微机原理与接口技术_基本输入输出接口技术

1、12022年1月3日星期一22022年1月3日星期一12367543返回2022年1月3日星期一1.1.输入输入/ /输出：输出：微处理器与外部设备之间的信微处理器与外部设备之间的信息交换即通信。息交换即通信。2.2.输入输入/ /输出接口：输出接口：完成微处理器与外部设备完成微处理器与外部设备数据通信即输入数据通信即输入/输出任务的接口。输出任务的接口。 包括包括:硬件接口电路和软件接口程序。硬件接口电路和软件接口程序。4返回2022年1月3日星期一 1. 内部地址译码内部地址译码 2.提供联络信号提供联络信号 3.信号特性匹配（如电平转换）信号特性匹配（如电平转换） 4.信息格式的转换（如

2、正负逻辑的转换，串并信息格式的转换（如正负逻辑的转换，串并 格式，模数转换）格式，模数转换） 5.数据缓冲与锁存数据缓冲与锁存 6.对外设进行中断管理对外设进行中断管理 7.提供时序控制提供时序控制5返回2022年1月3日星期一p三种：数据信息、状态信息、控制信息三种：数据信息、状态信息、控制信息p这些信息均通过数据总线传输。这些信息均通过数据总线传输。6返回2022年1月3日星期一1.存储器映射编址存储器映射编址p含义：含义：p优点：优点：p I/O 端口端口 I/O 端口端口 I/O 端口端口 EPROM或或Flash Memory RAM 0000H FFFFH 7返回2022年1月3日

3、星期一l含义含义 I/OI/O端口与存储器分开独立编址，即端口与存储器分开独立编址，即I/OI/O端口和端口和存储器都有自己的一套地址空间，而且互不相干存储器都有自己的一套地址空间，而且互不相干。l优点优点 I/OI/O设备不占用内存单元，节约了内存空间。设备不占用内存单元，节约了内存空间。 指令执行速度快。指令执行速度快。lI/O端口端口 80808686Core2Core2微机采用微机采用I/OI/O映射的编址方法。映射的编址方法。 I/OI/O端口的地址端口的地址6464K K 个个8 8位口地址（位口地址（00000000H-FFFFHH-FFFFH）。）。8返回2022年1月3日星期

4、一2.基于基于8086和和80286 3.基于基于80386和和80486 4.基于基于PentiumPentium4的的I/OI/O组组织织1. 基于基于8088的的9返回2022年1月3日星期一 64K 个 I/O A15A0 D7D0 RD WR D7D0 A15A0 IORC IOWC 系统总线 10返回2022年1月3日星期一 32K 个 I/O A15A1 D15D0 RD WR D7D0 A13A0 IORC IOWC 系统总线 32K 个 I/O A13A0 D7D0 RD WR CS CS A0 BHE D15D8 CS3 A14A2D24 CS3 D7D0 CS3 A14A

5、2D24 CS3 11返回2022年1月3日星期一 16K 个I/O A15A2 D31D0 RD WR D31D24 A13A0 IORC IOWCW 系统总线 16K 个I/O A13A0 D23D16 RD WR CS CS BE3 16K 个I/O OE WE D15D8 A13A0 16K 个I/O A13A0 D7D0 OE WE CS CS BE2 BE1 BE0 12返回2022年1月3日星期一 8K 个 I/O (3) A15A3 D63D0 RD WR D31D24 A13A0 8K 个 I/O (2) A13A0 D23D16 RD WR CS CS BE3 8K 个 I

6、/O (1) RD WR D15D8 A13A0 8K 个 I/O (0) A13A0 D7D0 RD WR CS CS BE2 BE1 BE0 8K 个 I/O (7) A15A3 RD WR D63D56 A13A0 IORC IOWC 8K 个 I/O (6) A13A0 D55D48 RD WR CS CS 8K 个 I/O (5) RD WR D47D40 A13A0 8K 个 I/O (4) A13A0 D39D32 RD WR CS CS BE7 BE6 BE5 BE4 13返回2022年1月3日星期一1. 1. I/OI/O地址范围地址范围 0000H-FFFFH.共共64K个

