IO数据传送控制方式分哪几类

自动化设备对io方法(一)自动化设备对IO引言随着科技的不断发展，自动化设备在各个行业中得到了广泛的应用。

其中之一就是自动化设备对IO（Input/output 输入输出）的控制。

本文将详细介绍自动化设备对IO的各种方法。

方法一：传统IO控制方式•串行通信方式：通过串行通信协议，将自动化设备与IO连接起来，实现数据的传输和控制。

常见的串行通信协议有RS232、RS485等。

•并行通信方式：通过并行通信协议，将自动化设备与IO连接起来，实现数据的传输和控制。

常见的并行通信协议有GPIO、ISA等。

方法二：现代IO控制方式•以太网通信方式：通过以太网通信协议，将自动化设备与IO连接起来，实现数据的传输和控制。

常见的以太网通信协议有TCP/IP、Modbus TCP等。

•无线通信方式：通过无线通信协议，将自动化设备与IO连接起来，实现数据的传输和控制。

常见的无线通信协议有Wi-Fi、蓝牙等。

方法三：云端控制方式•云端控制：将自动化设备通过网络连接到云端平台，实现对IO 的控制和监测。

通过云端平台，用户可以远程监控和管理自动化设备的IO状态。

方法四：物联网控制方式•物联网控制：将自动化设备通过物联网技术连接到互联网，实现对IO的控制和监测。

物联网技术可以实现设备之间的互联互通，提供更加智能化的IO控制方案。

方法五：可编程控制器（PLC）方式•PLC控制方式：使用可编程控制器（PLC）控制自动化设备的IO。

PLC可以根据预先编写的程序对IO进行逻辑控制，实现各种复杂的控制任务。

结论自动化设备对IO的控制有多种方法可选，传统的串行和并行通信方式，现代的以太网和无线通信方式，云端和物联网控制方式，以及可编程控制器（PLC）方式。

根据实际需求和场景选择适合的控制方式，可以实现高效、准确的自动化设备控制。

方法一：传统IO控制方式串行通信方式•RS232：通过串行通信协议RS232连接自动化设备与IO，实现数据传输和控制。

计算机组成原理——IO接⼝以及IO设备数据传送控制⽅式接⼝可以看作是两个部件之间交接的部分。

硬件与硬件之间有接⼝，硬件与软件之间有接⼝，软件与软件之间也有接⼝。

这⾥我们所说的I/O接⼝，⼀边连接着主机，⼀边连接着外设。

I/O接⼝的功能I/O接⼝的基本结构CPU和外设之间通常传递的信息：数据、状态、控制。

组成:寄存器组、控制逻辑电路、主机与接⼝和接⼝与I/O设备之间的信号联接线、数据地址线、控制状态信号线。

其实中间红框内的部分就是对应到电路板上的插⼝，⼜分为内部接⼝和外部接⼝两种。

内部接⼝：与系统总线相连，实质上是与内存、CPU相连。

数据的传输⽅式也只能是并⾏传输。

外部接⼝：通过接⼝电缆与外设相连，外部接⼝的数据传输可能是串⾏⽅式，因此I/O接⼝需具有串并转换功能。

接⼝与端⼝接⼝就是I/O接⼝，端⼝实质接⼝电路中可以被CPU访问的寄存器。

I/O端⼝及其编址为了便于CPU对I/O设备进⾏寻址和选择，必须给众多的I/O设备进⾏编址，也就是说给每⼀台设备规定⼀些地址码，称之为设备号或端⼝地址。

统⼀编址：与存储器共⽤地址，⽤访存指令访问I/O设备。

独⽴编址：单独使⽤⼀套地址，有专门的I/O指令。

接⼝类型I/O设备数据传送控制⽅式1.程序直接控制传送⽅式⼜叫查询⽅式。

是完全通过程序来控制主机和外围设备之间的信息传送。

通常的办法是在⽤户的程序中安排⼀段由输⼊输出指令和其他指令所组成的程序段直接控制外围设备的⼯作。

也就是说CPU要不断地查询外围设备的⼯作状态，⼀旦外围设备“准备好”或“不忙”，即可进⾏数据的传送。

该⽅法是主机与外设之间进⾏数据交换的最简单、最基本的控制⽅法。

