1、第六章第六章输入输入/输出及中断系统输出及中断系统6-1 I/I/O信号及寻址方式信号及寻址方式6-2 I/I/O控制方式控制方式6-3 中断技术中断技术6-4 MCSMCS-5151中断系统中断系统第六章第六章 输入输入/输出及中断系统输出及中断系统I/I/O设备必须通过设备必须通过I/I/O接口与计算机连接。接口与计算机连接。I/I/O接口的功能接口的功能：1.速度匹配：速度匹配：锁存数据、传送联络信号。锁存数据、传送联络信号。2.数据格式转换：数据格式转换：并并-串转换串转换、A/DA/D、D/AD/A转换转换。3.电平转换：电平转换：电平幅值或正电平幅值或正/负逻辑转换负逻辑转换。4.
2、隔离：隔离：多个设备信号通过接口三态多个设备信号通过接口三态门隔离干扰信号门隔离干扰信号。微型机I/O接口I/O接口I/O设备I/O设备5.缓冲驱动：驱动多个逻辑部件或大功率执行部件缓冲驱动：驱动多个逻辑部件或大功率执行部件。6 6-1 1I/I/O接口信号及寻址方式接口信号及寻址方式每个每个I/I/O接口分配有对应的接口分配有对应的I/I/O地址。地址。6 6-1 1-1 1CPUCPU与与I/I/O之间接口信号之间接口信号1.数据信息数据信息微型机与外设交换的数据微型机与外设交换的数据，经接口数据缓冲器传送经接口数据缓冲器传送。2 2.状态信息状态信息反映外设工作状态的信号反映外设工作状态
3、的信号。3.控制信息控制信息设定设定I/I/O电路工作方式的电路工作方式的信号信号。数据总线传递三种信号数据总线传递三种信号，用不同用不同I/I/O地址区别：地址区别：输入输入/输出数据缓冲器共用一个输出数据缓冲器共用一个I/I/O地址：数据端口地址：数据端口。状态状态/控制寄存器共用一个控制寄存器共用一个I/I/O地址：控制地址：控制/状态端口状态端口。DBABRDWRINT微型机微型机DIODAIOSRDIOCWRINTI/O接口接口DReadySTBI/O设备设备6 6-1 1-2 2I/I/O寻址方式寻址方式一一.存储器地址方式存储器地址方式I/I/O接口共用存储器的地址空间，每个接口
4、共用存储器的地址空间，每个I/I/O端口视为一个存端口视为一个存储单元。储单元。二二.专用专用I/I/O地址方式地址方式有专用有专用I/I/O控制信号和控制信号和I/I/O指令。指令。I/I/O接口独立编址，不占用接口独立编址，不占用存储器的地址空间。存储器的地址空间。MCSMCS-5151、9696为存储器地址方式。为存储器地址方式。MCSMCS-5151单片机有片内单片机有片内I/I/O接口和扩展接口和扩展I/I/O接口。接口。片内片内I/I/O接口寄存器在接口寄存器在SFRSFR中，使用片内数据存储器空间，扩中，使用片内数据存储器空间，扩展展I/I/O接口使用片外数据存储器地址空间：接口
5、使用片外数据存储器地址空间：输出指令：输出指令：输入指令：输入指令：片内寻址：片内寻址：MOV P1，AMOV A，P1片外寻址：片外寻址：MOVX DPTR，AMOVX A，DPTRMOVX R0，AMOVX A，R06 6-2 2I/I/O控制方式控制方式一一.无条件传送方式无条件传送方式已知已知I/I/O设备准备就绪，可直接进行数据传送。设备准备就绪，可直接进行数据传送。二二.查询式传送查询式传送先查询先查询I/I/O设备当前状态，若设备当前状态，若准备就绪，则交换数据，否则循准备就绪，则交换数据，否则循环查询状态。环查询状态。1.1.硬件查询电路硬件查询电路设置状态锁存和数据锁存电路。
6、设置状态锁存和数据锁存电路。查询状态查询状态输入输入/输出数据输出数据准备就绪准备就绪？YNINPUTINPUT：M MOV VDPTRDPTR，#SATUS#SATUS；状态口地址WAITWAIT：M MOVXVX A A，DPTRDPTRJBJBACCACC.6 6，WAITWAITM MOV VDPTRDPTR，#DATA#DATA；数据口地址M MOVXVX A A，DPTRDPTRDBAB微型机微型机AB数据端口状态端口外部设备I/O接口接口D62.2.软件查询程序软件查询程序先输入状态，决定是否进行数据传送。先输入状态，决定是否进行数据传送。三三.中断传送中断传送大多数时间计算机与