7、个8位端口位端口 从从80868086Core2 I/OCore2 I/O地址采用地址采用A15A15A0A0共共1616条地条地址线，且与存储器分开编址。址线，且与存储器分开编址。2. 2. 系统板保留的系统板保留的1 1K K个个I/OI/O端口端口 000H-03FFH，共共1K个个8位端口位端口3. 3. 查看当前系统查看当前系统I/OI/O地址分配地址分配14返回2022年1月3日星期一15返回2022年1月3日星期一 (b) OUT (b) OUT 指令操作时序指令操作时序OUT P8,ALOUT P8,AL或或OUT DXOUT DX，ALAL P P8 8为为8 8位位端端口口

8、地地址址(a) IN(a) IN指令操作时序指令操作时序IN AL,P8 或或IN AL,DXP8P8为为8 8位端口地址位端口地址 162022年1月3日星期一 直接程序控制方式直接程序控制方式 中断控制方式中断控制方式 DMA控制方式控制方式 I/O处理机控制方式处理机控制方式17返回2022年1月3日星期一l含义：含义：直接在程序控制下进行微处理器与外直接在程序控制下进行微处理器与外设之间的数据传送。设之间的数据传送。l分类：分类：无条件传送方式和条件传送方式两种。无条件传送方式和条件传送方式两种。1. 1.无条件传送方式无条件传送方式l含义含义：不查询外设状态而直接进行输入不查询外设状

9、态而直接进行输入输出的一种方式。输出的一种方式。l特点：特点：简单、经济，但可靠性差。简单、经济，但可靠性差。18返回2022年1月3日星期一l含义：含义：首先查询外设状态，满足条件时才进首先查询外设状态，满足条件时才进行数据的传送，因此也叫查询传送方式。行数据的传送，因此也叫查询传送方式。l特点：特点：简单、可靠性高，但简单、可靠性高，但CPU效率低。效率低。READY=1?输入数据后续处理开始输入状态信息NY准备输出数据读状态口的状态BUSY=1?输出数据YN输入输入输出输出19返回2022年1月3日星期一l含义：含义：在满足传输条件时，外设向在满足传输条件时，外设向CPU发请求传输发请求

10、传输的中断信号，的中断信号，CPU接收请求后进入服务程序，在中断接收请求后进入服务程序，在中断服务程序中进行输入输出操作。服务程序中进行输入输出操作。l特点：特点：无需查询等待，无需查询等待，CPU利用率大大提高。利用率大大提高。l不足：不足：中断控制方式仍需要一系列本与输入输出无中断控制方式仍需要一系列本与输入输出无关的操作（如压栈保护等），因此对于高速关的操作（如压栈保护等），因此对于高速I/O设备设备效率仍不算快。效率仍不算快。20返回2022年1月3日星期一l含义含义：直接由：直接由DMA控制器硬件控制数据传输，控制器硬件控制数据传输，传输过程无需传输过程无需CPU干预。干预。l特点：

11、特点：速度快（因为有速度快（因为有DMA硬件直接控制），硬件直接控制），效率高。效率高。21返回2022年1月3日星期一外设外设/内存内存CPUDMA控制器控制器内存内存/外设外设外设外设/内存内存MOV XX，ALOUT DX，ALIN AL，DXMOV AL，XX无需无需CPU指令指令内存内存/外设外设22返回2022年1月3日星期一 尽管尽管DMA方式优点比较突出，但在方式优点比较突出，但在DMA进行传进行传输之前，对输之前，对DMA的初始操作、对数据的运算和处理的初始操作、对数据的运算和处理等都需要处理器事先干预。为了让处理器彻底摆脱管等都需要处理器事先干预。为了让处理器彻底摆脱管理和

12、控制理和控制I/O设备的负担，引入了设备的负担，引入了I/O处理机控制方式。处理机控制方式。这种方式下，由专用这种方式下，由专用I/O协处理器负责协处理器负责I/O操作和处理。操作和处理。23返回2022年1月3日星期一1234ABCD4321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:31-Jul-2004Sheet of File:F:项 目 北 京 自 来 水 公 司 抄 表 系 统 电 路 图 Z B 2K M .D D BD raw n B y:123A74F1251A 121A 241A 361A 482A 1112A 2132A 3152A 417

