第1章微型计算机的基本概念

1、2022-3-171单片微机原理及单片微机原理及应用应用2022-3-172教材教材书书 名：名： 单片微机原理及应用单片微机原理及应用 第第3 3版版出版社：出版社： 机械工业出版社机械工业出版社作者：作者： 丁元杰丁元杰2022-3-173课程目的和基本要求课程目的和基本要求 理解微型计算机的基本概念理解微型计算机的基本概念 掌握掌握MCS-51MCS-51系列单片机的硬件结构系列单片机的硬件结构MCS-51MCS-51系列单片机的部件系列单片机的部件了解其工作方式了解其工作方式 掌握掌握MCS-51MCS-51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 掌握掌握MCS-51MCS-51系列

2、单片机系统的扩展方法系列单片机系统的扩展方法 掌握掌握MCS-51MCS-51系列单片机系统的接口方式系列单片机系统的接口方式2022-3-174成绩评定成绩评定 开卷考试开卷考试( (带教材与手写笔记带教材与手写笔记) ) 笔试笔试(60)+(60)+平时成绩平时成绩(10)+(10)+上机考试上机考试(20)+(20)+实实验报告验报告(10)(10)2022-3-175绪论绪论问题引入问题引入假设要设计一个电力监测的信息采集与传输终端，假设要设计一个电力监测的信息采集与传输终端，实现以下功能实现以下功能: :(1)(1)多种信号的数据采集多种信号的数据采集(2)(2)数据效验，帧结构制定

3、数据效验，帧结构制定(3)(3)本地存储本地存储(4)(4)液晶（液晶（LCDLCD）屏显示相关信息）屏显示相关信息(5)(5)通过通过3G/GPRS3G/GPRS网络与后台主机通信网络与后台主机通信(6)(6)按键实现人机交互按键实现人机交互2022-3-176绪论绪论 如何实现？如何实现？2022-3-177绪论绪论 最简单的方法是，我们需要一个器件，该器件支最简单的方法是，我们需要一个器件，该器件支持以下功能：持以下功能：(1)(1)内含微处理器，有自己的机器语言，可以按需内含微处理器，有自己的机器语言，可以按需编程编程(2)(2)有并行接口，可以外接数据输入、存储器、液有并行接口，可以

4、外接数据输入、存储器、液晶显示模块等晶显示模块等(3)(3)有串口，可以连接有串口，可以连接GPRS/3GGPRS/3G模块模块(4)(4)有外部中断输入接口有外部中断输入接口(5)(5)内置定时内置定时/ /计数器计数器(6)(6)内部拥有程序运行所需的寄存器与存储器内部拥有程序运行所需的寄存器与存储器这个器件可由单片机承担这个器件可由单片机承担2022-3-178绪论绪论 单片微型计算机单片微型计算机： 计算机计算机 体积小、价格低、使用方便体积小、价格低、使用方便 微型计算机微型计算机 微型计算机微型计算机 主要部件集成在一块芯片上主要部件集成在一块芯片上 单片微型计算机单片微型计算机单

5、片微型计算机又称为单片微型计算机又称为单片微机、单片机、单片微机、单片机、 微控制器微控制器 2022-3-179绪论绪论 CPU 存储器存储器 RAM单片机单片机 ROM IO接口接口 定时器计数器、中断系统定时器计数器、中断系统 功能部件功能部件 AD、DA、DMA 2022-3-1710第第1 1章章 微型计算机的基本概念微型计算机的基本概念 1 1 概述概述 2 2 微处理器微处理器 3 3 存储器存储器 4 I/O4 I/O接口电路接口电路 2022-3-1711 1 概述概述1 11 1 计算机的组成计算机的组成1.1. 计算机结构计算机结构 2022-3-1712 1 概述概述1

6、 11 1 计算机的组成计算机的组成2.寻址能力寻址能力 寻址能力指寻址能力指CPUCPU对内存访问的空间的大小，它对内存访问的空间的大小，它取决于地址总线的宽度。取决于地址总线的宽度。 10 10位位 1024 1K 1024 1K 20 20位位 1024K 1M 1024K 1M 30 30位位 1024M 1G 1024M 1G 40 40位位 1024G 1T 1024G 1T 50 50位位 1024T 1024T 1P 1P 60 60位位 1024P 1E 1024P 1E2022-3-1713 1 概述概述1 11 1 计算机的组成计算机的组成3.字长字长: :机内的所有信息