7、外设并行工作，计算机不必因等大多数时间计算机与外设并行工作，计算机不必因等待而浪费资源。当外设准备就绪，向待而浪费资源。当外设准备就绪，向CPUCPU发出中断请求信发出中断请求信号。号。CPUCPU暂停当前程序，执行暂停当前程序，执行I/I/O操作。当操作。当I/I/O操作结束，操作结束，CPUCPU仍继续被中断的工作。仍继续被中断的工作。四四.直接存储器存取方式传送直接存储器存取方式传送(DMADirect Memory Access)Direct Memory Access)用于计算机与高速外设进行大批量数据交换，由用于计算机与高速外设进行大批量数据交换，由DMA控制器接管总线控制权，控制
8、器接管总线控制权，RAMRAM与外设之间直接数据与外设之间直接数据传输，不需传输，不需CPUCPU的介入。的介入。中断系统是计算机中断系统是计算机的重要指标之一的重要指标之一。6 6-3 3-1 1 中断概念中断概念某人看书某人看书执行主程序执行主程序日常事务日常事务电话铃响电话铃响中断信号中断信号INT=0INT=0中断请求中断请求暂停看书暂停看书暂停执行主程序暂停执行主程序 中断响应中断响应书中作记号书中作记号 当前当前PCPC入栈入栈保护断点保护断点电话谈话电话谈话执行执行I/I/O程序程序中断服务中断服务继续看书继续看书返回主程序返回主程序中断返回中断返回日常事务程序日常事务程序中断服
9、务程序中断服务程序6 6-3 3中断技术中断技术一两种中断一两种中断1 1可屏蔽中断可屏蔽中断可程控可程控“开中断开中断/关中断关中断”。软件设置软件设置允许允许/禁止禁止CPUCPU响应中断响应中断。2 2非屏蔽中断非屏蔽中断不可程控不可程控“关中断关中断”。有中断请求信。有中断请求信号，号，CPUCPU必须响应。必须响应。二二中断优先权中断优先权1 1.当同时有多个中断请求信号当同时有多个中断请求信号，先响应优先级别高的中断请求先响应优先级别高的中断请求。2 2.高优先级中断请求信号可中高优先级中断请求信号可中断低优先级中断服务断低优先级中断服务。三三中断源中断源能发出中断请求信号的各种事
10、件能发出中断请求信号的各种事件。如如I/I/O设备设备、定时时钟定时时钟、系统故障系统故障、软件设定等软件设定等。INTNMI微型机微型机日常事务日常事务程序程序中断服务中断服务程序程序1中断服务中断服务程序程序26 6-3 3-2 2 中断处理过程中断处理过程一一.中断响应条件中断响应条件1 1有中断请求信号有中断请求信号2 2.系统处于开中断状态系统处于开中断状态二中断响应过程二中断响应过程1关中断：屏蔽其它中断请求信号。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，即当前保护断点：将断点地址压入堆栈保存，即当前PCPC值入栈。值入栈。3寻找中断源：中断服务程序入口寻找
11、中断源：中断服务程序入口PCPC，转入中断服务。，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。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。中断处理：执行中断源所要求的程序段。6恢复现场：恢复被使用寄存器的原有内容。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。开中断：允许接受其它中断请求信号。8中断返回：执行中断返回：执行RETIRETI指令，栈顶内容指令，栈顶内容PCPC，程序跳转回断点，程序跳转回断点处。处。6 6-3 3-3 3 寻找中断源与确定优先级寻找中断源与确定优先级寻找中断源：每个中断源
