Mikrocomputer für Ausbildung

Der Mikrocomputer für Ausbildung (MFA) ist ein deutscher Mikrocomputer für die Ausbildung. Er wurde z. B. bei der Ausbildung zum Kommunikationselektroniker eingesetzt.

MFA

Ausstattung

Der MFA ist modular in einem 19"-Gehäuse eingebaut und kann mit den unterschiedlichsten Erweiterungskarten bestückt werden. Alle Komponenten, auch die Grundkomponenten, wie CPU, RAM oder ROM sind als Steckkarten ausgelegt. Unter anderem gibt es auch Karten, mit denen man direkten Zugriff auf den Daten-, Adress- und Systembus des Systems hat. Der MFA ist dadurch gut geeignet die Vorgänge in einem Computer nachzuvollziehen. Die Programmierung erfolgt meistens in Assembler. Über die RS232-Schnittstelle kann er an einen PC angeschlossen werden, auf dem eine Terminalemulation läuft, welches dann die Tastatureingaben und die Bildschirmausgabe übernimmt. Es kann aber auch eine eigene Tastatur und ein eigener Monitor angeschlossen werden. Später kam die Unterstützung für das Betriebssystem CP/M hinzu. Hierzu war ein Bootstrap-Loader In einem EPROM vorgesehen, der sich selbst in den Speicher kopiert hat und dann das EPROM abgeschaltet hat um dann den ersten Sektor der Diskette zu laden, aus dem weitere Routinen zum Laden des Betriebssystems CP/M hervorgingen. Nach dem Abschalten des EPROM standen bis zu 64 kB RAM zur Verfügung, die CP/M benutzen konnte. Die Kommunikation mit dem Bediener lief dann über eine 8251-UART-Karte in Verbindung mit einem Terminal.

Technische Daten

• Erscheinungsjahr: 1979
• Hersteller: BFZ (Berufsförderungszentrum), Essen. Vertrieb von Hardware und Begleitbüchern übernahm der vgs-Verlag, Köln
• Prozessor: Intel 8085, 4 MHz
• ROM: 32 kB (Vollausbau)
• RAM: 32 kB (Vollausbau) bzw. 64 kB (CP/M-Ausbaustufe)
• Betriebssystem: MAT85, CP/M
• Schnittstellen: Tastatur, Video, RS232, Drucker, 8-Bit-Parallel-Eingabe, 8-Bit-Parallel-Ausgabe, AD-Wandler, DA-Wandler, Diskettenlaufwerk (5 ¹⁄₄″ und 3 ¹⁄₂″), EPROM-Brenner, Bus-Direkteingabe

Betriebssystem MAT 85

MAT85 wird vom BFZ als Betriebsprogramm bezeichnet. In der Grundversion von 8 kB übersteigt der Funktionsumfang nur knapp den eines Monitorprogramms mit typischen Entwicklerfunktionen für Maschinensprache. Dennoch kann es um zusätzliche Programmpakete wie einen BASIC-Interpreter, einen Editor, ein minimales Disk Operating System (Mini-DOS) oder eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ergänzt werden. Der Vollausbau belegt 32 kB im ROM und wird daher auch MAT32k genannt. Die Pakete ergänzen sich gegenseitig, z. B. kann das BASIC bei Anwesenheit von Mini-DOS auf Disketten speichern, oder Mini-DOS beliebige Dateien im Editor öffnen.

Mit dem MAT85-System lief die Kommunikation ursprünglich über die SID- und SOD-Pins des Prozessors 8085. Das serielle Protokoll wurde nur durch Software realisiert, die Baudrate des Terminals wird nach dem Start automatisch erfasst, sobald dem MFA ein Leerzeichen gesendet wird. Bei Verwendung des 8251-UARTs gegenüber der Softwarelösung wird eine Menge Rechenleistung frei, in der andere Aufgaben vom Prozessor übernommen werden können.

