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1、第8章 輸入輸出設(shè)備（時(shí)間：（時(shí)間：4學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）n8.1.1 外圍設(shè)備分類外圍設(shè)備分類 n8.1.2 信息交換與代碼與傳送格式信息交換與代碼與傳送格式 n8.1.3 調(diào)用外圍設(shè)備的層次調(diào)用外圍設(shè)備的層次 1.輸入設(shè)備輸入設(shè)備2.輸出設(shè)備輸出設(shè)備3.外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器4.終端設(shè)備終端設(shè)備5.其他廣義外圍設(shè)備其他廣義外圍設(shè)備2.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 在操作系統(tǒng)中，包含若干個(gè)對(duì)常用外圍設(shè)備的驅(qū)在操作系統(tǒng)中，包含若干個(gè)對(duì)常用外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序又包含若干功能子程序，動(dòng)程序。每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序又包含若干功能子程序，提供對(duì)該設(shè)備的操作功能，供用戶選擇。當(dāng)用戶提供對(duì)該設(shè)備的操作功能，供用戶選擇。當(dāng)
2、用戶在編程中以軟中斷方式調(diào)用某個(gè)外圍設(shè)備時(shí)，可在編程中以軟中斷方式調(diào)用某個(gè)外圍設(shè)備時(shí)，可根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)手冊(cè)，以中斷號(hào)調(diào)用某個(gè)驅(qū)動(dòng)程根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)手冊(cè)，以中斷號(hào)調(diào)用某個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，以功能編號(hào)指定所需的操作類型。由于機(jī)器序，以功能編號(hào)指定所需的操作類型。由于機(jī)器指令系統(tǒng)只能提供通用的基本操作功能，所以驅(qū)指令系統(tǒng)只能提供通用的基本操作功能，所以驅(qū)動(dòng)程序往往以送出命令字或命令塊動(dòng)程序往往以送出命令字或命令塊(多字節(jié)多字節(jié))方式方式，向接口送出針對(duì)該設(shè)備的具體控制信息，并以，向接口送出針對(duì)該設(shè)備的具體控制信息，并以取回狀態(tài)字的形式，判別操作結(jié)果與設(shè)備運(yùn)行狀取回狀態(tài)字的形式，判別操作結(jié)果與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。態(tài)。
3、圖圖8-1 硬件掃描式鍵盤原理硬件掃描式鍵盤原理 通常有兩種掃描方法，即逐行掃描法和行列掃描通常有兩種掃描方法，即逐行掃描法和行列掃描法。下面分別介紹。法。下面分別介紹。1.逐行掃描法逐行掃描法 圖圖8-2是一種在單板機(jī)中廣泛采用的鍵盤矩陣示意是一種在單板機(jī)中廣泛采用的鍵盤矩陣示意。16個(gè)字鍵連接成個(gè)字鍵連接成4行行4列，列，4條列線分別通過(guò)條列線分別通過(guò)上拉電阻接上拉電阻接+5V電源，若沒(méi)有行線的影響，則列電源，若沒(méi)有行線的影響，則列線輸出高電平。在執(zhí)行鍵盤掃描程序時(shí)，線輸出高電平。在執(zhí)行鍵盤掃描程序時(shí)，CPU數(shù)數(shù)據(jù)輸出送往行線，并將列線輸出取回，判別按鍵據(jù)輸出送往行線，并將列線輸出取回，判
4、別按鍵位置。位置。當(dāng)有鍵按下時(shí)，鍵盤產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)，當(dāng)有鍵按下時(shí)，鍵盤產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU響響應(yīng)后執(zhí)行鍵盤掃描子程序。在單板機(jī)監(jiān)控程序中應(yīng)后執(zhí)行鍵盤掃描子程序。在單板機(jī)監(jiān)控程序中，一般含有掃描子程序，其流程如圖，一般含有掃描子程序，其流程如圖8-3所示。所示。圖圖8-2 簡(jiǎn)易掃描鍵盤矩陣簡(jiǎn)易掃描鍵盤矩陣 圖圖8-3 逐行掃描法程序流程逐行掃描法程序流程 CPU通過(guò)數(shù)據(jù)線輸出代碼，送往行線。從第通過(guò)數(shù)據(jù)線輸出代碼，送往行線。從第0行行開(kāi)始逐行為開(kāi)始逐行為0，其余各行為，其余各行為1。將列線輸出取回至。將列線輸出取回至CPU，判別其中是否有一位為，判別其中是否有一位為0，是哪一位為，是哪一位
