第三节中断方式及接口
计算机和外设的数据传输(1)
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本章已讲内容：
一、接口的基本概念
二、CPU与I/O设备之间的接口信息
三、端口的基本概念 四、简单I/O接口框图 五、I/O接口编址方式 六、接口的功能 七、接口与系统的连接
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八、CPU与外设数据传送方式
程序方式
无条件传送 查询式传送
式 的 特 点
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注：文档资料素材和资料部分来
SEGMENT DB 82 DUP (?) DW ? ENDS
；接收缓冲区 ；计数器
CODE START:
SEGMENT
ASSUME DS:DAT, ES:COM, CS:CODE
MOV AX,DAT
MOV DS,AX
MOV AX,COM
MOV ES,AX
；装入DS，ES
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MOV DI,OFFSET BUFFER ；目的串指针
中断传送方式 存储器直接存取(DMA)方式
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查询式传输应用举例
从键盘向内存缓冲区输入1行字符，输入回车符(0DH) 或字符行超过80个字符时结束输入，并自动加1个换行 符(0AH)。
若在输入的81个字符中未见回车符，则显示输出信息 “BUFFER OVERFLOW”。
对键盘输入的ASCII码进行偶校验，若出错，显示出错 信息；无错，先清校验位D7，再将其送内存缓冲区
⑧如字节计数器的值不为0，回到①;否则结束
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DMA控制器的工作特点
一方面是一个接口电路 另一方面是总线主设备
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微机原理与接口技术——中断系统
2、内部中断——软件中断
内部中断指由指令的执行或软件对标志寄存器中 某个标志的设置产生的中断
专用中断
指令中断
内部中断的种类
（1）除法出错中断 类型号为00H
除法出错中断既不是外部硬件产生，也不是用 软件指令产生，而是CPU自身产生的，因此0型中 断没有对应的中断指令，即指令系统中没有INT 0 这条指令。
30~3FH 40~FFH
DOS保留使用 DOS内部使用 DOS保留使用 用户自定义
DOS 可调用
1、外部中断——硬件中断
1、非屏蔽中断（NMI）：不受中断标志位的控制，中断类型 号为2，所以中断向量放在0000：0008开始的4个单元中。NMI 中断一般用于紧急情况的处理，不受中断标志位IF影响 。 2、可屏蔽中断（INTR）：受中断标志位的控制，IF=1， CPU才能响应INTR中断。CPU响应INTR中断时，往INTA引 脚上发两个负脉冲，外设接到第二个负脉冲后，立即往数据总 线上送出中断类型码，供CPU读取。
中断源
引起CPU中断的事件，发出中断请求的来源。
异常中断 内部中断
软件中断
异常事件引起 中断指令引起
可屏蔽中断 外部中断
非屏蔽中断
INTR中断 NMI中断
引入中断的原因
提高数据传输率； 避免了CPU不断检测外设状态的过程，提高了
CPU的利用率。 实现对特殊事件的实时响应。
中断系统
中断系统是指实现中断功能的软硬件的统称。功 能有： 正确识别中断请求，实现中断响应、中断处理
INTR
IRQ0 系统定时器 IRQ1 键盘 IRQ2 彩色/图形接口
8259A
IRQ3 保留(串口) IRQ4 串口
IRQ5 保留(LPT)
《单片机原理及应用》习题(中断与接口及答案)
单片机练习三中断与接口一．单项选择题1. 已知MCS-51单片机系统晶振频率为12MHZ，SMOD=1，串行口工作于方式2的波特率为（ A ）。
A. 375KB. 1875KC. 2400KD. 1200K2. MCS-51单片机T0作为计数器工作于不受外部信号INTO控制，T1作为定时器，T0工作于方式0，T1工作于方式1，其方式控制字的内容为（ B ）。
A. 00HB. 14HC. 17HD. 80H3. 控制定时器工作方式的寄存器是（ D ）。
A. TCONB. PCONC. SCOND. TMOD4. MCS-51单片机的中断允许触发器内容为83H，CPU将响应的中断请求是（D ）。
A. INTO,INT1B. T0, T1C. T1, 串行接口D. INTO，T05. 设定时器/计数器T0工作于方式3，则TH0作为一个独立的8位定时器，它的运行由控制位（D ）。
