输入输出和中断技术
Ch6 微型计算机原理与接口技术 答案
解：16位地址信号通过译码电路与74LS244芯片连接。其连接如下图所示。
74LS244
...
…
IOR
A 15
A 13
A 12
A 11
系
A 10
统
A9
总
A8
线
A2
A 14
A7
A6
A5 A4 A3
A A
01
DB
≥1 ≥1
&
D0
I0
I1 D7
. . .
E1 I7
E2
2
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断点的逆过程。即CPU会自动地将堆栈内保存的断点信息弹出到IP、CS和FLAG中，保证被中断 的程序从断点处继续往下执行。 6.11 CPU满足什么条件能够响应可屏蔽中断？
单片机的输入输出方式
单片机的输入输出方式单片机是一种集成电路，具有处理和控制任务的能力。
在实际应用中，单片机通常需要与外设进行数据的输入和输出。
因此，单片机的输入输出方式就成为了一个重要的研究领域。
本文将介绍几种常见的单片机输入输出方式，并分析它们的优缺点。
一、并口输入输出并口输入输出是最常见和简单的一种方式。
通过并行数据总线，单片机可以一次性传输多位二进制数据。
并口通常与外设芯片或者外围元件连接，例如LCD显示屏、键盘等。
并口输入输出的优点是速度快、数据传输稳定可靠，但同时也存在缺点，例如占用较多的引脚资源和布线不便等。
二、串口输入输出串口输入输出是一种使用串行通信协议进行数据传输的方式。
与并口输入输出相比，串口只能传输一位二进制数据。
但是，串口具有节省引脚资源、传输距离较长和可靠性高等优点。
串口输入输出通常与外设设备或者计算机进行数据通信。
串口通信有两种常见标准：RS232和RS485。
RS232主要用于与计算机通信，而RS485多用于远程数据采集和控制系统。
三、模拟输入输出模拟输入输出是一种以模拟电压或电流形式进行数据传输的方式。
单片机可以通过模拟输入输出来与模拟信号传感器进行数据采集和控制。
例如，通过模拟输入可以采集温度、湿度等模拟信号，通过模拟输出可以控制电机、电阻等模拟设备。
模拟输入输出的优点是能够处理连续变化的模拟信号，但在数据精度和稳定性上相对数字信号略有不足。
四、计时器/计数器输入输出计时器/计数器是单片机内部的一个模块，用于测量时间间隔或者对外部事件进行计数。
通过配置计时器/计数器的一些参数，可以实现输入输出功能。
例如，通过计时器/计数器输入输出可以实现PWM输出控制、捕获外部脉冲等功能。
计时器/计数器输入输出的优点是精度高、灵活性强，但需要掌握一些特定的配置知识。
五、中断输入输出中断输入输出是单片机在执行主程序的同时，能够监听外部事件的一种机制。
当外部事件满足特定条件时，单片机会自动跳转到相应的中断服务程序来处理。
单片机指令的中断输入和输出控制
单片机指令的中断输入和输出控制在单片机的程序设计中，中断输入和输出控制是非常重要的一部分。
中断输入可以使得单片机能够在特定的事件发生时立即做出相应的处理，而输出控制则可以让单片机与外部设备进行有效的交互。
本文将详细介绍单片机指令的中断输入和输出控制相关的知识。
1. 中断输入中断输入是指当特定的事件发生时，单片机可以立即中断正在执行的程序，执行特定的中断服务程序。
这样可以提高系统的实时响应能力，使得单片机可以及时地对外部事件做出相应。
在单片机的中断输入中，有两个重要概念，即中断源和中断向量表。
中断源是指能够触发中断的事件或信号源，比如定时器溢出、外部中断引脚状态改变等。
当中断源发生时，会向单片机发送中断请求信号，让单片机进入中断服务程序。
中断向量表则是一张记录不同中断源对应的中断服务程序地址的表格。
当中断请求发生时，单片机会根据中断源的编号在中断向量表中查找对应的中断服务程序的入口地址，并跳转到该地址开始执行中断服务程序。
2. 输出控制输出控制是指通过单片机的输出端口，控制与之连接的外部设备的状态或行为。
利用单片机的输出控制，可以实现对灯光、蜂鸣器、电机等外部设备的控制。
在单片机的输出控制中，需要了解的概念是输出端口和控制寄存器。
输出端口是单片机上的一个或多个引脚，通过这些引脚可以向外部设备发送电平信号。
每个输出端口都有一个对应的控制寄存器，用于设置引脚输出的电平值。
控制寄存器中的位控制引脚的输出状态，一般包括设置引脚为输出模式或输入模式，设置引脚输出高电平还是低电平等功能。
通过对输出端口的设置和控制寄存器的配置，可以实现对外部设备的状态或行为进行控制。
3. 单片机指令的中断输入和输出控制在单片机的编程中，为了实现中断输入和输出控制功能，需要掌握一些相关的指令和编程技巧。
首先是中断输入方面，单片机一般提供了一些专门的中断指令，如"使能中断"、"屏蔽中断"、"清除中断标志位"等指令。
微机原理第7章练习题及答案
