《匯編語言程序設(shè)計(jì)（第2版）》第七章 輸入輸出程序設(shè)計(jì)

匯編語言程序設(shè)計(jì)（第2版）第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)

在本章中講述輸入輸出的基本技術(shù)及相關(guān)概念，應(yīng)重點(diǎn)掌握數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息、控制信息的含義；端口地址的概念與兩種編址方式；輸入/輸出的四種方式及其特點(diǎn)；中斷的概念、中斷源及內(nèi)外部中斷的劃分、中斷矢量表結(jié)構(gòu)、中斷響應(yīng)條件、中斷響應(yīng)過程等內(nèi)容以及能編寫簡(jiǎn)單的中斷服務(wù)程序。7.1工作原理

7.2數(shù)據(jù)的輸入/輸出方式實(shí)訓(xùn)一數(shù)據(jù)采集：查詢方式實(shí)訓(xùn)二PC機(jī)間的相互通信：查詢方式

輸入就是CPU從外設(shè)中讀取信息，輸出就是CPU向外設(shè)寫入信息。程序和各種數(shù)據(jù)都要通過輸入操作才能進(jìn)入計(jì)算機(jī)內(nèi)，而計(jì)算結(jié)果或控制指令則要通過輸出操作送給相關(guān)外設(shè)。因此，輸入/輸出操作是CPU訪問的外設(shè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。7.1工作原理7.1.1CPU與外設(shè)的信息交換7.1.2CPU尋址外設(shè)的方式7.1.3數(shù)據(jù)傳送方式第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)7.1.1CPU與外設(shè)的信息交換CPU與外設(shè)之間要交換的信息，如圖7-1所示。一般情況下，外設(shè)并不直接與CPU相連，而是通過稱為I/O接口的電路與CPU連接。I/O接口一方面起信號(hào)轉(zhuǎn)換作用，使CPU和外設(shè)可以互相“理解”對(duì)方的信號(hào)；另一方面匹配雙方的工作速度。

端口地址

數(shù)據(jù)

控制或狀態(tài)

數(shù)據(jù)

控制

狀態(tài)

I/O設(shè)備

I/O接口

CPU

第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)CPU與I/O接口間通常需要下列接口信號(hào)：1.數(shù)據(jù)信息：

數(shù)據(jù)通常為8位或16位，可分為三種基本形式：數(shù)字量、開關(guān)量和模擬量。

由鍵盤、光電輸入機(jī)等提供的二進(jìn)制形式的信息為數(shù)字量。

只有兩個(gè)狀態(tài)的量，如電機(jī)的啟停、開關(guān)的開合等，只須用一位二進(jìn)制數(shù)即可表示，稱為開關(guān)量。

由傳感器等提供的信號(hào)往往是模擬量（連續(xù)變化的信號(hào)），它需先經(jīng)過模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換后，才能輸入到計(jì)算機(jī)中去。如溫度、電壓等。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)2.狀態(tài)信息：指I/O接口反映I/O設(shè)備工作狀態(tài)的信息。如表示輸入裝置是否已準(zhǔn)備好的信息（READY信號(hào)），表示輸出裝置是否忙的信息（BUSY信號(hào)）等。3.控制信息：指CPU向I/O設(shè)備發(fā)送的控制其工作的信息。如選通信號(hào)、啟停信號(hào)等。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)

這三類信息的性質(zhì)是不同的，必須分別傳送。通常是分配不同的端口地址的方法加以區(qū)別，所以一個(gè)外設(shè)往往要占幾個(gè)端口地址。一般狀態(tài)信息和控制信息往往只有一位或二位，故也常常是狀態(tài)和控制信息共用一個(gè)端口地址。返回本節(jié)首頁返回本章首頁第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)7.1.2CPU尋址外設(shè)的方式1.端口地址的概念

CPU能夠與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，也能與外設(shè)交換數(shù)據(jù)，其工作原理是相似的。內(nèi)存單元都進(jìn)行了編址，每一個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元占一個(gè)地址，CPU通過在其地址線上發(fā)地址信號(hào)來通知存儲(chǔ)器要與哪一個(gè)存儲(chǔ)單元交換數(shù)據(jù)；同樣，計(jì)算機(jī)對(duì)外設(shè)的接口也進(jìn)行了編址，這叫做端口地址。在與I/O接口（有時(shí)也簡(jiǎn)稱為外設(shè)，但實(shí)際指的是I/O接口）交換數(shù)據(jù)時(shí)，CPU通過在地址線上發(fā)出要訪問外設(shè)的端口地址來指出要與哪個(gè)外設(shè)交換數(shù)據(jù)。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)2.兩種編址方式

