微机原理及接口技术-第11章-串行通信和可编程接口芯片.ppt

第十一章 串行通信和可编程接口 芯片8251A,第一节 串行通讯的基本概念 第二节 可编程串行通讯接口芯片8251A 第三节 EIA RS-232C串行口和8251A应用举例 第四节 串行同步数据通讯协议,11-1 串行通讯的基本概念,通讯communication计算机与外部的信息交换 并行(parallel)通讯数据各位同时传送（适合近距离） 串行(serial)通讯要传送的数据，按照一定的格式编码，按数据的先后顺序一位一位的传送（远距离场合）,一、数据传送方向 direction 1、单工simplex：数据线只能单方向传送数据（单向通讯） 2、半双工half duplex数据线的数据不能同时发/送 但可以分时进行发/送（讲/听）,T,R,（a）单工,T,R,R,T,数据流,（b）半双工,A,B,A,B,3、全双工 full duplex同时发送和接收数据,T,R,R,T,（c）双工,A,B,二、串行通讯的基本工作方式 1、异步方式 asynchronous 异步串行数据发送格式： 当发送字符用ASCII码表示时：数据位占7位（D0D6）。所以ASCII码发送时：有10位，10.5位，11位。,2、同步方式(synchronous)：（收/发端必须用同一时钟协调）传送数据格式： 三、串行传送速率 速率反映传送快慢，用波特率（Bd）表示 baud rate 波特率每秒钟内传送数据的位数 常用波特率：110，300，600，1200，2400，4800，9600，19200 同步传送可达64000Bd,数据字符,四、串行接口芯片 在串行通讯中： CPU发时：并行数据（通过接口芯片） 转换成串行数据才发送。 CPU接时：通讯线上的串行数据通过接口芯 片转换成并行数据后CPU读取。 串行通讯的工作方式，字符格式和波特率由编程决定。 常用接口芯片： 1、通用异步收发器UART 2、通用同步异步收发器USART,五、调制调节器： 远距离传送时，最好是电话线传送（已具备），但由于电话线传送带宽300Hz3000Hz的音频信号，不可能直接传送频带很宽的数字信号 解决方法使用调试调节器MODEM MODEM的作用 发送时：数字信号转换为音频信号，再发送 接收时：将音频信号恢复成数字信号,调制方法： 1）调幅调制 2）频率键移调制 fsk,0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0,0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0,0：1070HZ 1：1270HZ,11-2 可编程串行通讯接口芯片8251A,为同步方式时：每个字符数据位58位。 波特率DC64K（可选内同步,外同步字符） 为异步方式时：数据位58位 波特率系数时钟速率/传输速率 1，16，64 停止位：1，1.5，2位 波特率： DC19200,一、8251A内部结构，外部引脚。 组成：数据总线缓冲器 接收缓冲器，接收控制电路 发送缓冲器，发送控制电路 读/写控制逻辑，调制解调器等 各部分功能分析 引脚： C/D0选择8251A数据口 RD0CPU接收数据（读8251A）或读 8251A状态,WR0CPU发送数据或向8251A写入控制 字。 调制解调器控制电路,DTR:数据终端准备好，输出。终端做好接收 数据准备后，向MODEM发出信号。 DSR:数据装置准备好，输入。MODEM已准 备好数据，是DTR的回答信号，CPU用 IN指令读入，检查状态 RTS：请求发送，输出。有效时：表示计算 机或终端已准备好数据，需要发送。 CTS：清除发送，输入。MODEM收到RTS 信号，完全做好发送准备后， MODEM回答8251A一个信号。,8251A与CPU及外设的连接,8251A,RxD TxD,RxC TxC,RS-232C 接口,外 设,波特率 产生器,8086,74LS138,端口地址 A3A2A0=000Y0CS有效 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 1 1 1 1 0 0 0 0 F0H 数据口 1 1 1 1 0 0 1 0 F2H 控制口 二、8251A的编程： 工作方式字：规定同步/异步方式，Bd，字 符长度，奇/偶校验否？等。 命令字：控制8251A按方式字所规定的方式 工作，如允许/禁止收发，搜索同 步字等。,1、8251A 编程流程图：,2、方式字： B2B1(D1D0):不全为0时为异步工作方式。 01异步方式 波特率系数1 10异步方式 波特率系数16 11异步方式 波特率系数64 收发时钟频率 波特率系数,S2,S1,EP,PEN,L2,L1,B2,B1,Bd=,L2L1(D3D2):数据字符长度 005位 01 6位 107位 118位 EP PEN(D5D4):是否要校验位 X0无校验 01奇校验 11偶校验 S2S1(D7D6):停止位个数 00无效 011个停止位 101.5个停止位 112个停止位,当B2B1(D1D0)00时同步方式 其同步方式字：,SCS,ESD,EP,PEN,L2,L1,0,0,1 SYNDET为输入（外同步） 0 SYNDET 为输出（内同步）,1 单字符同步 0 双字符同步,与异步方式定义相同,3、命令字：,EH,IR,RTS,ER,SBRK,RxE,DTR,TxEN,1 允许发送 0 禁止发送,1 允许接收 0 禁止接收,1 使DTR引脚输出低电平,1 使TxD线变低，发送空白字符 0 正常工作,1 使错误标志PE,OE,FE均复位,1 使RTS引脚输出低电平,1 内部复位，使8251A回到方式选择格式,1 启动搜索同步字符,4、状态字： 此字用于了解8251A的工作状态，如出错？