计算机硬件实验报告-第三次

计算机硬件基础实验报告（三）实验6中断技术姓名：王悦昶学号：2010010439实验班号：周四第二节机器号：16一、实验目的 1、了解中断原理，包括对中断源、中断向量、中断类型号以及中断过程的理解； 2、掌握汇编语言中断程序的设计方法；3、（选作）了解C语言中断程序设计方法二、实验基本任务1、中断过程的理解 通过阅读汇编语言中断程序L6_P1_int.s43，说明程序执行的流程和实现的功能。回答下列问题，了解用汇编语言编写中断程序的方法。 (1)、阅读程序L6_P1_int.s43，从程序中判断用的是哪一个中断源？其中断类型号是多少？设计将实验板上的某一按键与该中断源对应的引脚相连。运行程序，操作按键，观察现象。答：从程序中可以判断出使用的是P1口作为中断源。P1口的中断类型是4。在中断子程中进行了触发中断的具体引脚的检测，当触发中断的是P1.1口的时候，将P2OUT寄存器中的数值取反。烧写程序后，每按下KEY2键一次，8个LED灯的亮灭状态改变一次。 (2)、在L6_P1_int.s43中，没有CALL语句，中断程序如何被执行？何时会被执行？答：中断程序只有在其对应的中断源被触发的时候才会执行。中断程序的执行是由硬件控制的，与软件编程无关,硬件依次自动完成入栈保护断点、入栈保护SR、清零SR，从中断向量表中取中断向量值PC，转去执行中断服务子程序。所以不需要CALL语句也可以实现；在本例中，当KEY2键被按下之后，执行中断程序。 (3)、在L6_P1_int.s43中，如果中断子程序中不清分中断标志P1IFG的后果是什么？答：如果不清除分中断标志，则不论是否再次按键，中断子程序会不断的被执行。 (4)、如果L6_P1_int.s43中的PORT1-VECTOR改为PORT2_VECTOR，其他不变，程序执行的后果是什么？为什么？答：不会触发中断，因为做出上述语句更改后，中断源更改为了PORT2，而在程序的初始化语句段并没有对PORT2中断相关的寄存器进行设置，故不会有中断被触发。 (5)、如果去掉L6_P1_int.s43程序最后的那条无限循环语句，程序执行的流程是什么样子的？为什么？答：执行到最后一句之后，EW430软件报错：Thestackpointerforstack‘STACK’isoutsidethestackrange。因为去掉无限循环语句之后，CPU找不到下一条需要执行的语句。执行此程序所需硬件连线图如下(其中电源，晶振、复位、JTAG下载部分电路图在本实验中其余任务中都是相同的)：硬件原理图如下：修改后的程序如下：#include"msp430.h" ;#definecontrolledincludefileNAMEmain ;modulenamePUBLICmain ;makethemainlabelvissibleoutsidethismodule设置P2设置P2口中断向量表地址指向intP1DC16init ;setresetvectorto'init'labelORG0FFE0h+PORT2_VECTOR ;中断向量表首地址+端口2中断向量符号偏址DC16intP1 ;setport2vectorto'intP1'labelRSEGCSTACK ;pre-declarationofsegmentRSEGCODE ;placeprogramin'CODE'segmentinit: MOV#SFE(CSTACK),SP ;setupstackmain: NOP ;mainprogramMOV.W#WDTPW+WDTHOLD,&WDTCTL;Stopwatchdogtimer DINT ;禁止可屏蔽中断GIE=0MOV.B#0, &P1SEL ;设置P1为基本I/O功能MOV.B #0, &P1OUT ;置P1OUT初值为0MOV.B #0xFF, &P1DIR ;设置P1引脚为输出BIC.B #BIT2, &P2SEL ;P2.2中断相关设置BIC.B #BIT2, &P2DIR BIS.B#BIT2, &P2IES BIC.B#BIT2,&P2IFG BIS.B#BIT2,&P2IE EINT ;允许可屏蔽中断GIE=1JMP $;jumptocurrentlocation'$'(endlessloop)intP1: BIT.B#BIT2,&P2IFG ;中断子程序 JZexit INV.B&P2OUT BIC.B#BIT2,&P2IFG ;清分中断标志位exit: RETIEND修改后的程序进行烧写后，按下KEY7键，LED灯亮暗状态转换一次。(7)、在中断子程序入口处设置一个断点，观察按下键和不按键时程序的执行的流程。答：不按键时程序一直在无限循环语句处执行；按下按键之后，程序进入中断子程序执行。