IO口基本操作
408操作系统IO管理复习笔记
408操作系统I/O管理复习笔记●I/O设备1.I/O接口（设备控制器）：按CPU发出的命令区控制设备工作的功能●设备控制器与CPU的接口：包含多个数据寄存器●设备控制器与设备的接口●I/O逻辑：接收和识别命令，用于对设备的控制2.I/O端口：可被CPU直接访问的寄存器（数据、状态、控制寄存器）●CPU与I/O端口通信●独立编址：为每个端口分配一个I/O端口号，只有操作系统才能访问●统一编制（内存映射I/O）：每个端口被分配唯一的内存空间●I/O控制方式整个发展过程就是要尽量减少CPU对I/O过程的干预1.程序直接控制方式轮询●读写流程●CPU干预频率：频繁●数据传输单位：字●数据流向●读：I/O设备→CPU→内存●写：内存→CPU→I/O设备●优点：实现简单●缺点：CPU长期忙等2.中断驱动方式中断机制CPU会在每个指令周期末尾检查中断中断处理过程需要保存、回复进程的运行环境。
这个过程是有时间开销的，频率太高降低性能●读写流程●CPU干预频率：每次I/O操作的前、后需要CPU介入（等待I/O完成的过程中CPU可以切换到别的进程）●数据传送单位：字●数据流向：●读：I/O设备→CPU→内存●写：内存→CPU→I/O设备●优点：不需要轮询。
CPU和I/O设备可并行工作，CPU利用率得到明显提升●缺点：频繁的中断会消耗较多CPU时间3.DMA方式（直接存储器存取）●DMA控制器●读写流程●CPU干预频率：仅在一个或多个数据块开始和结束时，才需CPU干预●数据传送单位：块●数据流向：设备\to内存，内存\to设备●优点：数据传输效率提升，I/O设备与CPU并行性提升●缺点：一条I/O指令，只能读写一个或多个连续的数据块4.通道控制方式●通道：一种硬件，可以识别一系列通道指令●读写流程●CPU干预频率：极低，通道会根据CPU指示执行相应的通道程序，只有完成一组数据块的读写后才发出中断信号，请求CPU干预。
第8章 IO接口与DMA技术
这种编址方式的缺点是： 第一，单独I/O指令的功能有限，只能对端口数据进行 输入/输出操作，不能直接进行移位、比较等其他操作； 第二，由于采用了专用的I/O操作时序及I/O控制信号 线，因而增加了微处理器本身控制逻辑的复杂性。 微处理器Z80系列、Intel 80x86系列采用了这种编址方 式。
内存 8086 和总线 控制逻辑
(6) 内存把数据送数据总线
HOLD HLDA 地 址 总 线 数 据 总 线
接口
I/O 设备
(7) 接口锁存数据
(5) DMA请求得到确认 (2) 发总线请求 控 制 总 线 (3) 总线允许
(1) 接口准备就绪，发 DMA请求
DMA 控制器
(4) DMA控制器把地址送地址总线 (8) 撤销总线请求 (9) 8086收回总线控制权
8.1.2 I/O接口的基本结构
I/O接口的基本结构如图8.1所示。
I/O接口 数据总线 数据输入寄存器
数据输出寄存器
地址总线 外 状态寄存器 控制寄存器 中断控制逻辑 围 设 备
cpu
控制总线
图8.1 I/O 接口的基本结构
8.1.3 I/O端口的编址方式
输入输出接口包含一组称为I/O端口的寄存器。为了让 CPU能够访问这些I/O端口，每个I/O端口都需有自己 的端口地址(或端口号)。 在一个微型计算机系统中，如何编排这些I/O接口的端 口地址，称为I/O端口的编址方式。
(4) 能向存储器和I/O接口发出相应的读/写控制信号； (5) 能控制数据传送的字节数，控制DMA传送是否结束； (6) 在DMA传送结束后，能释放总线给CPU，恢复CPU对 总线的控制。
io知识点总结
io知识点总结什么是IO？IO（Input/Output）是指计算机与外部设备（如磁盘、网络等）之间的数据传输。
在计算机科学中，IO是指任何将数据从一个地方移动到另一个地方的过程。