A. GATEB. INTOC. TR0D. TR16. 当MCS-51进行多机通信时，串行口的工作方式应选择（ C ）。
A.方式0B.方式1C. 方式2或方式3D. 方式27. 8031单片机的串行口的中断程序入口地址为（ B ）。
A.001BHB. 0023HC. 000BHD. 0003H8. 已知单片机系统的fosc=6MHZ，执行下列延时程序的时间为（ C ）。
DY2：MOV R6，#2DLP1：MOV R7，#250DLP2：DJNZ R7，DLP2DJNZ R6，DLP1RETA．1ms B. 1.5ms C. 2ms D. 4ms9. 串行口中断入口地址是（ D ）。
A. 0003HB. 000BHC. 0013HD. 0023H10. 若MCS-51单片机的晶振频率为24MHZ，则其内部的定时器/计数利用计数器对外部输入脉冲的最高计数频率是（ A ）。
A. 1MHZB. 6MHZC. 12MHZD. 24MHZ11. MCS-51串行口工作于方式2时，传送的一帧信息为（ C ）。
计算机组成原理课件第08章
一、接口的功能和组成
1、总线连接方式的I/O接口电路 、总线连接方式的 接口电路 在总线结构的计算机系统中，每一台 I/O设备都是通过I/O接口挂到系统总线上 的。如图示：
数据线： 数据线：传送数据信息 ，其根数一般等于存储 字长的位数或字符的位 数。双向。 设备选择线： 设备选择线：传送设备 码，其根数取决于I/O指 令中设备码的位数。单 向。 命令线： 命令线：传输CPU向设 备发出的各种命令信号 ，其根数与命令信号多 少有关。单向总线。 状态线： 状态线：向主机报告I/O 设备状态的信号线。单 向总线。
CPU在任何瞬间只能接受一个中断源 CPU在任何瞬间只能接受一个中断源 的请求。 的请求。因此，当多个中断源提出中断请 求时，CPU必须对各中断源的请求进行排 队，且只能接受级别最高的中断源的请求 ，不允许级别低的中断源中断正在运行的 中断服务程序。此时，就可用MASK来改 变中断源的优先级别。 另外，CPU总是在统一的时间，即执 CPU总是在统一的时间， 总是在统一的时间 行每一条指令的最后时刻， 行每一条指令的最后时刻，查询所有设备 是否有中断请求。 是否有中断请求。 接口电路中D、INTR、MASK和中断 查询信号的关系如图示：
2、排队器 、 当多个中断源同时向CPU提出请求时，经 排队器的排队，只有优先级高的中断源排上 队，这样就能实现CPU按中断源优先级的高 低响应中断请求。 下图是设在各个接口电路中的排队电路— —链式排队器。
其中首尾相接的虚线部分组成的门电路是排 当各中断源均无中断请求时，各INTRi 为高电 队器的核心，由一个非门和一个与非门构成。 平，其INTP1 '、 INTP2' 、 INTP3 '……均为高电平 中断源优先级最高的是1号中断源。当多个中 。一旦某中断源提出中断请求,就迫使比其优先级 断源提出中断请求时，排队器输出端INTPi， 低的中断源之INTPi '变为低电平，封锁其发中断 只有一个为高电平，表示该中断源排上队。 请求。
计算机组成原理 第五章 IO系统-3中断
地址线
数据线 数据线 数据线
寄存器选择
命令字R
命令 状态 数据
状态字R
数据缓冲器
外 部 设 备
接口板 控制逻辑
INT INTA D7~0
IRQi
中断控制器 （8259）
IRQ0
IRQ7
M
CPU
主机板
状态字格式的拟定： 用代码表示各种状态。 （4）数据缓冲器 传送数据，实现缓冲。 （5）控制逻辑 请求信号产生逻辑 电平转换逻辑 串-并转换逻辑(串口) 针对设备特性的逻辑 （6）公用中断控制器 接收外设请求，判优， 送出公共请求； 接收中断批准，送出中 断号（中断类型码）。
中断号寄存器
中 断 服 务 寄 存 器
优 先 级 裁 决 器
中 断 请 求 寄 存 器
优先级高
IRQ0
IRQ7
优先级低
中断屏蔽寄存器
8259
中断请求 8259 （未屏蔽的请求判优,生成相应中断号） 公共请求INT CPU 中断源的序号 （CPU响应后，取回中断号，转入相应服务程序。）
3.中断响应 （1）响应条件
中断源来自主机外部
该类请求与屏蔽字无 关；请求的响应与开/ 关中断无关。
（3）可屏蔽中断与非屏蔽中断
（4）向量中断与非向量中断 由软件提供服务程序
由硬件提供服务程序入口地址
4.中断典型应用 （1）管理中、低速I/O操作 （2）处理故障 （3）实时处理
《单片机原理及接口技术(第2版)张毅刚》第9章习题及答案
《单片机原理及接口技术》（第2版）人民邮电出版社第9章 AT89S51单片机的I/O扩展思考题及习题91．I/O接口和I/O端口有什么区别？I/O接口的功能是什么？答：I/O端口简称I/O口，常指I/O接口电路中具有端口地址的寄存器或缓冲器。
I/O接口是指单片机与外设间的I/O接口芯片；I/O接口功能：(1) 实现和不同外设的速度匹配；(2) 输出数据缓存；(3) 输入数据三态缓冲。
