优点：通道需要传送数据时就向CPU发出中断请 求信号，实时性比程序查询方式好。
缺点：CPU内部需要有一些线路来控制；每次执 行“中断处理程序”，都要保护断点、恢复断点， 浪费了很多不必要的CPU时间。
应用：一般较适合于过程通道传送少量数据的场合。
4.1.3 CPU对过程通道的控制方式
3 直接存储器存取(DMA)方式
优点：无需专门的I/O指令，简化了指令系统的设 计，并能省去相应的I/O操作的对外引线，而且 CPU可直接对I/O数据进行算术和逻辑运算，指令 丰富。
不足：I/O端口地址占用了一部分存储器空间；另 外访问内存的指令长度一般比专用的I/O指令长， 因而取指周期较长，又多占了指令字节。
应用：采用这种方式的CPU主要有Intel 8031和 Intel 80196系列单片机等。
1 程序查询方式
特点：传送前必须查询I/O通道的状态，准备就绪则 传送，反之则等待。 优点：能保证主机与输入输出通道之间协调工作， 硬件线路简单，程序容易实现 。
缺点：需要重复查询输入输出通道是否“准备就绪”， 从而浪费了CPU的时间。
4.1.3 CPU对过程通道的控制方式
2 中断控制方式
特点：CPU与I/0通道处于异步工作方式。当 CPU与 I/O通道需要传送数据时，过程通道做好 准备后，主动向CPU请求中断,CPU响应这一请求， 并暂停正在运行的程序。
考虑到放大器反相端为虚地，故：
I Rfb I OUT
选取 Rfb = R ，可以得到：
VOUT
IRF Rf
(D3
23
D2
22
D1
21
D0
20
)
VREF 24
对于n位 D/A 转换器，它的输出电压VOUT与输入二进制数
⑵工作时序；
⑶带负载能力。
4.2 模拟量输出通道
引言
模拟量输出通道的任务--把计算机处理后的数字 量信号转换成模拟量电压或电流信号，去驱动相
应的执行器，从而达到控制的目的;
模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成--
PC
一般是由接接口电路、D数/A/模转换器V/(I 简称D/通A或道1 DAC)和口电压/电流变换器等;
应用：典型的微处理器Z80和80X86，分别有存储 器访问和I/O访问的指令及相应的控制信号。
4.1.3 CPU对过程通道的控制方式
问题的产生：计算机的外围设备及过程通道种类 繁多，它们的传送速率又不相同，因此输入输出将 产生复杂的定时问题，也就是CPU采用什么控制方 式向过程通道输入和输出数据。
4.1.2 过程通道的编址方式
1 过程通道与存储器统一编址方式
特点：又称存储器映像方式，它从存储器空间划出 一部分地址空间给过程通道，把过程通道的端口当 作存储单元一样进行访问，对I/O端口进行输入输 出操作跟对存储单元进行读写操作方式相同，只是 地址不同。
4.1.2 过程通道的编址方式
1 过程通道与存储器统一编址方式
I1
I2 2
21
VREF 24 R
由于开关 BS3 BS0 的状态是受要转换的二进制数 D3、 D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。因此，可以得到 通式：
IOUT D3 I3 D2 I2 D1 I1 D0 I0
I OUT
(D3
23
D2
22
D1 21
D0
20 ) VREF 24 R
总 模拟量输电出通道构成特点：一路输出对应一个
线
D/A转换路器；兼有信号保持作用，即把主机在上 一时刻对执行机构的D控/A制作用维V持/I 到下一个通输道n出
时刻 。
4.2 模拟量输出通道
4.2.1 D/A转换器
D/A转换器是一种把数字量转换成模拟量的电子器件。
1 D/DA3 转换器D2的数工字量作输D入原1 理 D0
VREF
B
VREF 2Rn
R fb R
R
R
R--2R电 阻 网 络
链接动画
图 3-2 D/A 转 换 器 原 理 框 图
假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、 BS0全部与“1”端相连。根据电流定律，有：
I3
VREF 2R
23
VREF 24 R
I2
I3 2
22
VRE F 24 R
IRfb Rfb
⑴原理框图：
IOUT -
VOUT
位切⑵换 转1换过0程：1 虚地0 、电1 流分0 配1、电0流流向；+
A 运算放大器
开关
⑶转换B公S3式： BS2
BS1
BS0
Vout
(
I3
D2nR1
2n1
I2
2RDn2
2n22RL
I1
I0
D21R
21
2DR0
20
)
VREF 2n
R fb R
基准 电压
4.1.4 过程通道接口设计应考虑的问题
1 接口电路的基本任务
过程通道与CPU的桥梁 ⑴ 控制信息的传递路径； ⑵ 控制信息传送的顺序；
2：指系统的许多相关部件或功能块在同一门控 信号作用下完成要求的操作。
异步触发：指各相关部件或功能块不需在同一信号控制 下完成自己的操作，但一般需要按一定的顺序进行。
4.1.2 过程通道的编址方式
2 过程通道与存储器独立编址方式
特点：将过程通道的端口地址单独编址，有自己独 立的过程通道地址空间，而不是占用存储器地址空 间。在过程通道地址空间中，每一个过程通道的端 口有一个唯一对应的过程通道的端口地址。 控制：要求有专用的I/O指令(IN及OUT指令)用于 CPU与过程通道端口之间的数据传输。地址总线配 合存储器操作信号实现存储器的访问控制，而地址 总线与I/O操作信号配合则可访问过程通道。
特点：完全由硬件完成输入输出操作，I/O通道和 存储器之间不通过CPU而直接进行数据交换。
优点：速度快，数据传送速度只受存储器存取时 间的限制。 缺点：需要一个专用的芯片——DMA控制器来加 以控制、管理，硬件连接也稍显复杂一些。
所谓“可编程接口”就是 指其功能可由程序指令(接口 芯片功能设定的初始化程序) 设定接口芯片的功能。
第四章 过程输入、输出通道
本章主要内容
1、过程输入输出通道的控制方式 2、模拟量输出通道 3、模拟量输入通道 4、数字量输入输出通道 5、量化误差与字长选择 6、数据预处理
4.1 过程输入输出通道的控制方式
4.1.1 通道与CPU交换的信息类型
(1)数据信息 (2)状态信息 (3)控制信息