两种方式查询和中断
第5章 MCU与外设之间数据传送方式
MCU与外设之间的数据传送方式
主机与外设之间数据传送的控制方式有以下四种：直接控制方式、查询方式、中断方式和直接存储器存取(DMA，Direct Memory Access)。
1.直接控制方式
直接控制方式适用于总是处于准备好状态的简单外设，例如：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。
2.查询方式
查询方式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——“准备好了没有？”
查询方式对外设的要求：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。
3.中断方式
中断方式下，CPU无需循环查询外设状态，而是外部设备在需要进行数据传送时才中断CPU正在进行的工作，让CPU来为其服务。
即CPU在没有外设请求时可以去做更重要的事情，有请求时才去传输数据，从而大大提高了CPU的利用率。
优点：CPU效率高，实时性好，速度快。
缺点：程序编制较为复杂。
4.DMA传输
DMA传输一般用于外设和内存之间直接传送，不经过CPU，即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。
优点：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/秒）。
单片机习题及答案
单⽚机习题及答案<<机械设备计算机控制原理及应⽤>>习题⼀、填空题1、除了“单⽚机”之外，单⽚机还可以称之为微控制器和嵌⼊式微控制器。
2、专⽤单⽚机由于已经把能集成的电路都集成到芯⽚内部了，所以专⽤单⽚机可以使系统结构最简化、软硬件资源利⽤最优化，从⽽⼤⼤地提⾼了可靠性和降低了成本。
3、在单⽚机领域内，ICE 的含义是在线仿真器。
4、单⽚机主要使⽤汇编语⾔，⽽编写汇编语⾔程序要求设计⼈员必须精通指令系统和单⽚机硬件结构。
5、 CHMOS ⼯艺是 CMOS ⼯艺和 HMOS ⼯艺的结合，具有低功耗的特点。
6、与8051⽐较80C51的最⼤特点是使⽤CHMOS ⼯艺。
7、微控制技术是对传统控制技术的⼀次⾰命，这种控制技术必须使⽤单⽚机才能实现。
8、 MCS-51单⽚机引脚信号中，信号名称带上划线的表⽰该信号低电平或下跳沿有效。
9、 MCS-51单⽚机内部RAM 的寄存器区共有 32 个单元，分为 4 组寄存器，每组 8 个单元，以 R 0～R 7作为寄存器名称。
10、单⽚机系统复位后，（RAM 寄存区的当前寄存器是第 0 组，8个寄存器的单元地址为 00H ～ 07H 。
11、通过堆栈操作实现⼦程序调⽤，⾸先把 PC 的内容⼊栈，以进⾏断点保护。
调⽤返回时再进⾏出栈操作，把保护的断点送回 PC 。
12、若不使⽤MCS-51⽚内存储器，引脚必须接地，当MCS-51引脚ALE 信号有效时，表⽰从P0⼝稳定地送出了低8位地址，⽽信号有效时，表⽰CPU 要从程序存储器读取信息。
（、ALE 、）13、为寻址程序状态字的F0位，可使⽤的地址和符号有 D5H 、 F0 、 PSW.5 和 D5H.5 。
14、MCS-51单⽚机的时钟电路包括两部分内容，即芯⽚内的⾼增益反相放⼤器和芯⽚外跨接的晶体振荡器与电容。
15、在MCS-51单⽚机中，位处理器的数据位存储空间是由专⽤寄存器的可寻址位和内部RAM 为寻址区的 128 个位。
中断和轮询到底区别在哪？
中断和轮询到底区别在哪？
CPU要和外设进⾏通信，可以采⽤轮询和中断两种⽅式。
因为轮询⽅式需要CPU轮询外设，查询外设是否发⽣中断，效率不⾼显⽽易见。
于是增加了如下图的中断系统来减轻CPU负担，但是这样做效率就⾼了吗？本质上，采⽤中断系统后，CPU仍然需要每隔⼀⼩段时间去查询中断控制寄存器TCON的各位状态，以判断是否有外设中断发⽣，否则CPU仍旧⽆法知道外设的当前状态。
如上所述，中断和轮询，好像⼜没啥区别，CPU仍旧摆脱不了查询的命运。
但是你知道让CPU直接和各个外设逐⼀沟通，和让CPU只与中断控制系统机构沟通，效率是完全不⼀样的。
为了证明我的推断，我们假设,CPU外接20个不同的设备，这20个外设中在某⼀刻有两个外设同时中断，正好这个时候CPU来查看外设的状态，如果是轮询⽅式，CPU需要⼀⼀遍历20种不同的外设控制器，才能判断哪些外设刚才申请过中断，哪些外设没有申请中断。