7、均用二进制表示机内的所有信息均用二进制表示 计算机所用二进制代码的位数称为该计算机的字长计算机所用二进制代码的位数称为该计算机的字长 8 8位位 字节字节 byte byte 16 16位位 字字 word word 32 32位位 双字双字 double word double word PCPCXT 286 386 486 586 XT 286 386 486 586 数据线数据线 （字长）（字长） 8 16 32 32 8 16 32 32 3232（6464） 地址线地址线 20 24 32 32 32 20 24 32 32 32 最大物理内存最大物理内存 1M 16M 4G 4G

8、4G 1M 16M 4G 4G 4G 2022-3-1714 1 概述概述1 11 1 计算机的组成计算机的组成4. 4. 微型计算机结构微型计算机结构 在大规模集成电路技术的支撑下，计算机可做到体积在大规模集成电路技术的支撑下，计算机可做到体积小，重量轻，使用方便，功能完备，形成微型计算机。小，重量轻，使用方便，功能完备，形成微型计算机。 2022-3-1715 1 概述概述1 11 1 计算机的组成计算机的组成4. 4. 微型计算机结构微型计算机结构CPU (CPU (中央处理单元中央处理单元 微处理器微处理器) CPU CPU是微型计算机的核心，它包含：是微型计算机的核心，它包含：ALU

9、ALU：对输入对输入CPUCPU的数据进行运算（算术及逻的数据进行运算（算术及逻辑运算）辑运算）控制器：控制器：完成同步定时（时钟电路）及产生完成同步定时（时钟电路）及产生控制信号（控制电路）控制信号（控制电路）工作寄存器：工作寄存器：存放操作数及中间结果存放操作数及中间结果 2022-3-1716 1 概述概述1 11 1 计算机的组成计算机的组成4. 4. 微型计算机结构微型计算机结构存储器存储器 memory memory： 完成记忆功能，用于存储数完成记忆功能，用于存储数据，由多个存储单元构成。据，由多个存储单元构成。存储单元存储单元：具有特定地址的存储单位，存储信息分为：具有特定地址

10、的存储单位，存储信息分为若干二进制位，若干二进制位，8 8位机为位机为8 8位（位（bitbit）, ,即即1byte1byte，1616位机为位机为1616位，即位，即1 1个字（个字（wordword）。）。地址地址：访问某存储单元的特定位置编号（例如，要在：访问某存储单元的特定位置编号（例如，要在教室找某一个人，要知道他在几排第几位），地教室找某一个人，要知道他在几排第几位），地址由二进制码构成，二进制位数决定了单元多少。址由二进制码构成，二进制位数决定了单元多少。2022-3-1717 1 概述概述1 11 1 计算机的组成计算机的组成4. 4. 微型计算机结构微型计算机结构存储容量：

11、存储容量：存储容量与地址位数相关存储容量与地址位数相关 8 8位地址位地址 2 28 8 为为256256个存储单元个存储单元 16 16位地址位地址 2 216 16 为为64K64K 20 20位地址位地址 2 22020 为为1M1M存储器读：存储器读：CPUCPU从存储器中取数据的过程，读数从存储器中取数据的过程，读数据不影响原存储单元内容。据不影响原存储单元内容。存储器写：存储器写：CPUCPU将数码写入存储器的过程，写入将数码写入存储器的过程，写入的新数据取代原数据。的新数据取代原数据。2022-3-1718 1 概述概述1 11 1 计算机的组成计算机的组成4. 4. 微型计算机

12、结构微型计算机结构IO接口电路：接口电路：CPU与外设之间的桥梁，完成速度匹配，数据与外设之间的桥梁，完成速度匹配，数据格式转换（串并转换，位数转换），信号转格式转换（串并转换，位数转换），信号转换等功能。换等功能。 2022-3-1719 1 概述概述1 11 1 计算机的组成计算机的组成4. 4. 微型计算机结构微型计算机结构 总线：总线：微型计算机的各芯片间或芯片内部各部件之间的微型计算机的各芯片间或芯片内部各部件之间的一组公共通信线。一组公共通信线。 总线分总线分DBDB（data busdata bus） AB AB（address busaddress bus） CB CB（con