输入是指从外部设备到计算机，输出是指从计算机到外部设备。
IO是处理器与外部世界交互的方式。
输入可以是用户输入、文件、网络数据等，输出可以是显示到屏幕上、保存到文件中、发送到网络等。
常见的IO设备有磁盘、键盘、鼠标、打印机、显示器、网络接口等。
在计算机编程中，IO是一个重要的概念。
程序需要从外部设备读取数据，处理数据，然后将结果输出到外部设备。
因此，理解IO的原理和使用方法对编程非常重要。
IO的分类IO可分为同步IO和异步IO两种模式。
同步IO是指程序在进行IO操作时会阻塞，直到操作完成才会继续进行下一步操作，而异步IO是指程序进行IO操作时不会阻塞，可以继续进行其他操作。
同步IO的优点是简单易用，适合于简单的IO操作，但缺点是效率不高。
异步IO的优点是效率高，适合于大量的IO操作，但缺点是复杂度高，使用起来较为困难。
IO通常又可以分为文件IO和网络IO两种类型。
文件IO是指程序与文件进行数据交换，包括读取文件、写入文件、修改文件等操作。
网络IO是指程序与网络进行数据交换，包括发送数据、接收数据、建立连接、断开连接等操作。
文件IO和网络IO在使用上有一些不同，但原理都是类似的。
在进行IO操作时，程序需要打开文件或建立网络连接，然后读取或写入数据，最后关闭文件或断开连接。
IO的基本操作在进行IO操作时，通常需要进行如下几个基本步骤：1. 打开文件或建立连接：首先需要使用适当的函数或方法打开文件或建立连接。
在文件IO 中，通常使用open()函数，而在网络IO中，通常使用socket库来创建套接字并连接到网络。
2. 读取数据或写入数据：一旦打开文件或建立连接，就可以进行数据的读取或写入操作。
在文件IO中，可以使用read()函数读取数据，write()函数写入数据；而在网络IO中，可以使用recv()函数接收数据，send()函数发送数据。
第4章 80C51单片机IO端口及应用最终
24
参考程序：
#include <reg51.h> void main(void) { unsigned char i; P2=0xff; for(;;) { i=P2; P1=i; } }
25
4.6单片机I/O口控制电磁继电器
在控制系统中，常常存在电子电路与电气电路的互 相连接问题，需要电子电路控制电气电路的执行元件， 例如电动机、电磁铁、电灯等，同时实现电子线路与电 气电路的电隔离，以保护电子电路和人身的安全，继电 器在其中起了重要的桥梁作用。
控制
T1
内部总线 写锁存器 读引脚
D P0.x Q 锁存器 Q
BUF2
MUX
P0.x引脚 T2
图4-1 P0口的位电路结构
4
2．P0口工作原理 （1）P0口作为地址/数据总线分时复用口
当80C51单片机外部扩展存储器或者I/O接口芯片，需要 P0口作为地址/数据总线分时使用时，“控制”信号输出高 电平；转换开关MUX 将T2与反相器输出端接通，同时“与 门”开锁，“地址或数据”信号通过与门驱动T1管，并通过 反相器驱动T2管，使得P0.x引脚的输出状态随“地址/数据” 状态的变化而变化。具体输出过程如下。
注意，当P0口作输出口使用时，输出级属开漏电路，在 P0.x引脚应外接上拉电阻。
6
② P0口作为I/O口输入时，端口中的两个三态缓冲器用于读 操作。有2种读操作：读锁存器和读引脚。
“读引脚”：当执行一般的端口输入指令时，引脚上的外部 信号既加在三态缓冲器BUF2的输入端，又加在场效应管T2 漏极上，若此时T2导通，则引脚上的电位被钳在0电平上。 为使读引脚能正确地读入，在输入数据时，要先向锁存器置 “1”，使其Q反端为0，使输出级T1和T2两个管子均被截止， 引脚处于悬浮状态；作高阻抗输入。“读引脚”脉冲把三态 缓冲器打开，于是引脚上的数据经缓冲器到内部总线；
io uring编程
io uring编程