12、对应一个中断服务程序。寻找中断源：每个中断源对应一个中断服务程序。多个中断源按优先级别排队。硬件上排队顺序：多个中断源按优先级别排队。硬件上排队顺序：DMA、NMI、INT。一一.软件查询方式软件查询方式1 1.中断源查询电路：中断源查询电路：中断源寄存器中断源寄存器1INT单片机单片机P1中断请求中断请求1中断请求中断请求2中断请求中断请求72 2.软件查询程序软件查询程序INTSINTS：M MOV AV A，P1P1；读中断源寄存器；读中断源寄存器JBJBACC.0ACC.0，SV1SV1；查询高级中断请求；查询高级中断请求JBJBACC.1ACC.1，SV2SV2；查询低级中断请求；查
13、询低级中断请求SV1SV1：；中断服务程序；中断服务程序1 1SV2SV2：；中断服务程序；中断服务程序2 2二二.硬件查询方式硬件查询方式硬件优先级排队和中断向量锁存电路。硬件优先级排队和中断向量锁存电路。INTDB微型机微型机1中断源中断源1中断源中断源2中断源中断源3中断中断向量向量1中断中断向量向量2中断中断向量向量3中断向量：提供中断服务程序入口地址信息的地址。中断向量：提供中断服务程序入口地址信息的地址。6 6-4 4MCSMCS-5151中断系统中断系统6 6-4 4-1 1 中断系统内部结构中断系统内部结构一一中断源信号中断源信号二二.中断允许控制中断允许控制2 2个外部中断源
14、信号：个外部中断源信号：INT0INT0、INT1INT12 2个定时器个定时器T0T0、T1T1溢出中断请求：溢出中断请求：TF0TF0、TF1TF11 1个串行口数据发送、接收结束中断请求：个串行口数据发送、接收结束中断请求：TITI、RIRI。三三.2 2级中断优先级控制级中断优先级控制优先级选择开关：优先级选择开关：PSPS、PT1PT1、PX1PX1、PT0PT0、PX0PX0总允许开关：总允许开关：EAEA源允许开关：源允许开关：ESES、ET1ET1、EX1EX1、ET0ET0、EX0EX06 6-4 4-2 2中断系统控制中断系统控制一一.中断控制寄存器中断控制寄存器1.中断标
15、志位中断标志位：TF1、TF0、IE1、IE0、RI、TI登记各中断源请求信号：登记各中断源请求信号：=1 1，有中断请求；有中断请求；=0 0，无中断请求无中断请求。CPUCPU响应中断后响应中断后，该中断标志自动清零该中断标志自动清零。TITI，RIRI标志必须软件清零标志必须软件清零。寄存器名称D7D6D5D4D3D2D1D0TCON(88H)TF1TF0IE1IT1IE0IT0定时器控制寄存器位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HSCON(98H)TIRI串行口控制寄存器位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HIE(A8H)EAESET1EX1ET0EX0
16、中断允许寄存器位地址AFHACHABHAAHA9HA8HIP(B8H)PSPT1PX1PT0PX0中断优先级寄存器位地址BCHBBHBAHB9HB8H2.外部中断外部中断触发方式选择位：触发方式选择位：IT0、IT1=1 1：负边沿触发中断请求；：负边沿触发中断请求；=0 0：低电平触发中断请求：低电平触发中断请求。3.中断允许控制位：中断允许控制位：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0=1 1开中断；开中断；=0 0关中断关中断。例：允许例：允许CPUCPU响应响应INTINT0 0的中断请求的中断请求SETBSETB EXEX0 0SETBSETB EAEA4 4中断优先级控制位：中断优先级控制位：PSPS、PTPT1 1、PXPX1 1、PTPT0 0、PXPX0 02 2级优先级：级优先级：=1 1为高优先级为高优先级，=0 0为低优先级为低优先级。同一优先级别按内部查询顺序排列优先级：同一优先级别按内部查询顺序排列优先级：高高INTINT0 0、T T0 0、INTINT1 1、T T1 1、SISIO 低低。6 6-4 4-3 3 中断响应和中断返回中断响应和中断返回
