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1、第8章 輸入輸出設備（時間：（時間：4學時）學時）n8.1.1 外圍設備分類外圍設備分類 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)用外圍設備的層次調(diào)用外圍設備的層次 1.輸入設備輸入設備2.輸出設備輸出設備3.外存儲器外存儲器4.終端設備終端設備5.其他廣義外圍設備其他廣義外圍設備2.設備驅(qū)動程序設備驅(qū)動程序 在操作系統(tǒng)中，包含若干個對常用外圍設備的驅(qū)在操作系統(tǒng)中，包含若干個對常用外圍設備的驅(qū)動程序。每個驅(qū)動程序又包含若干功能子程序，動程序。每個驅(qū)動程序又包含若干功能子程序，提供對該設備的操作功能，供用戶選擇。當用戶提供對該設備的操作功能，供用戶選擇。當
2、用戶在編程中以軟中斷方式調(diào)用某個外圍設備時，可在編程中以軟中斷方式調(diào)用某個外圍設備時，可根據(jù)系統(tǒng)的技術手冊，以中斷號調(diào)用某個驅(qū)動程根據(jù)系統(tǒng)的技術手冊，以中斷號調(diào)用某個驅(qū)動程序，以功能編號指定所需的操作類型。由于機器序，以功能編號指定所需的操作類型。由于機器指令系統(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)動程序往往以送出命令字或命令塊動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，向接口送出針對該設備的具體控制信息，并以，向接口送出針對該設備的具體控制信息，并以取回狀態(tài)字的形式，判別操作結(jié)果與設備運行狀取回狀態(tài)字的形式，判別操作結(jié)果與設備運行狀態(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是一種在單板機中廣泛采用的鍵盤矩陣示意是一種在單板機中廣泛采用的鍵盤矩陣示意。16個字鍵連接成個字鍵連接成4行行4列，列，4條列線分別通過條列線分別通過上拉電阻接上拉電阻接+5V電源，若沒有行線的影響，則列電源，若沒有行線的影響，則列線輸出高電平。在執(zhí)行鍵盤掃描程序時，線輸出高電平。在執(zhí)行鍵盤掃描程序時，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。當有鍵按下時，鍵盤產(chǎn)生中斷請求信號，當有鍵按下時，鍵盤產(chǎn)生中斷請求信號，CPU響響應后執(zhí)行鍵盤掃描子程序。在單板機監(jiān)控程序中應后執(zhí)行鍵盤掃描子程序。在單板機監(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 簡易掃描鍵盤矩陣簡易掃描鍵盤矩陣 圖圖8-3 逐行掃描法程序流程逐行掃描法程序流程 CPU通過數(shù)據(jù)線輸出代碼，送往行線。從第通過數(shù)據(jù)線輸出代碼，送往行線。從第0行行開始逐行為開始逐行為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?shù)诹薪油?，則當?shù)?行行行行線為線為0時，第時，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)換為對應的轉(zhuǎn)換為對應的ASCII碼。在程序中可插入延時程碼。在程序中可插入延時程序，以避開閉合初期的抖動階段。該程序也可由序，以避開閉合初期的抖動階段。該程序也可由專門的單片機負責執(zhí)行。專門的單片機負責執(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，說明一種通用鍵盤鍵盤為例，說明一種通用鍵盤結(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觸點式鍵，共的通用鍵盤采用電容式無觸點式鍵，共83110鍵，連接為鍵，連接為16行行8列。采用單片機列。采用單片機Intel 8048進行控制，以行列掃描法獲得按鍵掃描碼。鍵進行控制，以行列掃描法獲得按鍵掃描碼。鍵盤通過電纜與主機板上的鍵盤接口相連。以串行方式盤通過電纜與主機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請求中斷。請求中斷。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，右邊是位于主機板上的接口邏輯。，右邊是位于主機板上的接口邏輯。圖圖8-4 IBM-PC鍵盤與接口鍵盤與接口 單片機單片機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，可按行列掃描法對鍵盤矩陣掃描。矩陣輸出經(jīng)檢測可按行列掃描法對鍵盤矩陣掃描。矩陣輸出經(jīng)檢測器，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，檢測器輸出送器輸出送8048的檢測端的檢測端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地步進掃描地步進掃描，由，由8048 T1端測試，是哪一列為端測試，是哪一列
8、為1 RAM結(jié)構(gòu)圖。結(jié)構(gòu)圖。時行線輸出為時行線輸出為1，從而判明按鍵的列號；再逐行為，從而判明按鍵的列號；再逐行為1地步進掃描，判明按鍵的行號。地步進掃描，判明按鍵的行號。IBM-PC鍵盤的操鍵盤的操作過程大致如下。作過程大致如下。(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快速操作員每秒鐘所按緩沖區(qū)的容量足以存放一個快速操作員每秒鐘所按的鍵符。當系統(tǒng)或用戶需要鍵盤輸入時，可直接在的鍵符。當系統(tǒng)或用戶需要鍵盤輸入時，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。顯示器是計算機系統(tǒng)常用的輸出設備。軟件設計顯示器是計算機系統(tǒng)常用的輸出設備。軟件設計與其執(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，提供人們修改而不留下痕跡；人們也顯示出來，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，通過鼠標或鍵盤操作，很容易根據(jù)顯示的內(nèi)容，通過鼠標或鍵盤操作，隨時控制和干預程序的執(zhí)行。因此，顯示設備是隨時控制和干預程序的執(zhí)行。因此，顯示設備是較為理想的人較為理想的人-機通
10、信工具，并且具有更強的編輯機通信工具，并且具有更強的編輯功能；其工作速度快，無機械噪聲，靈活輕便。功能；其工作速度快，無機械噪聲，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；一旦關機，屏幕上的信息就消失了。關機，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應關系屏幕顯示與顯示緩存間的對應關系 n8.3.5 屏幕顯示的實現(xiàn)屏幕顯示的實現(xiàn) 從目前情況來看，從目前情況來看，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，廣泛應用于便攜式計算機呈平板狀，且易于微型化，廣泛應用于便攜式計算機與各種數(shù)字顯示儀表中。一個發(fā)光二極管可提供一個與各種數(shù)字顯示儀表中。一個發(fā)光二極管可提供一個光點，由多個發(fā)光二極管可構(gòu)成巨型顯示屏幕，廣泛光點，由多個發(fā)光二極管可構(gòu)成巨型顯示屏幕，廣泛應用于機場、車站、商店的大屏幕顯示。本書主要介應用于機場、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-電子束的運動軌跡電子束的運動軌跡 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與顏色的對應關系與顏色的對應關系 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字符點陣圖形與點陣代碼字符點陣圖形與點陣代碼 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系緩存地址與屏幕位置的關系 圖圖8-13 同步計數(shù)器與屏幕掃描同步計數(shù)器與屏幕掃描 圖圖8-14 字符顯示器的顯示控制過程字符顯示器的顯示控制過程 圖8-15 彩色CRT控制邏輯框 圖圖8-16 字符字符E的的57點陣格式點陣格式 圖圖8-17 針式打印機控制電路針式打印機控制電路 圖圖8-18 激光打印機的組成激光打印機的組成
第8章 輸入輸出設備
