 |
Лабораторная работа № 9-10. «Изучение функций системного таймера». Краткие теоретические и учебно-методические материалы
|
|
|
|
Лабораторная работа № 9-10
«Изучение функций системного таймера»
Цель работы: изучение функций системного таймера и закрепление практических навыков работы с ним.
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:
Студент должен
уметь:
- осуществлять разработку кода программного модуля на современных языках программирования;
- создавать программу по разработанному алгоритму как отдельный модуль;
- выполнять отладку и тестирование программы на уровне модуля
знать:
- основные этапы разработки программного обеспечения;
- основные принципы технологии структурного и объектно-ориентированного программирования;
- основные принципы отладки итестирования программных продуктов.
Краткие теоретические и учебно-методические материалы
по теме лабораторной работы
Микросхема таймера генерирует импульсы частоты 1193180 гц. Эта последовательность импульсов поступает на три канала таймера. В каждом канале есть свой счетчик, работающий как делитель частоты, максимальное число которое может быть записано в счетчике (коэффициент деления) - 655357. Счетчики каналов таймера независимы друг от друга и доступны для программиста. Назначение каналов таймера следующее:
· канал 0 используется для системной службы времени. При инициализации системы BIOS записывает в счетчик этого канала максимально возможное число, таким образом, импульсы на выходе делителя выдаются с частотой около 18. 2 гц (период этой частоты - около 55 мсек - программисты иногда называют " тиком" таймера). Выход делителя этого канала поступает на контроллер прерываний и вызывает прерывание с номером 8;
|
|
|
· выход канала 1 используется схемами регенерации памяти, поэтому программисты с этим каналом не работают;
· выход канала 2 поступает на динамик ПЭВМ, этот канал используется для генерации звука.
Каждый канал может работать в одном из 6 режимов, но программисты, как правило, используют его в режиме 3 (генератор меандра).
Программирование канала таймера представляет собой запись числа в счетчик канала. Имеется один управляющий порт - 0x43 для всех каналов и по одному порту данных для каждого канала - 0x40, 0x41, 0x42. При программировании следует записать в порт 0x43 управляющий байт, который обычно имеет вид: x x 1 1 0 1 1 0, где xx - номер канала таймера, а затем послать в порт данных выбранного канала сначала младший, а затем старший байт счетчика.
Пример:
Дана функция - y=50*(sin(x/10)+cos(x/8))+R+150;
R - в диапазоне 0 - 10;
частота - 36. 4 Гц.
Программа состоит из основной программы и трех функций.
void *readvect(int in) - функция читает вектор прерывания с номером in и возвращает его значение.
void writevect (int in, void *h) - функция устанавливает новый вектор прерывания in на новый обработчик этого прерывания по адресу h.
void interrupt newtime() - процедура нового обработчика прерывания таймера.
В этой программе применяются две константы:
TIMEINT=8 - номер прерывания таймера;
NN=100 - максимальное число показаний АЦП.
Переменные, глобальные для всей программы:
y - массив показаний АЦП;
ny - текущий индекс в массиве показаний;
yc - текущее значение функции;
kf - счетчик вызовов oldtime (oldtime вызывается каждые второй раз);
rr и sr - переменные, которые используются для задания значений регистров общего назначения и сегментных регистров, соответственно при вызове прерывания.
Переменные главной программы:
oldtic - старый коэффициент деления;
newtic - новый коэффициент деления (применяется для увеличения частоты вызова прерываний таймера);
x - аргумент заданной функции F(x);
|
|
|
dd - тип графического адаптера;
m - режим графики;
errorcode - код результата инициализации графики.
Главная программа постоянно вычисляет значения заданной функции F(x) при переменном аргументе, что имитирует непрерывный сигнал, а обработчик прерывания 8 имитирует преобразователь с постоянным шагом дискретизации по времени. Перед началом работы канал 0 таймера программируется на частоту в 2 рази большую обычной (записью в порт 43h управляющего байта 00110110b=36h, а потом посылкой в порт 40h нового значения коэффициента деления), таким образом, " частота дискретизации" составляет около 36. 4 Гц. При поступлении следующего прерывания запоминается текущее значение функции F(x), старый обработчик прерывания oldtime вызывается не при кожному прерывании, а лишь один раз из двух (переменная kf - счетчик по модулю 2), когда oldtime не вызывается, наш обработчик сам сбрасывает контроллер прерываний посылкой значения 20h в порт 20h. После набора 100 " показаний АЦП" восстанавливается старый вектор обработчика таймера, а результат аналого-цифрового преобразование выводится на терминал в графическом режиме в виде решетчатой функции.
Функция readvect() читает вектор заданного прерывания. Для чтения вектора применяется функция 35h DOS (прерывания 21h):
Вход: AH = 35h;
AL = номер вектора прерывания.
Выход: ES: BX = адрес программы обработки прерывания.