如果采⽤中断⽅式处理呢？CPU只需查询⼀下中断标志位，处理最⾼优先级的那个中断，其他的事情全交给中断系统去处理，效率提⾼了20倍！
从中，我们也可以发现⼀个现象，不论硬件设计如何巧妙，软件产品如何复杂，在设计原则上仍然是在不断的做加法。
图1. 89C51单⽚机中断系统的硬件框图
备注: 从上图中，我们看到89C51只有五个中断源，外接的设备⽐较少。
现代CPU对中断系统进⾏了扩展，中断系统的中断寄存器也更加丰富了。
单片机习题和试题库之一 填空题
26. 用74系列芯片，扩展输入口时，用为 宜；扩展输出口时，用 为宜；扩展双向总线时，用 为宜；扩展单向总线时，用 为宜。
27. LED数码管的使用与发光二极管相同，根据其材料不同正向压降一般为 V,额定电流为 m A,最大电流为 m A.
（1） X×Y = B； （2）X÷Y = ；
70.已知十六进制数X =ABH，Y=75H，试按下列要求运算；（8分）
（1）X+Y = ； （2）X－Y = ；
37.51系列单片机扩展数据存储器最大寻址范围为（ ）。
18.A/D转换器0809按转换原理为（ ）。
39.8155可扩展（ ）个并行I/O口。
40.51单片机串行口的波特率由（ ）构成。
41. 单片微处理机就是把( ).( ).( )和( )等部件都集成在一个电路芯片上，并具备一套功能完善的( )，有的型号同时还具备( )和( )等功能部件，其简称为( )或( )。
（1）X+Y = ； （2）X－Y = ；
（3）XΛY = ； （4）ＸⅴＹ = ；
69.已知二进制Ｘ＝101010111B，Ｙ＝101B，试按下列要求运算。（4分）
64.总线路是用于传送信息的 途径。总字节的存储单元。
66.堆栈操作无论是存入或取出数据，必须遵循 的原则。堆栈指针SP指出 存储单元的地址。
67.71.85 = B; (2) E5.B7H = B;
72.将下列各数转换成BCD码.(4分)
(1)93 = [ ]BCD; (2)11011001B = [ ]BCD;
73. 80C51的存储器可以分为三个不同的存储空间，分别是 KB ； KB ； B（包括特殊功能寄存器） 。
CPU中断与查询方法的区别
中断与查询的区别解释一、中断方式，是事件触发的，换言之只要有事件产生都会进入中断，并且取得最优运行，因此响应更快，及时。
查询方式，就是在主函数里面不停循环，查询端口状态，明显其弊端在于响应速度，在处理事件多，处理流程复杂，函数嵌套执行的情况下，由于处理不过来容易丢失事件。
举个例子，在电话用户接入系统里面，一个单片机管理1个电话端口的摘挂机，执行周期要求8ms，用查询的方式足够了，但是当电话增加到16个，用查询方式，效果就差了，曾出现过电话响起的时（12个电话齐呼），拿起话筒，电话还在振铃，明显处理不过来。
这个时候，有两个办法，一个采用中断方式，另一个采用更高效的CPU，明显前者只需要修改软件，后者需要增加硬件成本，还延长开发时间。
解释二、把CPU比作人，定时器比作闹钟的话，中断就相当于是人设定的时间到了闹钟自己响起的过程，此时人放下手中的事去做另一件事，而查询就是人发现自己有充足的计划支配权，看一下钟，确定是否到了做计划上的某件事的最佳时间。
总而言之，中断时CPU是被动的用于处理计划外的紧急情况而具有电路层面上的优先级，查询时CPU是主动的用于处理计划内的普通情况仅在软件上自己设定优先级。
（这里的计划外应指不可预测事件发生，计划内应指可预测事件发生，有些事我们不知道什么时候会发生但知道该怎么应对所以以中断触发发出应对措施，计划内的可预测事件其实就是计算编程时的选择执行过程。
）解释三、UART(Universal Asynchronous Receiver )是通用异步收发接口，在很多芯片中都有应用。
一般UART的收与发共用一个数据寄存器（8bit）,通过相应的状态寄存器来判断UART的工作情况。
接收可以有两种方式：一种是查询，另一种是中断。
通常使用中断方式。
接收查询方式是通过CPU不停读取UART的状态寄存器，当有数据到来时，读取数据，此方法占用太多的CPU时间，很少使用，在CPU只做数据转发时可以考虑使用。
单片机与微型打印机接口为例讲述这三种数据传输方式
单片机与微型打印机接口为例讲述这三种数据传输方式单片机CPU与外部设备交换信息通常有如下几种方式：无条件传送方式，查询传送方式和中断传送方式。
我们以单片机与微型打印机接口为例讲述这三种方式。
