1、3.2微程序控制器實驗3.2.1實驗目的(1) 掌握微程序控制器的組成原理。(2) 掌握微程序的編制、寫入，觀察微程序的運行過程。3.2.2實驗設備pc機一臺，td-cma實驗系統一套。323實驗原理微程序控制器的基本任務是完成當前指令的翻譯和執行，即將當前指令的功能轉換成可 以控制的硬件邏輯部件工作的微命令序列，完成數據傳送和各種處理操作。它的執行方法就 是將控制各部件動作的微命令的集合進行編碼，即將微命令的集合仿照機器指令一樣，用數 字代碼的形式表示,這種表示稱為微指令。這樣就可以用一個微指令序列表示一條機器指令, 這種微指令序列稱為微程序。微程序存儲在一種專用的存儲器中，稱為控制存儲器,

2、微程序 控制器原理框圖如圖321所示。指令寄存器ir 0p|學態條fu irl圖3-2-1微程序控制器組成原理框圖控制器是嚴格按照系統時序來工作的，因而時序控制對于控制器的設計是非常重要的, 從前面的實驗可以很清楚地了解時序電路的工作原理，本實驗所用的時序由時序單元來提 供，分為四拍ts1、ts2、ts3、ts4,時序單元的介紹見附錄2。微程序控制器的組成見圖3-2-2,其中控制存儲器采用3片2816的e2prom,具有掉電 保護功能，微命令寄存器18位，用兩片8d觸發器(273)和一片4d (175)觸發器組成。 微地址寄存器6位，用三片正沿觸發的雙d觸發器(74)組成，它們帶冇清“0”端和

3、預置 端。在不判別測試的情況廠t2時刻打入微地址寄存器的內容即為下一條微指令地址。當 t4時刻進行測試判別時，轉移邏輯滿足條件后輸出的負脈沖通過強置端將某一觸發器置為 “1”狀態，完成地址修改。x -do爸a»5?ooas : zoasosjis §!> sss一芒0奈： las q q9jj jissisis30soi2335呈一 v$ 82wsls圖3-2-2微程序控制器原理圖5=iovr ：svk> > > > > > > > > > > > > >' > >

4、 c/sccc (ccccc cccccc n d d d d m s mu md m v r-r-nr- la>>>>oldldsr- q-a'oaq 八 dv£zl - - - - - n i v v s h s 3 < < zv < 8 8 8 8 s _ m ua q d i.aoslsjscsixol他肚竺伽3.2.4實驗步驟1. 按圖3-2-10所示連接實驗線路，仔細查線無課后接通電源。如果有'滴'報警聲, 說明總線有競爭現象，應關閉電源，檢查接線，直到錯誤排除。2. 對微控器進行讀寫操作，分兩種情況：手動

5、讀寫和聯機讀寫。1）手動讀寫（1）手動對微控器進行編程（寫） 將時序與操作臺單元的開關kk1置為'停止'檔，kk3置為'編程'檔，kk4置 為'控存'檔，kk5置為'置數'檔。 使用con單元的sd05sd00給出微地址，in單元給出低8位應寫入的數據， 連續兩次按動時序與操作臺的開關st,將in單元的數據寫到該單元的低8位。 將時序與操作臺單元的開關kk5置為'加1'檔。 in單元給出中8位應寫入的數據，連續兩次按動時序與操作臺的開關st,將in單 元的數據寫到該單元的中8位。in單元給出高8位應寫入的數據，連續

6、兩次按動時序與操 作臺的開關st,將in單元的數據寫到該單元的高8位。 重復、四步，將表322的微代碼寫入2816芯片中。（2）手動對微控器進行校驗（讀） 將時序與操作臺單元的開關kk1置為'停止'檔，kk3置為'校驗'檔，kk4置 為'控存'檔，kk5置為'置數'檔。 使用con單元的sd05sd00給出微地址，連續兩次按動時序與操作臺的開關 st, mc單元的指數據指示燈m7m0顯示該單元的低8位。 將時序與操作臺單元的開關kk5置為'加1'檔。 連續兩次按動時序與操作臺的開關st, mc單元的指數據指示燈m1