Функция writevect() устанавливает новый вектор прерывания по заданному адресу. Для записи вектора применяется функция 25h DOS:
Вход: AH = 25h;
AL = номер вектора прерывания;
DS: BX = 4-байтный адрес нового обработчика прерывания.
* Подключение стандартных заголовков */
#include < dos. h>
#include < math. h>
#include < stdlib. h>
#include < graphics. h>
#include < time. h>
#include < conio. h>
#define TIMEINT 8 /* Прерывание таймера */
#define NN 100 /* Максимальное количество показаний */
void interrupt (*oldtime)(); /* Новый обpаботчик */
/* пpеpываний таймеpа */
void interrupt newtime(); /* Старый обpаботчик */
/* пpеpываний таймеpа */
static int y[NN]; /* Накопитель показаний */
static int ny; /* Индекс в массиве y */
static int yc; /* Текущее значение */
static int kf; /* Счетчик вызовов oldtime */
union REGS rr; /* Запись нового вектора */
struct SREGS sr;
void *readvect(int in); /* Получение старого вектора */
|
|
|
void writevect(int in, void *h); /* Запись нового вектора */
/*--------------------------------------------------------*/
void main()
{
unsigned oldtic=65535u; /* Старый коэфф. деления */
unsigned newtic=32768u; /* Новый коэфф. деления */
int dd, /* Графический драйвер */
m, /* Графический режим */
errorcode; /* Код ошибки */
double x; /* Аргумент функций sin и cos */
textbackground(0);
clrscr();
textattr(0x0a);
cprintf(" Лабораторная работа N6 " );
cprintf(" \n Управление таймером " );
textattr(0x8e);
gotoxy(35, 12);
cprintf(" Please wait" );
/* Программирование канала 0 */
outportb(0x43, 0x36); /* Управляющий байт */
outportb(0x40, newtic& 0x00ff); /* Младший байт счетчика */
outportb(0x40, newtic> > 8); /* Старший байт счетчика */
ny=-1; /* Признак того, что АЦП еще не началось */
kf=15;
/* Подключение к вектору */
oldtime=readvect(TIMEINT);
writevect(TIMEINT, newtime);
/* Запуск " непрерывного процесса" */
randomize();
for (x=ny=0; ny< NN; x+=1)
yc=(int)(50*(sin(x/10)+cos(x/8))+random(11)+150);
/* Восстановление вектора */
writevect(TIMEINT, oldtime);
/* Восстановление канала 0 */
outportb(0x43, 0x36); /* Управляющий байт */
outportb(0x40, oldtic& 0x00ff); /* Младший байт счетчика */
outportb(0x40, oldtic> > 8); /* Старший байт счетчика */
/* Вывод запомненных результатов */
dd=3; /* EGA, 16 цветов */
m=1; /* Режим 640*350 */
initgraph(& dd, & m, " " );
/* проверка результата инициализации */
errorcode = graphresult();
if (errorcode! = grOk) /* ошибка графического режима */
{
printf(" Graphics error: %s\n", grapherrormsg(errorcode));
printf(" Press any key to halt: " );
getch();
exit(1); /* аварийное завершение */}
setcolor(10);
settextstyle(0, 0, 2);
outtextxy(15, 10, " Результати аналого-цифрового преобразования: " );
setcolor(9);
rectangle(15, 40, 624, 330);
setcolor(11);
for(ny=0; ny< NN; ny++)
{
circle(22+ny*6, 330-y[ny]*1, 2);
line(22+ny*6, 330, 22+ny*6, 330-y[ny]*1); }
setcolor(12);
settextstyle(0, 0, 1);
outtextxy(260, 340, " Нажмите любую клавишу... " );
getch();
closegraph();
}
/* Новый обpаботчик пpеpиваний таймеpа */
void interrupt newtime()
{
if (--kf< 0) {
/* Виклик oldtime - на 2-й раз */
(*oldtime)();
kf=1; }
else /* иначе - сброс контроллера */
outportb(0x20, 0x20);
if ((ny> =0) /* Если АЦП началось, */
|
|
|
& & (ny< NN)) /* и NN показаний еще не набрано, */
y[ny++]=yc; /* запоминание очередного показания *}
/* Получение старого вектора */
void *readvect(int in)
{
rr. h. ah=0x35; rr. h. al=in;
intdosx(& rr, & rr, & sr);
return(MK_FP(sr. es, rr. x. bx));
}
/* Запись нового вектора */
void writevect(int in, void *h)
{
rr. h. ah=0x25;
rr. h. al=in;
sr. ds=FP_SEG(h);
rr. x. dx=FP_OFF(h);
intdosx(& rr, & rr, & sr);
}
Результат работы представляется в графическом режиме в виде решетчатой функции на экране терминала.
