嵌入式硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與習(xí)題解答

前言

　　實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)是硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)中非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能的必修課，也是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素質(zhì)和實(shí)踐能力的重要途徑。計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生在理解理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用理論知識(shí)去解決實(shí)際問題，達(dá)到理論知識(shí)與應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合。這樣的過程對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)、動(dòng)手能力的提高、分析及解決問題能力的增強(qiáng)是非常重要的。我們總結(jié)多年的實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，編寫了《嵌入式硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與習(xí)題解答》，提出了對(duì)嵌入式硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)化、層次化的教學(xué)思路，并將實(shí)驗(yàn)分成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?！　。?）基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，包括運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、總線控制器、匯編語(yǔ)言的基本編程思想、c語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的混合編程、微處理器系統(tǒng)典型的接口技術(shù)及接口芯片、嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的環(huán)境及工具。實(shí)驗(yàn)的安排順序循序漸進(jìn)，即功能部件→CPU→嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，硬件→軟件，低級(jí)語(yǔ)言→高級(jí)語(yǔ)言，基礎(chǔ)→創(chuàng)新。由易到難，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由理論到應(yīng)用的教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生建立完整的系統(tǒng)概念。　　基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)是與教學(xué)同步的，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)，要求學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，并寫出有理論分析的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，完成每個(gè)實(shí)驗(yàn)要求的實(shí)驗(yàn)思考題。　?。?）綜合性實(shí)驗(yàn)，包括模型機(jī)實(shí)驗(yàn)、點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn)、音樂演奏實(shí)驗(yàn)、錄音機(jī)實(shí)驗(yàn)等。微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的綜合性實(shí)驗(yàn)通過課程設(shè)計(jì)的形式進(jìn)行。課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生面對(duì)工程實(shí)際問題，自行完成從設(shè)計(jì)、調(diào)試、測(cè)試結(jié)果、提交實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師只對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案和調(diào)試方法給予指導(dǎo)，不限制學(xué)生的設(shè)計(jì)思路。教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力和利用現(xiàn)代化調(diào)試手段的能力，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)，課程設(shè)計(jì)安排在小學(xué)期里?！　。?）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，包括基于RISC處理器構(gòu)成模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、流水微程序模型機(jī)及流水硬布線控制器。要求學(xué)生的設(shè)計(jì)具有實(shí)用性和新穎性，旨在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)安排在第三年的小學(xué)期，三周左右?！　”緯牡?、2章是第一部分，介紹了微處理器系統(tǒng)的核心部件運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、模型機(jī)的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法及具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。本書的第3、4章是第二部分，介紹了以典型微處理器8088為平臺(tái)的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法及相應(yīng)的匯編語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)，包括與c語(yǔ)言的混合編程。本書的第5～8章是第三部分，介紹了典型系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法及典型接口芯片相關(guān)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。本書的第9章是第四部分，介紹了嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)方法及常用的開發(fā)環(huán)境。

內(nèi)容概要

　　本書不僅有夯實(shí)學(xué)生理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)基本技能的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，也有培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題并從書本理論走向?qū)嶋H應(yīng)用能力的綜合性實(shí)驗(yàn)，還有培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?！　”緯卜謨善５?篇是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，包括4個(gè)部分：第一部分介紹微處理器系統(tǒng)核心部件的設(shè)計(jì)原理、方法及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)；第二部分介紹以典型微處理器8088為平臺(tái)的匯編語(yǔ)言，包括與C語(yǔ)言的混合編程的程序設(shè)計(jì)方法及相關(guān)實(shí)驗(yàn)；第三部分介紹系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)原則、方法及典型接口芯片相關(guān)實(shí)驗(yàn)；第四部分介紹嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、方法及常用的開發(fā)環(huán)境。第2篇是習(xí)題解答，主要提供主教材《嵌入式硬件技術(shù)基礎(chǔ)》的典型例題和書后習(xí)題答案。　　本書是《嵌入式硬件技術(shù)基礎(chǔ)》的配套教材，可作為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教材，也可作為高等院校計(jì)算機(jī)類相關(guān)專業(yè)硬件基礎(chǔ)課程的教材或參考書。