2、用汇编语言编写中断程序 在实验板上用跳线将按键KEY5，KEY6分别与单片机的P1.4，P1.5相连，编程以中断方式处理按键KEY5和KEY6的请求，当KEY5上有一个下降沿信号时，实验板上的蜂鸣器发出一声警报；当KEY6上有一个上升沿信号时，实验板上的发光二极管L1闪3次。硬件电路图如下：编程如下：#include"msp430.h" ;#definecontrolledincludefileNAMEmain ;modulenamePUBLICmain ;makethemainlabelvissibleoutsidethismoduleORG0FFFEhDC16init ;setresetvectorto'init'labelORG0FFE0h+PORT1_VECTOR ;中断向量表首地址+端口1中断向量符号偏址DC16intP1 ;setport1vectorto'intP1'labelRSEGCSTACK ;pre-declarationofsegmentRSEGCODE ;placeprogramin'CODE'segmentinit: MOV#SFE(CSTACK),SP ;setupstackmain: NOP ;mainprogramMOV.W#WDTPW+WDTHOLD,&WDTCTL;Stopwatchdogtimer DINT ;禁止可屏蔽中断GIE=0MOV.B#0, &P2SEL ;选择P2口为基本I/OMOV.B#0xFF,&P2OUT ;置P2OUT寄存器值为0xFFMOV.B#0xFF, &P2DIR ;选择P2口为输出 MOV.B#0, &P4SEL ;选择P4口为基本I/O，输出 MOV.B#0xFF, &P4DIR BIS.B #BIT1, &P4OUT ;置P4.1为1BIC.B #BIT4, &P1SEL ;P1.4、P1.5选为I/OBIC.B #BIT5, &P1SEL ;BIC.B #BIT4, &P1DIR ;P1.4、P1.5选为输入 BIC.B #BIT5, &P1DIRBIS.B #BIT4, &P1IES ;P1.4选为下降沿触发 BIC.B #BIT5, &P1IES ;P1.5选为上升沿触发BIC.B #BIT4, &P1IFG ;清P1.4，P1.5分中断标志位为0 BIC.B #BIT5, &P1IFG BIS.B #BIT4, &P1IE ;允许P1.4、P1.5分中断 BIS.B #BIT5, &P1IE EINT ;允许可屏蔽中断GIE=1JMP $ ;jumptocurrentlocation'$'(endlessloop)intP1: BIT.B#BIT4,&P1IFG ;中断子程序，判断中断是否由P1.4引起JZx1 ;否则跳转到x1 BIC.B #BIT1, &P4OUT ;中断为P1.4触发，使蜂鸣器报警MOV#0xFFFF,R15 ;延时ww1:DECR15JNZww1BIS.B #BIT1, &P4OUT ;关闭蜂鸣器 BIC.B#BIT4, &P1IFG ;清分中断标志位x1: BIT.B #BIT5, &P1IFG ;检测是否由P1.5引发中断 JZ exit ;否则跳出中断子程 MOV.B #3, R4 ;亮灯次数计数x2: BIC.B #BIT0, &P2OUT ;点亮LED1MOV#0xFFFF,R14 ;延时ww2:DECR14JNZww2 BIS.B #BIT0, &P2OUT ;熄灭LED1ww3:MOV#0xFFFF,R6 ;延时DECR6JNZww3 DEC R4 JNZ x2 BIC.B#BIT5, &P1IFG ;清分中断标志位exit: RETIEND思考：如果用长导线将按键KEY5、KEY6分别接在P2.2和P2.3上，如何修改程序一实现上述中断响应？可否将按键KYE5、KEY6分别连接在P4.2和P4.3上来完成任务2？为什么/答：(1)、更改KEY5、KEY6连接后即为更改了中断源，需要在程序中与P1中断源有关的设置均改为P2相对应的中断源即可实现上述中断响应。 (2)、将按键KYE5、KEY6分别连接在P4.2和P4.3上无法实现中断响应，因为P4口不属于MSP430F149的中断源，无法利用其触发中断。三、实验选作任务1、学习C语言中断程序的设计方法。 通过在单片机上编译运行课程提供的C语言中断程序，学习C语言实现中断的过程。说明示例程序执行的流程和实现的功能。并思考，如果程序中没有#pragmavector=PORT1_VECTOR会出现什么结果？为什么？答：示例程序实现了通过P1.1下降沿触发中断，在中断子程序中实现P2口的输出量取反。 如果程序中缺少了这一句，则程序无法进入中断，因为没有设置中断向量。