2．I/O数据传送由哪几种传送方式？分别在哪些场合下使用？答：3种传送方式： (1) 同步传送方式：同步传送又称为有条件传送。
当外设速度可与单片机速度相比拟时，常常采用同步传送方式。
(2) 查询传送方式：查询传送方式又称为有条件传送，也称异步传送。
单片机通过查询得知外设准备好后，再进行数据传送。
异步传送的优点是通用性好，硬件连线和查询程序十分简单，但是效率不高。
(3) 中断传送方式：中断传送方式是利用AT89S51本身的中断功能和I/O接口的中断功能来实现I./O数据的传送。
单片机只有在外设准备好后，发出数据传送请求，才中断主程序，而进入与外设进行数据传送的中断服务程序，进行数据的传送。
中断服务完成后又返回主程序继续执行。
因此，中断方式可大大提高工作效率。
3．AT89S51单片机对扩展的I/O口芯片的基本要求是：输出应具有功能；输入应具有功能；答：数据锁存，三态缓冲4．常用的I/O端口编址有哪两种方式？它们各有什么特点？AT89S51单片机的I/O端口编址采用的是哪种方式？答：两种。
(1) 独立编址方式：独立编址方式就是I/O地址空间和存储器地址空间分开编址。
独立编址的优点是I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。
但却需要设置一套专门的读写I/O的指令和控制信号。
(2) 统一编址方式：这种方式是把I/O端口的寄存器与数据存储器单元同等对待，统一进行编址。
统一编址的优点是不需要专门的I/O指令，直接使用访问数据存储器的指令进行I/O操作。
输入输出和中断
DMA操作的基本方法
周期挪用（Cycle Stealing)
周期扩散
CPU停机方式
DMA（直接存储器存取）传递方式
周期挪用（Cycle Stealing ）
添加标题
利用CPU不访问存储器的那些周期来实现DMA操作，此时DMAC可以使用总线而不用通知CPU也不会妨碍CPU的工作。这种方法的关键是如何识别合适的可挪用的周期，以避免同CPU的操作发生重叠。
在8086/8088系统中，通过执行中断指令或由CPU本身启动的中断称为内部中断（也称软件中断）。除单步中断外，内部中断无法用软件禁止，即不受中断允许标志IF的影响。 0型中断——除法出错中断 1型中断——单步中断 3型中断——断点中断 4型中断——溢出中断 INT n指令中断
内部中断——软中断
05
7.1.1 数据信息
●在微型机中，数据大致为三种基本类型：
数字量
模拟量
开关量
7.1
外设接口的一般结构
状态信息
READY（准备好信号）表示输入设备已经准备好信息，CPU可执行输入指令从该外设输入数据。 BUSY（忙信号）表示输出设备正在输出信息，即在“忙”着，同时也等于指示CPU等待。
状态信息表示外设当前所处的工作状态
1.中断分类
8086/8088CPU可以处理256种类型的中断源，这些中断源可分为硬件中断和软件中断两大类。
2.中断向量表
在8086系统中，允许引入256种类型中断源（类型码为0～255），相应有256个中断服务程序首址。存放中断地址的一段内存空间称中断向量表。
7.4.1 中断结构 4
1.内部中断的类型
图7-16 ICW3的格式
图7-17 ICW4 的格式
DMA方式及接口
接口
驱
线
动
器
系 统
处理机
智能
驱动器
硬 盘
总
接口
主控器
接口
驱
线
动
器
（1）处理机接口(面向系统总线一侧)
EPROM控制逻辑：放有硬盘驱动程序Biblioteka 系统自检时被引入系 统管理之下)。
I/O端口控制逻辑：接收CPU送来的端口地址、读/写命令， 访问处理机接口中的相应寄存器。
（2）智能主控器
微处理器：执行硬盘控制程序。 RAM： 扇区缓存(存放二个扇区数据)。 ROM： 存放硬盘控制程序。
5、三军可夺帅也。Sunday, June 28, 2020June 20Sunday, June 28, 20206/28/2020 6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。8时11分8时11分28-Jun-206.28.2020 7、人生就是学校。20.6.2820.6.2820.6.28。2020年6月28日星期日二〇二〇年六月二十八日 8、你让爱生命吗，那么不要浪费时间。20:1120:11:156.28.2020Sunday, June 28, 2020
M
DMDAMA
接口
控制器
接口
1.DMA控制器功能
I/O
I/O
（1）接收初始化信息（传送方向、主存首址、交换量）。 初始化
（2）接收外设DMA请求，判优，向CPU申请总线。 传送前
（3）接管总线权，发地址、读/写命令。
2.接口功能
传送期间
（1）接收初始化信息（外设寻址信息）。 初始化
（2）向DMA控制器发请求。 传送前，外设准备好
