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1、第5章 I/O接口传输方式及其中断技术,本章学习目标,了解I/O的基本概念，掌握I/O端口的编址 掌握输入输出的基本方法：无条件、查询、中断、DMA MCS-51单片机中断源的种类及工作方式 中断控制寄存器IE、中断优先级寄存器IP及定时器/计数器及外部中断控制寄存器TCON的使用方法 MCS-51型单片机中断响应过程 外部中断的结构及原理,什么是I/O接口（电路） I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路，I/O接口就是CPU与外设的连接部件。 PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是I/O接口电路,接口在CPU与外设之间,5.1 I/O
2、接口电路,I/O接口的定义 把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接口要解决的问题 速度匹配(Buffer) 信号电平和驱动能力(电平转换器、驱动器) 信号形式匹配(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),1. I/O地址译码与设备选择 把选中的与总线相接，未选中的与总线隔离（高阻态）。 2. 数据的缓冲与暂存 缓解接口与CPU工作速度的差异 输出接口有锁存环节 输入接口有缓冲环节 3. 对外设进行监测、控制与管理，中断处理 信号电平与类型的转换 形式、格式、电平、功率、码制等,I/O接口的功能,I
3、/O端口： I/O信息的三种类型：数据、命令、状态。 传送这三类信息的通道分别称为：数据端口(I、O)、命令端口(O)、状态端口(I)。 不同外设具有的端口数各不相同，计算机中为每一个端口都赋予一个惟一编号称为端口地址(或端口号)。 端口有两种编址方式：统一编址和独立编址。,I/O接口的编址方式,I/O接口电路的基本结构,定义 把外设接口与内存统一进行编址。各占据统一地址空间的不同部分。 优点 指令统一，灵活； 访问控制信号统一，使用同一组的地址/控制信号。 缺点 内存可用地址空间减小,0,地址空间(共1MB),内存地址 (960KB),I/O地址 (64KB),FFFFFH,EFFFFH F
4、0000H,1. 统一编址（例如: MCS-51单片机）,定义: 外设地址空间和内存地址空间相互独立。 优点：内存地址空间不受I/O编址的影响 缺点：I/O指令功能较弱，使用不同的读写控制信号。,00000H,内存地址空间,内存空间 (1MB),I/O空间 (64KB),FFFFH,FFFFFH,I/O地址空间,0000H,2. 独立编址（例如: 8088/8086 微机系统）,MCS-51单片机,8088/8086,5.2 I/O接口数据传送的控制方式,主机与外设之间数据传送的控制方式 有以下四种： 无条件传送 查询(条件)方式传送 中断方式传送 直接存储器存取(DMA, Direct Me
5、mory Access),无条件传送方式,适用场合：适用于总是处于准备好状态（定时固定或已知）的外设 以下简单外设可采用无条件传送方式： 开关 发光器件(如发光二极管、7段数码管、灯泡等) 继电器 步进电机 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,查询(条件)方式传送,适用场合：适用于外设并不总是准备好，而且对传送速率、传送效率要求不高的场合。 CPU在与外设交换数据前必须询问外设状态“你准备好没有？” 对外设的要求：应提供设备状态信息 对接口的要求：需要提供状态端口 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,查询方式的流程图,超时?,RE
6、ADY?,与外设进 行数据交换,超时错,读入并测试外设状态,Y,N,Y,N,传送完？,防止死循环,复位计时器,N,Y,例如：用查询方式进行输出,外设状态端口地址为3FBH，第5位(D5)为状态标志（=1忙，=0准备好） 外设数据端口地址为3F8H，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。（电路图见下页）,D5,D7-D0,A9 | A3,1,主程序 MAIN: CLR IT0 ;低电平触发 SETB EA SETB EX0 ;开中断 MOV DPTR,#1000H . ORG 0100H IINT0:PUSH PSW ;中断处理程序 PUSH ACC CLR
7、P3.0,NOP NOP SETB P3.0 ;撤除INT0 MOV A,P1 ;输入数据 MOVX DPTR,A ;保存数据 INC DPTR . POP ACC ;恢复现场 POP PSW RETI ;返回主程序,3. 多级外部中断的扩展应用,利用单片机扩展5个外部中断源，中断的优先次序为X0X4，其中X0接到外部中断上，X1X4接到外部中断上；单片机的P1.4P1.7接4个发光二极管用来作输出指示；当有X1X4其中一个外部中断发生时，相应的发光二极管D1D4点亮；当X0外部中断发生时，4个发光二极管全亮。,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H；中断服务程序入口地址
8、AJMP ZHD0 ORG 0013H；中断服务程序入口地址 AJMP ZHD1 ORG 0030H MAIN：MOV SP，#70H；设置堆栈指针 SETB IT0；设置外部中断0为边沿触发方式 SETB IT1；设置外部中断1为边沿触发方式 MOVIP，#00000001B；设置外部中断0为最高优先级 MOVIE，#10000101B；开放外部中断0及外部中断1,MOVA，#0FFH；关闭发光二极管 MOVP1，A LOOP：AJMP LOOP ZHD0：PUSH PSW；保护现场 PUSH A MOVA，#0FH；4个发光二极管全亮 MOVP1，A POPA；恢复现场 POPPSW RE
9、TI；中断返回,ZHD1：PUSH PSW ；保护现场 PUSH A ORLP1，#0FH ；读取P1口的低4位 JNBP1.0，IN1 ；中断源查询,并转向相应的 ；中断服务程序 JNBP1.1，IN2 JNBP1.2，IN3 JNBP1.3，IN4 FH1： POPA ；恢复现场 POPPSW RETI IN1： MOVA，#11101111B ；中断服务程序1 MOVP1，A ；D1发光二极管亮 AJMPFH1,IN2：MOVA，#11011111B；中断服务程序2 MOVP1，A；D2发光二极管亮 AJMPFH1 IN3：MOVA，#10111111B；中断服务程序3 MOVP1，A；D3发光二极管亮 AJMPFH1 IN4：MOVA，#01111111B；中断服务程序4 MOVP1，A；D4发光二极管亮 AJMPFH1 END,