2、通过C语言编程实现任务2中的同样功能硬件连线如任务2，用C语言编程如下：#include"io430.h"#include"intrinsics.h"intmain(void){WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;__disable_interrupt(); //_DINT();P2SEL=0; //置P2为基本I/O功能P2OUT=0xFF; //置P2输出初值P2DIR=0xFF;P4SEL=0; //相应寄存器的初始化P4DIR=0xFF;P4OUT_bit.P4OUT_1=1; P1SEL_bit.P1SEL_4=0;P1SEL_bit.P1SEL_5=0; P1DIR_bit.P1DIR_4=0;P1DIR_bit.P1DIR_5=0;P1IES_bit.P1IES_4=1;P1IES_bit.P1IES_5=0;P1IFG_bit.P1IFG_4=0;P1IFG_bit.P1IFG_5=0;P1IE_bit.P1IE_4=1;P1IE_bit.P1IE_5=1;__enable_interrupt(); //_EINT();while(1){};//死循环}#pragmavector=PORT1_VECTOR //设置中断向量值 __interruptvoidport_int(void) //中断子程序{inti,j;if(P1IFG_bit.P1IFG_4==1){ P4OUT_bit.P4OUT_1=0;for(j=0;j<0xFFFF;j++);P4OUT_bit.P4OUT_1=1; P1IFG_bit.P1IFG_4=0;}if(P1IFG_bit.P1IFG_5==1){ for(i=0;i<3;i++) { P2OUT_bit.P2OUT_0=0; for(j=0;j<0xFFFF;j++); P2OUT_bit.P2OUT_0=1;for(j=0;j<0xFFFF;j++); }P1IFG_bit.P1IFG_5=0;}}四、实验心得 通过这次中断实验，我对于中断在单片机中的实现过程有了一个比较清晰的认识，也深入的理解了中断和CALL子程的区别。中断是由硬件实现的，不需要软件编程实现的一种操作，利用中断可以实现很多监测任务。 在编写和运行中断程序中，我再一次认识到了合理使用断点进行程序调试的方法。利用在中断子程序入口处设置断点，可以判断程序是否可以进入中断子程序。这种方法非常有效。实验7基本时钟模块和定时功能姓名：王悦昶学号：2010010439实验班号：周四第二节机器号：16一、实验目的 1、了解MSP430基本时钟模块的工作原理，掌握其控制方法； 2、了解利用时钟信号和中断技术实现定时功能的方法； 3、（选作）巩固C语言程序的设计方法二、实验基本任务1、数字示波器的使用 (1)、测量示波器自带的周期性方波信号，掌握测量周期，频率和峰峰值的方法； (2)、用孔孔导线将实验板的地信号与示波器的地信号相连，测量实验板上的5V、3.3V电源信号是否正常。答：(1)、通过示波器测量有示波器自带方波信号有： VPP=3.10V;f=1KHZ 这与示波器上标定的方波信号一致。 (2)、测实验板上5V信号有：VPP=5.20V;测实验板上3.3V信号有:VPP=3.32V此测量值说明实验板上电源信号正常。2掌握基本时钟模块的编程 编程控制基本模块，使得ACLK=4096HZ，并通过P5.6或P2.0输出该ACLK。领用示波器观察输出的ACLK时钟信号，测量其频率思考：(1)、可否编程在引脚P5.2上输出ACLK？为什么？ (2)、上电复位后CPU的工作频率MCLK的频率值是多少？是8MHZ吗？编程在P5.4上输出MCLK，用示波器测量该频率值，并记录该频率值。硬件电路图如下：编程实现上述两个时钟的输出任务有：#include"msp430.h"NAME main PUBLIC mainORG 0FFFEhDC16 init

RSEG CSTACK RSEG CODE init:MOV #SFE(CSTACK),SPmain:NOP MOV.W #WDTPW+WDTHOLD,&WDTCTLBIS.B#DIVA_3,&BCSCTL1;设置ACLK为8分频BIS.B#BIT6,&P5SEL;设置P5.6为ACLK输出功能BIS.B#BIT6,&P5DIR ;设置P5.6口为输出BIS.B#BIT4,&P5SEL;设置P5.4为ACLK输出功能BIS.B#BIT4,&P5DIR;设置P5.4口为输出JMP$END答：(1)不能编程在引脚P5.2上输出ACLK,因为P5.2口并不具有输出时钟信号的功能通过示波器测量可以得到分频后的ACLK频率f=4098HZ(2)上电复位后，CPU的时钟MCLK频率值为f=746.3KHZ,不为8MHZ，因为在默认状态下，CPU主时钟选用自带数字震荡时钟，并未选用高频晶振。3、利用输出的时钟信号做中断源，实现定时功能 将任务2中P5.6输出的4096HZ的ACLK时钟信号，作为P1.0的中断申请信号，在中断子程序中设置一个记数变量，计数中断子程序被执行的次数来判断是否到一秒，利用该定时功能，将8个发光二级管设计成一个秒表，显示秒值。