5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。Tuesday, June 16, 2020June 20Tuesday, June 16, 20206/16/2020 6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。10时0分10时0分16-Jun-206.16.2020
输入输出接口电路
输入输出接口技术第一节接口技术的基本概念一、接口的概念和功能二、接口电路的典型结构三、接口功能第二节I/O端口的编址和译码一、I/O端口的编址方式二、输入/输出指令三、I/O端口的译码第三节CPU与外设间的数据传送方式一、无条件传送方式二、条件传送方式三、中断传送方式四、DMA传送方式一、接口的概念和功能1 接口：指CPU与存储器和外设之间通过总线进行连接的电路部分，是CPU与外界进行信息交换的中转站。
为什么要在CPU与外设之间设置接口电路？其一，CPU与外设两者的信号线不兼容，在信号线功能定义、逻辑定义和时序关系上都不一致；其二，两者的工作速度不兼容，CPU速度高，外设速度低； 其三，若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，就会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的效率；其四，若外部设备直接由CPU控制，也会使外设的硬件结构依赖于CPU，对外设本身的发展不利。
因此，有必要设置接口电路，以便协调CPU与外设两者的工作，提高CPU的效率，并有利于外设按自身的规律发展。
2 接口技术：是研究CPU如何与外部世界进行最佳耦合与匹配，实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术，是软件、硬件结合的体现，是微机应用的关键。
微机接口技术综合性很强，所涉及的知识面很宽，包括微机原理、汇编语言（或高级语言）程序设计、电子技术、自控原理以及通信技术等多门课程的基础理论和专业知识。
3.接口技术在微机应用中的作用微机应用系统的研究和微机化产品的开发，从硬件角度来讲，就是接口电路的研究和开发，接口技术已成为直接影响微机系统的功能和微机推广应用的关键。
微机的应用是随着外部设备的不断更新和接口技术的发展而深入到各个领域的。
1从编程角度看，接口内部主要包括一个或多个CPU可以进行读/写操作的寄存器，又称为I/O端口。
2各I/O端口由端口地址区分。
3按存放信息的不同，I/O端口可分为三种类型数据端口：用于存放CPU与外设间传送的数据信息状态端口：用于暂存外设的状态信息控制端口：用于存放CPU对外设或接口的控制信息，控制外设或接口的工作方式。
51单片机讲稿第九章3
图 9-22 DAC0832内部结构框图
DAC0809的三种工作方式
1、 直通式 将2个寄存器的5个输入端预先设置为有效，这时2个寄存器 都开通，只要有数字信号输入就立即进入DA转换。 2、 单缓冲方式 2个寄存器中的 一个处于直通状态，另一个处于受控状 态。将WR2和Xfer相连接到地上，WR1接到89C51的WR 上，ILE接高电平。
1
REF 0
2 R
d2
U REF 2 R
2
d1
U REF 2 R
3
d0)
取RF=R/2,则得到:
U REF 2
4
u0
(d 3 2 d 2 2 d12 d 0 2 )
3 2 1 0
(1) 分辨率
分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述,与输入 数字量的位数有关。如果数字量的位数为n,则D/A转换器的分 辨率为2-n。这就意味着D/A转换器能对满刻度的2-n输入量作出 反应。
量化间隔和量化误差是A/D转换器的主要技术指标之一。
量化间隔可由下式求得：
满量程输入电压
2 1
n
满量程电压
2
n
其中n为A/D转换器的位数。 量化误差有两种表示方法：一种是绝对量化误差；另一种 是相对量化误差。可分别由下式求得：
绝对量化误差
相对量化误差
量化间隔
2
2
相对
1 2
A的内容不能为任意数,而必须和所选输入通道号IN0~IN7相一致。
微型计算机原理与接口技术学习简答题汇总
微型计算机原理与接口技术学习简答题汇总输入/输出系统与8254简答与填空一、简答题1.什么是接口？答：接口是CPU与外设之间的连接部件，是外设与CPU之间进行信息交换之间的中转站。
2.为什么要在CPU与外设之间设置接口？答：（1）CPU与外设信号不兼容；（2）CPU与外设速度不匹配；（3）提高CPU的工作效率。
3.微型计算机的接口一般具有哪些功能？答：（1）执行CPU命令；（2）返回外设状态；（3）数据缓冲；（4）设备寻址；（5）信号转换；（6）数据宽度与数据格式转换。
4.什么是端口？端口有几类？答：端口是接口电路中能与CPU进行信息交换的一组寄存器。
端口有三类：数据端口，控制端口，状态端口。
5.I/O端口中有哪两种编址方式？各有什么特点？PC机中采用的是哪种编址方式？答：（1）端口与存储器统一编址，特点：占用内存，但是指令简单（2）端口独立编址，特点：不占用内存，但是需要专门的访问指令。
