基于8051单片机的外部设备交换信息的三种数据传输方式解析

单片机CPU与外部设备交换信息通常有如下几种方式：无条件传送方式，查询传送方式和中断传送方式。我们以单片机与微型打印机接口为例讲述这三种方式。假定用户要打印三个数据，这三个数据保存在单片机的内部数据存储器10H,11H,和12H中，8051用并口P2与微型打印机的并行数据口DB进行数据交换。

（1）无条件传送方式

这种数据传送方式中没有联络信号，即CPU总是认为打印机在如何时候都是处于“准备好”的状态。这种传送方式中只需要在程序中加入数据送往P2的指令，数据传送便可以实现。但这种数据传送方式有一个致命弱点，数据易丢失，这是因为CPU的速度相当快，而打印机的速度相对来说较慢，其结果是在打印机打印一个数据的时间内，CPU已送来了多个数据。

（2）查询传送方式

查询传送也称条件传送是，在这种传送方式中，无论是输入还是输出，都是以计算机为主动一方。为了数据传送的正确性，计算机在传送数据之前，要首先查询外部设备是否已处于“准备好”状态；对于输出操作，则要知道外设是否已把上一次计算机输出的数据处理完毕。只有通过查询，确信外设已处于“准备好”的状态，计算机才能发出访问外设的指令，实现数据交换。状态信息一般只需要一位二进制码表示“准备好”和“未准备好”两种状态，所以，在接口中只用一个D触发器就可用来保存和产生状态信息。例如，“准备好”有D触发器Q=1表示；“没准备好”用Q=0表示.查询方式过程：查询，即读“准备好”引脚，若该引脚为“准备好”状态，则进行数据传送，若引脚为“未准备好”状态，则继续查询，直到该引脚为“准备好”状态，再进行数据传送。

在我们这个例子中可以在打印机上增加一条名为BUSY的引脚，打印机开始打印一个数据前，使该引脚为高电平，打印完一个数据后，使该引脚为低电 ，该引脚的初始化为0。我们将该引脚与单片机的引脚INT0相连，单片机每发送一个数据前，都查询该引脚状态是否为0，若为0，则发送数据。否则，就继续查询，直到该引脚为0时，再发送数据，请看例子：

上电后打印机的BUSY引脚为0。

单片机运行第一条指令，设置打印缓冲区起点。

单片机运行第二条指令，设置打印字节。

单片机运行第三条指令，读入打印机BUSY引脚的状态，判断该状态是否为0。为0，则发送第一个数据，打印机设置BUSY引脚为0，开始打印。

单片机运行下一个指令，打印缓冲区加1，使下一次能发送第二个数据。判断数据是否已经发完，未发完，准备发送下一个数据，读打印机引脚BUSY的状态 。

引脚BUSY状态为1，继续查询。

引脚BUSY状态为0，发送第二个数据，打印缓冲区加1，使下一次能发送第三个数据，判断数据是否已经发完，未发完，准备发送下一个数据，打印缓冲区加1，判断数据是否已经发完。三个数据都发送完，程序结束。

可以看出，这种方式的缺点是需要有一个等待的过程，特别是在连续进行数据传送时，由于外设工作速度比CPU慢得多，所以CPU在完成一次数据传送后要等待很长的时间才能进行下一次传送。在等待过程中，CPU不能进行其他操作，所以效率比较低，提高CPU效率的一个有效方式是采用中断方式。

（3）中断方式

刚才我们讲到，无条件传送方式不可靠，查询传送方式太浪费CPU的时间。

为了解决这个问题，单片机设置了另一个传送方式—中断方式。所谓中断，就是指中央处理器CPU正在处理某件事情的时候，外部发生某一事件，请求CPU迅速去处理，于是，CPU暂时中断当前的工作，转入处理所发生的事件；中断服务处理以后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。实现这种功能的部件称为中断系统，产生中断的请求源称为中断源。