7、5m8顯示 該單元的中8位，mc單元的指數據指示燈m23m16顯示該單元的高8位。 重復、四步，完成對微代碼的校驗。如果校驗出微代碼寫入錯誤，重 新寫入、校驗，直至確認微指令的輸入無誤為止。2）聯機讀寫（1）將微程序寫入文件聯機軟件提供了微程序下載功能，以代替手動讀寫微控器，但微程序得以指定的格式寫 入到以txt為后綴的文件中，微程序的格式如下：微指令格式說明：$m xx xxxxxx't 微指令代碼十六進制地址微指令標卷女u$m if 112233,表示微指令的地址為1fh,微指令值為11h （高）、22h （中）、33h （低），本次實驗的微程序如下，其中分號'；'

8、為注釋符，分號后面的內容在下載時將被忽 略掉。（2）寫入微程序用聯機軟件的“【轉儲】一【裝載】”功能將該格式 化txt）文件裝載入實驗系統。裝 入過程中，在軟件的輸出區的'結果'欄會顯示裝載信息，如當前正在裝載的是機器指令還 是微指令，還剩多少條指令等。（3）校驗微程序選擇聯機軟件的“【轉儲】一【刷新指令區】”可以讀出下位機所有的機器指令和微指令, 并在指令區顯示。檢查微控器相應地址單元的數據是否和表3-2-2中的|六進制數據相同， 如果不同，則說明寫入操作失敗，應重新寫入，可以通過聯機軟件單獨修改某個單元的微指 令，先用鼠標左鍵單擊指令區的'微存'tab按鈕，

9、然后再單擊需修改單元的數據，此時 該單元變為編輯框，輸入6位數據并冋車，編輯框消失，并以紅色顯示寫入的數據。;/ / ;/微控器實驗指令文件/;/;/by tangdu c0>,ltd/；/*;/* startof microcontro丄jler data * /$m 00 000001;nop$m 01 007070;con(ins)->ir, p<1>$m 04 002405;r0->b$m 05 04b201；a 加 b->r0$m 30 001404;r0->a$m 32 183001;in->r0$m 33 280401；r0->

10、;out$m 35 000035;nop;/* endof microcontroller data */3. 運行微程序運行時也分兩種情況：本機運行和聯機運行。1）本機運行 將時序與操作臺單元的開關kk1、kk3置為'運行'檔，按動con單元的clr按 鈕，將微地址寄存器（mar）清零，同時也將指令寄存器（1r）、alu單元的暫存器a和 暫存器b清零。 將時序與操作臺單元的開關kk2置為'單拍'檔，然后按動st按鈕，體會系統在 tl、t2、t3、t4節拍中各做的工作。t2節拍微控器將后續微地址（下條執行的微指令的 地址）打入微地址寄存器，當前微指令打入微指令寄

11、存器，并產生執行部件相應的控制信號; t3、t4節拍根據t2節拍產生的控制信號做出相應的執行動作，如果測試位有效，還要根 據機器指令及當前微地址寄存器中的內容進行譯碼，使微程序轉入相應的微地址入口，實現 微程序的分支。 按動con單元的clr按鈕，清微地址寄存器（mar）等，并將時序與單元的開關 kk2置為'單步'檔。 置in單元數據為00100011,按動st按鈕，當mc單元后續微地址顯示為000001 時，在con單元的sd27.sd20模擬給岀1n指令00100000并繼續單步執行，當mc單元 后續微地址顯示為000001時，說明當前指令已執行完；在con單元的sd27.

12、sd20給出 add指令00000000,該指令將會在下個t3被打入指令寄存器（ir）,它將r0中的數據和 其自身相加后送r0;接卜來在con單元的sd27.sd20給出out指令00110000并繼續 單步執行，在mc單元后續微地址顯示為000001時，觀查out單元的顯示值是否為 olooolloo2）聯機運行聯機運行時，進入軟件界面，在菜單上選擇【實驗】一【微控器實驗】，打開本實驗的 數據通路圖，也可以通過工具欄上的i、拉框打開數據通路圖，數據通路圖如圖3-2-8所示。將時序與操作臺單元的開關kk1、kk3置為'運行'檔，按動con單元的總清開關后, 按動軟件中單節拍按鈕，當后續微地址（通路圖中