存儲(chǔ)器有地址，I/O接口也有地址，那么CPU在地址線上發(fā)出的地址是存儲(chǔ)器地址呢？還是I/O接口地址？這就涉及到了I/O接口的編址方式，有兩種方式，如下：第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)①I/O設(shè)備與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址

這種方式對(duì)二者統(tǒng)一編址，在整個(gè)CPU地址空間中，劃出一部分地址為存儲(chǔ)器地址，另一部分地址為I/O設(shè)備地址。在此編址方式下，CPU將I/O設(shè)備與存儲(chǔ)器同樣看待，因此不需要專門的I/O指令，CPU對(duì)存儲(chǔ)器的全部操作指令均可用于I/O操作，故尋址方式和訪問指令多，而且方便。統(tǒng)一編址的缺點(diǎn)是I/O設(shè)備占用了部分存儲(chǔ)器地址空間，從而減少了存儲(chǔ)器可用地址空間的大小，同時(shí)在程序中不好區(qū)分是訪問存儲(chǔ)器還是訪問I/O設(shè)備。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)②I/O設(shè)備獨(dú)立編址

這種方式中存儲(chǔ)器與I/O設(shè)備各有自己獨(dú)立的地址空間，各自單獨(dú)編址，互不相關(guān)。這種方式下硬件上CPU需要一根專門的引腳來指明地址線上的地址是存儲(chǔ)器地址還是I/O設(shè)備地址；軟件上需要專門的輸入輸出指令來訪問I/O設(shè)備。此方式的優(yōu)點(diǎn)是I/O設(shè)備不占存儲(chǔ)器地址空間；缺點(diǎn)是需要專門的I/O指令。返回上一節(jié)返回本章首頁返回本節(jié)首頁第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)7.1.3數(shù)據(jù)傳送方式

外部設(shè)備多種多樣，不同的設(shè)備需要不同的控制方法。例如：外設(shè)的工作速度高于CPU，則CPU可直接向其發(fā)送或讀取數(shù)據(jù)而不用考慮數(shù)據(jù)丟失問題，而對(duì)慢速外設(shè)則不能這樣。CPU與外設(shè)間交換數(shù)據(jù)的方法，共有四種可供選擇。不同的方法其效率、安全性、復(fù)雜性、成本各不相同，不同的外設(shè)需要不同的數(shù)據(jù)交換方式。下面對(duì)這些方式作簡(jiǎn)要介紹，下節(jié)中進(jìn)行詳述。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)1.無條件傳送方式

又稱直接I/O方式，這種方式下，CPU不管外設(shè)的狀態(tài)如何，直接對(duì)其執(zhí)行輸入或輸出操作。

2.查詢方式

采用這種方式，CPU在進(jìn)行輸入輸出前，先檢查外設(shè)提供的READY（準(zhǔn)備好）號(hào)是否有效，若有效，表示外設(shè)可以接受操作，CPU即進(jìn)行操作；若無效，表示外設(shè)暫不能接受操作，CPU則等待。在等待期間，CPU所做的只是循環(huán)檢測(cè)READY信號(hào)，一旦發(fā)現(xiàn)其變?yōu)橛行В瑒t立即進(jìn)行操作。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)3.中斷方式

這種方式下，CPU執(zhí)行主程序，當(dāng)外設(shè)有數(shù)據(jù)要和CPU交換時(shí)，外設(shè)向CPU發(fā)送一中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU收到這一信號(hào)后中止當(dāng)前正在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行一段特定的程序（中斷服務(wù)程序）來為外設(shè)服務(wù)。服務(wù)完后，CPU再恢復(fù)執(zhí)行原先被中止的程序。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)4.DMA方式

前三種方式中，數(shù)據(jù)的傳輸都要經(jīng)過CPU，而有時(shí)外設(shè)有大量數(shù)據(jù)需要放入內(nèi)存（或從內(nèi)存讀出），如果每個(gè)字節(jié)都先由CPU從外設(shè)中讀入，然后再寫入內(nèi)存，這樣的方式效率太低（尤其當(dāng)外設(shè)是高速外設(shè)時(shí)），這時(shí)可采用DMA方式。這種方式下，DMA控制器先請(qǐng)求CPU讓出總線控制權(quán)，CPU同意后，將自己掛起，總線由DMA控制器控制，它引導(dǎo)外設(shè)直接將數(shù)據(jù)送入內(nèi)存（或反之）。在傳送結(jié)束后，DMA控制器通知CPU重新接管總線控制權(quán)，隨后自己放棄總線控制。返回本章首頁返回上一節(jié)返回本節(jié)首頁第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)7.2數(shù)據(jù)的輸入/輸出方式7.2.1直接I/O方式7.2.2查詢方式第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)7.2.1直接I/O方式