Monitor-Kommandos stellen Programmabläufe auf den Bildschirm dar oder ermöglichen den Dialog mit dem Rechner.

Monitor-Kommandos

Kommando	Kürzel	Funktion
BREAKPOINT:	B	Dieses Kommando erlaubt es, mit dem GO-Kommando Unterbrechungspunkte einzugeben. Unterbrechungspunkte sind Adressen aus dem Speicherbereich des Anwenderprogramms, an denen die Programmbearbeitung unterbrochen werden soll. Nach der Unterbrechung werden die Inhalte der CPU-Register angezeigt.
GO:	G	Mit diesem Kommando können eingegebene Programme gestartet werden.
HELP:	H	Dient dazu, alle verfügbaren Kommandos des Betriebssystems anzuzeigen.
IN:	I	Dieses Kommando dient dazu, Daten von Eingabe-Ports zu lesen und anzuzeigen.
MEMORY:	M	Mit diesem Kommando lassen sich die Inhalte von Speicherzeilen in verschiedenen Formaten (B = Bit, H = Hex, A = ASCII) ausdrucken und ändern.
OUT:	O	Dient dazu, Daten an Ausgabe-Ports zu senden.
PRINT:	P	Mit diesem Kommando können die Inhalte von Speicherzeilen in verschiedenen Formaten (Binär, Hexadezimal, Dezimal, ASCII) formatiert (pro Zeile max. 8 Inhalte) ausgedruckt werden.
REGISTER:	R	Mit diesem Kommando können die Anfangswerte der CPU-Register, z. B. vor einem Testlauf des Anwenderprogramms, vorgegeben werden. Assembler / Disassembler-Kommandos
ASSEMBLER:	A	Mit diesem Kommando wird ein Programm aufgerufen, das es ermöglicht, Anwendungsprogramme in Mnemo-Code einzugeben. Der eingegebene Code wird Zeile für Zeile in den zugehörigen Maschinen-Code übersetzt und im RAM-Speicher abgelegt.
DISASSEMBLER:	D	Mit diesem Kommando können Programme, die im Maschinen-Code gespeichert sind, in den Assembler-Code übersetzt werden.
NEXT INSTRUCTION:	N	Mit diesem Kommando wird ein Tracer (Verfolger) aktiviert, der es ermöglicht, die Ausführung und Wirkungsweise einer vorgegebenen Anzahl von Programmbefehlen zu verfolgen. dazu wird nach jedem Befehl die Programmbearbeitung kurz unterbrochen und die Inhalte aller CPU-Register werden protokolliert.
TRACE INTERVAL:	T	Dieses Kommando bewirkt eine Protokollierung der Registerinhalte immer dann, wenn diejenigen Programmbefehle abgearbeitet werden, die in einem vorher zu bestimmenden Speicherbereich liegen.

Unterprogramme des Betriebssystems

Die in der folgenden Tabelle aufgeführten Unterprogramme aus dem Betriebssystem können in eigenen Programmen verwendet werden. Um die in der Tabelle angegebenen Namen der Unterprogramme in einem Programm mitbenutzen zu können, müssen diese Namen mit Hilfe der EQU-Anweisung vorher den zugehörigen adressen zugewiesen werden.