第7章输入/输出与中断一、自测练习题㈠选择题1．一微机系统有10根地址线用于I／O端口寻址，因而具有I／O空间的范围是( )字节。
A) 1024 B) 10K C) 0.5M D) 1M2．8086CPU读／写一次存储器或I／O端口所需的时间称为一个( )。
A) 总线周期 B) 指令周期 C) 时钟周期 D) 基本指令执行时间3．微型计算机的输入／输出有三种不同的控制方法，其中以( )控制的输入／输出是微机进行I／O的一种最主要的控制方式。
A) 程序控制 B) 中断控制C) DMA控制D) 以上均可4．程序查询I／O方式的工作流程是按( )的次序完成一个字符的传输。
A) 写数据端口，读／写控制端口B) 读状态端口，读／写数据端口C) 写控制端口，读状态端口，写数据端口D) 随I／O接口的具体要求而定5．在CPU与外设的I／O传送控制方式中，效率高、实时性强的方式是( )。
A) 同步传送 B) 查询传送 C) 无条件传送 D) 中断传送6．在CPU与外设的I／O传送控制方式中，传送速度最快的方式是( )。
A) 无条件传送 B) 查询传送 C) 中断传送 D) DMA传递7．用具有两个状态(“0”和“1”态)的一组开关作简单输入设备时，应采用( )传送方式来输入信息。
A) 无条件B) 查询C) 中断D) DMA8．用一组发光二极管作为简单输出设备时，应采用( )传送方式来输出信息。
A) DMA B) 无条件C) 查询D) 中断9．在微机系统中引入中断技术，可以( )。
A) 提高外设速度B) 减轻主存负担C) 提高处理器的效率D) 增加信息交换的精度10．CPU响应中断请求的时刻是在( )。
A) 执行完成正在执行的程序以后 B) 执行完正在执行的指令以后C) 执行完本时钟周期以后D)执行完正在执行的机器周期以后11．8086／8088CPU向应两个硬中断INTR和NMI时，相同的必要条件是( )。
A) 允许中断B) 当前I／O操作执行结束C) 总线空闲D) 当前访问内存操作结束12．在微型计算机系统中，高速外设与内存储器进行批量数据传送时，应采用( )。
计算机组成原理(第七章 输入输出系统
第七章输入输出系统第一节基本的输入输出方式一、外围设备的寻址1．统一编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等与内存单元一样看待，将它们和内存单元联合在一起编排地址，用访问内存的指令来访问输入输出设备接口的某个寄存器，从而实现数据的输入输出。
2．单独编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器单独编排地址，用专门的控制信号进行输入输出操作。
3．CPU与外围设备进行通信有三种类型：（1）CPU向外围设备发出操作控制命令。
（2）外围设备向CPU提供状态信息。
（3）数据在CPU与外围设备之间的传递。
历年真题1．对外设统一编址是指给每个外设设置一个地址码。
（2002年）【分析】CPU与外设之间的信息传送是通过硬件接口来实现的，各种外设的硬件接口上又都包含有多个寄存器，如控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等。
统一编址是将外设接口上的各种寄存器等同于内存储器的存储单元，通过使用访问内存单元的指令来访问外设接口上的各个寄存器，这样就可以使用访存指令来访问外设，输入输出操作简单，程序设计比较简便。
由于外设接口上的寄存器种类和数量通常不止一个，所以一个外设至少对应一个以上的内存地址。
【答案】对外设统一编址是将外设接口上的寄存器等同内存单元，给每个外设设置至少一个地址码。
二、外围设备的定时1．外围设备的定时方式有异步传输方式和同步定时方式两种。
2．实现输入输出数据传输的方式主要有：程序控制方式、直接存储访问（DMA）方式、通道方式。
程序控制方式又可分为程序查询方式和中断方式两种。
历年真题1．对I/O数据传送的控制方式，可分为程序中断控制方式和独立编址传送控制方式两种。
（2001年）【分析】对1/O数据传送的控制方式，可分为程序直接控制方式、程序中断控制方式、DMA控制方式、通道控制方式等。
程序中断控制方式只是其中的一种方法，独立编址是指对1/O设备的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等单独进行地址编排，使用专门的指令对其进行操作，可用在各种数据传送的控制方式中。
中断查询的概念
中断查询的概念中断查询是计算机中一种重要的处理机制。
它是指在一个程序执行过程中，由于某些特殊的事件或条件发生，系统会临时中断当前程序的执行，去执行处理这个事件或条件的相关程序，然后再返回到被中断的程序继续执行。
中断查询的概念是中断式输入输出与查询方式输入输出两种输入输出方式中的一种。
