微机原理实验：程序控制GPIO接口设计与实现

"吴叶赛的实验报告，内容涉及程序控制并行IO接口的使用，主要目标是掌握GPIO的工作原理和使用，通过Nexys 4 DDR开发板进行实践。实验中使用了Vivado和SDK作为编辑工具，硬件包括16个独立开关、16个LED灯、5个独立按键，并设计了不同的操作模式以实现加法和乘法运算。" 在本次实验中，吴叶赛同学的任务是通过程序控制并行IO接口来操作嵌入式计算机系统的输入输出设备。实验的核心是GPIO（General Purpose Input/Output），这是一种通用的数字信号接口，可以配置为输入或输出，用于与外部设备交互。实验的目的是让学生深入理解GPIO的工作原理和使用技巧，以及如何用C语言设计控制程序来与GPIO接口进行通信。 实验环境基于Windows 7以上的操作系统，使用Vivado作为硬件描述语言（HDL）的开发工具，用于设计和仿真逻辑电路；而SDK（Software Development Kit）则用于编写和编译C语言程序，这些程序将直接控制GPIO接口。 硬件方案采用了Nexys 4 DDR开发板，该板载有16个独立开关（SW）连接到GPIO_0的第一个端口，用于输入数据；16个LED灯连接到GPIO_0的第二个端口，用作输出显示；此外，还有5个独立按键（BTND, BTNU, BTNL, BTNR, BTNC）连接到GPIO_2的第一个端口，用于触发不同操作。每个按键都有特定的功能，如BTNC用于读取第一组开关状态，BTNR用于读取第二组，BTNU执行加法，BTND执行乘法。 在程序设计上，吴叶赛采用了循环读取按键值的策略，利用while(1)循环确保程序持续运行，根据读取的按键值决定是否读取开关状态。程序中定义了两个变量last_sw和current_sw，分别用于存储两组16位开关状态，以便进行加法和乘法运算。当按下BTNU或BTND时，会先将current_sw的值复制给last_sw，然后读取新的开关状态，从而实现数据的更新和运算。 这个实验提供了一个实际操作GPIO接口的机会，让学生通过编程实现对硬件的直接控制，加深了对并行IO接口的理解，同时也锻炼了C语言编程和嵌入式系统应用的能力。