這種方式下，CPU不查詢外設(shè)狀態(tài)，在其需要時(shí)直接對(duì)外設(shè)執(zhí)行I/O操作。此方式優(yōu)點(diǎn)是硬件和軟件都達(dá)到最簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是外設(shè)必須隨時(shí)處于待命狀態(tài)，并且外設(shè)的處理速度能跟上CPU的速度，否則就會(huì)出錯(cuò)。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)【例7.1】發(fā)聲程序

PC機(jī)的揚(yáng)聲驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖7-2所示。8253定時(shí)器

與門驅(qū)動(dòng)器8255APB口D0D1D2D3D4D5D6D7圖7-2PC機(jī)的揚(yáng)聲驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)

揚(yáng)聲器的發(fā)聲是由輸出寄存器的二位進(jìn)行控制的。輸出寄存器的端口地址為61H。

揚(yáng)聲器發(fā)聲有兩種方式：直接對(duì)端口61H的D1位交替輸出0或1，使揚(yáng)聲器交替地通與斷，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲；定時(shí)器控制輸出方式是控制端口61H的D0位驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。若發(fā)聲程序不使用定時(shí)器，端口61H的D0位清0。

由于揚(yáng)聲器總是隨時(shí)可用的，故CPU可用直接I/O方式對(duì)其操作。

程序如下：第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)CODE SEGMENT

ASSUMECS：CODE

START： MOV DX，1000H ；開關(guān)次數(shù)

IN AL，61H ；取端口61H的內(nèi)容

PUSH AX ；入棧保存，以便退出時(shí)恢復(fù)

AND AL，11111100B ；將第0、1位置0

SOUND： XOR AL，2 ；D1位取反

OUT 61H，AL ；輸出到端口61H

MOV CX，2000H ；設(shè)置延時(shí)空循環(huán)的次數(shù)

DELAY： LOOP DELAY ；空循環(huán)，延時(shí)一小會(huì)兒

DEC DX ；共1000H次

JNZ SOUND

POP AX ；從堆棧中彈出原AX內(nèi)容

OUT 61H，AL ；恢復(fù)原61H端口內(nèi)容

MOV AH，4CH

INT 21H ；返回DOS

CODE ENDS

END START返回本章首頁返回本節(jié)首頁第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)

采用這種方式時(shí)，CPU在進(jìn)行一次I/O操作之前，必須先對(duì)外設(shè)的狀態(tài)進(jìn)行查詢，流程如右圖所示。7.2.2查詢I/O方式

查詢傳送方式的優(yōu)點(diǎn)：①安全可靠；②用于接口的硬件較省。缺點(diǎn)：CPU必須循環(huán)等待外設(shè)準(zhǔn)備就序，導(dǎo)致效率不高。

啟動(dòng)

測(cè)試I/O設(shè)備狀態(tài)

準(zhǔn)備就緒？

執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送

結(jié)束

否

是

第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)有關(guān)打印機(jī)的控制方法說明如下：

1.打印機(jī)與CPU要交換的信息

①數(shù)據(jù)：CPU要打印機(jī)打印的字符。

②狀態(tài)信息：表明打印機(jī)運(yùn)行情況的信息。

③控制信息：CPU用以控制打印機(jī)動(dòng)作的信息。

這三種信息分別用打印機(jī)的數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器、控制寄存器存放，這三個(gè)寄存器均為8位，其端口地址分別為378H、379H、37AH（在BIOS數(shù)據(jù)區(qū)0040:0008H存放著這三個(gè)寄存器的首地址）。

【例7.2】用查詢輸出方式使打印機(jī)打印AL內(nèi)的一個(gè)字符。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)2.控制寄存器各位含義

位0：選通信號(hào)。正常工作時(shí)該位為0，當(dāng)已將數(shù)據(jù)發(fā)送到打印機(jī)的數(shù)據(jù)寄存器后，應(yīng)將該位置1，以通知打印機(jī)從數(shù)據(jù)寄存器取出數(shù)據(jù)。置1后，須馬上再置回0。

