淺談8051單片機(jī)進(jìn)行外部數(shù)據(jù)交換的3種方式

單片機(jī)CPU與外部設(shè)備交換信息通常有如下幾種方式：無條件傳送方式，查詢傳送方式和中斷傳送方式。我們以單片機(jī)與微型打印機(jī)接口為例講述這三種方式。假定用戶要打印三個(gè)數(shù)據(jù)，這三個(gè)數(shù)據(jù)保存在單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器10H,11H,和12H中，8051用并口P2與微型打印機(jī)的并行數(shù)據(jù)口DB進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（1）無條件傳送方式

這種數(shù)據(jù)傳送方式中沒有聯(lián)絡(luò)信號(hào)，即CPU總是認(rèn)為打印機(jī)在如何時(shí)候都是處于“準(zhǔn)備好”的狀態(tài)。這種傳送方式中只需要在程序中加入數(shù)據(jù)送往P2的指令，數(shù)據(jù)傳送便可以實(shí)現(xiàn)。但這種數(shù)據(jù)傳送方式有一個(gè)致命弱點(diǎn)，數(shù)據(jù)易丟失，這是因?yàn)镃PU的速度相當(dāng)快，而打印機(jī)的速度相對(duì)來說較慢，其結(jié)果是在打印機(jī)打印一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)間內(nèi)，CPU已送來了多個(gè)數(shù)據(jù)。

（2）查詢傳送方式

查詢傳送也稱條件傳送是，在這種傳送方式中，無論是輸入還是輸出，都是以計(jì)算機(jī)為主動(dòng)一方。為了數(shù)據(jù)傳送的正確性，計(jì)算機(jī)在傳送數(shù)據(jù)之前，要首先查詢外部設(shè)備是否已處于“準(zhǔn)備好”狀態(tài)；對(duì)于輸出操作，則要知道外設(shè)是否已把上一次計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)處理完畢。只有通過查詢，確信外設(shè)已處于“準(zhǔn)備好”的狀態(tài)，計(jì)算機(jī)才能發(fā)出訪問外設(shè)的指令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。狀態(tài)信息一般只需要一位二進(jìn)制碼表示“準(zhǔn)備好”和“未準(zhǔn)備好”兩種狀態(tài)，所以，在接口中只用一個(gè)D觸發(fā)器就可用來保存和產(chǎn)生狀態(tài)信息。例如，“準(zhǔn)備好”有D觸發(fā)器Q=1表示；“沒準(zhǔn)備好”用Q=0表示.查詢方式過程：查詢，即讀“準(zhǔn)備好”引腳，若該引腳為“準(zhǔn)備好”狀態(tài)，則進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，若引腳為“未準(zhǔn)備好”狀態(tài)，則繼續(xù)查詢，直到該引腳為“準(zhǔn)備好”狀態(tài)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

在我們這個(gè)例子中可以在打印機(jī)上增加一條名為BUSY的引腳，打印機(jī)開始打印一個(gè)數(shù)據(jù)前，使該引腳為高電平，打印完一個(gè)數(shù)據(jù)后，使該引腳為低電 ，該引腳的初始化為0。我們將該引腳與單片機(jī)的引腳INT0相連，單片機(jī)每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)前，都查詢?cè)撘_狀態(tài)是否為0，若為0，則發(fā)送數(shù)據(jù)。否則，就繼續(xù)查詢，直到該引腳為0時(shí)，再發(fā)送數(shù)據(jù)，請(qǐng)看例子：

上電后打印機(jī)的BUSY引腳為0。

單片機(jī)運(yùn)行第一條指令，設(shè)置打印緩沖區(qū)起點(diǎn)。

單片機(jī)運(yùn)行第二條指令，設(shè)置打印字節(jié)。

單片機(jī)運(yùn)行第三條指令，讀入打印機(jī)BUSY引腳的狀態(tài)，判斷該狀態(tài)是否為0。為0，則發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)，打印機(jī)設(shè)置BUSY引腳為0，開始打印。

單片機(jī)運(yùn)行下一個(gè)指令，打印緩沖區(qū)加1，使下一次能發(fā)送第二個(gè)數(shù)據(jù)。判斷數(shù)據(jù)是否已經(jīng)發(fā)完，未發(fā)完，準(zhǔn)備發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)，讀打印機(jī)引腳BUSY的狀態(tài) 。

引腳BUSY狀態(tài)為1，繼續(xù)查詢。

引腳BUSY狀態(tài)為0，發(fā)送第二個(gè)數(shù)據(jù)，打印緩沖區(qū)加1，使下一次能發(fā)送第三個(gè)數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)是否已經(jīng)發(fā)完，未發(fā)完，準(zhǔn)備發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)，打印緩沖區(qū)加1，判斷數(shù)據(jù)是否已經(jīng)發(fā)完。三個(gè)數(shù)據(jù)都發(fā)送完，程序結(jié)束。

可以看出，這種方式的缺點(diǎn)是需要有一個(gè)等待的過程，特別是在連續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，由于外設(shè)工作速度比CPU慢得多，所以CPU在完成一次數(shù)據(jù)傳送后要等待很長(zhǎng)的時(shí)間才能進(jìn)行下一次傳送。在等待過程中，CPU不能進(jìn)行其他操作，所以效率比較低，提高CPU效率的一個(gè)有效方式是采用中斷方式。

（3）中斷方式

剛才我們講到，無條件傳送方式不可靠，查詢傳送方式太浪費(fèi)CPU的時(shí)間。

為了解決這個(gè)問題，單片機(jī)設(shè)置了另一個(gè)傳送方式—中斷方式。所謂中斷，就是指中央處理器CPU正在處理某件事情的時(shí)候，外部發(fā)生某一事件，請(qǐng)求CPU迅速去處理，于是，CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)入處理所發(fā)生的事件；中斷服務(wù)處理以后，再回到原來被中斷的地方，繼續(xù)原來的工作，這樣的過程稱為中斷。實(shí)現(xiàn)這種功能的部件稱為中斷系統(tǒng)，產(chǎn)生中斷的請(qǐng)求源稱為中斷源。