中断查询是指在进行输入输出操作时，由于设备的响应时间不确定，无法确定需要等待的时间长度，而采用反复查询设备状态来确定设备是否就绪以及输出是否完成等。
当设备就绪或输出完成时，系统会发出中断请求，CPU在中断发生时会暂停当前的执行任务，转而执行中断服务程序，待中断服务程序执行完毕后，CPU再返回到原来的任务继续执行。
这种方式能够提高系统并发能力，避免了CPU的空闲等待，提高了系统的效率。
中断查询的过程一般包含以下几个步骤：1. 首先，程序向设备发送查询请求，询问设备的状态是否为就绪状态。
2. 然后，程序暂停当前任务，等待设备的响应。
在这个等待的过程中，CPU可以执行其他的任务或者进入休眠状态。
3. 当设备响应就绪时，会产生一个中断请求，通知CPU中断服务程序。
4. CPU接收到中断请求后，保存当前任务状态，并且跳转到中断服务程序的入口地址。
5. 中断服务程序会执行一系列的操作，包括处理设备输入输出、保存现场、加载中断服务程序等。
6. 中断服务程序执行完毕后，CPU会返回到原来中断发生的地方继续执行当前任务，并且恢复之前保存的现场。
中断查询的优点是可以提高系统的并发能力，减少CPU的空闲等待时间。
在查询设备状态时，CPU可以进行其他任务的执行或者休眠等待，而不需要一直等待设备响应。
这样可以提高整个系统的吞吐率和响应速度，提高系统的效率。
另外，中断查询方式相对简单，不需要额外的硬件支持，适用于各种不同的系统结构和硬件环境。
然而，中断查询也存在一些缺点。
首先，中断查询需要CPU不断地查询设备的就绪状态，这样会占用一定的CPU时间和资源。
输入输出中断总结
输入输出中断总结概述输入输出中断是计算机系统中一种重要的机制，用于处理外设与计算机之间的数据传输。
本文将对输入输出中断的概念、作用、分类和处理流程进行详细的总结和讲解。
什么是输入输出中断？输入输出中断是指当外设需要与计算机进行数据传输时，外设向计算机发出中断请求，使得计算机在完成当前操作后，立即转向处理该中断请求的机制。
在计算机体系结构中，输入输出设备（I/O设备）通常与主机（CPU和内存）通过输入输出接口进行连接。
通过输入输出中断，I/O设备可以在计算机执行其他任务的同时，与主机进行数据交换。
输入输出中断的作用输入输出中断通过降低计算机与I/O设备之间的耦合，使得计算机可以更高效地处理多个外设设备。
同时，输入输出中断还可以提高系统的吞吐量和响应速度，提高计算机系统的整体性能。
主要作用如下：1.提高系统的可靠性：通过中断机制，可以实现I/O设备与主机之间的异步工作，减少了死锁和饥饿等问题。
2.简化I/O设备驱动程序：输入输出中断可以简化驱动程序的设计和开发，减少了编程的复杂性和工作量。
3.提高系统的并发性：输入输出中断可以允许多个外设同时工作，并且可以在计算机执行其他任务时进行数据传输。
4.降低计算机与I/O设备之间的耦合度：通过中断机制，可以将I/O设备和主机解耦，实现I/O设备的独立操作和管理。
输入输出中断的分类根据中断处理的方式，输入输出中断可以分为以下几类：1.外部中断：外部中断是由外部事件或设备引起的中断，例如键盘输入、鼠标点击等。
外部中断通常由外部设备向CPU发出中断请求信号，从而引起中断处理程序的执行。
2.内部中断：内部中断是由CPU内部事件或异常引起的中断，例如溢出、除零错误等。
内部中断通常由CPU自身引发，并且由CPU内部的中断控制器进行处理。
3.软件中断：软件中断是由正在执行的程序通过软件指令触发的中断。
软件中断通常用于系统调用、异常处理等。
输入输出中断的处理流程输入输出中断的处理流程通常包括以下几个步骤：1.中断请求：外设向计算机发出中断请求信号，请求处理器处理中断。
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
第2次单片机原理与应用中断和P1口输入和输出
器 1。
中断响应过程
一、中断响应条件：
1．有中断请求信号； 2. 系统处于开中断状态。
二、中断响应过程：
1．关中断：屏蔽其它中断请求信号。 2．保护断点：将断点地址压入堆栈保存，即当前PC值入栈。 3．寻找中断源：中断程序入口地址PC，转入中断服务。 4．保护现场：将中断服务程序使用的所有寄存器内容入栈。 5．中断处理：执行中断源所要求的程序段。链接中断处理 6．恢复现场：恢复被使用寄存器的原有内容。 7．开中断：允许接受其它中断请求信号。 8．中断返回：执行RETI指令，堆栈断点地址PC，
中断源 入口地址
外部中断0 0003H
定时/计数器0 000BH
外部中断1 0013H
定时/计数器T1 001BH
串行口
0023H
优先级 顺序 最高
最低
说
明
来自P3.2引脚(INT0) 的外部中断请求
定时/计数器T0溢出中 断请求
来自P3.3引脚(INT1) 的外部中断请求
定时/计数器T1溢出中 断请求
EX0:外部中断0(INT0)的中断允许位。 EX0=1允许中断， EX0=0不允许中断。