13、trol buscontrol bus） 总线结构大大减少了连线数量，但必须使用缓冲器，并总线结构大大减少了连线数量，但必须使用缓冲器，并分时传送。分时传送。2022-3-1720 1 概述概述1 11 1 计算机的组成计算机的组成4. 4. 微型计算机结构微型计算机结构2022-3-1721 1 概述概述1-2 1-2 微型计算机的软件微型计算机的软件 软件是使微机自动工作的必要条件。软件是使微机自动工作的必要条件。 软件是控制及管理计算机的多种软件是控制及管理计算机的多种programprogram，而，而programprogram是由各种微机可识别的是由各种微机可识别的instruct

14、ioninstruction构构成。成。指令：指令：是控制计算机的各种操作命令，特定的微机是控制计算机的各种操作命令，特定的微机有特定的指令系统（指令译码器），指令分操有特定的指令系统（指令译码器），指令分操作码及操作数。作码及操作数。 MOV A MOV A ， #20H #20H操作码操作码 目的操作数目的操作数 源操作数源操作数程序：程序：完成特定功能的一系列指令的有序集合。完成特定功能的一系列指令的有序集合。 2022-3-1722 1 概述概述1-2 1-2 微型计算机的软件微型计算机的软件机器语言、汇编语言、高级语言机器语言、汇编语言、高级语言机器语言机器语言：机器可执行的二进制代

15、码。：机器可执行的二进制代码。汇编语言汇编语言：由微机特定指令系统形成的编程语言，：由微机特定指令系统形成的编程语言，速度快，适用于精确控制，但编程复杂，不速度快，适用于精确控制，但编程复杂，不可通用。可通用。高级语言高级语言：独立于机器的语言，易学易用。：独立于机器的语言，易学易用。无论汇编语言，还是高级语言，最后都要转换成无论汇编语言，还是高级语言，最后都要转换成机器语言才能执行。机器语言才能执行。 2022-3-1723 1 概述概述1-2 1-2 微型计算机的软件微型计算机的软件机器语言、汇编语言、高级语言机器语言、汇编语言、高级语言 汇编语言程序汇编语言程序 查表（一一对应）查表（一

16、一对应） 机器语言程序机器语言程序 汇编程序汇编程序 编译程序编译程序 高级语言程序高级语言程序 机器语言程序机器语言程序 解释程序解释程序 源程序源程序 目标程序目标程序 2022-3-1724 1 概述概述1-3 1-3 计算机中的数计算机中的数 （1）进位制：）进位制：数值按不同的进位方法，常分为二进制数值按不同的进位方法，常分为二进制（B） 、十进制（、十进制（D D）、十六进制（）、十六进制（H H）。）。 * * 二进制：计算机中使用的计数制，只有二进制：计算机中使用的计数制，只有0 0、1 1两个符两个符号，逢号，逢2 2进进1 1。 1100 1100101101 * * 十六

17、进制数十六进制数 可认为是对二进制数的简化表现形式，它与二可认为是对二进制数的简化表现形式，它与二进制数有明显的对应关系。进制数有明显的对应关系。 包含包含0 0、1919、A A、B B、C C、D D、E E、F 16F 16个符号，逢个符号，逢1616十六进十六进1 1 625122120212020212132101232022-3-17252 2 微处理器微处理器由于前面已讲，微机由由于前面已讲，微机由CPUCPU（微处理（微处理器）、存储器、器）、存储器、I/OI/O接口电路组成，以接口电路组成，以下分别讲这些内容。下分别讲这些内容。微处理器由运算器、控制器、工作寄存微处理器由运算

18、器、控制器、工作寄存器三部分组成。器三部分组成。微处理器外部有三总线，内部为单总线微处理器外部有三总线，内部为单总线结构，结构，如图如图2022-3-17262 2 微处理器微处理器 2-1 2-1 运算器运算器 运算器由算术逻辑单元（运算器由算术逻辑单元（ALUALU）、）、A A（AccumulatorAccumulator）, ,标志寄存标志寄存器器Flag(Flag(或或PSW),PSW),暂存寄存器暂存寄存器TRTR，BCDBCD调整电路组成。调整电路组成。 （1 1）ALUALU、TRTR与与A A* * ALU ALU完成各种运算操作（算术及逻辑运算）完成各种运算操作（算术及逻辑