⽆条件传送：只有在外设总处于准备好状态程序查询⽅式优点：较好协调主机与外设之间的时间差异，所⽤硬件少。

缺点：主机与外设只能串⾏⼯作，主机⼀个时间段只能与⼀个外设进⾏通讯，CPU效率低。

程序查询⽅式接⼝结构：⼀次只能查询⼀个字的原因？在这种传送⽅式下，外部数据是要存到CPU寄存器中的，故需要⼀个字。

一、程序（直接）控制I/O方式
（一）、无条件传送方式
所谓“无条件传送方式”是指可以在需要的时刻让CPU直接与外设进行输入输出操作，也即CPU仅需要通过I/O指令即可由接口获取外设数据或为外设提供数据。

这种方式的实现很简单，硬件上只需要提供CPU与外设连接的数据端口，而软件上则只提供相应的输入或输出指令即可。

2. 多外设的查询控制
在微机系统中，希望以查询方式与微机进行信息交换的外设可能有多个。

查询方式是一种同步机制，它以轮询的方式依次对各个外设进行服务。

轮询的顺序确定了外设的优先级，而轮询的顺序又是根据外设的重要性确定。

通常是相对重要的和速度快的外设先被查询、服务，而相对不重要的和速度慢的外设后被查询、服务。

输入输出技术DAOUT: MOV AX, 0D200H
MOV DS,AX
MOV BX，0 ；初始化内存首地址
MOV CX，1000 ；初始化计数器
MOV DX，02F9H
MOV AL，01H
OUT DX，AL ；初始化选通信号
NEXT: MOV DX，02FAH
WAT：IN AL，DX
AND AL,80H
JNZ WAT ；状态查询环
MOV DX，02F8H
MOV AL，
OUT DX，AL ；数据输出
MOV DX，02F9H
MOV AL，00H
OUT DX，AL
CALL DLY100μs ；DLY100μs为100μs的延迟子程序 MOV AL，01H
OUT DX，AL ；产生选通信号
INC BX ；修改内存指针
LOOP NEXT ；输出次数的循环控制。

I/O设备与主机数据传送方式有哪几种I/O设备与主机数据传送方式有哪几种一、轮询方式对I/O设备的程序轮询的方式，是早期的计算机系统对I/O 设备的一种管理方式。

它定时对各种设备轮流询问一遍有无处理要求。

轮流询问之后，有要求的，则加以处理。

在处理I/O设备的要求之后，处理机返回继续工作。

尽管轮询需要时间，但轮询不比I/O设备的速度要快得多，所以一般不会发生不能及时处理的问题。

当然，再快的处理机，能处理的输入输出设备的数量也是有一定限度的。

而且，程序轮询毕竟占据了CPU相当一部分处理时间，因此程序轮询是一种效率较低的方式，在现代计算机系统中已很少应用。

二、程序控制方式程序控制方式是指在程序控制下进行信息传送的方式。

1.无条件传送方式：如果计算机能够确信一个外设已经准备就绪，那就不必查询外设的状态而可直接进行信息传输。

2.条件传送方式：也称为查询方式。

CPU通过执行程序不断读取并测试外设的状态，如果外设处于准备好状态或者空闲状态，则CPU执行输入/输出指令与外设交换信息。

I/O操作在一段程序的控制下进行。

一般由I/O指令选中并启动相应的设备。

此后，主机就查询设备的状态，若外设未准备好，CPU就等待，若已准备好，则进行数据传送。

特点：⑴简单省硬件⑵CPU效率低（工作：ns，等待ms）⑶不能响应设备提出的随机请求（每步操作须通过I/O管理，现一般较少使用，只在一些特殊场合使用，以求它的简单。

三、中断方式处理器的高速和输入输出设备的低速是一对矛盾，是设备管理要解决的一个重要问题。

为了提高整体效率，减少在程序直接控制方式中CPU之间的数据传送，是很必要的。

在I/O设备中断方式下，中央处理器与I/O设备之间数据的传输步骤如下：⑴在某个进程需要数据时，发出指令启动输入输出设备准备数据⑵在进程发出指令启动设备之后，该进程放弃处理器，等待相关I/O操作完成。