每个中断源的优先级别由特殊功能寄存器 IP来管理。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
PS PT1 PX1 PT0 PX0
PS:串行口中断优先级控制位。 PT1:定时器/计数器T1中断优级控制位。 PX1:外部中断INT1中断优先级控制位。 PT0:定时器/计数器T0中断优先级控制位。 PX0:外部中断INT0中断优先级控制位。
单片机常见输入输出模式
单片机常见输入输出模式单片机（Microcontroller，简称MCU）是一种集成电路，集中了处理器、内存、输入输出接口和定时器等功能模块，广泛应用于各种电子设备中。
输入输出（Input/Output，简称I/O）是单片机与外部环境进行信息交互的重要方式。
本文将介绍单片机常见的几种输入输出模式。
1. 并行输入输出模式并行输入输出模式是最常见的单片机与外设进行数据交互的方式。
在并行输入输出模式下，单片机与外设之间通过多个数据线同时传输多位数据。
这种模式的好处是传输速度快，但需要较多的引脚资源，适用于对传输速度要求较高的应用。
2. 串行输入输出模式串行输入输出模式是一种将数据逐位进行传输的方式。
在串行输入输出模式下，单片机与外设之间通过单个数据线逐位传输数据。
这种模式的好处是占用较少的引脚资源，适用于空间有限且对传输速度要求不高的应用。
3. 通用异步收发器模式通用异步收发器（UART）是一种单片机常用的输入输出模式。
UART内部有一个缓冲区，可以接收和发送数据。
在使用UART进行数据传输时，单片机通过配置相关寄存器的参数来设置波特率、数据位数、停止位等通信参数，然后可以通过读写缓冲区来进行数据的收发。
4. 并行输入捕获/输出比较模式并行输入捕获（Input Capture）和输出比较（Output Compare）是单片机中常用的定时器功能模式。
在这种模式下，单片机可以通过定时器模块捕获外部信号的边沿触发事件，并记录下触发事件的时间戳。
同时，单片机还可以通过定时器模块产生输出信号，并与外部信号进行比较。
这种模式适用于需要对时间进行精确控制的应用，如测量脉冲宽度、频率测量等。
5. 脉冲宽度调制模式脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）是一种将数字信号转化为模拟信号的技术。
在PWM模式下，单片机通过定时器模块产生周期固定的脉冲信号，并通过改变脉冲的占空比来模拟出不同的电平信号。
单片机接口技术
单片机接口技术一、概述单片机接口技术是指将单片机与外部设备进行连接和通信的技术。
单片机作为控制器，需要通过接口与外部设备进行数据的输入和输出，实现对外部设备的控制和操作。
本文将介绍单片机接口技术的基本原理、常用接口类型以及实现方法。
二、基本原理1. 串行通信串行通信是指在单根线路上，按照一定的时间间隔传输数据的方式。
串行通信可以分为同步串行通信和异步串行通信两种方式。
同步串行通信需要发送方和接收方在时钟上保持同步，而异步串行通信则不需要。
2. 并行通信并行通信是指在多根线路上同时传输数据的方式。
并行通信可以分为标准模式和高速模式两种方式。
标准模式下，每个数据线都只能传输一个比特位；而高速模式下，则可以同时传输多个比特位。
3. 中断技术中断技术是指当某个事件发生时，会引起CPU中断，并执行相应的中断服务程序。
中断技术可以有效地提高系统效率，使CPU能够及时地响应外部事件。
三、常用接口类型1. 串口接口串口接口是指将单片机与外部设备通过串行通信进行连接的接口。
串口接口可以分为RS232、RS485、TTL等多种类型，其中RS232是最为常用的一种。
2. 并口接口并口接口是指将单片机与外部设备通过并行通信进行连接的接口。
并口接口可以分为标准模式和高速模式两种类型，其中标准模式下使用的最为广泛的是Centronics接口。
3. USB接口USB接口是指将单片机与外部设备通过USB总线进行连接的接口。
USB接口具有传输速度快、数据稳定性好等优点，因此在许多应用中得到了广泛应用。
四、实现方法1. 软件实现软件实现是指通过编写程序来实现单片机与外部设备之间的通信。
软件实现需要掌握相应的编程语言和单片机控制器的操作方法，对于一些简单的应用场景来说效果较好。
2. 硬件实现硬件实现是指通过电路设计来实现单片机与外部设备之间的通信。
硬件实现需要掌握相应的电路设计技术和电子元器件知识，对于一些复杂或高速传输要求较高的应用场景来说效果较好。
第6章 输入输出及终端系统
51
状态端口地址：0000 0011 1111 1011 数据端口地址：0000 0011 1111 1000
外设应提供设备状态信息 接口应具备状态端口
48
查询工作方式流程图
开始
读入并测试外设状态
N
READY?