IO Uring是一种新的异步I/O接口，它被设计用于提高Linux系统的I/O性能。
它允许应用程序提交I/O操作，并在这些操作完成时接收通知，而不是等待这些操作完成。
以下是使用IO Uring进行编程的基本步骤：
1. 创建IO Uring：使用`io_uring_queue_init()`函数创建一个IO Uring。
该函数需要指定一个参数，表示IO Uring中的提交队列大小。
2. 提交I/O操作：使用`io_uring_prep_rw()`函数提交一个读或写操作。
该函数需要指定文件描述符、偏移量、数据缓冲区等参数。
3. 提交操作到IO Uring：使用`io_uring_submit()`函数将I/O操作提交到IO Uring。
该函数将操作添加到提交队列中，并返回一个任务ID。
4. 等待I/O操作完成：使用`io_uring_wait_cqe()`函数等待一个完成队列事件（CQE）的发生。
当一个I/O操作完成时，一个CQE将被添加到完成队列中。
该函数将阻塞直到一个CQE发生或超时。
5. 处理完成队列事件：一旦收到一个CQE，就可以使用`io_uring_cqe_seen()`函数来处理它。
该函数将清除完成队列中的CQE。
6. 清理IO Uring：当不再需要IO Uring时，使用`io_uring_queue_exit()`函
数来清理它。
以上是使用IO Uring进行编程的基本步骤。
具体实现可能因应用程序而异，但这些步骤提供了使用IO Uring进行编程的基础。
【正运动】ECI0064C IO控制卡用户手册V1.5
前言本手册介绍了产品的安装、接线、接口定义和操作说明等相关内容。
本手册版权归深圳市正运动技术有限公司所有，在未经本公司书面授权的情况下，任何人不得翻印、翻译和抄袭本手册中的任何内容。
前述行为均将构成对本公司手册版权之侵犯，本司将依法追究其法律责任。
涉及ECI控制卡软件的详细资料以及每个指令的介绍和例程，请参阅ZBASIC软件手册。
本手册中的信息资料仅供参考。
由于改进设计和功能等原因，正运动公司保留对本资料的最终解释权！内容如有更改，恕不另行通知！调试机器要注意安全！请务必在机器中设计有效的安全保护装置，并在软件中加入出错处理程序，否则所造成的损失，正运动公司没有义务或责任对此负责。
为了保证产品安全、正常、有效的使用，请您务必在安装、使用产品前仔细阅读本产品手册。
更新记录产品型号：ECI0064C网络型IO控制卡文件名版本号版本（更改）说明更新日期更改人用户手册V1.51.增加型号信息，工作环境2.增加各个端子和接口的规格接线和基本使用方法3.增加网口说明4.增加扩展模块资源映射5.增加编程软件使用方法6.增加版权声明、安全注意事项、运行与维护及售后服务说明内容2023/4/19xcx安全声明●本章对正确使用本产品所需关注的安全注意事项进行说明。
在使用本产品之前，请先阅读使用说明并正确理解安全注意事项的相关信息。
●本产品应在符合设计规格要求的环境下使用，否则可能导致设备损坏，或者人员受伤，因未遵守相关规定引发的功能异常或部件损坏等不在产品质量保证范围之内。
●因未遵守本手册的内容、违规操作产品引发的人身安全事故、财产损失等，我司将不承担任何法律责任。
安全等级定义按等级可分为“危险”、“注意”。
如果没有按要求操作，可能会导致中度伤害、轻伤及设备损伤的情况。
请妥善保管本指南以备需要时阅读，并请务必将本手册交给最终用户。
安装危险◆控制器拆卸时，系统使用的外部供应电源全部断开后再进行操作，否则可能造成设备误操作或损坏设备；◆禁止在以下场合使用：有灰尘、油烟、导电性尘埃、腐蚀性气体、可燃性气体的场所；暴露于高温、结露、风雨的场合；有振动、冲击的场合；电击、火灾、误操作也会导致产品损坏和恶化。
计算机两个主要任务IO操作和计算处理.