書籍目錄

第1篇 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)第1章 計(jì)算機(jī)組成1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1.2 計(jì)算機(jī)的硬件組成1.2.1 計(jì)算機(jī)基本器件1.2.2 計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)1.3 模型機(jī)的設(shè)計(jì)1.3.1 模型機(jī)的設(shè)計(jì)步驟1.3.2 模型機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例第2章 計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)2.1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3 微程序控制器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4 總線控制實(shí)驗(yàn)2.2 綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 基本模型機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 復(fù)雜模型機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3 可重構(gòu)原理計(jì)算機(jī)的組成實(shí)驗(yàn)2.3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 基于RISC處理器構(gòu)成的模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)2 流水微程序模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)3 流水硬布線控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第3章 PC軟件系統(tǒng)3.1 PC的基本配置3.2 匯編語(yǔ)言的開發(fā)過程3.3 匯編語(yǔ)言常用軟件的使用方法3.3.1 宏匯編程序MASM3.3.2 動(dòng)態(tài)調(diào)試程序DEBUG3.4.程序設(shè)計(jì)方法3.5 8086程序設(shè)計(jì)3.6 PC的基本硬件及調(diào)用方法3.7 軟中斷第4章 軟件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 清0程序?qū)嶒?yàn)2 拆字程序?qū)嶒?yàn)3 拼字程序?qū)嶒?yàn)4 數(shù)據(jù)區(qū)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)5 數(shù)據(jù)排序?qū)嶒?yàn)6 找“0”個(gè)數(shù)實(shí)驗(yàn)7 32位二進(jìn)制乘法實(shí)驗(yàn)8 多分支程序?qū)嶒?yàn)9 顯示子程序?qū)嶒?yàn)10 匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言的混合編程實(shí)驗(yàn)第5章 微機(jī)基本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 微處理器的總線5.2 外圍設(shè)備的擴(kuò)展方法5.3 PC／XT總線5.4 微處理器與存儲(chǔ)器的接口第6章 硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 8255A并行口實(shí)驗(yàn)——方波實(shí)驗(yàn)2 8255A并行口實(shí)驗(yàn)——PA輸人、PB輸出實(shí)驗(yàn)3 8255A并行口實(shí)驗(yàn)——控制交通燈實(shí)驗(yàn)4 簡(jiǎn)單I／／O口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)5 A／D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)6 D／A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)——方波實(shí)驗(yàn)7 D／A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)——鋸齒波實(shí)驗(yàn)8 8259A單級(jí)中斷控制器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)9 定時(shí)／計(jì)數(shù)器8253實(shí)驗(yàn)——方波實(shí)驗(yàn)10 825lA串口實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)11 步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)12 16×16點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)13 使用8237A可編程：DMA控制器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)14 溫度壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)第7章 綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 洗衣機(jī)的程序控制實(shí)驗(yàn)2 按鍵式電話實(shí)驗(yàn)3 彩色音樂演奏器實(shí)驗(yàn)4 照相機(jī)自拍指示實(shí)驗(yàn)5 程控信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)6 數(shù)字錄音機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)7 鐘控裝置實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)8 籃球計(jì)時(shí)器第8章 課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目1 計(jì)算Ⅳ的階乘設(shè)計(jì)項(xiàng)目2 音樂演奏設(shè)計(jì)項(xiàng)目3 小鍵盤按鍵識(shí)別數(shù)碼管移位顯示第9章 嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 