Y
进行一次 数据交换
N
每满足一次 条件只能进 行一次数据 传送
传送完？
Y
结束
防止死循环 超时?
N Y
读入并测试外设状态
N
超时错
READY?
Y
复位计时器
N
与外设进 行数据交换 传送完？
Y
结束
查询工作方式例
N 进行一次传送
修改地址指针
N
传送完否?
Y
结 束
查询工作方式
优点：
软硬件比较简单 CPU效率低，数据 传送的实时性差， 速度较慢
1号外设 准备就绪？ N 2号外设 准备就绪？ N 3号外设 准备就绪？ N
Y
对1号外设服务
缺点：
Y
对2号外设服务
Y
对3号外设服务
┇
n号外设 准备就绪？ N
Y
对n号外设服务
按传输信息的类型分类：
模拟接口
并行接口 串行接口
33
按传输信息的方式分类：
接口特点
输入接口：
第3章 中断与输入输出系统
在多用户应用环境下，应用程序要想进行一次输入 / 输出，可在目态程序中安排要求进行输入 / 输出的访管指 令，并带上所用之设备号、设备与主存要交换的字节数、 与主存交换信息的起始地址等参数。
CPU 执行到访管指令时，按其提供的入口地址，将 管理程序调出来执行。此管理程序的任务是利用所带的参 数来编制通道程序。 这样，一次输入 / 输出的过程中， CPU 只需要两次进 入管态，使之减少了输入 / 输出对目态程序的干扰，也使 CPU和外部设备及多台设备之间可以并行的工作。
4、中断的响应和中断的处理 中断响应是允许中断源能够中断 CPU 现行程序的运 行，转去对该中断请求进行预处理，包括保存好断点和 关键性的断点现场，调出相应的中断处理程序，准备对 其执行。在大多数机器中，中断响应是通过采用交换新 旧程序状态字的办法来完成的。 中断处理是通过具体执行中断服务程序来对中断源 进行处理的过程。中断服务程序内部根据情况还需要保 存其它一些断点现场，并在返回中断点前加以现场恢复。
机器校验类中断；管理程序调用类总断；程序性中断；
外部中断；输入/输出中断；重新启动中断
机器校验中断是告诉程序发生了设备故障； 管理程序调用中断是用户程序需要操作系统介入时，通过 执行“访管”指令时发生的； 程序性中断是包括指令和数据的格式错、程序执行中出现 异常（非法指令、目态下使用管态指令、主存访问方式保 护、寻址超过主存容量、各种溢出、除数为“0”、有效 位为“0”等）以及程序的事件记录、监督程序对事件的 监测引起的中断等；
在考虑通道对设备所发出的传送字节数据请求 优先响应谁的问题时，一般都采取让设备速率越高 的，其响应和处理的优先级越高；同一速率的各个 设备，则可由系统指定一个优先级，例如，让设备 号越小的，其响应和处理的优先级越高。
微机原理第六章 输入输出和中断技术 part 2 (2)
中断处理的一般过程
6.4.3 8088/8086中断系统
8086/8088为每个中断源分配 一个中断类型码（中断向量码），其取值范围为 0~255，实际可处理56种中断。其中包括软件中断，系统占用的中断，已经开放 给用户使用的中断。所有中断又可分为两大类：内部中断和外部中断。
内部中断
6.4.2 中断处理的一般过程
1. 中断请求 2. 中断源识别及中断判优 3. 中断响应 4. 中断处理（服务） 5. 中断返回
1. 中断请求 ➢ INTR中断请求信号应保持到中断被处理为止 ➢ CPU响应中断后，中断请求信号应及时撤销
2. 中断源识别 ➢ 软件判优：由软件来安排中断源的优先级别。顺序查询中断请求，先查询的
➢ （4）能向存储器或外设发出读/写命令。 ➢ （5）能决定传送的字节数，并判断DMA传送是否结束。 ➢ （6）在DMA过程结束后，能向CPU发出DMA结束信号，将总线控制权交
还给CPU。
2. DMA控制器的工作过程 ➢ （1）当外设准备好，可以进行DMA传送时，外设向DMA控制器发出
“DMA传送请求”信号DRQ ➢ （2）DMA控制器收到请求后，向CPU发出“总线请求”信号HOLD ➢ （3）CPU在完成当前总线周期后会立即发出HLDA信号，对HOLD信号进
➢ （2）单步中断——1型中断，标志寄存器中有一位陷阱标志TF。 ➢ （3）断点中断——3型中断，专用于设置断点的指令INT 3，用于程序中设
置断点来调试程序。
➢ （4）溢出中断——4型中断，在算数指令的执行过程发出溢出 ➢ （5）用户自定义的软件中断——n型中断，执行中断指令INT n引起内部中
断。
需要时，CPU回到原来被中断的地方继续执行自己的程序。 优点： ➢ CPU效率高，实时性好 缺点 ➢ 程序编制相对较为复杂
单片机的输入输出口编程技巧
单片机的输入输出口编程技巧在单片机的开发领域中，输入输出口编程技巧是非常重要的，它直接影响到单片机与外部设备的数据交互和控制。
本文将为大家介绍一些常用的单片机输入输出口编程技巧，帮助读者更好地掌握这方面的知识。
一、引言单片机的输入输出口是与外部世界进行数据交互的关键接口，其主要功能是将单片机内部的数据与外部设备进行传输和控制。
因此，合理、高效地编程输入输出口是进行单片机开发的重要一环。
