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TPC实验指导书
TPC-USB
通用微机接口实验系统
教师用实验指导书
(汇编+VC)
清华大学计算机系
清华大学科教仪器厂
2005年10月
目录
第一章TPC-USB实验系统介绍.................................................4
1.1概述....................................................................4
1.2TPC-USB实验系统构成及特点.................................................4
第二章TPC-USB实验系统硬件环境............................................5
2.1USB模块介绍...............................................................5
2.1.1USB模块结构.............................................................5
2.1.2USB模块功能.............................................................5
2.1.3USB模块的对外接口.......................................................5
2.1.4USB模块跳线说明.........................................................6
2.1.5USB模块的安装...........................................................7
2.1.6USB模块连接测试........................................................11
2.2扩展实验台结构及主要电路.................................................12
2.2.1扩展实验台结构图.......................................................12
2.2.2实验台上包括的主要电路:
...............................................12
2.2.3用户扩展实验区.........................................................16
2.2.4实验台跳线开关.........................................................16
2.2.520芯双排插座...........................................................17
2.2.5直流稳压电源...........................................................17
第三章TPC-USB集成软件开发环境...........................................18
3.1TPC-USB集成开发环境软件包................................................18
3.2集成开发环境软件的安装...................................................18
3.2.1用户程序的编辑和编译...................................................20
3.2.2编译源程序.............................................................22
3.2.3用户程序的调试和运行...................................................22
3.2.4常用调试命令...........................................................25
3.2.5实验项目的查看和演示...................................................27
3.2.5实验项目的添加和删除...................................................28
1
3.2.6集成开发环境帮助菜单...................................................29
第四章汇编实验部分........................................................32
实验一I/O地址译码.........................................................32
实验二简单并行接口........................................................34
实验三可编程定时器/计数器(8253)........................................36
实验四可编程并行接口
(一)(8255方式0)...................................32
实验五七段数码管..........................................................40
实验六继电器控制..........................................................45
实验七竞赛抢答器..........................................................48
实验八交通灯控制实验......................................................51
实验九中断................................................................53
实验十可编程并行接口
(二)(8255方式1)..................................56
实验十一数/模转换器.......................................................60
实验十二模/数转换器.......................................................63
实验十三串行通讯..........................................................67
实验十四DMA传送...........................................................70
