微机原理及接口技术10

1、第第1010章：章：串行通信串行通信4串行通信基础串行通信基础4串行异步通信接口芯片串行异步通信接口芯片825082504串行通信程序设计串行通信程序设计4串行通信接口芯片串行通信接口芯片8251A8251A4串行通信的特点串行通信的特点 同步异步通信的特点、异步通信的帧同步异步通信的特点、异步通信的帧格式、波特率、串行数据传输方式格式、波特率、串行数据传输方式48251A8251A的特点的特点 本章重点本章重点4并行通信并行通信 多位二进制数据可以同时传输；多位二进制数据可以同时传输； 提高数据传输的效率；提高数据传输的效率； 每一位都要有自己的传输线和发送接收器件。每一位都要有自己的传输线

2、和发送接收器件。4串行通信串行通信 在单根导线上将二进制数一位一位顺序传送；在单根导线上将二进制数一位一位顺序传送； 传输线少，成本低，传输距离远。传输线少，成本低，传输距离远。通信基本方式通信基本方式 所有串行通信都需要一个时钟信号所有串行通信都需要一个时钟信号来作为数据的定时参考。发送器和接收来作为数据的定时参考。发送器和接收器用时钟来决定何时发送和读取每一个器用时钟来决定何时发送和读取每一个数据位。数据位。 根据传输时采用的是统一时钟还是根据传输时采用的是统一时钟还是本地局部时钟，分：本地局部时钟，分：4异步通信异步通信4同步通信同步通信串行通信串行通信异步通信异步通信一个帧一个帧0/1

3、奇偶奇偶校验校验起始位起始位0停止位停止位 1、1.5、2位位10/10/10/10/10/10/10/1低位低位高位高位有效数据有效数据 58位位 以以“字符字符”为单位；为单位； 用用起始位起始位和和停止位停止位来完成收发；来完成收发； 起始位为起始位为“0” ，停止位为，停止位为“1”； 两个字符间的传输间隔是任意的；两个字符间的传输间隔是任意的； 起始位与停止位之间用空闲位隔开起始位与停止位之间用空闲位隔开 。4帧错误帧错误 停止位停止位发生错误发生错误4校验错校验错 校验位校验位发生错误发生错误4溢出错溢出错 前一字符还未取走，后一字符已经到来。前一字符还未取走，后一字符已经到来。异

4、步通信常见错误异步通信常见错误同步通信同步通信同步字符同步字符数数 据据CRC1CRC2一帧一帧（单同步）（单同步）同步字符同步字符同步字符同步字符数数 据据CRC1CRC2（双同步）（双同步）一帧一帧 以以“数据块数据块”为基本单位；为基本单位； 靠靠“同步字符同步字符”来完成收发同步；来完成收发同步； 将许多字符组成一个信息组（称为帧），字符将许多字符组成一个信息组（称为帧），字符一个接一个地传输，在每帧的开始处加上同步字一个接一个地传输，在每帧的开始处加上同步字符，没有信息传输时，填上空字符，同步传输不符，没有信息传输时，填上空字符，同步传输不允许字符与字符之间有间隙允许字符与字符之间有

5、间隙 。 需使用同一时钟作为发送接收设备的同步信号。需使用同一时钟作为发送接收设备的同步信号。异步与同步的区别异步与同步的区别异步串行通信异步串行通信同步串行通信同步串行通信在通信的数据流中，在通信的数据流中，字符间字符间异步异步，字符内各位间同步。，字符内各位间同步。使用多个时钟。使用多个时钟。在通信的数据流中，字符在通信的数据流中，字符与字符之间以及字符内部与字符之间以及字符内部的位与位之间都必须保持的位与位之间都必须保持同步。需使用一个时钟。同步。需使用一个时钟。信息传送单位信息传送单位（1帧数据）帧数据）为为1个字符个字符，即，即1帧数据中只帧数据中只包括包括1个字符的有效数据。个字符