二、配置输入输出口的引脚方向为了实现单片机的输入输出功能，首先要配置相应引脚的方向。
对于输入口，需要将相应引脚设置为输入模式；对于输出口，需要将相应引脚设置为输出模式。
这样，单片机才能够正确地接收外部设备的输入或者将内部数据输出到外部设备。
三、读取输入口的状态在实际应用中，我们经常需要读取某一输入口的状态，以判断外部设备的状态或者进行相应的控制。
单片机通常提供了相应的函数或指令来读取输入口的状态，通过读取引脚的电平高低来判断输入的状态。
读取输入口的状态是单片机输入输出操作中的基础，需要在合适的时机进行，并注意合理处理读取结果。
四、设置输出口的状态为了将内部数据输出到外部设备，我们需要设置相应输出口的状态。
单片机通常提供了相应的函数或指令来设置输出口的状态，通过控制引脚的电平高低实现输出数据。
设置输出口的状态需要在合适的时机进行，并注意合理处理输出数据的有效性。
五、引脚的连接方式在实际应用中，我们还需要关注单片机引脚与外部设备的连接方式。
通常有并行连接、串行连接等方式。
不同的连接方式对于输入输出口编程有着不同的要求和技巧，需要根据具体应用场景进行选用。
六、中断技术的应用在一些需要及时响应外部事件的应用中，我们可以使用中断技术来实现输入输出口的编程。
通过配置相应的中断源和中断服务程序，当外部事件发生时，单片机会自动跳转到中断服务程序进行相应的处理。
中断技术可以提高单片机的响应速度和系统的实时性，是输入输出口编程中的一种重要技巧。
第五章中断系统1
第五章 中断系统5. 1 输入/输出数据的传输控制方式一、输入/输出的一般概念1．引言输入/输出是微机系统与外部设备进行信息交换的过程。
输入/输出设备称为外部设备，与存储器相比，外部设备有其本身的特点，存储器较为标准，而外部设备则比较复杂，性能的离散性比较大，不同的外部设备，其结构方式不同，有机械式、电动式、电子式等；输入/输出的信号类型也不相同，有数字信号，也有模拟信号；有电信号，也有非电信号；输入/输出信息的速率也相差很大。
因此，CPU与外部设备之间的信息交换技术比较复杂。
CPU与外设之间的信息交换，是通过它们之间接口电路中的I/O端口来进行的，由于同一个外部设备与CPU之间所要传送的信息类型不同，方向不同，作用也不一样（例如数据信息、状态信息、控制信息、输入/输出等），所以接口电路中可以设置多个端口来分别处理这些不同的信息。
2．输入/输出端口的寻址方式微机系统采用总线结构形式，即通过一组总线来连接组成系统的各个功能部件（包括CPU、内存、I/O端口），CPU、内存、I/O端口之间的信息交换都是通过总线来进行的，如何区分不同的内存单元和I/O 端口，是输入/输出寻址方式所要讨论解决的问题。
根据微机系统的不同，输入/输出的寻址方式通常有两种形式：(1)．存储器对应的输入、输出寻址方式这种方式又称为存储器统一编址寻址方式或存储器映象寻址方式。
方法：把外设的一个端口与存储器的一个单元作同等对待，每一个I/O 端口都有一个确定的端口地址，CPU与I/O端口之间的信息交换，与存储单元的读写过程一样，内存单元与I/O端口的不同，只在于它们具有不同的的地址。
优点：①CPU对I/O端口的读/写操作可以使用全部存储器的读/写操作指令，也可以用对存储器的不同寻址方式来对I/O端口中的信息，直接进行算术、逻辑运算及循环、移位等操作。
②内存与外设地址的分配，可以用统一的分布图。
③不需要专门的输入、输出操作指令。
缺点：1 内存与I/O端口统一编址时，在地址总线根数一定的情况下，使系统中实际可以直2 接寻址的内存单元数减少。
微机原理及应用第五章8259
址
1=置屏蔽
0=复位屏蔽
第5章 输入/输出技术
2. OCW2
A0
（中断结束和优先权循环控制字） 0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
R SL EOI 0 0 L2 L1 L0
R：中断优先权是否循环 0：优先级固定，IR0最高，IR7最低。 1：优先级左循环，当前刚被服务的中断源 轮为最低优先级。
第5章 输入/输出技术
●中断触发方式 ⑴ 边沿触发方式
引脚IRX上出现上升沿表示有中断请求。 ⑵ 电平触发方式
引脚IRX上出现高电平表示有中断请求。高电平应维持到中 断响应的第1个INTA负脉冲结束之前。一旦该响应脉冲结束， 高电平也应撤消，以防止产生该电平的第二次响应。
无论哪种触发方式，若高电平持续时间很短，则8259将自 动规定该中断由IR7进入。
第5章 输入/输出技术
A0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
0
A7 A6 A5
1 LTIM ADI SNGL IS4
偶
0 0 0 ICW1
0
地 址
识 别
码
1=需要ICW4 0=不需要ICW4 1=单片 0=级联
调用地址间隔：
1=间隔为4，80X86中不用
0=间隔为8
1=电平触发
例：设8259端口地址20H、21H
仅当ICW1中D1为0才需写ICW3 .