假定用户要打印三个数据，这三个数据保存在单片机的内部数据存储器10H,11H,和12H中，8051用并口P2与微型打印机的并行数据口DB进行数据交换。
（1）无条件传送方式这种数据传送方式中没有联络信号，即CPU总是认为打印机在如何时候都是处于“准备好”的状态。
这种传送方式中只需要在程序中加入数据送往P2的指令，数据传送便可以实现。
但这种数据传送方式有一个致命弱点，数据易丢失，这是因为CPU的速度相当快，而打印机的速度相对来说较慢，其结果是在打印机打印一个数据的时间内，CPU已送来了多个数据。
（2）查询传送方式查询传送也称条件传送是，在这种传送方式中，无论是输入还是输出，都是以计算机为主动一方。
为了数据传送的正确性，计算机在传送数据之前，要首先查询外部设备是否已处于“准备好”状态；对于输出操作，则要知道外设是否已把上一次计算机输出的数据处理完毕。
只有通过查询，确信外设已处于“准备好”的状态，计算机才能发出访问外设的指令，实现数据交换。
状态信息一般只需要一位二进制码表示“准备好”和“未准备好”两种状态，所以，在接口中只用一个D触发器就可用来保存和产生状态信息。
例如，“准备好”有D触发器Q=1表示；“没准备好”用Q=0表示.查询方式过程：查询，即读“准备好”引脚，若该引脚为“准备好”状态，则进行数据传送，若引脚为“未准备好”状态，则继续查询，直到该引脚为“准备好”状态，再进行数据传送。
在我们这个例子中可以在打印机上增加一条名为BUSY的引脚，打印机开始打印一个数据前，使该引脚为高电平，打印完一个数据后，使该引脚为低电，该引脚的初始化为0。
我们将该引脚与单片机的引脚INT0相连，单片机每发送一个数据前，都查询该引脚状态是。
微机填空题题库-答案
填空题第1章微型计算机概述1.微型计算机中各部件是通过总线构成一个整体的．2.____微处理器_____是微型计算机的核心。
3.总线按照其规模、用途和应用场合可分为元件极总线、板极总线和通信总线。
4.微型计算机由_CPU_ 、存储器、输入/输出接口和系统总线组成。
5.以微型计算机为主体，配上系统软件、应用软件和外设之后，就成了微型计算机系统。
6.微型计算机的主要性能指标有CPU的位数、__CPU的主频__、内存容量和速度、____硬盘容量第2章 16位和32位微处理器1.Intel 8086CPU是_ 16__位微处理器，有_ 16__根数据总线和_ _20_ _根地址总线，存储器寻址的空间为_ 1MB__,端口寻址空间为_ 64KB__。
8088CPU有＿8＿根数据总线。
2.输入/输出端口有两种编址方法，既I/O端口与存储单元统一编址和I/O单独编址。
前一种编址的主要优点是功能强和指令灵活。
后一种编址的主要优点是指令运行速度快和增强了程序的可读性。
3.所谓最小模式，就是在系统中只有8086一个微处理器。
4.所谓最大模式是在系统中包含两个或多个微处理器。
（主 8086,其他称协处理器）5.8086工作在最大模式下，引脚MN/MX*接低（高/低）电平。
6.8086/8088CPU的数据线和地址线是以__ 分时复用_____方式轮流使用的。
7.8086中的BIU由__4___个___16___位段寄存器、一个___16____位指令指针、___6___字节指令队列、__20___位地址加法器和控制电路组成。
8.8086/8088提供的能接受外中断请求信号的引脚是 INTR和NMI。
两种请求信号的主要不同之处在于NMI引脚引入的中断不受中断允许标志位IF的屏蔽。
9.8086/8088的存储器是分段的，因此存储单元的物理地址是由段地址和段内偏移量组合而成的。
10.对于8086CPU，物理地址是由段基址和偏移地址两部分构成，若某存储单元的段基址为2000H，偏移地址为1122H，则该存储单元的物理地址为21122H 。
[管理]中断与查询的的特点
![[管理]中断与查询的的特点](https://img.taocdn.com/s3/m/28367afb4bfe04a1b0717fd5360cba1aa8118cc3.png)
中断与查询的的特点中断方式与轮询方式比较中断的基本概念程序中断通常简称中断，是指CPU在正常运行程序的过程中，由于预选安排或发生了各种随机的内部或外部事件，使CPU中断正在运行的程序，而转到为相应的服务程序去处理，这个过程称为程序中断。
二、80x86微处理器的中断 80x86微处理器的中断类型一般分为2类，即由于执行某些指令引起的软中断和由处理器以外其他控制电路发出中断请求信号引起的硬中断。
CPU要从主程序转入中断服务程序，必须知道该中断服务程序的入口地址，即中断向量。