此时，进程调度程序会调度其他就绪进程使用处理器。

⑶当I/O操作完成时，输入输出设备控制器通过中断请求线向处理器发出中断信号，处理器收到中断信号之后，转向预先设计好的中断处理程序，对数据传送工作进行相应的处理。

第七章输入输出系统第一节基本的输入输出方式一、外围设备的寻址1．统一编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等与内存单元一样看待，将它们和内存单元联合在一起编排地址，用访问内存的指令来访问输入输出设备接口的某个寄存器，从而实现数据的输入输出。

2．单独编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器单独编排地址，用专门的控制信号进行输入输出操作。

3．CPU与外围设备进行通信有三种类型：（1）CPU向外围设备发出操作控制命令。

（2）外围设备向CPU提供状态信息。

（3）数据在CPU与外围设备之间的传递。

历年真题1．对外设统一编址是指给每个外设设置一个地址码。

（2002年）【分析】CPU与外设之间的信息传送是通过硬件接口来实现的，各种外设的硬件接口上又都包含有多个寄存器，如控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等。

统一编址是将外设接口上的各种寄存器等同于内存储器的存储单元，通过使用访问内存单元的指令来访问外设接口上的各个寄存器，这样就可以使用访存指令来访问外设，输入输出操作简单，程序设计比较简便。

由于外设接口上的寄存器种类和数量通常不止一个，所以一个外设至少对应一个以上的内存地址。

【答案】对外设统一编址是将外设接口上的寄存器等同内存单元，给每个外设设置至少一个地址码。

二、外围设备的定时1．外围设备的定时方式有异步传输方式和同步定时方式两种。

2．实现输入输出数据传输的方式主要有：程序控制方式、直接存储访问（DMA）方式、通道方式。

程序控制方式又可分为程序查询方式和中断方式两种。

历年真题1．对I/O数据传送的控制方式，可分为程序中断控制方式和独立编址传送控制方式两种。

（2001年）【分析】对1/O数据传送的控制方式，可分为程序直接控制方式、程序中断控制方式、DMA控制方式、通道控制方式等。

程序中断控制方式只是其中的一种方法，独立编址是指对1/O设备的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等单独进行地址编排，使用专门的指令对其进行操作，可用在各种数据传送的控制方式中。

IO（输入输出）控制方式/cpp/html/2631.html2015设备管理的主要任务之一是控制设备和内存或处理机之间的数据传送，外围设备和内存之间的输入/输出控制方式有四种，下面分别介绍。

程序直接控制方式如图5-1(a)所示，计算机从外部设备读取数据到存储器，每次读一个字的数据。

对读入的每个字，CPU需要对外设状态进行循环检查，直到确定该字已经在I/O控制器的数据寄存器中。

在程序直接控制方式中，由于CPU的高速性和I/O设备的低速性，致使CPU的绝大部分时间都处于等待I/O设备完成数据I/O的循环测试中，造成了CPU 资源的极大浪费。

在该方式中，CPU之所以要不断地测试I/O设备的状态，就是因为在CPU中没有釆用中断机构，使I/O设备无法向CPU 报告它已完成了一个字符的输入操作。

程序直接控制方式虽然简单易于实现，但是其缺点也是显而易见的，由于cpu和I/O设备只能串行工作，导致CPU的利用率相当低。

中断驱动方式中断驱动方式的思想是，允许I/O设备主动打断CPU的运行并请求服务，从而“解放”CPU，使得其向I/O控制器发送读命令后可以继续做其他有用的工作。

如图5-1(b)所示，我们从I/O控制器和CPU 两个角度分别来看中断驱动方式的工作过程：从I/O控制器的角度来看，I/O控制器从CPU接收一个读命令，然后从外围设备读数据。

