FPGA实验_简单计算机的设计与调试实验指导书

实验3 简单计算机系统的设计与调试
一、实验目的
1.掌握利用指令集编写汇编语言程序
2.掌握将编好的汇编语言程序翻译成机器码程序
3.熟悉各类型指令执行的数据通道
4.设计和调试一个8位单周期简单计算机系统
二、实验任务
1. 编程练习
先采用汇编语言格式编写程序，检查程序的思路、流程，在无误情况下，转换成机器码。

程序1 ：
完成将两个固定数据（如0x96, 0x2A6）进行加、减、与、或、比较运算，将运算结果顺序存放在地址从0x40开始的10个RAM单元中。

程序2：
完成将两个固定数据（如0x96, 0x2A6）进行加、减运算，将运算结果顺序显示在数码管上。

两个结果显示之间需加一定延时（软件延时，可以通过给一个寄存器赋初值，对这个寄存器进行减运算，直至结果为0）。

程序3：
从键盘输入一个表达式，如：206 - 814= ，通过执行ROM中的程序代码，将运算结果显示在数码管上。

2. 调试简单计算机系统A
在实验2任务5简单计算机系统A的ROM中存放编程练习中的程序1，并进行系统的仿真和调试，下载到实验板上进行测试、运行。

3. 设计简单计算机系统B
在简单计算机系统A的基础上，增加I/O端口及其映射模块、数码管输出接口，将I/O 端口及其映射模块中的 IO0[7..0]、IO1[7..0]与数码管输出接口的 datainL[7..0]、datainH[7..0]相连，构成简单计算机系统B。

在ROM中存放编程练习中的程序2，并进行系统的仿真和调试，下载到实验板上进行测试、运行。

4. 设计简单计算机系统C
在简单计算机系统B的基础上，增加4x4键盘输入接口模块，将I/O端口及其映射模块中IO3[7..0]~IO6[7..0]分别与键盘输入接口模块的srcL[7..0]、srcH[7..0]、dstL[7..0]、dstH[7..0]、, aluop[7..0]相连，构成简单计算机系统C，在ROM中存放编程练习中的程序3，并进行系统的仿真和调试，下载到实验板上进行测试、运行。

注意：可利用指令SW R3, R2, 0和LW R1, R2, 4 (令R2寄存器内容=0) ，检测简单计算机系统C上的I/O端口及其映射模块是否正确集成。

5．系统功能扩展（选做）
1.在简单计算机系统基础C上，增加可编程的串行通信模块，即通信的波特率可以在
9600bps、4800bps、2400bps中通过拨码开关选择，含相应硬件和指令代码的设计，实现将键盘输入的表达式和运算结果发送到PC机的串口助手上。

2.在简单计算机系统C上进行功能扩展或性能优化，如增加指令、实现无优先级的连
续运算、实现有优先级的连续运算等。

三、实验报告3
给出系统A、B、C的电路设计图，及相应的汇编语言格式程序清单和对应保存在ROM 上的二进制代码，并对调试中遇到的问题做总结。