5、為0。假定按下的鍵將第假定按下的鍵將第1行第行第1列接通，則當(dāng)?shù)诹薪油ǎ瑒t當(dāng)?shù)?行行行行線為線為0時(shí)，第時(shí)，第1列列線也為列列線也為0，其余各列線為，其余各列線為1。由。由此可知按鍵位置，得到位置碼此可知按鍵位置，得到位置碼(掃描碼掃描碼)，再查表，再查表轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的ASCII碼。在程序中可插入延時(shí)程碼。在程序中可插入延時(shí)程序，以避開(kāi)閉合初期的抖動(dòng)階段。該程序也可由序，以避開(kāi)閉合初期的抖動(dòng)階段。該程序也可由專門的單片機(jī)負(fù)責(zé)執(zhí)行。專門的單片機(jī)負(fù)責(zé)執(zhí)行。2.行列掃描法行列掃描法下面以常用的下面以常用的IPM-PC鍵盤為例，說(shuō)明一種通用鍵盤鍵盤為例，說(shuō)明一種通用鍵盤結(jié)構(gòu)、鍵盤接口及行列掃
6、描法原理。結(jié)構(gòu)、鍵盤接口及行列掃描法原理。IBM-PC的通用鍵盤采用電容式無(wú)觸點(diǎn)式鍵，共的通用鍵盤采用電容式無(wú)觸點(diǎn)式鍵，共83110鍵，連接為鍵，連接為16行行8列。采用單片機(jī)列。采用單片機(jī)Intel 8048進(jìn)行控制，以行列掃描法獲得按鍵掃描碼。鍵進(jìn)行控制，以行列掃描法獲得按鍵掃描碼。鍵盤通過(guò)電纜與主機(jī)板上的鍵盤接口相連。以串行方式盤通過(guò)電纜與主機(jī)板上的鍵盤接口相連。以串行方式將掃描碼送往接口，由移位寄存器組裝，然后向?qū)呙璐a送往接口，由移位寄存器組裝，然后向CPU請(qǐng)求中斷。請(qǐng)求中斷。CPU以并行方式從接口中讀取按鍵以并行方式從接口中讀取按鍵掃描碼，如圖掃描碼，如圖8-4所示。圖中，虛線左邊
7、是鍵盤邏輯所示。圖中，虛線左邊是鍵盤邏輯，右邊是位于主機(jī)板上的接口邏輯。，右邊是位于主機(jī)板上的接口邏輯。圖圖8-4 IBM-PC鍵盤與接口鍵盤與接口 單片機(jī)單片機(jī)8048的數(shù)據(jù)輸出分送行譯碼器與列譯碼器，的數(shù)據(jù)輸出分送行譯碼器與列譯碼器，可按行列掃描法對(duì)鍵盤矩陣掃描。矩陣輸出經(jīng)檢測(cè)可按行列掃描法對(duì)鍵盤矩陣掃描。矩陣輸出經(jīng)檢測(cè)器，可判別一組行線或一組列線中是否有器，可判別一組行線或一組列線中是否有1，檢測(cè)，檢測(cè)器輸出送器輸出送8048的檢測(cè)端的檢測(cè)端T1。行列掃描法的工作原理是：先逐列為行列掃描法的工作原理是：先逐列為1地步進(jìn)掃描地步進(jìn)掃描，由，由8048 T1端測(cè)試，是哪一列為端測(cè)試，是哪一列
8、為1 RAM結(jié)構(gòu)圖。結(jié)構(gòu)圖。時(shí)行線輸出為時(shí)行線輸出為1，從而判明按鍵的列號(hào)；再逐行為，從而判明按鍵的列號(hào)；再逐行為1地步進(jìn)掃描，判明按鍵的行號(hào)。地步進(jìn)掃描，判明按鍵的行號(hào)。IBM-PC鍵盤的操鍵盤的操作過(guò)程大致如下。作過(guò)程大致如下。(1)初始化。初始化。(2)允許鍵盤工作。允許鍵盤工作。(3)掃描鍵盤。掃描鍵盤。(4)8048處理重鍵。處理重鍵。(5)傳送掃描碼。傳送掃描碼。(6)中斷處理。中斷處理。緩沖區(qū)的容量足以存放一個(gè)快速操作員每秒鐘所按緩沖區(qū)的容量足以存放一個(gè)快速操作員每秒鐘所按的鍵符。當(dāng)系統(tǒng)或用戶需要鍵盤輸入時(shí)，可直接在的鍵符。當(dāng)系統(tǒng)或用戶需要鍵盤輸入時(shí)，可直接在主程序中以軟中斷指令