Задания для лабораторной работы:
Таблица 1 – варианты индивидуальных заданий
| № варианта | R | y=F(x) | Частота (ГЦ) |
| 0 - 10 | y=((100-x)%100)*0. 5+R+100 | 72. 7 | |
| 0 - 10 | y=((77-x)%200)*0. 1+R+150 | 145. 5 | |
| 0 - 10 | y=40*(cos(x/10)+cos(x/6))+R+100 | 36. 4 | |
| 0 - 2 | y=50*(cos(x/10)+R*cos(x/5))+150 | 54. 5 | |
| 0 - 2 | y=50*sin(cos(x/10)+R)+150 | 90. 9 | |
| 0 - 1 | y=0. 5*(x%100)+100*sin(x/5)*R+150 | 72. 7 | |
| 0 - 1 | y=0. 5*(x%100)+50*sin(x/50)*(R+1)+150 | 145. 5 | |
| 0 - 1 | y=50*sin(x/(10+R))+150 | 36. 4 | |
| 0 - 0. 2 | y=50*(fabs(sin(x/10))+R)+150 | 54. 5 | |
| 0 - 10 | y=10*-1N*(x/100)+R+150 | 90. 9 | |
| 0 - 10 | y=-1N*50*sin(x/10)+150+R | 72. 7 | |
| 0 - 10 | y=0. 5*-1N*(x%200)*sin(x/10)+150+R | 145. 5 | |
| 0 - 10 | y=0. 5*-1N*(x%200)+50*sin(x/10)+150+R | 36. 4 | |
| 0 - 10 | y=50*(sin(x/64)+sin(x/32)+ +0. 1*sin(x/4)+0. 1*sin(x/2))+R+150 | 54. 5 | |
| 0 - 10 | y=50*(sin(x/64)+sin(x/32)+ +sin(x/2))+R+150 | 90. 9 | |
| 0 - 10 | y=0. 5*(x%100+-1N*x%200)+150+R | 72. 7 | |
| 0 - 10 | y=0. 5*(-1N*x%100+x%200)+R+150 | 145. 5 | |
| 0 - 0. 1 | y=0. 5*(-1N*x%100+200*R*sin(x/10))+150 | 36. 4 | |
| 0 - 0. 3 | y=50*(fabs(sin(x/10))+R)+150 | 55. 5 | |
| 0 - 10 | y=10*-1N*(x/100)+R+150 | 93. 9 | |
| 0 - 10 | y=-1N*50*sin(x/10)+50+R | 75. 7 | |
| 0 - 10 | y=0. 5*-1N*(x%200)*sin(x/10)+150+R | 145. 5 | |
| 0 - 10 | y=0. 5*-1N*(x%200)+50*sin(x/10)+150+R | 36. 4 | |
| 0 - 10 | y=50*(sin(x/64)+sin(x/32)+ +0. 1*sin(x/4)+0. 1*sin(x/2))+R+150 | 54. 5 | |
| 0 - 10 | y=50*(sin(x/64)+sin(x/32)+ +sin(x/2))+R+150 | 90. 9 | |
| 0 - 10 | y=0. 5*(x%100+-1N*x%200)+50+R | 75. 7 | |
| 0 - 10 | y=0. 5*(-1N*x%100+x%200)+R+50 | 135. 5 | |
| 0 - 0. 3 | y=0. 5*(-1N*x%100+200*R*sin(x/10))+150 | 39. 4 | |
| 0 - 10 | y=((77-x)%200)*0. 1+R+150 | 145. 5 | |
| 0 - 10 | y=50*(cos(x/10)+cos(x/6))+R+100 | 39. 4 | |
| 0 - 2 | y=50*(cos(x/10)+R*cos(x/5))+150 | 58. 5 | |
| 0 - 2 | y=50*sin(cos(x/10)+R)+150 | 91. 9 | |
| 0 - 1 | y=0. 5*(x%100)+100*sin(x/5)*R+5 | 75. 7 | |
| 0 - 1 | y=0. 5*(x%100)+50*sin(x/50)*(R+1)+50 | 155. 5 | |
| 0 - 1 | y=50*sin(x/(10+R))+50 | 39. 4 |
Построить модель аналого-цифрового преобразователя (АЦП), которая работает в реальном времени. Процесс, который дискретизуется, моделируется программой (программным блоком), который выполняет циклическое вычисление функции y=F(x), где x - номер итерации. Преобразователь моделируется программой, которая выполняет с заданной частотой (в реальном времени) прерывание процесса, считывание и запоминание текущего значения функции. Запомнить не меньше 80 значений функции. Обеспечить наглядное представление результатов работы " АЦП".
Примечание: R - случайное вещественное число из последовательности, равномерно распределенной в указанном интервале.
Контрольные вопросы:
1. Назовите функции таймера.
2. Назовите назначение каналов таймера.
|
|
|
3. Что представляет собой программирование канала таймера.
4. Какаим образом происходит доступ к счетчику времени.
5. Какой частоты таймер генерирует импульсы?
|
|
|