Unterpr. Name	Eingangs Adresse	Veränd. Register	Funktion
KMD	0040		Rücksprung in die Kommandoroutine des Assemblers und Ausdruck von KMD>
RCHAR	0043	A	Liest ein Zeichen von der Tastatur ein. der ASCII-Code des Zeichens steht im Akku. Bei [ESC] Rückkehr in die Kommandoroutine und Klingeln.
WCHAR	0055		Gibt 1 Zeichen, das nach dem CALL-Befehl im Speicher steht, auf dem Bildschirm und Drucker (wenn Ein) aus. Das auszugebende Zeichen muss mit der DB-Anweisung in den Speicher geschrieben werden. Beispiel: CALL 0055 DB 'A' ; A wird ausgegeben
WAHEX	0058		Gibt den Akku-Inhalt (8 Bit) als zwei Hexadezimalziffern auf dem Bildschirm und Drucker aus.
WHLHEX	005B	H,L	Gibt den HL-Registerinhalt (16 Bit) als vier Hexadezimalziffern auf dem Bildschirm und Drucker aus.
WABIN	005E	A	Gibt den Akku-Inhalt (8 Bit) als Binärzahl am Bildschirm und Drucker aus. Beispiel: MVI A,23 ; 23 Hexadezimal CALL 005E ; wird als 00100011 ausgegeben
WADEZ	0061	A	Gibt den Akku-Inhalt (8 Bit) als Dezimalzahl auf dem Bildschirm/Drucker aus. Beispiel: MVI A,23 ; 23 Hexadezimal CALL 0061 ; wird als 35 ausgegeben
WAFOR	0064	A,C	Gibt den Akku-Inhalt (8 Bit) in einem der zu wählenden Formate ASCII-Binär-Dezimal-Hex auf dem Bildschirm/Drucker aus. Das Format wird durch den Inhalt des Registers C wie folgt gewählt: C Format 0 ASCII-Zeichen 1 Binärzahl 2 Dezimalzahl 3 Hexadezimalzahl Beispiel: MVI A,23 ; 23 Hexadezimal MVI C,1 ; binär auswählen CALL 0064 ; wird als 00100011 ausgegeben
WBLANK	0067		Gibt ein Leerzeichen (space) auf dem Bildschirm/Drucker aus.
WBUFI	006D		Gibt den hinter dem CALL-Befehl stehenden Text auf dem Bildschirm aus. Der Text muss mit der DB-Anweisung in den Speicher geladen werden. Am Ende des Textes muss als Enderkennung eine 0 stehen. Beispiel: CALL 006D DB 'Dies ist eine Uebung',00 Gibt den Text Dies ist eine Uebung aus.
WCRLFI	0073		Gibt einen Wagenrücklauf (CR, carriage return), eine Neue Zeile (LF, line feed) und text in diese neue Zeile aus. Der Text muss wie bei WBUFI vorher eingegeben werden. Beispiel: CALL 0073 DB 'Text in neuer Zeile',00
HADR	08DF		Liest eine 16-Bit-Adresse (4 Hex-Stellen) von der Tastatur ein und speichert sie im Doppelregister HL ab. Dabei gelangt der höherwertige Teil der Adresse ins H-Register und der niederwertige Teil ins L-Register. Die Eingabe der Adresse muss mit [ carriage return ] oder [ space ] abgeschlossen werden.
BSTIME	0895	A,D,E	Zeitverzögerung von 0,24 Sekunden. Damit die Inhalte der Register A,D und E vor Aufruf des Unterprogramms gerettet und nachher wiederhergestellt werden, muss die folgende Befehlsreihenfolge eingehalten werden: PUSH PSW ;Programmstatuswort (A, Flags) retten PUSH D ;D retten CALL 0895 ;Zeitverzögerung POP D ;D wiederherstellen POP PSW ;Programmstatuswort (A, Flags) wiederherstellen
CMP2	0ED8	A	Vergleicht die Inhalte der Register DE mit denen der Register HL. Wenn (HL)>(DE) ist, wird das Carry-Flag auf 1 gesetzt, sonst auf 0. Die zu vergleichenden Inhalte müssen vor Aufruf des Unterprogramms in die Doppelregister DE und HL geladen werden. Beispiel: LXI D,Zahl1 LXI H,Zahl2 CALL CMP2