熟悉嵌入式開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境實(shí)驗(yàn)2 ADS環(huán)境配置與工程文件設(shè)置第2篇 習(xí)題解答第1章 概論第2章 數(shù)據(jù)表示和運(yùn)算方法第3章 微處理器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用特性第4章 存儲(chǔ)系統(tǒng)第5章 匯編語(yǔ)言與程序設(shè)計(jì)第6章 輸入／輸出接口第7章 中斷控制接口第8章 定時(shí)計(jì)數(shù)控制接口第9章 DMA控制接口第10章 并行接口第11章 串行通信接口第12章 模擬接口第13章 外部設(shè)備接口第14章 嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)附錄A ZY15CompSysl2BB計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)附錄B Dais仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)鍵盤監(jiān)控簡(jiǎn)介附錄C 8088系列16位微機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　?。?）存儲(chǔ)器　　存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)信息，包括程序、數(shù)據(jù)、文檔等。存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量越大、存取速度越快，系統(tǒng)的處理能力就越強(qiáng)、工作速度也就越高。由于一個(gè)存儲(chǔ)器很難同時(shí)滿足大容量、高速度的要求，因此常將存儲(chǔ)器分為主存、外存、高速緩存三級(jí)存儲(chǔ)體系?！　≈鞔嬗脕?lái)存放CPU需要使用的程序和數(shù)據(jù)。主存的每個(gè)存儲(chǔ)單元都有固定的地址，可按地址直接訪問它們，稱為訪問存儲(chǔ)器。訪問存儲(chǔ)器時(shí)，先由地址譯碼器將送來(lái)的單元地址進(jìn)行譯碼，找到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元；再由讀／寫控制電路，確定訪問存儲(chǔ)器的方式，即讀／寫；然后，按規(guī)定的方式完成讀／寫操作。與主存儲(chǔ)器有關(guān)的部件還有地址總線與數(shù)據(jù)總線。它們分別為訪問存儲(chǔ)器傳遞地址信息和數(shù)據(jù)信息。主存的速度較快，但容量有限。通常用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成主存?！　⊥獯娴娜萘亢艽螅嫒∷俣缺戎鞔媛?，像磁盤、光盤等，都是常甩的外存。　　高速緩存是為了提高訪存速度，在CPU和主存之間設(shè)置的一級(jí)速度很快的存儲(chǔ)器，容量較小，用來(lái)存放當(dāng)前正在使用的程序和數(shù)據(jù)。高速緩存的地址總與主存某一區(qū)間的地址相映射，工作時(shí)CPU首先訪問高速緩存，如果未找到所需的內(nèi)容，再訪問主存。高速緩存由高速的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中，常將高速緩存集成在CPU內(nèi)部，稱為片內(nèi)Cache，或稱一級(jí)Cache。也可以在CPU外部再設(shè)置一級(jí)高速緩存，稱為片外Cache或稱二級(jí)Cache。　?。?）運(yùn)算器　　運(yùn)算器是數(shù)據(jù)的加工處理部件，是CPU的重要組成部分。運(yùn)算器通常由算術(shù)／邏輯運(yùn)算單元（ALU）和一系列寄存器構(gòu)成。ALU是完成算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算的部件。寄存器用于存放運(yùn)算操作數(shù)。累加器除存放運(yùn)算操作數(shù)外，還用于存放中間結(jié)果和最后結(jié)果。寄存器與累加器的數(shù)據(jù)均從存儲(chǔ)器或其他通用寄存器中取得，最后結(jié)果也存放到存儲(chǔ)器或通用寄存器中?！　。?）控制器　　控制器是全機(jī)的指揮中心，它使計(jì)算機(jī)各部件自動(dòng)協(xié)調(diào)地工作?？刂破髅看螐膬?nèi)存中讀取指令，經(jīng)過分析譯碼，產(chǎn)生一系列操作命令，發(fā)向各個(gè)部件，控制各部件動(dòng)作，使整個(gè)機(jī)器連續(xù)地、有條不紊地運(yùn)行。　?。?）輸入／輸出設(shè)備　　輸入設(shè)備將各種形式的外部信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的代碼形式送人主機(jī)，常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)等。輸出設(shè)備將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換為人們所能識(shí)別的形式輸出，常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)等。

編輯推薦

　　《嵌入式硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與習(xí)題解答》的基本思想是運(yùn)用理論知識(shí)去解決實(shí)際問題，達(dá)到學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，動(dòng)手能力的培養(yǎng)，分析問題、解決問題的能力培養(yǎng)；《嵌入式硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與習(xí)題解答》包括軟件實(shí)驗(yàn)、硬件實(shí)驗(yàn)、軟硬件相結(jié)合實(shí)驗(yàn)，也有相關(guān)的綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，都體現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)際問題相結(jié)合的思想；《嵌入式硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與習(xí)題解答》部分程序由匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言對(duì)照給出。

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