第5章 输入/输出技术
主片 A0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1
S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0
奇 地 址 从片 A0 1
对应每位Di表示IRi中断请求线上有无从片 1：有 0：无
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6.2 简单接口电路
掌握：
接口电路的分类及特点 两类简单接口芯片的应用
一、接口的基本构成
AB DB CB
译码 电路
数据输入寄存器 (or 三态门) 数据输出寄存器 (锁存器) 状态寄存器 (or 三态门)
数据线
状态线 控制线
控制 逻辑
命令寄存器
接口的基本构成
数据输入/输出寄存器 —— 暂存输入/输 出的数据
第6章 输入输出及中断技术
主要内容： I/O端口及其编址方式 简单接口芯片及其应用 基本输入输出方法 中断的基本概念及工作过程 中断控制器8259
6.1 输入输出接口
主要内容：
I/O接口与I/O端口的概念 I/O端口的编址方式 端口地址译码 数据传送方式
一、I/O接口与端口
I/O接口：
DMA控制方式的工作过程
DMA控制器送出地址信号和相应的控制信号， 实现外设与内存或内存与内存之间的直接数据 传送 例：从外设向内存传送一个字节 DMAC向I/O接口发出读信号，同时往地址总 线上发出存储器的地址和存储器写信号和AEN 信号。
DMA控制方式的工作过程
DMA控制器自动修改地址和字节计数器， 并判断是否需要重复传送操作。当规定的数 据传送完后，DMA控制器就撤销发往CPU 的HOLD信号。CPU检测到HOLD失效后， 紧接着撤销HLDA信号，并在下一时钟周期 重新开始控制总线。
N
超时错
READY?
Y
复位计时器
N
与外设进 行数据交换 传送完？
Y
查询工作方式例
外设状态端口地址为03FBH，第5位(bit5)为状态 标志（=1忙，=0准备好）
外设数据端口地址为03F8H，写入数据会使状态 标志置1 ；外设把数据读走后又把它置0。
试画出其电路图，并将DATA下100B数输出
74LS374
输出接口：
要求对数据具有锁存能力（常用锁存器 实现）
三、三态门接口 高电平、低电平、高阻态
三态门接口 三态门的工作波形：
A0~A15 IOR 译码输出 D0~D7
开关状态
地址Байду номын сангаас效
74LS244
含8个三态门的集成电路芯片 在外设具有数据保持能力时用来输入接 口 74LS244应用例 教材p252
简单I/O扩展实验 一、实验目的 1、熟悉74LS273，74LS244的应用接口方法。 2、掌握输入、输出的基本方法。 二、实验内容 1、用逻辑电平开关作为74LS244的输入，用发光二极管作为 74LS273 的输出。编写程序使得逻辑电平开关的输入状态从 发光二极管上显示出来。 三、实验原理图 四、连线指导 1、将74LS244的输入1A1-1A4、2A1-2A4分别与逻辑电平开关电路 的K1-K8相连； 2、将74LS273的输出SO0-SO7分别与发光二极管电路的LED1LED8相连； 五、编程运行 1、实现功能是：当逻辑电来开关拔上时为5V，拔下时为0V。发光 二极管输入‘1为亮，’0'为灭。
READY/BUSY
高位地 址信号 IOR
D0
译码
380H
四、锁存器接口
通常由D触发器构成 特点： 具有对数据的锁存能力 不具备对数据的控制能力
常用锁存器芯片
74LS273 不具备数据的控制能力
74LS374 具有对数据的控制能力
P254图
锁存器芯片74LS374
做输出口: 做输入口:
P251图
三态门接口应用例
利用三态门作为输入接口（接口地址380H）接 到地址范围为70000H～71FFFH的EEPROM芯
片的READY/BUSY端，当三态门输出高电平时，
可向98C64A写入一个字节数据，输出低电平时 则不能写入。画芯片与系统的连接图
三态门接口应用例
D0~D7 A0 A12 MEMW MEMR • • • D0~D7 A0 • • • A12 WE OE CE
DMA的三种传送方式
连续传送（块传送）：
DMAC在申请到总线后，将一块数据传送完后 才释放总线，而不管中间DREQ是否有效。 单次传送（每次传送一个字节）： 每个DMA周期只传送一个字节就立即释放总线。 按需传送（猝发传送）： 只要I/O接口的数据缓冲可用，就可进行传送。 此时I/O接口需要有一定大小的FIFO缓冲区。
6.3 基本输入/输出方法
无条件传送 查询式传送 中断方式传送 直接存储器存取(DMA)
一、无条件传送
适用于总是处于准备好状态的外设 优点：软件及接口硬件简单 缺点：只适用于简单外设，适应范围较 窄
无条件传送例 读取开关的状态 当开关闭合时，输出编码使发光二极管 亮
+5V
D1 输出口地 址38F3H D0 输入口地 址38F0H
D CP
Q
1
二、查询工作方式 适用场合： 外设并不总是准备好 对传送速率和效率要求不高
对外设及接口的要求：
外设应提供设备状态信息 接口应具备状态端口
查询工作方式 优点：软件比较简单 缺点：CPU效率低，数据传送的实时性 差，速度较慢
单一外设时 的工作流程
防止死循环
超时?