6、的有效数据。字符与字符之间通信没有严字符与字符之间通信没有严格定时要求。格定时要求。信息传送单位信息传送单位（1帧数据）帧数据）为数据块（字符块）为数据块（字符块），即，即1帧数据中包括帧数据中包括1个或多个字个或多个字符的有效数据。符的有效数据。传输方式传输方式发送器发送器接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器单工方式单工方式如：广播、如：广播、 有线电视有线电视半双工方式半双工方式如：对讲机如：对讲机全双工方式全双工方式如：电话如：电话4通信协议通信协议 通信双方对数据传送控制的一种约定。通信双方对数据传送控制的

7、一种约定。4约定中包括对数据格式、同步方式、传约定中包括对数据格式、同步方式、传送速率、传送步骤、检纠错方式以及控送速率、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题作统一规定。制字符定义等问题作统一规定。4通信双方必须共同遵守。通信双方必须共同遵守。通信协议通信协议波特率波特率4波特率波特率（通信速率）（通信速率） 每秒钟传送每秒钟传送0 0、1 1代码的位数。代码的位数。4单位：单位：波特波特 1 1波特波特1 1位秒（位秒（1bps1bps）4常用波特率：常用波特率： 110、300、600、1200、2400、4800 9600、192004收发双方的通信速率必须一致。收发双方的通信速率

8、必须一致。波特率与时钟频率波特率与时钟频率4同步通信同步通信 收收/发时钟频率发时钟频率=波特率波特率4异步通信异步通信 收收/发时钟频率发时钟频率=n*波特率波特率 （n为波特率系数，取为波特率系数，取1，16，64）4例：例：某系统利用某系统利用8251A芯片发送字符，字符格式由芯片发送字符，字符格式由1个个起始位、奇校验、起始位、奇校验、8位数据位、位数据位、1个停止位组成，波特率个停止位组成，波特率为为2200。试问：。试问：（1）该系统每分钟发送字符多少个？）该系统每分钟发送字符多少个？（2）若波特率因子为）若波特率因子为16，求发送的时钟频率？，求发送的时钟频率？接口标准：接口标准

9、：RS-232CRS-232C 连接器：连接器：外形为外形为25针或针或9针的针的D型型4RS-232C电平：电平：负逻辑负逻辑 “1”：3V 15V “0”： +3V +15V4TTL电平：电平：正逻辑正逻辑 “1”：3.6V 5V “0”： 0V 2.4V4电平转换电平转换: TTL RS232: MC1488 RS232 TTL : MC14894调制调制：将数字信号转换为模拟信号将数字信号转换为模拟信号4解调：解调：将模拟信号转换成数字信号将模拟信号转换成数字信号4调制解调器调制解调器（MODEMMODEM）：既调制，又解调既调制，又解调4方法：方法： 根据载波根据载波 Acos( t

10、 + )的三个参数：的三个参数：幅度、频幅度、频率、相位率、相位，产生常用的三种调制技术：，产生常用的三种调制技术：1. 振幅键控振幅键控 Amplitude-Shift Keying (ASK)2. 频移键控频移键控 Frequency-Shift Keying (FSK)3. 相移键控相移键控 Phase-Shift Keying (PSK)信号的调制解调信号的调制解调8251A8251A48251A是通用串行接口；是通用串行接口； 是可编程的同步是可编程的同步/异步、接收器异步、接收器/发送器。发送器。4两个命令字：两个命令字：方式选择命令字、工作命令字方式选择命令字、工作命令字 一个一

11、个状态字状态字4方式选择命令字仅仅对方式选择命令字仅仅对8251A8251A的工作方式做了的工作方式做了规定，并不能使其启动工作。因此在方式选择规定，并不能使其启动工作。因此在方式选择命令字后必须写入一个工作命令字，以便接收命令字后必须写入一个工作命令字，以便接收和发送数据。和发送数据。4两个命令字在对两个命令字在对8251A8251A初始化编程时必须完成，初始化编程时必须完成，否则芯片将不工作。否则芯片将不工作。4两个命令字都写入同一控制口，无特征位，所两个命令字都写入同一控制口，无特征位，所以必须以必须按顺序完成按顺序完成。8251A8251A命令字命令字方式选择命令字方式选择命令字D7D