19、运算）* * ALU ALU源数据来自源数据来自TRTR或或A A，其中与，其中与A A的数据交换是双向的，即的数据交换是双向的，即ALUALU既既可从可从A A中得到源数据，又可将数据放回中得到源数据，又可将数据放回A A，而从，而从TRTR得到数据是单得到数据是单向的，由于分时传数，向的，由于分时传数，TRTR起缓冲作用。起缓冲作用。* * 数据要经过内部总线传送。数据要经过内部总线传送。 （2 2）Flag registerFlag register，亦称，亦称PSWPSW由于存放由于存放ALUALU运算结果的特征，（运算结果的特征，（OVOV、C C、ACAC等）等） （3 3）BCD

20、BCD调整调整用于在用于在BCDBCD码参与运算时，对结果进行调整。码参与运算时，对结果进行调整。 2022-3-17272 2 微处理器微处理器 2-2 2-2 控制器控制器 控制器包含了控制器包含了IRIR、IDID及定时与控制电路及定时与控制电路 执行一条指令需要执行一条指令需要IRIR、IDID与定时与定时/ /控制电路协同完控制电路协同完成成 从存储器取回该指令的机器码，送从存储器取回该指令的机器码，送IRIR寄存，直到执寄存，直到执行完毕。行完毕。 由由IDID译码，识别该指令功效译码，识别该指令功效 由定时由定时/ /控制电路产生一系列控制信号，控制各部控制电路产生一系列控制信号

21、，控制各部件执行这一指令，定时件执行这一指令，定时/ /控制电路还可接收外部控制电路还可接收外部的控制信号或输出控制信号。的控制信号或输出控制信号。2022-3-17282 2 微处理器微处理器 2-3 2-3 工作寄存器工作寄存器CPUCPU中的寄存器很多，分中的寄存器很多，分通用寄存器通用寄存器及及特殊功能寄特殊功能寄存器存器。PCPC、SPSP就是两个重要的特殊功能寄存器。就是两个重要的特殊功能寄存器。通用寄存器将在以后介绍，现简介通用寄存器将在以后介绍，现简介PCPC及及SPSP。2022-3-17292 2 微处理器微处理器 2-3 2-3 工作寄存器工作寄存器 （1 1） PCPC

22、（program counterprogram counter）PCPC是管理程序执行顺序的特殊功能寄存器（顺序执行及跳转）是管理程序执行顺序的特殊功能寄存器（顺序执行及跳转）* * 复位复位，复位后，复位后PCPC总为总为0 0，故总从，故总从00000000处开始执行。处开始执行。* * 计数计数，取指令时总是根据，取指令时总是根据PCPC内容为地址，而每取回一字节内容为地址，而每取回一字节PCPC就就自动自动+1+1，故在执行指令时，故在执行指令时，PCPC总是指向下一条指令的地址。总是指向下一条指令的地址。 如右图，在执行如右图，在执行A A指令时，指令时，PCPC值为值为B B指令的

23、地址指令的地址 A A指令指令 B B指令指令* * 置位置位，PCPC值可直接从总线得到，这样可实现跳转值可直接从总线得到，这样可实现跳转如上图，若如上图，若A A指令为跳转指令，在执行指令为跳转指令，在执行A A时，时，PC BPC B指令指令而而A A指令执行完后，指令执行完后，PCPC值会发生变化。值会发生变化。2022-3-17302 2 微处理器微处理器 2-3 2-3 工作寄存器工作寄存器 （1 1） PCPC（program counterprogram counter）例例 下面语句的执行过程：下面语句的执行过程： 0000H 74H 08H MOV A 0000H 74H

24、08H MOV A，#08H#08H 0002H 24H 04H ADD A 0002H 24H 04H ADD A，#04H#04H 0004H 24H 05H ADD A 0004H 24H 05H ADD A，#05H#05H 0006H 02H 22H 00H LJMP 2200H 0006H 02H 22H 00H LJMP 2200H 0009H 0009H 2200H 78H 7FH MOV RO 2200H 78H 7FH MOV RO，#7FH #7FH 2022-3-17312 2 微处理器微处理器 2-3 2-3 工作寄存器工作寄存器 （2 2） SP SP（stack