6
9/23/2018
Polling轮询
主机与控制器之间的握手协议如下： 主机不断地读取忙位，直到该位被清除。 主机设置命令寄存器中的写位并向数据输出寄存器写入一 个字节。 主机设置命令就绪位。 当控制器注意到命令就绪位已被设置，则设置忙位。 控制寄存器读取命令寄存器，并看到写入命令。它从数据 输出寄存器中读取一个字节，并向设备执行I／O操作。 控制寄存器清除命令就绪位，清除状态寄存器的故障位以 表示设备的I／O成功，清除忙位以表示完成。
21
9/23/2018
Blocking and Nonblocking I/O
Blocking - process suspended until I/O completed Easy to use and understand Insufficient for some needs Nonblocking - I/O call returns as much as available User interface, data copy (buffered I/O) Implemented via multi-threading Returns quickly with count of bytes read or written Asynchronous - process runs while I/O executes Difficult to use I/O subsystem signals process when I/O completed
Chapter 13: I/O Systems
计算机两个主要任务：I／O操作和计算处理。 操作系统在I／O方面的主要功能是管理控制I/O操作和I/O设 备。 I/O设备技术呈现两个矛盾的趋势，一方面，硬件与软件接 口的日益标准化，这一趋势有助于众将设备集成到计算机 操作系统。另一方面，可以看到I/O日益增长的多样性。有 的设备与以前的设备区别很大以至于难以集成到计算机和 操作系统中。这种困难需要共同运用硬件和软件技术来解 决。 I/O设备基本要素： 端口 总线 设备控制器。
IO接口电路及其扩展
；写控制字
LD:
；最左边灯亮 ；指向B口 ；取显示数据
；查数据编码 ；写B口 ；延时
39
MB DB DB DB DB DB DB DB MOV MOV DJNZ DJNZ
A， R3
A R3， A LD 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH R7， #02H R6， #FFH R6， LOOP R7， DELAY
6
+5V
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 1Y5 1Y6 1Y7 1Y8 1G 2G 7 4 L S 2 4 4 1A1 1A2 1A3 1A4 1A5 1A6 1A7 1A8
MCS-51
P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 RD WR
MOV DPTR, #0FEFFH MOVX A,@DPTR ;确定扩展芯片地址 ;将扩展输入口内容读入累加器A
当与74LS244相连的按键都没有按下时，输入全为 8 1，若按下某键，则所在线输入为0。
典型芯片—74LS245
9
图13-3 74LS244构成的简单输入端口（b)
10
13.1.3 简单的并行口输出
CS：片选信号线，低电平有效。
RD：读信号，控制8255A将数据或状 态信息送给CPU。 WR：写信号，控制CPU将数据或控制 信息到8255A。
A1，A2：地址线，这两个引脚上的信 号组合绝对对8255A内部的哪一个口或 寄存器进行操作。
22
8255的操作表
表13-1 8255的操作
/CS 0 0 0 0 A1 A0 00 01 10 11 WR 0 0 0 0 RD 1 1 1 1 操作 总线=>端口A 总线=>端口B 总线=>端口C 总线=>命令控制字
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
运行结果：P1.7、P1.5、P1.2、P1.0为输入接口，其余为输 出接口。同时：P1.5、P1.2允许中断
注意：只能将输入端口设置为允许中断。如果将输出端口 允许中断，虽然输出寄存器PnOUT相应位的数值变化也能产 生中断，但没有实用意义。
5、中断沿选择寄存器P1IES和P2IES P1IES的地址：024h， P2IES的地址：02Ch。 P1和P2的中断输入可以是前沿触发(电平有低到高)，也可以 是后沿触发(电平有高到低)。 PnIES.x = 0是前沿触发中断； PnIES.x = 1是后沿触发中断。
例如：MOV.B #01011010B, &P1DIR 运行结果： P1.7、P1.5、P1.2、P1.0为输入接口； P1.6、P1.4、P1.3、P1.1为输出接口；
2、输入寄存器P1IN和P2IN P1IN的地址：020h，P2IN的地址：028h。 P1IN和P2IN读入的是当前P1和P2的逻辑电平。
3．2 寄存器
通用端口P1、P2： 通用端口P1和P2将各个引脚选择的功能来组成全 部功能，并且每一个信号都可用作中断源。