位1：自動(dòng)換行。置1要求打印機(jī)在打印完一行后（回車時(shí)）自動(dòng)走紙。置0則需要先向打印機(jī)輸出換行符（0AH）控制走紙。通常設(shè)為0。

位2：初始化信號(hào)。正常工作時(shí)這一位為1，需要重新初始化打印機(jī)時(shí)，將這一位 先清0再置1，并且清0時(shí)間要維持0.05秒以上。初始化又稱打印機(jī)復(fù)位，打印頭回到最左邊。

位3：聯(lián)機(jī)命令。置1將設(shè)置打印機(jī)在聯(lián)機(jī)工作方式，控制打印機(jī)時(shí)總是把這一位置1，否則打印機(jī)不能正常工作。正常打印時(shí)這一位需保持1。

位4：中斷允許。置0為不允許打印機(jī)產(chǎn)生中斷。置1允許打印機(jī)中斷，這時(shí)采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)，當(dāng)打印機(jī)可以接收新數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生IRQ7中斷。

位5～位7：未用。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)3.狀態(tài)寄存器各位含義

位0～2：未用。

位3：0=打印機(jī)出錯(cuò)。1=沒有錯(cuò)誤。

位4：0=打印機(jī)脫機(jī)，這時(shí)不能正常工作。1=打印機(jī)聯(lián)機(jī)。

位5：0=打印機(jī)有紙，1=無紙。

位6：0=打印機(jī)確認(rèn)接收到字符。1=正常。當(dāng)打印機(jī)正確接收1字節(jié)的數(shù)據(jù)后，就送回一個(gè)低電位的認(rèn)可信號(hào)，這個(gè)信號(hào)只維持很短的時(shí)間，然后又恢復(fù)高電位。

位7：0=打印機(jī)忙，1=打印機(jī)不忙。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)4.打印過程說明

要打印一個(gè)字符，須先將字符寫入打印機(jī)的數(shù)據(jù)寄存器，然后置控制寄存器的選通位為1，即將控制碼0DH（即位0、位2、位3為1，其余為0）送給打印機(jī)，選通打印機(jī)后，再改送控制碼0CH（即置選通位為0），使打印機(jī)恢復(fù)正常。這樣才能使打印機(jī)從數(shù)據(jù)寄存器中取出字符打印。并且，只有在打印機(jī)不忙時(shí)，才可向它發(fā)送選通信號(hào)。

程序如下：第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)CODE SEGMENT

ASSUMECS：CODE

START： MOV DX，37AH

MOV AL，08H

OUT DX，AL ；初始化打印機(jī)

MOV CX，1000

INIT1： LOOP INIT1 ；延遲，維持初始化信號(hào)一段時(shí)間

MOV AL，0CH

OUT DX，AL ；結(jié)束初始化，保持聯(lián)機(jī)

MOV DX，379H第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)WAIT1： IN AL，DX ；讀取打印機(jī)狀態(tài)寄存器

TEST AL，80H

JZ WAIT1 ；若打印機(jī)忙，循環(huán)等待

MOV AL，‘A’ ；設(shè)置待打印字符

MOV DX，378H

OUT DX，AL ；AL中數(shù)據(jù)→打印機(jī)數(shù)據(jù)寄存器

MOV DX，37AH

MOV AL，0DH ；選通打印機(jī)

OUT DX，AL

DEC AL

OUT DX，AL ；恢復(fù)正常

MOV AH，4CH

INT 21H

CODE ENDS

END START返回本章首頁返回本節(jié)首頁返回上一節(jié)第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)一數(shù)據(jù)采集：查詢方式

實(shí)訓(xùn)內(nèi)容：一個(gè)有8個(gè)模擬量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，CPU用查詢方式與其交換數(shù)據(jù)，電路如圖7-5所示。8個(gè)輸入模擬量，經(jīng)過多路開關(guān)選通后送入A/D轉(zhuǎn)換器，多路開關(guān)由端口2的D0、D1、D2位控制。000相應(yīng)于選通A0輸入，…，111選通A7輸入。每次只有一個(gè)模擬量送入A/D轉(zhuǎn)換器。端口2的D3位控制A/D轉(zhuǎn)換器的啟停。A/D轉(zhuǎn)換器的READY信號(hào)由端口1的D0輸出到CPU的數(shù)據(jù)總線，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)由端口0輸出至數(shù)據(jù)總線。對(duì)這樣一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，編寫數(shù)據(jù)采集程序。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)圖7-4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8個(gè)模擬量…A0A7