N
Y
读入并测试外设状态
位地址线的高位参与译码（决定接口的
基地址），而低位则用于确定要访问哪
一个端口
I/O地址的译码
某外设接口有4个端口，地址为2F0H～ 2F3H，则其基地址为2F0H，由A15～A2 译码得到，而A1、A0用来确定4个端口中 的某一个连接
四、I/O数据的传送方式
并行—— 一个数据单位同时传送 串行——数据按位传送
外设在需要时向CPU提出请求，CPU再 去为它服务。服务结束后或在外设不需 要时，CPU可执行自己的程序
优点：CPU效率高，实时性好，速度快
缺点：程序编制较为复杂
以上三种I/O方式的共性
均需CPU作为中介：
软件： 外设与内存之间的数据传送是通过CPU执行
程序来完成的（PIO方式）
硬件： I/O接口和存储器的读写控制信号、地址信号 都是由CPU发出的 缺点：程序的执行速度限定了传送的最大速度（约 为几十KB/s）
F0000H
960KB
I/O地址 FFFFFH 64KB
端口的独立编址 特点：
内存地址资源充 分利用 能够应用于端口 的指令较少
00000H 内存 地址 FFFFFH 0000H FFFFH
I/O
地址
端口的独立编址
8 0 8 8 总 线
MEMR、MEMW A19-A0
IOR、IOW 、AEN
四、DMA控制方式 特点：
外设直接与存储器进行数据交换 ，CPU 不再担当数据传输的中介者 总线由DMA控制器（DMAC）进行控制 （CPU要放弃总线控制权），内存/外设 的地址和读写控制信号均由DMAC提供
DMA控制方式
MEM BUS
…
HOLD CPU HLDA
控制信号
QRD
DMAC
DACK
将外设连接到总线上的一组逻辑电路的 总称 实现外设与主机之间的信息交换
I/O端口：
接口中的寄存器
I/O接口要解决的问题
速度匹配(Buffer) 信号的驱动能力(电平转换器、驱动器)
信号形式和电平的匹配(A/D、D/A)
信息格式(字节流、块、数据包、帧) 时序匹配(定时关系) 总线隔离(三态门)
数据传输由DMA硬件来控制，数据直接 在内存和外设之间交换，可以达到很高 的传输速率（可达几MB/s）
Q0 D0~D7
Q0
. . .
译码器
CP Q7
D0~D7
. . .
译码器
OE Q7 CP
外 设
OE
自外设
I/O接口综合应用例
根据开关状态在7段数码管上显示数字或 符号
设输出接口的地址为F0H
设输入接口地址为F1H
当开关的状态分别为0000～1111时，在 7段数码管上对应显示’0’～’F’
三、I/O地址的译码 目的：
确定端口的地址
参加译码的信号： IOR，IOW，A15 ～ A0 OUT指令将使总线的IOW信号有效 IN指令将使总线的IOR信号有效
I/O地址的译码
当接口只有一个端口时，16位地址线一 般应全部参与译码，译码输出直接选择
该端口；当接口具有多个端口时，则16
地址增量，计数器减量
块结束？
Y
N
释放总线至少一个总线周期
DMAC释放总线
按需传送：
允许DMA DMA请求？
Y N
DMAC请求总线 CPU响应, DMAC获总线控制权 DMA传送一个字节 地址增量，计数器减量 块结束？
N Y 测试I/O的DREQ 有效？ Y
N
无效，释放总线
释放总线，请求中断
DMA控制方式 优点：
接口的功能
数据的缓冲与暂存
信号电平与类型的转换
增加信号的驱动能力
对外设进行监测、控制与管理，中断处理
二、I/O端口的编址方式
数据端口
端口
状态端口
控制端口
I/O端口
数据 CPU
状态
外设
控制
I/O端口的编址方式
统一编址 独立编址
端口与内存的统一编址
特点：
00000H 内存 地址