SUB2	1039	A,HL,DE	Subtrahiert die 16-Bit-Zahlen im Doppelregister DE von der 16-Bit-Zahl im Doppelregister HL. Das Ergebnis steht dann im Doppelregister HL. [ (HL) = (HL) - (DE) ]
WBUF	0BA1		Gibt Text aus einem Textpuffer aus, dessen Anfangsadresse durch den Inhalt des HL-Registers adressiert ist. Der Text wird mit der DB-Anweisung ab dieser Adresse geladen, Das Textende muss mit 0 gekennzeichnet sein. Nach der Ausgabe des Textes zeigt das HL-Register auf die Adresse nach dem Endzeichen.
TSTNUM	326F	A, B, C, D, E, H, L	Wandelt eine Dezimalzahl, die in ASCII vorliegt, in eine Binärzahl um. Die ASCII-Zahl muss im Speicher stehen, wobei die höherwertigen Stellen die niedrigeren Speicherzellen belegen. Beispiel für die Zahl 123: Adresse Hex ASCII-Zeichen E000 31 1 E001 32 2 E002 33 3 E004 00 nicht-numerisches Schlusszeichen der erlaubte Wertebereich reicht von 0 bis +65535. Führende Leerzeichen sind erlaubt. Die Adresse der ersten Ziffer muss beim Unterprogramm-Aufruf im DE-Register stehen. Die ASCII-Zahl muss mit einem nicht numerischen Zeichen abgeschlossen sein. Die Binärzahl, die der ASCII-Zahl entspricht, befindet sich nach der Rückkehr im HL-Registerpaar. Die Anzahl der Ziffern steht im B-Register. Fehler: Wird keine Ziffer gefunden, so enthält das B-Register den Wert 00. Wird der zulässige Zahlenbereich überschritten, so enthält das B-Register den Wert FF. Nach dem Rücksprung wird daher folgender Fehler-Test empfohlen: INR B JZ ueberlauf DCR B JZ keine-Ziffer
TN0	3272	A, B, C, D, E, H, L	Wie TSTNUM, aber keine führenden Leerzeichen erlaubt.
DIVIDE	3AFE	A, B, C, D, E, H, L	Dividiert den Inhalt des HL-Registerpaares durch den Inhalt des DE-Registerpaares. Das Ergebnis steht im BC-Register, der Rest im HL-Register. Keine Fehlermeldung bei Division durch Null.
PRTNUM	3C43	A, B, C, D, E, H, L	Druckt eine Zahl in der dezimalen Schreibweise. Die Zahl muss beim Unterprogramm-Aufruf als Zweierkomplement im HL-Registerpaar stehen (FFFF = −1). Vor positiven Zahlen wird ein Leerzeichen ausgegeben. Nach jeder Zahl wird ein Leerzeichen ausgegeben. Zahlenbereich: −32768 bis +32767.
PRTLNN	3C46	A, B, C, D, E, H, L	Wie PRTNUM. Die Zahl im HL-Registerpaar muss jedoch in normaler Binärcodierung vorliegen (FFFF = 65535). Ist beim Aufruf vom PRTLNN das Sign-Flag im Flag-Register gleich Null, so wird eine positive Zahl ausgegeben. Ist das Sign-Flag gleich Eins, so wird eine negative Zahl (mit vorangestellten „-“) ausgegeben. Beim Aufruf PRTLNN+1 wird das Sign-Flag automatisch auf Null (positiv) gesetzt.
DRUSWP	3ECE		Drucker umschalten (Ein/Aus).

Literatur

• MFA-Mediensystem Fachpraktische Übungen Band 1 ISBN 3-8025-1231-6
• MFA-Mediensystem Fachpraktische Übungen Band 2 ISBN 3-8025-1232-4
• MFA-Mediensystem Fachpraktische Übungen Band 3 ISBN 3-8025-1241-3
• MFA-Mediensystem Fachtheoretische Übungen ISBN 3-8025-1233-2

Weblinks

Commons: Mikrocomputer für Ausbildung – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Handbuch Fachtheoretische Übungen; Uni Stuttgart PDF 26 MB
• https://www.mfa-8085.de/