硬件电路图如下：编程如下#include"msp430.h"NAMEmainPUBLICmainORG0FFFEhDC16initORG0FFE0h+PORT1_VECTORDC16intP1RSEGCSTACKRSEGCODEinit:MOV#SFE(CSTACK),SPmain:NOPMOV.W#WDTPW+WDTHOLD,&WDTCTLDINTMOV.W #0, R4 ;初始化R4，R5寄存器值为0MOV.B #0x00,R5MOV.B #0x00, R8 ;实现计数10秒BIC.B #BIT1, &P4SEL ；用P4.1控制蜂鸣器BIS.B #BIT1, &P4DIRBIS.B #BIT1, &P4OUTBIS.B #DIVA_3,&BCSCTL1 ;设置ACLK为8分频BIS.B #BIT6,&P5SEL ;设置P5.6口输出ACLK时钟BIS.B #BIT6,&P5DIRMOV.B #0,&P2SEL ;设置P2口为基本I/O口MOV.B #0xFF,&P2DIR ;方向选择为输出MOV.B #0xFF,&P2OUT ;初值置为1BIC.B #BIT0,&P1SEL ;设置P1.0口相关中断寄存器BIC.B #BIT0,&P1DIRBIS.B #BIT0,&P1IES ;设置为下降沿触发BIC.B #BIT0,&P1IFGBIS.B #BIT0,&P1IEEINTagain: BIT.B#BIT0,R7 ;检测是否记时1秒JZ againMOV.B R5,R6INV.B R6MOV.B R6,&P2OUT ;输出P2OUT显示码BIC.B #BIT0,R7CMP #0x0A,R8 ;检测是否记时10秒JNC x2 ;未到10秒，跳转x2BIC.B #BIT1,&P4OUT ;到10秒，清P4.1为0CALL #delay ;延时BIS.B #BIT1,&P4OUT ;置P4.1为1MOV.B #0x00,R8 ;开始记下一个10秒X2:CMP #0xFF,R5 ;判断是否8个LED灯全亮JNC x1MOV.B #0x00,R5 ;若全亮则重新开始亮灯x1: JMP again ;死循环intP1: BIT.B #BIT0, &P1IFG ;中断子程序，检测是否P1.0触发中断 JZ exit INC R4 ;用R4记录时钟个数CMP #4096,R4 ;时钟个数是否为4096个JNC exit ;若没达到，则跳转exitINC R5 ;若达到，则R5自加一次INC R8 ;每过一秒，R8自加一次BIS.B #BIT0,R7 ;置R7第0位为1，作为1秒的标志MOV.W #0,R4 ;清零R4exit: BIC.B #BIT0,&P1IFG ;清分中断标志位RETIdelay:MOV#0FFFFh,R14 ;延时ww: DECR14JNZwwRETEND在编程中，将点亮LED灯的相关程序放到主程序中执行，可以简化中断子程序，使得程序的结构更加合理。思考：如果要隔10秒蜂鸣器响一声，如何在任务3的基础上编程实现。答：对程序所做修改如上述程序中的加亮部分，主要添加了10秒计数部分和控制蜂鸣器部分。硬件电路图如下：三、实验已完成选作任务1、用C语言编程实现任务2功能C语言编程如下：#include"io430.h"intmain(void){WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;BCSCTL1_bit.DIVA0=1; //设置ACLK为8分频BCSCTL1_bit.DIVA1=1;P5SEL_bit.P5SEL_6=1; //设置P5.6输出ACLKP5SEL_bit.P5SEL_4=1;P5DIR_bit.P5DIR_6=1; //设置P5.4输出MCLKP5DIR_bit.P5DIR_4=1;while(1){}; //死循环}硬件电路图同基本任务1.2、掌握基本时钟模块及其相关控制寄存器基本时钟模块控制记录表DCOCT160h(复位值)BCSCTL20h(复位值)8EhBCSCTL184h(复位值)87h30hACLKP2.0来自哪个时钟，几分频LFXT1CLK,1LFXT1CLK,1LFXT1CLK,8测量值(KHZ)32.8932.894.098MCLKP5.4来自哪个时钟，几分频DCLCLK,1DCLCLK,1XT2，1测量值(KHZ)746.329768000SMCLKP1.4来自哪个时钟，几分频DCLCLK,1DCLCLK,1XT2，8测量值(KHZ)746.329761000实现该功能所编程序如下：#include"msp430.h" ;#definecontrolledincludefileNAME main ;modulenamePUBLIC