數(shù)據(jù)線DB

8088

CPU

端口0端口1端口2A/D轉(zhuǎn)換

多路

開關(guān)

8位數(shù)據(jù)

1位狀態(tài)

READY

數(shù)據(jù)

1個(gè)模擬量D3D2D1D0

啟動(dòng)第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)

分析：CPU可以依次向端口2的D2-D0位寫入0～7之間的一個(gè)數(shù)，以便控制多路開關(guān)選通一個(gè)模擬量輸出；同時(shí)CPU要使端口2的D3位為1，以啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器。然后，CPU循環(huán)查詢A/D轉(zhuǎn)換器的READY信號(hào)，一旦發(fā)現(xiàn)該信號(hào)為1，表示A/D轉(zhuǎn)換器已將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，CPU即可讀取。

采集程序如下：第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì) MOV SI，100H ；設(shè)置輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首址

MOV BL，08H ；使D3位為1，同時(shí)選擇第1個(gè)模擬量通過多路開關(guān)

MOV CX，8 ；設(shè)置循環(huán)次數(shù)

AGAIN： MOV AL，0 ；使D3位為0

OUT 2，AL ；停止A/D轉(zhuǎn)換

CALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序，等待A/D停止操作完成

MOV AL，BL

OUT 2，AL ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，且選擇一個(gè)模擬量

WAIT1： IN AL，1 ；輸入A/D狀態(tài)信息

TEST AL，1

JZ WAIT1 ；若未準(zhǔn)備好，則循環(huán)等待

IN AL，0 ；輸入數(shù)據(jù)

MOV [SI]，AL ；保存數(shù)據(jù)

INC SI

INC BL ；使多路開關(guān)選通下一個(gè)模擬量

LOOP AGAIN ；循環(huán)輸入8個(gè)模擬量

HLT返回本章首頁第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)二PC機(jī)間的相互通信：查詢方式

實(shí)訓(xùn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一套系統(tǒng)，能在二臺(tái)PC機(jī)之間以查詢方式實(shí)現(xiàn)串行通信。

分析：這套系統(tǒng)應(yīng)包含硬件連接圖及軟件二部分。由于串行通信的知識(shí)前面沒講，所以下面先對(duì)相關(guān)知識(shí)作一下簡(jiǎn)介，最后再給出參考硬件連接圖及程序。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)1.串行通信基本概念

微機(jī)間的通信有并行通信和串行通信兩種方式。并行通信中一次可以傳輸一個(gè)字節(jié)或更多的位數(shù)。串行通信是在一根傳輸線上一位一位地傳送信息。與并行通信相比，串行通信所用傳輸線少，成本低，因而應(yīng)用廣泛。

在通信中，通信雙方要想相互理解對(duì)方所發(fā)信號(hào)的含義，就必須先就信號(hào)發(fā)送速度、信息格式等諸多問題作統(tǒng)一的約定，這就涉及到了通信協(xié)議。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)(l)異步通信的信息格式

串行通信的通信方式又分異步通信和同步通信兩種。本處只介紹異步通信。

異步通信的信息格式是，一個(gè)傳輸線上的字符由四個(gè)部分組成：起始位（占1位），數(shù)據(jù)位（占5～8位），奇偶校驗(yàn)位（占1位，也可以沒有校驗(yàn)位），停止位（占1位或1位半或2位）。如圖7-6所示。(2)傳輸速率

串行通信中，傳輸速率是用每秒傳送的位數(shù)（位/p）即波特率來表示的。最常用的標(biāo)準(zhǔn)波特率是110，300，1000，1200，2400，4800，9600和19200位/S。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)圖7-5異步通信信息格式

傳送開始之前，發(fā)收雙方要把所采用的信息格式（包括字符的數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度，停止位長(zhǎng)度，有無奇仍校驗(yàn)位以及采用奇校還是偶校等）和數(shù)據(jù)傳輸速率即波特率作統(tǒng)一的約定，即規(guī)定傳輸協(xié)議。如果要改變格式和傳輸速率，則只能雙方同時(shí)修改，否則會(huì)出錯(cuò)。1（Mark）起始位校驗(yàn)位停止位0(Space)數(shù)據(jù)位第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)(3)連接方式