各有7个寄存器来控制端口的引脚。 通用模块寄存器位于安排字节外围模块的低端地 址，寄存器必须用字节指令以绝对寻址模式进行访问。
MDB
输入寄存器 PnIN 输出寄存器 PnOUT 方向寄存器 PnDIR 中断标志 PnIFG 中断沿选择 PnIES 中断允许 PnIE 功能选择 PnSEL
前、后沿都发生中断的处理方法： 设计思想：PnIES.x = PnIN.x 例如：P1DIR &= ~0x24 //方向设置, P1.5、P1.2输入 P1IE |= 0x24 // P.15、P1.2中断允许 中断处理程序： P1IES = (P1IES & ~0x24) | (P1IN & 0x24); //P1.5,P1.2根据当前引脚电平确定中断电平
如果PnDIR的相应位是“0”，PnIN相应位读到的就是外电路 的逻辑电平
如果PnDIR的相应位是“1”，PnIN相应位读到的就是PnOUT 输出பைடு நூலகம்内容
3、输出寄存器P1OUT和P2OUT P1OUT的地址：021h，P2OUT的地址：029h。 如果PnDIR的相应位是“0”，Pn相应位不受影响 如果PnDIR的相应位是“1”，Pn的相应位就是PnOUT寄存器 的相应内容
MSP430 的单个I/O高电平时输出能力为1.5mA； 8条口线的一个Px口总输出在这个时候就是 12mA。 MSP430 的单个I/O 低电平时吸收能力为 6mA； 8 条口线的一个Px口总吸收在这个时候就是 48mA。
3．1 I/O口的基本操作流程
1、选择I/O口的功能： MSP430单片机的大多数I/O口都是多功能口。除了通用I/O 功能外，一般都有可编程的特殊功能。 如MSP430F449的P2.4和P2.5，既是用I/O口， 也是UTXD0(串行发送)和URXD0(串行接受)接口； P6.0～P6.7，既是用I/O口， 也是ADC.0～ADC.7(模拟信号输入)测量接口。
以下是几个基本的参数： 吸收电流：当单片机IO口处于低电平时(输出或输入，不同单 片机有所不同)。能向外部电路所能吸 收电流量的大小。即灌入 IO入口电流的大小。 输出电流：其意思以上述相同，但方向刚好相反。即IO输出 电流的多少。这些主要用于衡量 IO 的 驱动能力指示。 漏电流：因为大部分的单片机结构都能以 CMOS 型结构成， 这当中就是IO不接任何外部电路时 (其状态可以处于某一状态 值，不同单片机有所不同)。此时IO处于一个静态，不做任何驱 动连接。此 时IO口 MOS 器件所产生漏电流的大小。
I/O端口可以直接用于输入输出，在 MSP430 系统 中，没有专门的输入/输出指令，输入输出操作都是 通过数据传送指令来完成的。 例如用指令 MOV P1IN，R5 表示读取 P1 端口内 容，端口 P1～P6 都是按位寻址的，也就是说，端口 每一位都可以独立用于输入/输出。
常见的键盘接口电路可以直接用端口进行模拟， 用查询或者中断方式控制。端口是 MSP430 极其重要 的资源，由于目前 MSP430 所有系列总线不对外开放， 端口不但直接用于输入/输出，还可以为 MSP430 系 统扩展等应用提供必要的逻辑控制信号。
Pn.7
Pn口
Pn.0
P1和P2的控制寄存器： 1、方向寄存器P1DIR和P2DIR P1DIR的地址：022h， P2DIR的地址：02Ah。 P1和P2可做为输入口，也可以做为输出口，并且输入/输 出可以按位单独设置。 PnDIR（rw-0）：
PnDIR.7 PnDIR.6 PnDIR.5 PnDIR.4 PnDIR.3 PnDIR.2 PnDIR.1 PnDIR.0
4、中断允许寄存器P1IE和P2IE P1IE的地址：025h， P2IE的地址：02Dh。 当Pn的相应接口为送入（PnDIR.x = 0）时，Pn.x不仅可以 做为输入端口，同时还可以产生中断。 例如：MOV.B MOV.B #01011010B, &P1DIR #00100100B, &P1IE //方向设置 //中断允许
2、设置方向寄存器（PxDIR）： 当I/O口做为通用接口时,必须确定接口是输入还是输出， PxDIR.x = 0表示Px.x接口为输入接口， PxDIR.x = 1表示Px.x接口为输出接口。
3、读输入值（PxIN）或写输出值（PxOUT）： 根据PnDIR.x的选择: PnDIR.x = 0时读PnIN.x可以获得Pn.x的逻辑值。此时写 PnOUT.x无效。 PnDIR.x = 1时写PnOUT.x可以将逻辑数据写入Pn.x。 在PnDIR.x = 1时读PnIN.x可以获得已经写入Px.x的内容。 4、I/O口的中断操作： 设置I/O口模式； 设置中断触发方式 设置中断允许寄存器 打开系统中断 等待中断响应
6、中断标志寄存器P1IFG和P2IFG P1IFG的地址：023h， P2IFG的地址：02Bh。 当Pn.x发生中断时，PnIFG.x就被置“1”，如果系统中断被 允许，程序便转向中断向量地址执行。 Pn.0～Pn.7共用一个中断向量PORTn_VECTOR，进入中断后通 过读取PnIFG的内容获知具体的中断引脚。 在中断返回前，PnIFG.x必需由软件复位，复位操作为： PnIFGn &= ～BIT.x 由于Pn.0～Pn.7共用一个中断向量，中断程序可以一次性将 Pn.0～Pn.7的中断全部处理完，此时中断返回前直接置： PnIFGn = 0