一旦数据读入到该I/O控制器的数据寄存器，便通过控制线给CPU发出一个中断信号，表示数据已准备好，然后等待CPU请求该数据。

I/O控制器收到CPU发出的取数据请求后，将数据放到数据总线上，传到CPU的寄存器中。

至此，本次I/O操作完成，I/O控制器又可幵始下一次I/O操作。

图5-1 I/O控制方式从CPU的角度来看，CPU发出读命令，然后保存当前运行程序的上下文（现场，包括程序计数器及处理机寄存器），转去执行其他程序。

在每个指令周期的末尾，CPU检查中断。

当有来自I/O控制器的中断时，CPU保存当前正在运行程序的上下文，转去执行中断处理程序处理该中断。

【1】二、填空题（每空1分，共30分）1．一个完整的微机系统由硬件和软件两大部分组成。

2．8051 的引脚RST是IN脚(IN脚还是OUT脚)，当其端出现高电平时,8051进入复位状态。

8051一直维持这个值，直到RST脚收到低电平，8051才脱离复位状态，进入程序运行状态，从ROM 0000 H单元开始取指令并翻译和执行。

3．半导体存储器分成两大类：RAM ROM，其中RAM 具有易失性，常用于存储临时性数据。

4．求十进制数-102的补码（以2位16进制数表示），该补码为9AH 。

5．PC存放_CPU将要执行的指令所在的ROM单元的地址,具有自动加1特性。

在8051中决定程序执行顺序的是PC还是DPTR PC ？它是16位？不是（是，不是）SFG？6．123= 01010010 B= 52 H。

7．8051内部有 4 个并行口，P0口直接作输出口时，必须外接上拉电阻；并行口作输入口时，必须先将口锁存器置1 ，才能读入外设的状态。

8．MCS-51的堆栈只可设置在内RAM低128B区，其最大容量为128B ，存取数据的原则是先进后出。

堆栈寄存器SP是8 位寄存器，存放堆栈栈顶的地址。

9．中断处理的全过程分为以下3个段：中断请求、中断响应、中断服务。

10．定时和计数都是对脉冲进行计数，定时与计数的区别是定时是对周期已知的脉冲计数；计数是对周期未知的脉冲计数【2】。

一、填空题(每空格1分，共10分)1.MCS—51布尔处理机的存储空间是_______。

2.P2口通常用作_______，也可以作通用的I/O口使用。

3.若由程序设定RS1、RS0=01，则工作寄存器R0～R7的直接地址为______。

4.8051的堆栈区一般开辟在_______。

5.所谓寻址，其实质就是_______。

6.存储器映象是_______。

7.定时器中断请求发生在_______。

8.中断响应时间是指______。

9.通过CPU对I/O状态的测试，只有I/O已准备好时才能进行I/O传送，这种传送方式称为_______。

输⼊输出设备（2）IO设备与主机信息传送的控制⽅式
IO设备与主机信息传送的控制⽅式
1.程序查询⽅式（串⾏⽅式）
流程图：
最关键的部分在于CPU读取IO状态，如果IO设备状态为未准备就绪，CPU就将反复读状态，直到IO准备就绪。

由于IO设备的速度远远低于CPU速度，采⽤这种⽅式会导致CPU效率很低。

2.程序中断⽅式
IO设备准备数据的过程中，CPU不查询IO设备状态；当IO设备准备好后，CPU中断服务程序（保护现场）进⾏数据传输，数据传输往后返回原来的中断的程序（恢复现场）
这样的控制⽅式避免了踏步等待现象。

3.DMA⽅式
主存和 I/O 之间有⼀条直接数据通道：前两种⽅式数据在主存和IO传输都需要CPU作为中间媒介，DMA⽅式避开了CPU
不中断现⾏程序
周期挪⽤（周期窃取）：这个窃取指的是，在传输周期内，CPU⽆总线控制权，但可以执⾏预存的指令
CPU 和 I/O 并⾏⼯作
三种⽅式传输⽅式的⽐较
1.程序查询⽅式
2.程序中断⽅式
3.DMA⽅式
总结：
程序中断⽅式⽐程序查询⽅式进步的⼀点在于，避开了IO设备的数据准备阶段，但仍然需要CPU参与IO设备与内存的数据传输DMA⽅式由于主存和IO设备之间存在⼀条数据传输通道，将CPU从数据传输中解放出来，使得CPU和IO能并⾏⼯作。