近距離的二臺(tái)計(jì)算機(jī)可以直接通過機(jī)箱后面的RS－232C串行接口連接起來，從而實(shí)現(xiàn)串行通信。所謂的RS－232C，實(shí)際上是一種接口標(biāo)準(zhǔn)，即對(duì)接口的機(jī)械特性、電氣特性、信號(hào)功能等信息所做的一種規(guī)定。由于每臺(tái)PC機(jī)后的串行接口均符合此標(biāo)準(zhǔn)，所以可以相互連接起來。RS－232C接口有25根信號(hào)線，但常用的只有9根。如果進(jìn)行近距離通信（不需要控制調(diào)制解調(diào)器），最簡(jiǎn)單的情況只需使用3根線（發(fā)送線、接收線、信號(hào)地線）便可實(shí)現(xiàn)全雙工異步串行通信，如圖7-7所示。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)圖7-6近距離通信的連接方式

2

5

3

6

4

7

202

5

3

6

4

7

20

計(jì)算機(jī)計(jì)

算

機(jī)

第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)

下面簡(jiǎn)單介紹一下這幾個(gè)引腳的含義。

2腳：發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD）—通過TXD終端將數(shù)據(jù)發(fā)送到MODEM。

3腳：接收數(shù)據(jù)（RXD）—通過RXD終端接收從MODEM發(fā)來的串行數(shù)據(jù)。

4腳：請(qǐng)求發(fā)送（RTS）—當(dāng)終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使該信號(hào)有效（高電平），向MODEM請(qǐng)求發(fā)送。它用來控制MODEM是否要進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。

5腳：允許發(fā)送（CTS）—是對(duì)請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)RTS的響應(yīng)信號(hào)。當(dāng)MODEM已準(zhǔn)備好接收終端傳來的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時(shí)，使該信號(hào)有效，通知終端開始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線TXD發(fā)送數(shù)據(jù)。

6腳：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（DSR）—高電平有效。有效時(shí)，表明MODEM處于可以使用的狀態(tài)。

7腳：信號(hào)地線。

20腳：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（DTR）—高電平有效。有效時(shí)，通知MODEM計(jì)算機(jī)已可用。

注：數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）指計(jì)算機(jī)和各種終端。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)2.通用異步接收發(fā)送器UART

把字符的并行代碼轉(zhuǎn)換成串行通信所需格式并發(fā)送出去，同時(shí)能把收到的串行數(shù)據(jù)接收下來，并轉(zhuǎn)換成并行格式，這樣的部件稱為異步接收發(fā)送器，簡(jiǎn)稱UART。PC系列機(jī)中的UART為8250及其各種變型。

從程序員的觀點(diǎn)來看，通信芯片由一系列寄存器所組成，它們對(duì)應(yīng)著一個(gè)端口地址序列。8250UART具有十個(gè)可編程的單字節(jié)寄存器，用于控制并監(jiān)視串行口。這十個(gè)寄存器通過七個(gè)端口地址訪問，情況如下：(1)8250的寄存器第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)3F8h（OUT，3FBh處位7=0）發(fā)送保持寄存器

3F8h（IN，3FBh處位7=0）接收數(shù)據(jù)寄存器

3F8h（OUT，3FBh處位7=1）波特率除數(shù)（低字節(jié)）

3F9h（OUT，3FBh處位7=l）波特率除數(shù)（高字節(jié)）

3F9h（OUT，3FBh處位7=0）中斷允許寄存器

3FAh（IN）中斷標(biāo)識(shí)寄存器

3FBh（OUT）線路控制寄件器

3FCh（OUT）調(diào)制解調(diào)器控制寄存器

3FDh（IN）線路狀態(tài)寄存器

3FEh（IN）調(diào)制解調(diào)器狀態(tài)寄存器第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)

由于3F8H與3F9H是共用端口地址，為了區(qū)分被訪問的寄存器，在訪問兩個(gè)波特率除數(shù)寄存器時(shí)，必須首先設(shè)置3FBh處的線路控制寄存器的D7位為1，而訪問其它寄存器時(shí)則需將這一位置0。

這十個(gè)寄存器的大致作用如下：①發(fā)送保持寄存器：

保存將要傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)。在發(fā)送方CPU將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入這一寄存器。②接收數(shù)據(jù)寄存器：