25、pointerstack pointer） 堆栈是一块内存区域，遵循先进后出原则，用于保留一些参数堆栈是一块内存区域，遵循先进后出原则，用于保留一些参数 用用PUSHPUSH或或POPPOP语句访问语句访问SPSP为最后入栈数据的地址为最后入栈数据的地址 PUSHPUSH时，先时，先SP+1SP+1，再以，再以SPSP为地址放数为地址放数POPPOP时，先按时，先按SPSP为地址取数，再为地址取数，再SP-1SP-12022-3-17323 3 存储器存储器3-1 3-1 概述概述计算机要完成一系列的运算及控制功能，必须有载体存放其计算机要完成一系列的运算及控制功能，必须有载体存放其程序及数据

26、，这就是存储器。程序及数据，这就是存储器。 （1 1）存贮器分类：）存贮器分类：外存的数据首先读到内存再参与工作。外存的数据首先读到内存再参与工作。 2022-3-17333 3 存储器存储器3-1 3-1 概述概述（2 2） 存贮器结构（内存）存贮器结构（内存）存贮器由存贮体、存贮器由存贮体、ARAR、ADAD（地址译码器）、（地址译码器）、I/OI/O控制控制电路组成。电路组成。存贮体由众多存贮单元构成存贮体由众多存贮单元构成一种地址线的信号组合称为一个地址一种地址线的信号组合称为一个地址, ,它对应于一个它对应于一个存贮单元存贮单元 一个存贮单元可有一位，四位或八位等一个存贮单元可有一位

27、，四位或八位等总共存贮容量为总共存贮容量为2 2N N* *M bitsM bits其中其中N N为地址线根数，为地址线根数，M M为存贮单元位数，若为存贮单元位数，若M M为为8 8，则存贮容量为则存贮容量为2 2N N Bytes. Bytes.如图如图2022-3-17343 3 存储器存储器3-2 RAM3-2 RAM（略）（略）3-3 ROM3-3 ROM（略）（略）3-4 3-4 堆栈堆栈 stack stack堆栈是微型计算机中随机存取存贮器堆栈是微型计算机中随机存取存贮器RAMRAM中的一个中的一个特殊区域，是一组用先进后出方式暂存信息的一特殊区域，是一组用先进后出方式暂存信息

28、的一组存贮单元。组存贮单元。2022-3-17353 3 存储器存储器3-4 3-4 堆栈堆栈 stack stack （1 1） 堆栈的作用堆栈的作用用于交换信息用于交换信息：用：用PUSHPUSH指令把信息压入堆栈，再用指令把信息压入堆栈，再用POPPOP指令把信息取出，指令把信息取出，起到交换信息的作用起到交换信息的作用。 在调用子程序时，用于保留现场信息和断点地址。在调用子程序时，用于保留现场信息和断点地址。 在调用程序后要恢复执行程序，并继承原有的有关信息，要用到堆栈。在调用程序后要恢复执行程序，并继承原有的有关信息，要用到堆栈。 PushPushpoppop主程序主程序子程序子程序

29、2022-3-17363 3 存储器存储器3-4 3-4 堆栈堆栈 stack stack （1 1） 堆栈的作用堆栈的作用保留现场信息用保留现场信息用PUSHPUSH指令，保留断点地址在指令，保留断点地址在call nncall nn时由硬件自动实现。时由硬件自动实现。恢复现场地址在子程序中由恢复现场地址在子程序中由RETRET指令自动实现，恢复指令自动实现，恢复现场信息由现场信息由POPPOP指令实现。指令实现。由堆栈先进后出的原则可顺序实现子程序嵌套由堆栈先进后出的原则可顺序实现子程序嵌套2022-3-17373 3 存储器存储器3-4 3-4 堆栈堆栈 stack stack (2)

30、(2)堆栈指针（堆栈指针（stack pointerstack pointer）既然堆栈是既然堆栈是RAMRAM中的一组特殊的存贮单元，那么必中的一组特殊的存贮单元，那么必须对其寻址，寻址是靠须对其寻址，寻址是靠SPSP寄存器实现的。寄存器实现的。由于由于MCS-51MCS-51的的RAMRAM为为128128或或256bytes,256bytes,故故SPSP为一个为一个8 8位位寄存器，它的值就是当前栈顶的位置（地址），即最寄存器，它的值就是当前栈顶的位置（地址），即最后一次压入堆栈的数据的存放地址。后一次压入堆栈的数据的存放地址。建立堆栈用建立堆栈用MOV SPMOV SP，#data#