PC机采用的是独立编址方式。
6.微型计算机系统和外设交换信息的方式有哪几种？各有什么特点？答：（1）无条件传送方式:之间使用IN或OUT指令完成CPU与外设之间的数据传送。
输入时，只需要保证外设把数据准备好，输出时，只需要保证外设空闲，因此，无法保证传送是否成功。
（2）查询方式：CPU输出数据前，要查询输出设备是否空闲，CPU输入数据前，要查询输入数据是否准备好。
只有确认设备具备输入或输出条件，才能用IN或OUT指令完成CPU 与外设之间的数据传送。
（3）中断方式：外设向CPU发出中断请求，CPU响应中断请求，暂停正在运行的程序，转入中断服务程序，完成数据传送；等中断服务程序结束后，将自动返回原来的断点继续执行。
（4）DMA（直接存储器存取方式）：用硬件实现外设与内存之间的数据交换，不通过CPU。
7.8254的各个通道CLK、GATE信号各自有什么作用？答：CLK是计数时钟输入端，GATE是门控信号输入端。
当GATE=1时,每一个CLK信号的下降沿使8254内部减1，计数器减1。
《计算机组成原理》课程中“DMA方式”知识点的教学设计
本栏目责任编辑：王力计算机教学与教育信息化《计算机组成原理》课程中“DMA 方式”知识点的教学设计智爱娟，刘雅琴，侯凤云（洛阳师范学院信息技术学院，河南洛阳471934）摘要：教学设计是为了提高教学效率和教学质量，根据课程标准的要求和教学对象的特点，将教学诸要素有序安排，形成教学方案的设想和计划。
本文通过对教材和学情的分析，从学什么，为什么学，如何学三方面探讨了《计算机组成原理》课程“DMA 方式”一节的教学设计，利用该教学设计形成的教学方案在河南省教育系统教学技能竞赛中得到了学生和同行的好评。
关键词：教学设计；DMA 方式；教学目标；教学案例中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2021)12-0170-02开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：1引言美国教育家加涅（R.M.Gagne ）1988年在《教学设计原理》中提出：教学设计是一个系统化（systematic ）规划教学系统的过程。
教学设计要从“为什么学”入手，确定“学什么”“如何学”，最后通过对学习效果的评价，修正各个教学环节，最终力求获得最佳的教学效果。
《计算机组成原理》是我校信息技术学院计算机科学与技术专业、物联网工程专业和网络工程专业的一门专业基础课程，主要讲述计算机五大部件的内部结构及工作原理。
课程内容枯燥乏味、抽象难懂。
因此，教师在课前要针对学生情况对讲述的知识进行教学设计，化难为易、循序渐进引导学生进入知识环境，将抽象知识具体化，激发学生产生兴趣，共同完成教学任务。
本文以“DMA 方式”为例探讨教学设计的方法。
2“DMA 方式”教学设计2.1教材分析和学情分析1）教材分析本节课内容选自高等教育出版社出版的《计算机组成原理（第2版）》（唐硕飞编著）中的第5章输入输出系统的第6节。
在讲授本节课之前学生刚学习了程序中断方式接口电路的基本组成，以及程序中断方式下主机和外部设备传输数据的原理，为本节课的学习奠定了基础。
微机原理与接口技术：中断方式
中断是一种异步机构。
4
中断传送方式的缺点：中断方式仍需要通过CPU执行程序来实现外设 与CPU之间的信息传送；CPU每次中断都需要花费时间保护断点和现 场，无法满足高速I/O设备的速度要求。
5
无条件传送方式、程序查询方式和中断方式在数据传送过程中，CPU 从内存读出数据，再输出到外部设备，因此，这三种方式被统称为程 序控制下的输入输出方式（Programmed input and output），简称 PIO方式。
6Hale Waihona Puke 知识点6.2.3中断传送方式
1
3. 中断传送方式
当输出设备处于空闲状态或者输入设备数据准备好时，接口向CPU发 出中断请求信号，CPU收到申请后及时响应接口的中断请求，暂停执 行主程序，转去执行中断服务程序，完成数据传输之后再返回到主程 序继续执行。
2
这种方式，CPU不再检测或查询外设的状态，设备具有了主动反映其 状态的能力，消除了程序查询方式的盲式测试，这种数据传送方式称 为中断方式。与程序查询方式相比，中断传送方式实时性好、节省 CPU时间、外设具有申请服务的主动权，并且在一定程度上实现设备 与CPU并行工作。
微型计算机控制系统课件第3章 输入输出接口及输入输出通道
除缓冲器和锁存器外，还有一类既有缓冲功能又有锁存功 能的器件，Intel公司8255A可编程并行I/O扩展接口芯片就是 这样的器件。8255A与工业控制计算机（ISA）总线的连接如 图3-5所示。8255A有三个可编程的8位输入输出端口A、B和 C，内部有一个控制寄存器。通过向控制寄存器写入控制字定 义A、B、C端口的数据传输方向（输入或输出）。图中 ATF16V8作译码器用。