传送有效？等。 状态字格式：（CPU用IN指令读取状态）,DSR,SYNDET/BRKDET,TxE,发送器准备好,同引脚含义,奇偶错误,溢出错误,帧错误（只用于异步方式）,数据装置准备好,FE,OE,PE,RxRDY,TxRDY,三、8251A初始化编程举例 * 8251A可靠复位后，方可写入方式字和命令字。复位后，再依次写入方式字命令字。 * 从控制口写入第一个字后，需延时16个时钟周期，再写入第二个字，才能保证可靠写入。 设8251A：异步工作方式，波特率系数为16，7个数据位，一个停止位，有偶校验，控制口3F2H，恢复时间程序REVTIME。,MOV DX, 3F2H MOV AL, 00H OUT DX, AL REVTIME OUT DX, AL REVTIME OUT DX, AL REVTIME,MOV AL, 40H OUT DX,AL REVTIME MOV AL, 01111010B ； 方式字 OUT DX, AL REVTIME MOV AL, 00010101B ； 命令字 OUT DX, AL,8251A同步方式的初始化程序 P391 与异步方式不同点： 多一个同步方式字 同步字符用ASCII码中的16H,11-3 EIA RS-232C串行口和8251A应用举例,P392 自学 重点： 1、MAX232，MAX233与8251A配合使用的作用： 发送时：将TTL电平转为RS232电平 接收时：将RS232电平转为TTL电平 2、8251A的应用举例 双机通讯接口电路图,D7-D0 RD WE RESET A1 A9 A3 A0 M/IO CLK,8086,D7-D0 RD WR RESET C/D CS CLK,TxD RxD GND RxC TxC,地址 译码,8251A,/CS CLK0,8253 OUT0,4分频,T1I T1O MAX 233 R1O R1I,+5V,2 3,7,2 3 1,7,2 3 1,7,6 9,2MHZ,8MHZ,DB25插头座,5 4,8251编程示例,例：编写8251异步模式下的接收和发送程序，完成256个字符的发送和接收，设端口地址：208H，209H，波特率因子16，1起始位，1停止位，无奇偶校验，每字符8位。,MOV DX,209H MOV AL,40H ；复位命令。 OUT DX，AL MOV AL，01001110B ；方式字 MOV DX，AL MOV AL，0011，0111B；命令字 OUT DX，AL MOV DI, BUFF_T MOV CX，256 ；发送256字节 NEXT： MOV DX 209H IN AL，DX；状态字 AND AL，01H；TXRDY？ JZ NEXT MOV DX，208H MOV AL，DI OUT DX，AL；发送 INC DI LOOP NEXT,发送程序,接收程序,接收256字节，放在buf中,Data segment buf DB 256 dup(?) Data ends MOV DX,209H MOV AL,40H；复位 OUT DX，AL MOV AL，0100,1110B；模式字 OUT DX，AL MOV AL，0011,0111B；控制字 OUT DX，AL MOV CX，256 ；接收256字节 MOV SI，0 NEXT： MOV DX，209H IN AL，DX；状态字,AND AL，02H； RXRDY？ JZ NEXT MOV DX，208H IN AL，DX；接收1字符 MOV bufSI，AL INC SI LOOP NEXT,11-4 串行同步数据通讯协议,在高速MODEM应用中都使用串行同步方式，故除需要握手信号外，收发间应遵循更高一级协议。 协议即规定（传送顺序，信息格式，信息内容等的约定） 最常用的两种协议： 1）BISYNC,IBM二进制同步通讯协议。 2）HDLC高级数据链路控制协议。,一、BISYNC协议 协议规定：报文开始时，收发间用ASCII(或 EBCDIC)字符作握手信号。 普通报文格式： 发送报文时： 1）先发1-2个同步字符，如ASCII的16H,SYNC SYNC SOH 报头 STX 正文 ETX或ETB BCC,同步字符 报头开始 正文开始 正文或块结束 块校验,16H 16H 01H 02H 串行数据流方向,2）发报头：报头开始发特定符SOH，ASCII的 01H，报头内容由系统定义，如奇偶校验，报文目的地址等。 3）发正文：先发正文开始符STX,如02H，然后正文（128256个字符） 4）发正文结束符（或块结束符）：如ASCII字符03H和17H 5）发块校验字符BCC:1-2个字节。 块校验字符其含义是：为正文而计算的复杂奇偶校验信息或正文循环冗余校验。,接收系统同样作校验计算，并与发送时的BCC值作比较 相等:发送有效，可发新报文 不等:请求重发一次报文 二、高级数据链路控制协议HDLC 适应多点共享一条数据链路 主从通讯，从站与从站的通讯,主站,1#从站,2#从站,n-1#从站,n#从站,该协议约定：数据以帧为单位传送 一帧 有三类帧 信息帧I 监控帧S 帧内部分称为域 无编号帧U,起始标志 01111110 8位,地址 8位,控制 8位,信息 任意位,帧校验 16位,结束标志 01111110 8位,三类帧格式相同，但控制域各位含义不同。 起始标志位（结束标志）：位模式01111110 地址（8位）： 对发送方控制帧和信息帧,该地址是目的地址 对接收方控制帧和信息帧,该地址是源站地址 控制域(8位)：三类帧的控制域各位含义不同 信息域：只出现