保存最近接收到的數(shù)據(jù)字節(jié)。在接收方，CPU需要從這一寄存器中取走收到的數(shù)據(jù)。③線路控制寄存器：

主要用于設(shè)置通訊中數(shù)據(jù)格式，在初始化時(shí)也用其D7位區(qū)分復(fù)用地址的端口。④線路狀態(tài)寄存器：

反映通信線路狀態(tài)，供CPU讀出查詢。⑤兩個(gè)波特率除數(shù)寄存器：

存放波特率除數(shù)。⑥中斷允許寄存器：

控制8250是否以中斷方式工作，以及設(shè)置引發(fā)中斷的條件。⑦中斷標(biāo)識(shí)寄存器：標(biāo)記發(fā)生中斷的原因，供CPU查詢。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)⑧調(diào)制解調(diào)器控制寄存器:

這個(gè)寄存器用來設(shè)置對(duì)MODEM的聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)和芯片自檢，但即使不用MODEM，這個(gè)寄存器的其中二個(gè)位也常用。它們是：

D3位：用于中斷控制，為使8250能發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，此位必須置1。

D4位：是供8250本身自檢診斷而設(shè)置的。當(dāng)這位置1時(shí)，8250處于診斷方式，在這種方式下，8250芯片將收、發(fā)端在內(nèi)部連接起來，形成自發(fā)自收的“環(huán)路”。在正常通信時(shí)，此位置0。⑨調(diào)制解調(diào)器狀態(tài)寄存器：

用來檢測(cè)和記錄來自MODEM的聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)及其狀態(tài)的變化第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)(2)初始化串行口

串行口在使用前必須初始化，包括設(shè)置波特率除數(shù)寄存器，設(shè)置線路控制寄存器和設(shè)置中斷允許寄存器。如使用MODEM進(jìn)行通信，還要設(shè)置調(diào)制解調(diào)器控制寄存器。

①波特率除數(shù)：

波特率除數(shù)是一個(gè)數(shù)字，系統(tǒng)時(shí)鐘除以波特率除數(shù)以得到所需的波特率。設(shè)外部時(shí)鐘頻率為f，而8250所要求的波特率為F，則波特率除數(shù)可由以下公式求出：

波特率除數(shù)=f/(F×16)

例如，當(dāng)輸入的時(shí)鐘頻率為1.8432MHZ時(shí)，若要求的波特率為1200，則波特率除為應(yīng)為96。除數(shù)越大，波特率越低。300及以下的波特率所需除數(shù)為雙字節(jié)數(shù)，為此8250芯片需要兩個(gè)存放除數(shù)的寄存器。一些常用波特率所對(duì)應(yīng)的數(shù)值如表7-2所示。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)波特率波特率除數(shù)（高字節(jié)）波特率除數(shù)（低字節(jié)）11004h17h30001h80h60000hC0h120000h60h180000h40h240000h30h360000h20h480000h18h960000h0Ch表7-1常用的波特率除數(shù)值

波特率除數(shù)寄存器總是要首先設(shè)置，因?yàn)橹挥羞@兩個(gè)寄存器要求線路控制寄存器的位7置1。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)②線路控制寄存器各位含義：

位l－0字符長(zhǎng)度：00=5位，01=6位，10=7位，11=8位。

2停止位數(shù)：0=l位，1=1.5位，l=2位。

3奇偶校驗(yàn):1=1位奇偶校驗(yàn)位，0=無奇偶校驗(yàn)位。

4奇偶校驗(yàn)類型：0=奇校驗(yàn)，1=偶校驗(yàn)。

5保持奇偶校驗(yàn)：使得奇偶校驗(yàn)恒為1或0。

0=禁止

1=恒為1（若位3=1且位4=0）

l=恒為0（若位3=l且位4=1）

l=無奇偶校驗(yàn)（若位3=0）

6設(shè)置暫停：輸出空字符串作為發(fā)往遠(yuǎn)程站的信號(hào)。0=禁止，1=暫停。

7轉(zhuǎn)向芯片的其它寄存器端口。

通常位5－7置0，其它位按所要求的通信協(xié)議設(shè)置。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)③中斷允許寄存器各位含義：

位01=當(dāng)接收到數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)中斷。

11=當(dāng)發(fā)送保持寄存器為空時(shí)發(fā)中斷。

21=當(dāng)接收數(shù)據(jù)出錯(cuò)時(shí)發(fā)中斷。

31=當(dāng)調(diào)制解調(diào)器狀態(tài)寄存器狀態(tài)改變時(shí)發(fā)中斷。

4－7未用，恒為0。

8250既可以以查詢方式工作，也可以以中斷方式工作。即使在查詢方式下工作，也應(yīng)設(shè)置中斷允許寄存器（置0），以確保中斷禁止。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)(3)監(jiān)視串行口狀態(tài)