数字量输入接ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原理图
数字量输出接口原理图
输入输出接口设计
输入接口是输入通道与工业控制机总线之间的桥梁，输出接口是输出通道与工业控制机总线之间 的桥梁。下图是由缓冲器和译码器组成的数字量输入接口示例，以及锁存器和译码器组成的数字量输 出接口示例。
数字量输入接口示例
数字量输出接口示例
输入输出接口设计
S1=/A9+/A8+A7+A6+A5+A4+A3+A2 Y0=AEN+S2
输入输出接口与输入输出通道 数据信息的输入输出控制方式 数字量/模拟量输入输出通道的基本组成
基于板卡的输入输出接口与通道的设计
基于计算机通讯接口的输入输出接口与通道的 设计
08 中断
0 1 INTR
单步中断 8086/8088CPU内部逻辑 8086/8088CPU内部逻辑 CPU
1、8088系统采用中断类型 向量 码来识别不 、 系统采用中断类型(向量 系统采用中断类型 向量)码来识别不 同的中断源， 同的中断源，每个中断源都有一个与它相对 应的中断类型码 。
（1）溢出、断点、除法溢出、单步、非屏蔽中 ）溢出、断点、除法溢出、单步、 断的类型码为固定值 （2）软件中断的类型码由指令给出 ） （3）可屏蔽中断的类型码由 ）可屏蔽中断的类型码由PIC给出 给出
（5）中断返回 ）
执行中断返回指令IRET 执行中断返回指令
IRET指令将使 指令将使CPU把堆栈内保存的断点信息弹 指令将使 把堆栈内保存的断点信息弹 出到IP、 和 出到 、CS和FLAG中，保证被中断的程序从断 中 点处能够继续往下执行。 点处能够继续往下执行。
IPL IPH CSL CSH FLAGL FLAGH IP
外部中断
非屏蔽中断NMI：类型号2，不可用软件屏蔽，CPU必须 ：类型号 ，不可用软件屏蔽， 非屏蔽中断 必须 响应它。 响应它。 可屏蔽中断INTR：类型号由 提供。 可屏蔽中断 ：类型号由PIC提供。IF=1时CPU才能响 提供 时 才能响 应。
8086/8088中断源类型 中断源类型
软件中断指令 n 溢出中断 断点中断 除法错 4 3 中断逻辑 中断控 制器 8259A PIC 2 NMI 非屏蔽中断请求
• 在有些情况下，即使中断允许标志位IF＝1， CPU也不能立即响应外部的可屏蔽中断请 求，而是要再执行完下一条指令才响应外 部中断。例如，发出中断请求时，CPU正 在执行封锁指令。如果执行向段寄存器传 送数据的指令，如MOV和POP指令，也要 等下一条指令执行完后，才允许中断。当 遇到等待指令或串操作指令时，允许在指 令执行过程发中断请求，但在一个基本操 作完成后响应中断。
中 断 方 式
计算机组成原理 中断方式
CPU响应中断 CPU响应中断的条件为： 有中断请求信号； 并且开中断，IFF=1； 当前一条指令执行完毕。
计算机组成原理 中断方式
一旦CPU响应中断的条件得到满足，就开始 响应中断，转入响应中断周期。中断响应实 际上在计算机中是执行一条隐指令，在该隐 指令中CPU完成两个功能：一是保存原程序 的断点和现场；二是转向中断服务程序。
计算机组成原理 中断方式
就绪标志触发器RD。一旦设备做好一次 数据的接收或发送，便发出一个I/O设备动 作结束信号，使RD标志置1。在中断方式中， 该标志用作为中断源触发器，简称为中断触 发器。
计算机组成原理 中断方式
允许中断触发器EI。可以用程序指令来置位。 EI为1时，某设备可以向CPU发出中断请求； EI为 0时，不能向CPU发出中断请求，这意 味着某中断源的中断请求被禁止。设置EI标 志的目的，就是通过软件来控制是否允许某 设备发出中断请求。
计算机组成原理 中断方式
•当CPU响应中断后，正要去执行中断服务 程序时，可能有另一个新的中断源向它发 出中断请求，为了不致造成混乱，CPU要 关中断。CPU执行完中断服务程序，开中 断，并返回主程序。
计算机组成原理 中断方式
•中断处理过程由硬件和软件结合来完成。 如中断周期由硬件实现，而中断服务程序 由机器指令序列实现。
计算机组成原理 中断方式
②表示接口向外设发出启动信号； ③表示数据由外设传送到接口的缓冲寄存器； ④表示当设备动作结束或缓冲寄存器数据填 满时，设备向接口送出一个控制信号，将数 据“准备就绪”标志RD置1；
计算机组成原理 中断方式
1.3、关中断 CPU响应中断后，首先应该关中断，不响 应其它的I/O设备的中断。直到本次中断处 理完毕，要返回主程序前，再开中断，允 许响应其它I/O设备的中断。这是单级中断 的情况。
python 串口 中断方式
python 串口中断方式随着计算机技术的发展，Python作为一种流行的编程语言，在其应用领域也越来越广泛。
在嵌入式开发和硬件控制领域，Python串口通信技术成为了一种重要的通信手段。
本文将介绍Python串口中断方式，并通过实例演示如何实现中断方式进行通信。
一、Python串口基本概念串口通信是一种在单一数据线上进行双向数据传输的通信方式。
