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数据采集控制卡编程的基本知识

来源:机房360 作者:GOCN编辑 更新时间:2013-1-5 18:44:21

摘要:数据采集控制卡编程的基本知识,硬件地址(Address),寄存器,接口的控制方式。

  l硬件地址(Address)

  计算机开始运作后,所有的资料必须在内存上进行运算, CPU欲对内存进行操作时,必须要有地址才行,而数据采集卡是通过计算机的I/O口来控制的,中央处理单元(CPU)对于所有的设备必须要有一定的方式才能存取其内容,计算机中的设备也必须要有一个地址(Ad-dress),才能使信息交换得以进行,而且每一个设备所给的地址一定是独一无二,否则将使得 信息传递错误。每个νo口各自都有一个独立的νo存储空间以免相互之间发生地址冲突,计算机中的部分Address是开放的,并不特别指定给哪一种设备使用,用户自行决定所使用的卡Address,例如PCL-818HD/HG/L使用32个连续的I/O地址空间(当FIFO使能时)或使用16连 续的I/O地址空间(当FIFO关闭时),地址的选择可通过面板上的6位DIP开关SW1的设置来设定。PCL-818HD/HG/L的有效地址范围是000到3FO(十六进制),初始默认地址为300,您可以根据系统的资源占用情况,给PCL-818HD/HG/L分配正确的地址。指定适配卡所使用的地址时,还要特别注意到该地址是否已经被其他的设备所占用,如果两个设备占用了同一个地址的话,将使得信息的传送出现问题。

  ISA卡地址由00000H ~0FFFFH一共有65536个输出/人的地址可以使用,扣掉了系统主板 所保留使用的0000H~01FFH,0200H~03FFH可以由用户自行规划,从中找出一个还没有被使用的空间来作卡的地址。PCI接口的卡,则可以突破最高03FFH地址的限制。

  2.寄存器

  寄存器位于中央处理器(CPU)的芯片(Chip)中,暂时而快速存取的记忆存储空间,帮助CPU执行算术、逻辑或转移运算,只存储处理过程中的资料或是指令,之后再把资料或指令送回随机存取内存(RAM),这是计算机运作时最常使用的。

  (1)数据输入/输出缓冲寄存器。数据输入/输出缓冲寄存器的作用是将外设送来的数据暂时存放以供CPU取用,或者是存放CPU送往外设的数据。它可以在高速工作的CPU和不同速率工作的外设之间起协调缓冲作用,以保证两者之间的速率匹配。

  (2)控制寄存器。控制寄存器用来存放CPU发出的控制命令(即控制字)和其他信息。

  用这些控制命令可对接口电路的工作方式和功能进行控制,这是因为接口芯片功能较强,有若干种工作方式,且可由CPU通过控制字进行控制,以满足不同接口功能需要。

  3)状态寄存器。状态寄存器是用来保存外设各种状态信息的寄存器,内容由CPU读取 后即可知设备的工作状态,如"忙"、"闲"等。

  以上3种寄存器是接口电路中最主要的部分,但为了保证接口正确地传送数据,接口电路还必须包括数据总线相地址缓冲器,地址译码器,内部控制电路及中断控制电路。数据总线相地址缓冲器是用来实现接口芯片内部总线与CPU的总线之间的连接的。地址译码器的接口芯片中有许多寄存器,为了进行区分,每一个寄存器必须分配一个端口地址。地址译码器的用途就是对输入地址进行译码,以指出是对芯片内某个具体寄存器的操作。内部控制电路及中断控制电路,产生一些接口芯片内部的控制信号、中断请求信号以及系统的控制和应答信号等。

  3.接口的控制方式

  CPU通过接口对外设控制实现信息传输的方式有几种。

  (1)程序查询方式。在这种方式CPU通过I/O指令询问指定外设当前的状念,如果外设准备就绪则进行数据的输入或输出,否则CPU等待,循环查询。这种方式的优点是结构简单,只需要少量的硬件电路即可,缺点是由于CPU的速率远远高于外设,因此通常处于等待状态,工作效率很低。

  (2)中断处理方式。在这种方式下. CPU不再被动等待,而是可以执行其他程序。一旦 外设的数据准备就绪就可以向CPU提出中断服务请求. CPU如果响应该请求,便暂时停止当前程序的执行,转去执行与该请求对应的服务程序,完成后再继续执行原来被中断的程序。中断处理方式的优点是显而易见的,它不但为CPU省去了查询外设状态和等待外设就绪所花费的时间,提高了CPU的工作效率,还满足了外设的实时要求,但需要为每个I/O设备分配一个中断请求号和编写相应的中断服务程序,此外还需要一个中断控制器ClIO接口芯片〉管理设备提出的中断请求,例如设置中断屏蔽、中断请求优先级等。此外,中断处理方式的缺点是每传送一个字符都要进行一次中断,在中断处理程序中还需保留和恢复现场以便能继续原程序的运行,工作量较大。如果需要大量数据交换,系统的性能会很低。

  由于计算机的部分中断号码的使用是重复的,在使用ISA卡的情形下,这种情形是不允许的,在使用PCI卡的情形下,中断是可以共享的。只要是使用PCI接口的卡片,在引发中断的同时,都可以正确地得到应有的通知,而不必担心中断是否会被其他的设备夺去,这是因为PCI接口芯片在处理的关系。

  ISA卡在取得中断信号后,并不会马上释放此中断信号;而PCI卡取得中断信号后,马上 将中断信号释放,故PCI卡在中断的使用上要比ISA适配卡灵活。

  0) DMA(直接存储器存取)传送方式。DMA最明显的一个特点是采用一个专门的硬件 电路DMA控制器来控制内存与外设之间的数据交换,无需CPU介入,大大提高了CPU的工作效率。在进行DMA数据传送之前. DMA控制器会向CPU申请总线控制权,如果CPU允许则将总线控制权交出。因此,在数据交换时,总线控制权由DMA控制器掌握。传输结束后. DMA控制器将总线控制权交还给CPU。

  使用DMA的时间就不能太长,否则可能使得CPU无法处理内存,因为DMA在使用过程中占用了总线. CPU在这时候不能对总线作其他操作,也就是说,此时的CPU无法存取资料;由于DMA的传输速率非常快,比CPU或软件的操作都还要快,在传输大量实时数据时(如音乐、语言).此种方式是相当适合的。

  责任编辑:GOCN

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