CPU通過查詢8250的線路狀態(tài)寄存器，可以獲取串行口狀態(tài)信息。線路狀態(tài)寄存器各位含義如下：

位01=接收到一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。

11=所接收的數(shù)據(jù)已溢出（以前的字符未及時(shí)取走）。

21=奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤。

31=幀錯(cuò)誤（傳輸未能同步）。

41=暫停檢測(cè)（收到很長(zhǎng)的全“1”字符串，表明其它站請(qǐng)求傳送結(jié)束）。

51=發(fā)送保持寄存器為空。

61=發(fā)送轉(zhuǎn)移寄存器為空。

71=超時(shí)（脫機(jī)）。

在查詢方式通信中，CPU不斷讀取線路狀態(tài)寄存器，以判斷是否可以發(fā)送數(shù)據(jù)或是否收已到數(shù)據(jù)需要取走。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)

3.參考硬件連接圖及程序

硬件連接圖采用圖7-7即可。

參考程序：

在本例中，將通信協(xié)議設(shè)置為：傳輸率1200波特,8位數(shù)據(jù)位,偶校驗(yàn)和1個(gè)停止位。CPU以查詢方式進(jìn)行通訊。在參加通信的雙方均運(yùn)行此程序后，雙方即以全雙工方式工作，每方均可以隨時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)，也可以隨時(shí)接收對(duì)方發(fā)來的數(shù)據(jù)。運(yùn)行時(shí)，在一臺(tái)機(jī)器上鍵入的字符將通過線路發(fā)送給對(duì)方，對(duì)方收下后顯示自己的屏幕上。任一方只要鍵入Ctrl+C鍵即可結(jié)束己方程序的運(yùn)行。程序流程見圖7-8所示。第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)

初始化8250

有錯(cuò)？

讀線路狀態(tài)寄存器

開始已收到數(shù)據(jù)？可以發(fā)送數(shù)據(jù)？顯示出錯(cuò)提示

退出

③

①②

YYNYN

N圖7-7a

主流程圖

第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)退出

接收字符→ALAL內(nèi)為Ctrl-C?顯示該字符AL內(nèi)為回車？

加顯示一個(gè)換行

①

Y

YNN

②

圖7-7b接收模塊流程圖

第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)

退出

發(fā)送此字符

有鍵入字符？

是Ctrl-C鍵？①

③

YNYN

圖7-7

c發(fā)送模塊流程圖

第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)CODE SEGMENT

ASSUMECS：CODE

START：

；以下初始化波特率除數(shù)寄存器

MOV DX，3FBH ；指向線路控制寄存器

MOV AL，80H ；位7置1

OUT DX，AL ；發(fā)送此字節(jié)

MOV DX，3F9H ；指向波特率除數(shù)的最高有效位

MOV AL，0 ；

1200BPS對(duì)應(yīng)的最高有效位

OUT DX，AL ；發(fā)送此字節(jié)

DEC DX ；指向波特率除數(shù)的最低有效位

MOV AL，60H ；1200BPS對(duì)應(yīng)的最低有效位

OUT DX，AL ；發(fā)送此字節(jié) 第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)；以下初始化線路控制寄存器:

MOV AL，1BH ；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8位，1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，偶校驗(yàn)，1個(gè)停止位

MOV DX，3FBH ；指向線路控制寄存器

OUT DX，AL ；發(fā)送此字節(jié)

；以下初始化中斷允許寄存器

MOV DX，3F9H ；指向中斷允許寄存器

MOV AL，0 ；禁止所有中斷

OUT DX，AL ；發(fā)送字節(jié)第7章輸入/輸出程序設(shè)計(jì)READ：

；線路狀態(tài)檢測(cè)循環(huán)

MOV DX，3FDH ；指向線路狀態(tài)寄存器

IN AL，DX ；取狀態(tài)字節(jié)

TEST AL，1EH ；檢查錯(cuò)誤

JNZ ERROR ；若出錯(cuò)則轉(zhuǎn)錯(cuò)誤處理例程

TEST AL，01H ；測(cè)試是否已收到數(shù)據(jù)

JNZ RECEIVE ；轉(zhuǎn)接收例程

TEST AL，20H ；測(cè)試是否可以發(fā)送字符

JNZ SEND ；若是轉(zhuǎn)發(fā)送例程

JMP R