在Python中，我们可以使用pyserial库进行串口通信。
pyserial是一个功能强大的Python串口通信库，支持串口编程、modbus、RS232/485等协议。
二、串口中断方式原理串口中断通信是指在数据传输过程中，当接收到的数据满足特定条件时，立即停止当前任务，转而执行中断处理程序。
中断方式可以提高通信的实时性和响应速度。
在Python中，我们可以通过设置串口接收中断来实现中断通信。
三、Python实现串口中断示例以下是一个使用pyserial实现串口中断的简单示例：```pythonimport serialimport time# 配置串口ser = serial.Serial("COM3", 9600, timeout=1)def serial_interrupt():"""串口中断处理函数"""global serwhile True:# 检查是否收到数据if ser.in_waiting():data = ser.read(ser.in_waiting())print("收到数据：", data)# 清除接收缓冲区ser.flushInput()time.sleep(0.1)try:# 开启串口中断ser.set_interrupt(ser.RX_AVAILABLE, serial_interrupt)# 循环等待中断发生while True:passexcept KeyboardInterrupt:# 关闭串口ser.close()```在这个示例中，我们首先导入serial库，然后配置串口。
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D7～D0
INT INTA
7
07
0
IRR：00010100 00010100
IMR：00000100 00000000
ISR：00001000 00001000
不发INT 发INT
中断号寄存器
中 断 服 务 寄 存 器
优 先 级 裁 决 器
中 断 请 求 寄 存 器
中断屏蔽寄存器
优先级高
IRQ0
IRQ7
为两个扩展中断源设计中断接口。
模型机的外中断源安排：
通过IRQ2进行扩展。
8259
IRQ0 系统时钟 IRQ1 实时时钟 IRQ2 通信
（1）接口组成
IRQ7 打印机
两个扩展中断源共用一个接口。
5
4
3
2
1
0
命令字格式： 启动1 停止1 选通1 启动2 停止2 选通2
状态字格式： 忙1 完成1 出错1 忙2 完成2 出错2
单级中断流程： 保护现场
具体服务处理 恢复现场
开中断、返回
多重中断流程：
外中断：
保护现场
数据传送 送新屏蔽字、开中断
禁止同 级或更 低级别 的请求， 开放更 高级别 的请求
具体服务处理 关中断
恢复现场及原屏蔽字 开中断、返回
5.3.3 中断接口
1.组成（寄存器级）
（1）寄存器选择
系
对接口寄存器寻址。
优先级低
8259
中断请求 8259（未屏蔽的请求判优,生成相应中断号）
公共请求INT CPU
中断源的序号
（CPU响应后，取回中断号，转入相应服务程序。）
3.中断响应
（1）响应条件
外设有请求，且未被屏蔽；CPU开中断；一条指令(非停机 指令)结束；无故障、DMA等优先级更高的请求。
（2）如何获取中断服务程序的入口地址
外
系 数据线 统 总 数据线
命令1 命令2 状态1 状态2
命令 状态
设 1
线
数据线 数据缓冲1
数据
外 设
数据线 数据缓冲2 数据 2
控制逻辑 IRQ2
INT
INTA 中断控制器 D7~0 （8259）
IRQ0 IRQ7
1）非向量中断 将服务程序入口组织在查询程序中；CPU响应时执行查询 程序，查询中断源，转入相应服务程序。 2）向量中断 将服务程序入口(中断向量)组织在中断向量表中；CPU 响应时由硬件直接产生相应向量地址，按地址查表，取 得服务程序入口，转入相应服务程序。
中断向量：服务程序入口地址、服务程序状态字 中断向量表：存放中断向量的表（一段存储区） 向量地址：访问向量表的地址（指向中断向量的首址） 例1.模型机向量表（从主存2#单元开始安排） M按字编址。一个入口地址16位，占一个编址单元。
随机发生的事态（按键、故障）
随机性 有意调用,随机请求与处理的事态（调用打印机）
随机插入的事态（软中断指令插入程序任何位置）
注意中断与转子的区别。
3.中断分类
（1）硬件中断与软中断 由软中断指令引发中断
由硬件请求信号引发中断
（2）内中断与外中断
中断源来自主机内部 中断源来自主机外部
（3）可屏蔽中断与非屏蔽中断
断号（中断类型码）。
地址线 寄存器选择 数据线 命令字R 数据线 状态字R 数据线 数据缓冲器
接口板 控制逻辑
INT
INTA 中断控制器 D7~0 （8259）
M CPU
命令 外
状态
部 设
数据 备
IRQi
IRQ0 IRQ7
主机板
2.工作过程（外中断）
（1）初始化：设置工作
地址线 寄存器选择