31、data实现，在执行实现，在执行PUSHPUSH时时 SP SP+1 SP SP+1， （SPSP） 数据。数据。在执行在执行POPPOP时时 （SPSP）单元内容）单元内容 SP SP-1 SP SP-12022-3-17383 3 存储器存储器3-4 3-4 堆栈堆栈 stack stack (2) (2)堆栈指针（堆栈指针（stack pointerstack pointer） 例：例： l l 断点地址（断点地址（1234H1234H，5678H5678H）实际是）实际是CallCall指令下一条语句的地址，因为执行指令下一条语句的地址，因为执行CallCall指令时，指令时，PCPC

32、值为下一条语句。值为下一条语句。 l l SPSP初值为初值为60H60H，由于，由于SPSP为栈顶，在放数入栈时，为栈顶，在放数入栈时，SPSP要完成加要完成加1 1，故断点地址从，故断点地址从61H61H开始存放。开始存放。 l l在放地址时，实际是把在放地址时，实际是把PCPC的值入栈，要遵循低字节先，高字节后的原则，的值入栈，要遵循低字节先，高字节后的原则，RETRET返回时，则先高后低。返回时，则先高后低。2022-3-17394 I/O4 I/O接口电路接口电路 4-1 4-1 概述概述微型计算机主要包含微型计算机主要包含CPUCPU、存贮器、存贮器、I/OI/O电路，可见电路，可

33、见I/OI/O接口电路接口电路为其重要组成部分。为其重要组成部分。（1 1）I/OI/O接口电路主要功能：接口电路主要功能： 锁存：速度匹配，暂存数据锁存：速度匹配，暂存数据 * * 数据锁存与缓冲数据锁存与缓冲 缓冲：数据（地址）经缓冲：数据（地址）经I/OI/O电路挂入总线电路挂入总线 格式转换（串并转换）格式转换（串并转换）* * 信息转换信息转换 A/D A/D、D/AD/A转换转换 电平转换电平转换* * 地址译码地址译码 CPUCPU在挂接多个外设时，要对某个特定外设选通，在挂接多个外设时，要对某个特定外设选通， 需要地址译码，需要地址译码，见图见图。 2022-3-17404 I

34、/O4 I/O接口电路接口电路4-1 4-1 概述概述(2)(2)计算机与外设之间的信息交换计算机与外设之间的信息交换通常计算机与外设间交换多种信息通常计算机与外设间交换多种信息* *数据信息：数据信息：CPUCPU从外设读取数据（如键盘）或将数据写入外设（打印机）。从外设读取数据（如键盘）或将数据写入外设（打印机）。* *状态信息状态信息，从外设到计算机，如打印机在打印时会遇，从外设到计算机，如打印机在打印时会遇busybusy信息信息到计算机，使计算机暂不发送数据。到计算机，使计算机暂不发送数据。* *控制信息控制信息从计算机到外设，如计算机在向打印机发送数据后会发出控制信从计算机到外设，

35、如计算机在向打印机发送数据后会发出控制信息给打印机，告诉它数据准备就绪。息给打印机，告诉它数据准备就绪。三种信息或者三种信息或者分端口传送分端口传送或者或者分时传送分时传送。见图见图 2022-3-17414 I/O4 I/O接口电路接口电路4-1 4-1 概述概述（3 3）端口编址）端口编址 一个计算机可能连接多个一个计算机可能连接多个I/OI/O设备，必须有一种办法来选定设备，必须有一种办法来选定特定的特定的I/OI/O电路及其设备，因此存在一个电路及其设备，因此存在一个I/OI/O接口电路编址的问接口电路编址的问题。题。l l 把把I/OI/O接口电路当成存贮器接口电路当成存贮器统一统一

36、对待，象访问存贮器一样的对待，象访问存贮器一样的方法访问接口电路。方法访问接口电路。 特点：编程方便，但占用内存地址。特点：编程方便，但占用内存地址。l l 存贮单元与接口电路存贮单元与接口电路分别分别编址，因此接口电路的地址可以与编址，因此接口电路的地址可以与存贮单元相同，但可用指令区分之。存贮单元相同，但可用指令区分之。 2022-3-17424 I/O4 I/O接口电路接口电路4-2 4-2 数据传送方式数据传送方式计算机与外设的数据交换，通常有下面计算机与外设的数据交换，通常有下面4 4种方式：种方式：（1 1）无条件传送）无条件传送CPUCPU和外设访问不用关心数据是否就绪或丢失，按

