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需要两片8255A芯片.第一片8255A的A口和B口工作在0方式,均作为数据输入.第二片8255A的A口和B口也工作在0方式,A口作为输入,B口作为输出,并使用PA0作为数据输入后完成并执行加法运算的信号,使用PAl作为数据输入后完成并执行减法运算的信号.MIPSCPU循环查询第二块8255A芯片的A口数据,一旦发现输入数据PA0或者PAl不为0,就从第一块8255A芯片的A口和B口读取两个数据到某个寄存器,然后计算两个寄存器内的数据的和或者差,并将结果输出到第二片8255A的B口.

3.2系统的整体结构

系统需要的器件主要有MIPSCPU、两片并行接口8255A,还需要一个芯片能根据地址在内存和两块8255A芯片中做出片选,部分代替总线的功能.其总体结构如图1所示.

在本实验中,当地址小于128时,表示的是内存地址,则将总线数据写入内存或者从内存读取数据到总线上；当地址大于128时,从两片8255A中读写数据.

3.3系统各模块设计

我们首先设计系统的各功能模块,接着设计MIPS汇编程序,最后生成顶层文件,绑定引脚并下载验证.

3.3.1MIPSCPU模块

MIPSCPU是一个实现了MIPS指令集的32位精简指令集CPUN.本实验只关注MIPSCPU的外部接口,并为调试方便为MIPSCPU增加了很多接口,但实际上真正需要的接口只有CLK、DataReady、RData、PCIk、BE、RW、Adrr、WData,其作用分别是：时钟信号、数据准备好信号、读入数据信号、时钟输出信号、读取模式信号、读写信号、地址、写入数据信号.

如图2所示是MIPSCPU的符号模块.MIPSCPU文件的时序仿真波形文件如图3所示.

3.3.28255A可编程并行接口模块

在本实验中,8255A芯片工作在O方式,即A口、B口、c口的高低四位可以自行指定作为输入/输出端口使用.我们可以根据自己的约定把一些端口作为控制位使用.8255A的符号模块如图4所示.

我们对8255A可编程并行接口进行时序仿真后,8255A芯片A口输入B口输出的仿真波形文件如图5所示.

3.3.3总线控制器模块设计

总线控制器（BUSController）是本次实验的核心器件,它的主要功能是根据MIPSCPU所要读写的地址,输出相应的片选信号和地址信息,控制将8255A的数据或者内存中的数据输出到总线上或者将总线上的数据写入到8255A的某些端口或内存中.在本实验中,当地址小于128时,表示内存地址,则将总线数据写入内存或者从内存读取数据到总线上；当地址大于等于128时,从两块8255A并口中读取数据.当地址大于128时,我们要根据之前所规定的端口号,产生相应的8255A控制信号,从而实现对8255A相应的端口进行读写.相应的8255A芯片的控制信息如表1所示.

总线控制器的符号模块如图6所示.

总线控制器的仿真波形文件如图7所示.

由于使用了两片8255A芯片,因此我们需要一个译码器和一个多路选择器,以便在两片8255A芯片中做出选择.译码器的符号模块如图8所示,多路选择器的符号模块如图9所示.

另外我们还需要七段数码管显示电路,它能够将数字转换为七段数码管的显示信号.七段数码管显示电路的符号模块如图10所示.

3.4编写MIPSCPU汇编程序

我们将各个元件连好后,就开始编写MIPS汇编程序.本设计使用将程序硬编码在内存中的做法.控制逻辑如下所示：

1）第一块8255A的初始化：CS等于0,RD等于1,WR等于0,AI等于1,A0等于1,控制字为8’b10010010；

2）第二块8255A的初始化：CS等于0,RD等于1,WR等于0,AI等于1,A0等于1,控制字为8’b10010000；

3）然后循环查询第二块8255A芯片的A口,当PA0或者PAl为高电平时,表示数据准备好；

4）CPU分别从第一块8255A芯片的A口和B口读取两个8位整数到两个寄存器；

5）进行判断,如果PAl为1执行减法指令,如果PA0为1执行加法指令,计算结果保存在某个寄存器