方式，送屏蔽字，送中 系
（6）中断控制器送出中
M
断号。
（7）CPU执行中断隐指令
CPU
操作，进入服务程序。
命令 外
状态
部 设
数据 备
IRQi
IRQ0 IRQ7
主机板
3.接口设计
涉及命令字、状态字格式的拟定，中断源的扩展。
例.模型机需扩展两个外中断源，共用一个中断号。
主机发向外设的命令包括：启动、停止、数据选通；
外设的状态包括：忙、完成、出错。
（2）判断中断源
向量中断与非向量中 断相结合 (软件扩展)
请求1与请求2在控制 逻辑中形成公共请求 IRQ2，送入8259参加 判优； CPU响应后执行 IRQ2服务程序 (向量中 断过程)； CPU在IRQ2服务程序中 查询各设备状态，判 中断源，转入相应设 备服务程序 (非向量中 断过程)。
地址线 寄存器选择
M CPU
命令 外
状态
部 设
数据 备
IRQi
IRQ0 IRQ7
主机板
状态字格式的拟定：
用代码表示各种状态。
（4）数据缓冲器
系
传送数据，实现缓冲。 统
（5）控制逻辑 请求信号产生逻辑
总 线
电平转换逻辑
串-并转换逻辑(串口)
针对设备特性的逻辑
（6）公用中断控制器
接收外设请求，判优，
送出公共请求；
接收中断批准，送出中
断号(确定高位)。
统
（2）发启动命令(送命 总
令字)，启动设备。
线
（3）设备完成工作，申
数据线 数据线 数据线
命令字R 状态字R 数据缓冲器
请中断。 （4）中断控制器汇集各
接口板 控制逻辑
请求，经屏蔽、判优，形 INT 成中断号，并向CPU送INT。 INTA 中断控制器 （5）CPU响应，发批准INTA。 D7~0 （8259）
1）CPU设置允许中断标志 ==10，，关开中中断断（模型机采用） 2）CPU设置程序状态字的优先级字段
为现行程序赋予优先级 ＜外设请求优先级，响应 ≥外设请求优先级，不响应
（3）各外设请求的判优
1）软件判优 由程序查询顺序确定优先级。 可灵活修改优先级。
2）硬件判优
例.中断控制器判优 中断控制器(如8259)集中解决请求信号的接收、屏蔽、判 优、编码等问题。
统 总
（2）命令字寄存器
线
接收CPU发向外设的命令
字，转换为相应操作命
令送外设。
命令字格式的拟定：
用代码表示 代码位数
各种命令
代码含义
（3）状态字寄存器
反映设备和接口的运行
状态。
地址线 寄存器选择 数据线 命令字R 数据线 状态字R 数据线 数据缓冲器
接口板 控制逻辑
INT
INTA 中断控制器 D7~0 （8259）
先“屏蔽”，后请
求
有效请求
先请求，后“屏蔽”
有效请求
请求触发器
请求
屏蔽
请求触发器
完成 屏蔽 CP
完成
CP
（2）如何传送中断请求？
1）使用单独请求线
2）使用公共请求线
请求 CPU 请求 I/O
公共请求 CPU
I/O
I/O
I/O
2.中断判优 （1）优先顺序 故障、DMA、外中断（输入、输出）
（2）CPU现行程序与外设请求的判优
第三节 中断方式及接口
5.3.1 中断基本概念 1.定义
CPU暂时中止现行程序的执行，转去执行为某 个随机事态服务的中断处理程序。处理完毕后自 动恢复原程序的执行。
2.实质与特点
（1）实质 程序切换
方法：保存断点，保护现场； 恢复现场，返回断点。
时间：一条指令结束时切换。 保证程序的完整性。
（2）特点
向量地址 =中断号+2
(单元地址)
向量表
2# 入口地址0 3# 入口地址1
0号中断源 1号中断源
例2.IBM PC向量表
（从主存0#单元开始安排）
M按字节编址。一个入口地址32位，占4个编址单元。
向量地址 =中断号×4
0#
向量表 入口偏移0
入口基址0
4# 入口偏移1
入口基址1Leabharlann 0号中断源 1号中断源利用时钟中断定时采集参数，检测，调节。
（4）人机对话
（5）多机通信
5.中断系统的组成
中断系统的硬、软界面
（1）软件：服务程序、中断向量表
（2）硬件 接口方面：请求、传递、判优逻辑
CPU方面：响应逻辑
5.3.2 中断全过程（外中断）
1.中断请求的提出与传递
（1）如何产生中断请求？
外设工作完成：“完成”标志为1 CPU允许请求： “屏蔽”标志为0
可通过屏蔽字屏蔽该
该类请求与屏蔽字无
类请求；关中断时不
关；请求的响应与开/
响应该类请求。
关中断无关。
（4）向量中断与非向量中断 由软件提供服务程序
由硬件提供服务程序入口地址 入口地址
4.中断典型应用
（1）管理中、低速I/O操作
（2）处理故障
（3）实时处理
某事件出现的实际时间内及时处理，不是批量处理。
（3）响应过程
向量中断方式： 发响应信号INTA，进入中断周期
CPU执行中 断隐指令
（硬件完成）
关中断，保存断点
获得中断号，转换为向量地址， 查向量表
取中断向量，转中断服务程序
4.中断处理
CPU执行中断服务程序。 （1）单级中断： CPU响应后只处理一个中断源的请求，处 理完毕后才能响应新的请求。 （2）多重中断： 在某次中断服务过程中，允许响应处理 更高级别的中断请求。