37、各自需要收、和外设访问不用关心数据是否就绪或丢失，按各自需要收、发数据。发数据。CPU CPU 传感器（慢变化）传感器（慢变化） 不必担心丢失数据不必担心丢失数据 （CPUCPU随时读数据）随时读数据） CPU CPU 显示（快显示）显示（快显示） 不必担心来不及显示不必担心来不及显示 （CPUCPU随时发数据）随时发数据） 2022-3-17434 I/O4 I/O接口电路接口电路4-2 4-2 数据传送方式数据传送方式（2 2） 查询方式查询方式计算机和外设间需要知道对方状态，再进行数据交换，以免丢计算机和外设间需要知道对方状态，再进行数据交换，以免丢失数据或错误。失数据或错误。查询方式缺

38、点是：查询方式缺点是：CPUCPU大量时间花在查询等待上，会降低效率大量时间花在查询等待上，会降低效率。 2022-3-17444 I/O4 I/O接口电路接口电路4-2 4-2 数据传送方式数据传送方式（3 3）中断方式）中断方式l l 中断特点中断特点中断是计算机的一项重要功能，用于实现数据传输，实中断是计算机的一项重要功能，用于实现数据传输，实时控制，故障处理等多种功能。时控制，故障处理等多种功能。中断用于处理突发事件，把中断用于处理突发事件，把CPUCPU从反复的查询等待中解从反复的查询等待中解放出来，不影响放出来，不影响CPUCPU的其它工作，大大提高了工作效率。的其它工作，大大提高

39、了工作效率。中断利于处理多种类事务的请求中断利于处理多种类事务的请求中断过程如右图所示中断过程如右图所示 2022-3-17454 I/O4 I/O接口电路接口电路4-2 4-2 数据传送方式数据传送方式（3 3） 中断方式中断方式l l 中断系统中断系统实现中断的软硬件称为中断系统。实现中断的软硬件称为中断系统。 *中断请求中断请求外设向外设向CPUCPU申请中断要有两个条件：申请中断要有两个条件：1)1)外设向外设向CPUCPU发出申请，一般在外设数据准备好，请求发出申请，一般在外设数据准备好，请求CPUCPU接收接收或外设请求或外设请求CPUCPU发送数据时，发出信号；发送数据时，发出信

40、号；2)CPU2)CPU要允许中断，否则就算外设有中断申请，要允许中断，否则就算外设有中断申请，CPUCPU也不会理会。也不会理会。 下面下面照图照图分析中断逻辑分析中断逻辑 2022-3-17464 I/O4 I/O接口电路接口电路4-2 4-2 数据传送方式数据传送方式（3 3） 中断方式中断方式l l 中断系统中断系统*中断优先权问题：中断优先权问题：用于解决多个中断同时出现问题用于解决多个中断同时出现问题中断系统可有多中断源引脚，其优先权在计算机设计制造时就中断系统可有多中断源引脚，其优先权在计算机设计制造时就有规定，无法自行更改。有规定，无法自行更改。中断系统可能有多个优先级，各中断

41、源属于哪一个优先级，可中断系统可能有多个优先级，各中断源属于哪一个优先级，可由软件实现。由软件实现。 例例可能同一引脚包含多个中断外设事件，可通过附加电路及软件可能同一引脚包含多个中断外设事件，可通过附加电路及软件实现。实现。 2022-3-17474 I/O4 I/O接口电路接口电路4-2 4-2 数据传送方式数据传送方式（3 3） 中断方式中断方式l l 中断系统中断系统*中断优先权问题中断优先权问题优先权处理方法：优先权处理方法：多个中断源同时中断申请时，多个中断源同时中断申请时，CPUCPU先响应优先级高的中断请先响应优先级高的中断请求。求。在处理低优先级的中断时，若遇到高优先级的中断，则在处理低优先级的中断时，若遇到高优先级的中断，则CPUCPU暂停当前中断服务程序，去响应高优先级的中断，待完毕后再暂停当前中断服务程序，去响应高优先级的中断，待完毕后再继续执行原中断服务程序，叫做中断嵌套。继续执行原中断服务程序，叫做中断嵌套。在处理中断时，若遇同级或级别低的中断，则继续执行当在处理中断时，若遇同级或级别低的中断，则继续执行当前中断服务程序，待执行完返回主程序，