单片机与外部设备的数据传送方式有哪些

在单片机与外部设备(简称外设)的数据传送过程中，单片机处于核心地位，所谓的数据输入和输出都是相对单片机而言。数据由外设传送至单片机，为“输入”，反之为“输出”。通常，单片机与外设的数据传送速度差别较大，因此，选择恰当的数据传送时间和传送时间间隔，是保证数据正确传送的关键。在单片机系统中，有三种解决该问题的方法，即程序控制传送、中断式传送和DMA传送。

1.程序控制传送

程序控制的传送方式可分为无条件传送和查询方式传送。无条件传送默认外设始终处于可以进行数据传送的状态，单片机可以随时与之进行数据交换。这种传送方式过于简单，对于复杂的外设应用较少。查询方式传送又称为有条件传送。在该方式下，单片机需不断读取外设的状态信息，并通过该信息判断外设是否处于可进行数据传送的就绪状态，若是则进行数据传送，否则继续查询外设状态。查询方式传送的优点是硬件电路和程序简单，可靠性高;缺点是由于外设处理速度比较慢，导致单片机CPU被外设状态查询程序占用，工作效率低。

2.中断传送

在程序运行过程中，若有突发、紧急的内部或外部事件发生，需要单片机处理，单片机将暂停原有程序，转而执行处理该突发事件的子程序，这一过程就是所谓的“中断”。引起中断的事件或发出中断请求的对象被称为“中断源”，而处理中断的专用子程序被称为“中断服务处理程序”。中断方式数据传送利用了单片机的中断机制和功能。当外设需要与单片机进行数据传送时，外设主动向单片机发出中断请求。单片机若响应该请求，则通过中断服务处理程序完成与外设间的数据传送。与查询方式相比，中断方式的数据传送更合理，能够解放单片机CPU，提高单片机的工作效率，更适合于实时工作系统，也有利于系统应对突发故障的处理，可以进一步提高系统的可靠性和安全性。

3.DMA传送

在DAM传送中，直接存储器(Direct Memory Access，DAM)控制器负责管理存储器与外设之间的数据交换，单片机CPU得以从数据传送管理任务中解放出来，其工作效率可以进一步提高。

DMA方式，Direct Memory Access，也称为成组数据传送方式，有时也称为直接内存操作。DMA方式在数据传送过程中，没有保存现场、恢复现场之类的工作。由于CPU根本不参加传送操作，因此就省去了CPU取指令、取数、送数等操作。内存地址修改、传送字 个数的计数等等，也不是由软件实现，而是用硬件线路直接实现的。所以DMA方式能满足高速I/O设备的要求，也有利于CPU效率的发挥。

原理

一个设备接口试图通过总线直接向另一个设备发送数据(一般是大批量的数据)，它会先向CPU发送DMA请求信号。外设通过DMA的一种专门接口电路――DMA控制器(DMAC)，向CPU提出接管总线控制权的总线请求，CPU收到该信号后，在当前的总线周期结束后，会按DMA信号的优先级和提出DMA请求的先后顺序响应DMA信号。CPU对某个设备接口响应DMA请求时，会让出总线控制权。于是在DMA控制器的管理下，外设和存储器直接进行数据交换，而不需CPU干预。数据传送完毕后，设备接口会向CPU发送DMA结束信号，交还总线控制权。

基本操作

实现DMA传送的基本操作如下：

1、外设可通过DMA控制器向CPU发出DMA请求;

2、CPU响应DMA请求，系统转变为DMA工作方式，并把总线控制权交给DMA控制器;

3、由DMA控制器发送存储器地址，并决定传送数据块的长度;

4、执行DMA传送;

5、DMA操作结束，并把总线控制权交还CPU。