实验十五集成电路测试......................................................77
实验十六电子琴............................................................80
实验十七8250串行通讯实验..................................................83
实验十八步进电机控制实验..................................................87
实验十九小直流电机转速控制实验............................................91
实验二十键盘显示控制器实验...............................................95
实验二十一存储器读写实验................................................111
实验二十二双色点阵发光二极管显示实验....................................113
第五章VC++实验部分.......................................................123
1、基本输入输出-基本输入输出函数简介........................................123
实验一I/O地址译码........................................................124
实验二简单并行接口.......................................................126
2
实验三可编程定时器/计数器(8253).......................................128
实验四可编程并行接口
(一)(8255方式0)..................................131
实验五七段数码管.........................................................132
实验六继电器控制.........................................................136
实验七竞赛抢答器.........................................................139
实验八交通灯控制实验.....................................................141
2、中断-中断函数简介........................................................143
实验九中断...............................................................144
实验十可编程并行接口
(二)(8255方式1).................................148
实验十一数/模转换器......................................................151
实验十二模/数转换器......................................................154
实验十三串行通讯.........................................................158
3、DMA及RAM操作函数简介.....................................................161
实验十四DMA传送..........................................................162
实验十五集成电路测试.....................................................169
实验十六电子琴...........................................................171
实验十七8250串行通讯实验.................................................174
实验十八步进电机控制实验.................................................177
实验十九小直流电机转速控制实验...........................................180
实验二十键盘显示控制器实验..............................................182
实验二十一存储器读写实验................................................196
实验二十二双色点阵发光二极管显示实验....................................198
附录一、随机光盘实验程序名称表..............................................206
附录二:
TPC-USB通用微机接口实验系统硬件实验指导(汇编程序).................207
附录三:
TPC-USB通用微机接口实验系统硬件实验指导(C语言程序)................212
3
第一章TPC-USB实验系统介绍
1.1概述
在各种计算机外围接口不断推陈出新的今天,USB接口已经成为个人计算机最重要的接口
方式之一,USB接口设备的应用也以惊人的速度发展,几乎新型的PC都100%支持USB技术。
了
解和掌握USB的应用及开发是计算机类、电子类、物理类本科生、大专生的新课题。
TPC-USB微机接口实验系统正是在这种背景下推出的。
该设备在原TPC-2003A微机接口实
验系统上配置了USB接口模块,直接与主机(PC)的USB接口连接,形成了一套完整的USB接口的
微机接口实验系统。
该系统适应当前高等院校所开设的《微机原理及其应用》和《微机接口
技术》这两门课的实验,同时也提供了最新接口USB的实验,使学生在校学习期间不仅有机会
接触常规接口,同时有机会接触新型的接口,为学生们今后从事微机开发应用打下基础。
1.2TPC-USB实验系统构成及特点
该系统由一块USB总线接口模块、一个扩展实验台及软件集成实验环境组成。
USB总线接
口模块通过USB总线电缆与PC机相连,模块与实验台之间由一条50芯扁平电缆连接。
其主要特
点如下:
1.USB总线接口使用ISP1581USB2.0高速接口芯片,完全符合USB2.0规范。
提供了高速USB
下的通信能力,即插即用。
2.满足《微机原理与接口技术》课程教学实验要求。
实验台接口集成电路包括:
可编程
定时器/计数器(8253)、可编程并行接口(8255)、数/模转换器(DAC0832)、模/数转换器
(ADC0809)等。