12、6D5D4D3D2D1D0通信方式与通信方式与波特率选择波特率选择00：同步同步01：异步异步110：异步异步1611：异步异步64数据长度数据长度00：5位位01：6位位10：7位位11：8位位同步同步/ 帧控制帧控制D1D000时：时：00：不确定不确定01：1个停止位个停止位10：1.5个个11：2个停止位个停止位奇偶校验奇偶校验0：无无01：奇校验奇校验11：偶校验偶校验例：例：某系统利用某系统利用8251A芯片传送字符，字符格式由芯片传送字符，字符格式由1个起个起始位、奇校验、始位、奇校验、8位数据位、位数据位、1个停止位组成，波特率为个停止位组成，波特率为2200，时钟频率为，时钟

13、频率为35.2kHz。确定方式选择命令字。确定方式选择命令字。工作命令字工作命令字4初始化是在芯片复位的前提下进行的，所以需先初始化是在芯片复位的前提下进行的，所以需先向控制口写入向控制口写入40H40H，令，令8251A8251A复位。复位。4初始化写工作命令字时，一般定工作命令字为：初始化写工作命令字时，一般定工作命令字为： 0000001 10 01 10 01 1B B（15H15H）D7D6D5D4D3D2D1D01：允许发送允许发送0：禁止发送禁止发送TXENRXENERSBRKDTRRTSIREH1：允许接收允许接收0：禁止接收禁止接收1：错误标志错误标志 复位复位1：复位复位数

14、据终端数据终端是否准备好是否准备好1：发送终止字符发送终止字符0：正常工作正常工作1：发送请求发送请求1：搜索同步字符搜索同步字符只用于内同步只用于内同步状态字状态字4为了监视和检查芯片的工作状态。为了监视和检查芯片的工作状态。D7D6D5D4D3D2D1D0发送发送准备好准备好TXRDYRXRDYOEPEFESYNDETDSR发送器空发送器空溢出错溢出错同步检测同步检测接收接收准备好准备好奇偶错奇偶错格式错格式错TXE数据设备数据设备准备好准备好初始化编程步骤初始化编程步骤向控制口写入向控制口写入3个个0保证芯片处保证芯片处于命令状态于命令状态向控制口写入向控制口写入40H延时延时（28*T

15、CLK）写方式选择命令字写方式选择命令字写工作命令字写工作命令字令芯片复位令芯片复位返回空闲状返回空闲状态态等待内部状等待内部状态转换完毕态转换完毕确定工作方确定工作方式及帧格式式及帧格式控制实际控制实际操作操作8251A8251A举例举例举例举例4工作命令字：要求首先复位所有出错标志，请求发送/RTS有效，数据终端就绪/DTR有效，发送允许TxEN有效，接收允许RxE有效（全双工）。 即工作字为： 0 0 1 1 0 1 1 1外同外同步步内部内部复位复位RTS有效有效复位复位出错出错标志标志不发不发连续连续空号空号RxE有效有效DTR有效有效TxEN有效有效由于由于8251端口地址为端口地

16、址为C0H、C2H，因此，因此，8251的偶地址的偶地址是是C0H，奇地址实际上是，奇地址实际上是C2H 初始化编程为：初始化编程为：MOVAL，1111,1110BOUT0C2H,ALMOVAL,0011,0111BOUT0C2H,AL8251A8251A举例举例8251A8251A举例举例8251A初始化初始化读状态寄存器读状态寄存器RxRDY=1？接收数据接收数据数据出错？数据出错？读状态寄存器读状态寄存器数据接收完？数据接收完？错误处理错误处理读状态寄存器读状态寄存器TxRDY=1？发送结束符发送结束符结束结束是是是是是是是是否否否否否否8251A8251A举例举例8251A8251A举例举例发送程序发送程序接收程序接收程序接收接收256字节，放在字节，放在buf中中Data s