp

để chọn IC 8255 hoạt động nhơ vậy, chân này được sử dụng để kếthợp với mạch giải mã địa chỉ để Vi xử lý điều khiển nó hoạt động đúng yêu cầu

Trang 15

- Chân 5: chân /RD (Read)- là chân tín hiệu cho phép đọc.

- Chân 36: chân /WR(Write) – là chân tín hiệu cho phép ghi.

- Chân 9 và 8: tương ứng với chân tín hiệu địa chỉ A0 – A1, 2

chân này được nối với 2 bít được tách ra từ bộ tách địa chỉ của

8086, 2 chân này dùng để giải mã cho các cổng của 8255 với quy luật sau:

+ A1A0 là 00: mã hóa cho cổng PA

+ A1A0 là 01: mã hóa cho cổng PB

+ A1A0 là 10: mã hóa cho cổng PC

+ A1A0 là 11: mã hóa cho thanh ghi điều khiển

Chính vì vậy, để chọn đúng vị trí cổng chúng ta phải đưa 2 bít bất kì được tách ra từ bộ tách tín hiệu địa chỉ sao cho 2 chân này cũng được mã hóa đúng như quy luật của A1, A0 trên 8255

+ Bít PA: chọn chiều cho cổng PA,

 Nếu PA=0: cổng PA sẽ xuất dữ liệu ra

 Nếu PA=1: cổng PA sẽ nhận dự liệu bên ngoài vào+ Bít PC cao: chọn chiều ra/vào cho 4 bit cao của cổng PC

 Nếu PC=0 thì cho phép cổng PC cao xuất dữ liệu ra

 Nếu PC=1 thì cho phép cổng PC ca0 nhận dữ liệu+ Bít D2: chọn chế độ nhóm B

 Nếu D2=0 thì chọn chế độ 0

 Nếu D2=1 thì chọn chế độ 1

+ Bít PB: chọn chiều ra/vào cho cổng PB

Trang 16

 Nếu PB=0 thì cho phép cổng PB xuất dữ liệu ra

 Nếu PB=1 thì cho phép cổng PB nhận dữ liệu

+ Bít PC thấp: chọn chiều ra/vào cho 4 bit thấp của cổng PC

 Nếu PC=0 thì cho phép cổng PC thấp xuất dữ liệu ra

 Nếu PC=1 thì cho phép cổng PC thấp nhận dữ liệuVD: để chọn chọn chế độ nhóm A là chế độ 0, nhóm B là chế độ

0, cổng PA, PB xuất dữ liệu, cổng PC nhận dữ liệu , ta cài đặt thanh ghi điều khiển như sau:

Mov al, 100010001BOut DK, al

- Chế độ 0:

+ các cổng A, B, C được sử dụng đọc lập với nhau.

+ Cổng A, B, C có thể vào hoặc ra tùy vào đoạn ghi điều khiển

- Chế độ 1: chế độ này được gọi là chế độ vào/ra đột cửa hay

ddooid thoại với các bit của cổng C Các cổng A, B, C được chia thành 2 nhóm:

+ Nhóm A gồm cổng A để trao đổi dữ liệu và cổng C cao để đồi thoại với Vi Xử Lý và thiếu bị ngoài

+ Nhóm B gồm cổng B để trao đổi dữ liệu và cổng C thấp để đồi thoại với Vi Xử Lý và thiếu bị ngoài

III CẤU TẠO IC GIẢI MÃ 74273

Cấu tạo bên trong và chức năng các chân :

Trang 17

IC 74273 là IC số được tích hợp bỏi 8 con flip-flop loại D lắp theo kiểu đồng bộ xung đồng hồ và chân clear IC gồm có 20 chân trong đó:

+ Chân 20 nối với Vcc nằm ở dải 4,75 đến 5,25 Volt

+ Chân 10 nối với Mass

+ Chân 1 là chân Clear (MR)

+ Chân 11 là chân xung đồng hồ (CP)

+ Các chân 3, 4, 7, 8, 13, 14, 17, 18 là chân tín hiệu vào nối với các dây tín hiệu đa hợp của Vi Xử Lý

+ Các chân 2, 5, 6, 9,

12, 15, 16, 19 là các chân tín

hiệu địa chỉ được tách ra

Do nó được tích hợp bởi 8 con FF_D nên mỗi IC chỉ có thể tách được 8 đương địa chỉ đa hợp cua 8086 Vì vậy mạch cần 2 con IC

74273 để tách hết 16 đường địa chỉ của 8086

Tùy theo đề bài yêu cầu mà các đầu ra này được sử dụng với mục đích khác nhau, các chân này được nối với mạch giải mã địa

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	568,5 KB