9、主程序中以軟中斷指令(即即INT 16H)的形式調(diào)用的形式調(diào)用BIOS的鍵盤的鍵盤I/O程序，從緩沖區(qū)中取走所需的字符程序，從緩沖區(qū)中取走所需的字符。顯示器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常用的輸出設(shè)備。軟件設(shè)計(jì)顯示器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常用的輸出設(shè)備。軟件設(shè)計(jì)與其執(zhí)行效果往往以字符或圖形的方式在屏幕上與其執(zhí)行效果往往以字符或圖形的方式在屏幕上顯示出來(lái)，提供人們修改而不留下痕跡；人們也顯示出來(lái)，提供人們修改而不留下痕跡；人們也很容易根據(jù)顯示的內(nèi)容，通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤操作，很容易根據(jù)顯示的內(nèi)容，通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤操作，隨時(shí)控制和干預(yù)程序的執(zhí)行。因此，顯示設(shè)備是隨時(shí)控制和干預(yù)程序的執(zhí)行。因此，顯示設(shè)備是較為理想的人較為理想的人-機(jī)通
10、信工具，并且具有更強(qiáng)的編輯機(jī)通信工具，并且具有更強(qiáng)的編輯功能；其工作速度快，無(wú)機(jī)械噪聲，靈活輕便。功能；其工作速度快，無(wú)機(jī)械噪聲，靈活輕便。顯示器屏幕上的字符、圖形不能永久保留；一旦顯示器屏幕上的字符、圖形不能永久保留；一旦關(guān)機(jī)，屏幕上的信息就消失了。關(guān)機(jī)，屏幕上的信息就消失了。n8.3.1 顯示器概述顯示器概述 n8.3.2 顯示方式與規(guī)格顯示方式與規(guī)格 n8.3.3 光柵掃描成像原理光柵掃描成像原理 n8.3.4 屏幕顯示與顯示緩存間的對(duì)應(yīng)關(guān)系屏幕顯示與顯示緩存間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 n8.3.5 屏幕顯示的實(shí)現(xiàn)屏幕顯示的實(shí)現(xiàn) 從目前情況來(lái)看，從目前情況來(lái)看，CRT顯示器的清晰度與分辨率較高顯示器的
11、清晰度與分辨率較高，大多數(shù)顯示終端仍以，大多數(shù)顯示終端仍以CRT顯示器為主。液晶顯示器顯示器為主。液晶顯示器呈平板狀，且易于微型化，廣泛應(yīng)用于便攜式計(jì)算機(jī)呈平板狀，且易于微型化，廣泛應(yīng)用于便攜式計(jì)算機(jī)與各種數(shù)字顯示儀表中。一個(gè)發(fā)光二極管可提供一個(gè)與各種數(shù)字顯示儀表中。一個(gè)發(fā)光二極管可提供一個(gè)光點(diǎn)，由多個(gè)發(fā)光二極管可構(gòu)成巨型顯示屏幕，廣泛光點(diǎn)，由多個(gè)發(fā)光二極管可構(gòu)成巨型顯示屏幕，廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、車站、商店的大屏幕顯示。本書主要介應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、車站、商店的大屏幕顯示。本書主要介紹目前紹目前PC系統(tǒng)中普遍使用的系統(tǒng)中普遍使用的CRT顯示器的組成和基顯示器的組成和基本工作原理。本工作原理。表表8-2 C
12、GA方式方式 表8-3 EGA新增的工作方式 表表8-4 MCGA增加的顯示方式增加的顯示方式 表8-5 VGA增加的顯示方式 圖圖8-5 陰極射線管的結(jié)構(gòu)陰極射線管的結(jié)構(gòu) 圖圖8-6 彩色彩色CRT結(jié)構(gòu)示意結(jié)構(gòu)示意 圖圖8-7 光柵光柵-電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡 圖圖8-8 鋸齒波掃描電流鋸齒波掃描電流 表表8-6 I、R、G、B與顏色的對(duì)應(yīng)關(guān)系與顏色的對(duì)應(yīng)關(guān)系 圖圖8-9 2513字符發(fā)生器邏輯框圖字符發(fā)生器邏輯框圖 圖圖8-10 58字符點(diǎn)陣圖形與點(diǎn)陣代碼字符點(diǎn)陣圖形與點(diǎn)陣代碼 圖圖8-11 字符顯示的屬性字節(jié)與屬性代碼字符顯示的屬性字節(jié)與屬性代碼 圖圖8-12 緩存地址與屏幕位置的關(guān)系緩存地址與屏幕位置的關(guān)系 圖圖8-13 同步計(jì)數(shù)器與屏幕掃描同步計(jì)數(shù)器與屏幕掃描 圖圖8-14 字符顯示器的顯示控制過(guò)程字符顯示器的顯示控制過(guò)程 圖8-15 彩色CRT控制邏輯框 圖圖8-16 字符字符E的的57點(diǎn)陣格式點(diǎn)陣格式 圖圖8-17 針式打印機(jī)控制電路針式打印機(jī)控制電路 圖圖8-18 激光打印機(jī)的組成激光打印機(jī)的組成
第8章 輸入輸出設(shè)備