外围电路包括:
逻辑电平开关、LED显示、七段数码管显示、8X8双色发光二极
管点阵及驱动电路、直流电机步进电机及驱动电路、电机测速用光藕电路、数字测温传感器
及接口电路、继电器及驱动电路、喇叭及驱动电路。
8279键盘显示控制电路。
3.在USB接口模块上扩展有DMA控制器8237及存储器,可以完成微机DMA传送以及USB的DMA
传送等实验。
4.开放式结构,模块化设计支持开放实验。
实验台上除固定电路外还设有用户扩展实验
区。
有五个通用集成电路插座,每个插座引脚都有对应的“自锁紧”插孔,利用这些插孔可
以搭试更多的自己设计的实验,方便的进行课程设计。
5.功能强大的软件集成开发环境,支持Win2000;WinXP等操作系统。
可以方便的对程序
进行编辑、编译、链接和调试,可以查看实验原理图,实验接线,实验程序并进行实验演示。
可以增加和删除实验项目。
6.实验程序可以使8086汇编和C语言编程实验。
可以对汇编程序和C语言程序进行调试.
7.系统还提供:
字符、图形液晶显示实验模块;红外收发实验模块;无线通信实验模块;
键盘显示实验模块等多种扩展实验模块(自选)。
8.实验台自备电源,具有电源短路保护确保系统安全。
9.使用USB接口与PC机相连,省却了打开主机箱安装接口卡的麻烦。
4
第二章TPC-USB实验系统硬件环境
2.1USB模块介绍
2.1.1USB模块结构
图2-1USB模块结构图
2.1.2USB模块功能
1.实验系统中的USB模块使用PHILIHPS的ISP1581USB2.0高速接口芯片,符合USB2.0接口
规范,提供了高速USB下的通信能力。
2.支持ISP下载,通过模块上的RS-232接口,可以对模块内部的MCU进行在线编程,对软
件进行修改或在线升级。
也可以通过RS-232接口下载实验程序到USB模块,进行实验。
3.模块内扩展有DMA控制器8237及存储器,可以完成微机DMA传送和USB的DMA传送实验。
4.该模块提供一个50线扁平电缆,通过该电缆将模块产生的仿ISA总线信号连到实验台
上。
2.1.3USB模块的对外接口
1.在该模块的右侧提供四个对外接口:
①9芯通用RS-232接口,需要时可连到主机的COM1或COM2,对内部的MCU在线编程,对软
件升级或修改。
②USB接口,连接到主机,实验时用于信息和数据的通信。
③清零按钮(RESET),用于对模块内部电路的初始化。
5
④实验方式转换按钮(SW),有些实验需要将实验程序下载到USB模块运行,需要时按一
下该按钮以转换实验方式。
(一般情况下,用户不要按此按钮,如果需要,在实验说明中会
指出)。
2.在模块的左侧提供二个对外接口:
①50线扁平电缆接口,为实验台提供仿ISA总线信号。
信号安排与实验台上50芯信号插座
信号一一对应。
(见表十四50芯总线插座信号)
②外接电源插孔,外接7~9V直流电源。
平时USB模块与实验台相连时,使用实验台提供
的电源,当USB模块单独使用或调试时,使用外接电源。
2.1.4USB模块跳线说明
在USB模块内,用一部分跳线选择ISP1581和其它芯片的工作模式,跳线的连接说明如下:
JP1:
MODE1ISP1581ALE/A0功能选择。
2-3短接低电平选择ALE功能(地址锁存使能)
1-2短接高电平选择A0功能(地址数据指示)
(USB模块出厂时选择2-3短接)
JP2:
M0/DA1选择ISP1581在通用处理器模式下的读写功能。
2-3短接低电平选择Motorola类型的微处理器
1-2短接高电平选择8051类型的微处理器
(USB模块出厂时选择1-2短接)
JP3:
BUS/DA0选择ISP1581总线模式
2-3短接低电平选择断开总线模式,AD[7:
0]多路复用
1-2短接高电平选择通用处理器模式,AD[7:
0]8位地址线
(USB模块出厂时选择2-3短接)
JP4:
ISP1581片选信号选择
2-3短接ISP1581片选信号由MCU产生
1-2短接ISP1581片选信号由地址译码产生
(USB模块出厂时选择1-2短接)
JP5:
无须用户设置
JP6:
USB模块电源选择
2-3短接选择外接电源
1-2短接使用实验台电源
(USB模块出厂时选择1-2短接)
JP7:
DMA控制器时钟选择
2-3短接选择振荡器产生时钟
1-2短接选择由MCU产生时钟
(USB模块出厂时选择2-3短接)
JP8:
MCU编程方式选择
2-3短接MCU处于编程方式
1-2短接MCU处于正常工作方式
(USB模块出厂时选择1-2短接)
6
2.1.5USB模块的安装
安装步骤如下:
1.关上实验台电源。
2.50线扁平电缆一端接USB模块的50芯插座,另一端接实验台50线插座。
3.USB电缆的一端接模块的USB口,另一端接主机USB口。
4.打开实验台电源。
5.系统将自行检测到模块的接入,选择用户光盘上的USB驱动程序完成驱动的安装。
安装驱动过程如下:
USB电缆接入主机,连接USB模块并加载电源后,系统将自行检测到模块的接入,提
示用户发现新硬件并要求安装设备驱动:
图2-2系统发现新硬件
图2-3提示找到新硬件
找到新硬件,需为此硬件指定设备驱动程序:
7
图2-4提示按装驱动
选择驱动所在位置:
(CD-ROM中driver目录下或指定驱动所在位置)
图2-5指定驱动所在位置
8
浏览驱动所在位置并选定驱动安装信息文件TPCA.inf:
图2-6浏览并找到驱动
选定TPCA.inf安装信息文件,并打开:
图2-7找到驱动并选定
点击下一步,系统将自动为TPC设备安装其驱动:
9
图2-8安装驱动
驱动安装完毕:
图2-9完成安装
10
设备安装检测:
右键单键“我的电脑”,选择“属性”,选择硬件选项中的“设备管理器”,即可在通用串
行总线控制器中找到已安装的TPCAdapter设备。
至此安装完毕。
图2-10查看安装
2.1.6USB模块连接测试
驱动安装完成后,打开TPC-USB集成开发环境(集成开发环境的安装请参看3.2节‘集成
开发环境的安装’),选定主菜单“选项”中的“硬件检测”,集成开发环境会检测到设备
已连接,如果连接不正确,将会有错误提示。
图2-11硬件检测菜单
11
图2-12正确连接提示图2-13硬件未连接
2.2扩展实验台结构及主要电路
2.2.1扩展实验台结构图
如图:
图2-14扩展实验台结构
2.2.2实验台上包括的主要电路:
1、50芯总线信号插座及总线信号插孔
1+5V11E24521A731A141ALE
2D712IOR22A632GND42T/C
3D613IOW23A533A043A16
4D514AEN24+12V34GND44A17
5D415DACK25A435MEMW45A15
6D316DRQ126GND36MEMR46A14
7D217IRQ27A337CLK47A13
8D118+5V28-12V38RST48A12
9D019A929A239A1949A10
10+5V20A830GND40A1850A11
50芯总线信号插座在实验台左上方,总线插座信号安排如上表。
各总线信号采用“自锁
紧”插孔在标有“总线”的区域引出,有数据线D0-D7、地址线A19-A0、I/O读写信号IORIOW、
存
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