80x86为CPU的PC机共有256个中断向量。
中断的一般过程:主程序只是在设备A，B，C数据准备就绪时，才去处理A，B ，C，进行数据交换。
在速度较慢的外围设备准备自己的数据时，CPU照常执行自己的主程序。
在这个意义上说，CPU和外围设备的一些操作是并行地进行的，因而同串行进行的程序查询方式相比，计算机系统的效率是大大提高了。
如下图：实际的中断过程还要复杂一些，下图示出了中断处理过程的详细流程图．当CPU执行完—条现行指令时，如果外设向CPU发出中断请求、那么CPU在满足响应条件的情况下，将发出中断响应信号，与此同时关闭中断(“中断屏蔽”触发器置“1”)，表示CPU不再受理另外—个设备的中断。
这时、CPU将寻找中断请求源是哪个设备。
并保存CPU自己的程序计数器(Pc)的内容．然后，它将转移到处理该中断源的中断服务程序．CPU在保存现场信息，设备(如文换数据)以后．将恢复现场信息．在这些动作完成以后，开放中断(“中断屏蔽”触发器置‘o”)，并返网到原来被中断的主程序的下一条指令。
(1) 尽管外界中断请求是随机的，但CPU只有在当前一条指令执行完毕后，即转入公操作时才受理设备的中断请求，这样才不致于使当前指令的执行受到干扰。
公操作是指一条指令执行结束后CPU所进行的操作，如中断处理、直接内存传送、取下条指令等。
外界中断请求信号通常存放在接口中的中断源锁存器里，并通过中断请求线连至CPU，每当一条指令执行到末尾，CPU便检查中断请求信号。
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●系统控制与状态寄存器1：SCSR1；
●I／O多路控制寄存器A：MCRA；
●通信控制寄存器：SCICCR；
●SCI控制寄存器1：SCICTL1；
●波特率选择寄存器：SCIHBAUD和SCIL－BAUD；
●SCI控制寄存器2：SCICTL2；
●接收状态寄存器：SCIRXST；
●仿真数据缓冲寄存器：SCIRXEMU；
●接收数据缓冲寄存器：SCIRXBUF；
●发送数据缓冲寄存器：SCITXBUF；
●优先级／仿真控制寄存器：SCIPRI；
●中断屏蔽寄存器：IMR；
●外设中断向量寄存器：PIVR。
利用240X串行通信接口进行串行通信可采用查询或中断两种模式来实现。
3．2查询模式
采用查询模式进行通信时，在对有关寄存器初始化后，主要是通过不断地检查有关寄存器的相应标志位来实现数据的接收和发送。
查询模式发送数据是通过检查SCI控制寄存器2（SCICTL2）中的发送就绪（TXRDY）标志来实现的，其发送程序框图如图1所示。
查询模式接收数据则通过检查接收状态寄存器（SCIRXST）中的接收就绪（RXRDY）和接收错误（RXERROR）标志来实现，其接收程序框图如图2所示。
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3．3中断模式
由于在240XCPU内核一级可用的中断只有六个（INT1～INT6），而240X的外设不止六个，且每个外设又可产生一个或多个中断，因此对外设中断的处理只能采用复用方式，即所有外设均共用INT1～INT6这六个中断。
具体的中断源则由外设中断向量寄存器（PIVR）来指示。
这样在公用的INT1～INT6中断服务程序中必须首先检查外设中断向量寄存器（PIVR），在确定了具体的外设中断源后才能转入相应的外设中断处理子程序。
240X串行通信接口模块的数据接收和发送可分别申请中断，且具有高低两种优先级，其中高优先级的接收和发送中断共用CPU中断INT1，低优先级的接收和发送中断共用CPU中断INT5，因此高优先级的接收和发送中断处理程序应放在INT1的中断服务程序中，而低优先级的接收和发送中断处理程序应放在INT5的中断服务程序中。
串行通信接收和发送中断在外设中断向量寄存器（PIVR）中的值分别为0006h 和0007h，在INT1或INT5的中断服务程序中可通过检查外设中断向量寄存器（PIVR）的值来转入相应的接收或发送中断处理程序，若PIVR的值为0006h，则转入接收中断处理程序，若为0007h，则转入发送中断处理程序。
串行通信接口模块有两个多处理器通信协议：空闲线多处理器模式和地址多处理器模式。
空闲线模式在地址前留有一个固定空间，该模式没有附加的地址/数据位，它在处理包含多于10 个字节的数据块方面比地址位模式更有效；地址位模式在每个字节中加入一个额外位（地址位）来区分地址和数据，这种模式在处理多个小数据块时更有效。