13、1Y 1181Y 2161Y 3141Y 4122Y 192Y 272Y 352Y 431G12G19U 174L S2401A 121A 241A 361A 482A 1112A 2132A 3152A 4171Y 1181Y 2161Y 3141Y 4122Y 192Y 272Y 352Y 431G12G19U 274L S244A 02A 13A 24A 35A 46A 57A 68A 79B 018B 117B 216B 315B 414B 513B 612B 711E19D IR1U 374L S24524返回2022年1月3日星期一1234ABCD4321DCBATitleNumb

14、erRevisionSizeBDate:31-Jul-2004Sheet of File:F:项目北京自来水公司抄表系统电路图ZB2KM.DDBDrawn By:D13Q12D24Q25D37Q36D48Q49D513Q512D614Q615D717Q716D818Q819CLK11CLR1U174LS273D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U274LS373D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1CLK11U374LS374

15、25返回2022年1月3日星期一1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:2-Aug-2004 Sheet of File:F:教学WJwj 在 服务器 (Billgates) 上第二版微机书稿书稿电路图.BkpDrawn By:12345611128U474LS3012U2A74LS04123U1A74LS32A3A8A9A7A6A5A4A1IORCA0121312U3A74LS11A2A02A13A24A35A46A57A68A79B018B117B216B315B414B513B612B711E19DIR1U574LS245数据总线 D7-

16、D0输入的数据读操作程序读操作程序:MOV DX,377HIN AL,DX26返回2022年1月3日星期一1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Aug-2004 Sheet of File:F:教学WJ第二版微机书稿书稿电路图.ddb Drawn By:D13Q12D24Q25D37Q36D48Q49D513Q512D614Q615D717Q716D818Q819CLK11CLR1U574HC27312345611128U174HC30123U2A74HC32VCCA7A6A5A4A3A2A1A0IOWC12345611128U474LS

17、30A15A14A13A12A11A10A9A812U3A74LS04456U2B74LS32数据总线 D7-D0输出的数据写操作程序写操作程序:MOV DX,0DFFFHOUT DX,AL27返回2022年1月3日星期一读操作程序读操作程序:MOV DX,2F6HIN AX,DX1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:11-Sep-2004Sheet of File:F:教学WJ第二版微机书稿书稿电路图.ddb Drawn By:1A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122

18、Y192Y272Y352Y431G12G19U474F2441A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U574F24412345611128U274F3012U3A74F04A3A8A9A7A6A5A4A1IORC输入的16 位数据数据总线 D15-D0A0A2D15-D8D7-D0456U1B74F328910U1C74F32BHE123U7A74F08123U1A74F0228返回2022年1月3日星期一写操作程序写操作程序:MOV DX,3ECH ;选中选中3ECH3EFH

19、4个端口个端口OUT DX,EAX1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Aug-2004 Sheet of File:F:教学WJ第二版微机书稿书稿电路图.ddb Drawn By:D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1CLK11U174HC374D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1CLK11U274HC374D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D51

20、4Q515D617Q616D718Q719OE1CLK11U374HC374D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1CLK11U474HC37412345611128U574HC30IOWCA2A3A5A6A7123U7A74HC32A412U6A74HC04D31-D25D7-D0D15-D8D23-D16数据总线D31-D032位数据输出BE0BE1BE2BE3A8A9292022年1月3日星期一1234302022年1月3日星期一 并行通信与并行接口并行通信与并行接口 串行通信与串行接口串行通信与串行接口 串行

21、通信方式及异步通信协议串行通信方式及异步通信协议 串行异步通信标准接口串行异步通信标准接口31返回2022年1月3日星期一1. 并行通信并行通信l含义含义：并行通信是指将一个字节或一个字的各：并行通信是指将一个字节或一个字的各 位同时进行传输的一种通信方式。位同时进行传输的一种通信方式。 l要点要点：传输的各位同时传输（输入或输出）。：传输的各位同时传输（输入或输出）。l特点特点：（1）传输速度快）传输速度快（2）传输的信息率高）传输的信息率高（3）比串行通信需要更多通信信号线）比串行通信需要更多通信信号线l用途用途：常用于传输距离短，数据传输速度要求：常用于传输距离短，数据传输速度要求 高的

22、场合。高的场合。32返回2022年1月3日星期一l含义含义：实现并行通信的接口称：实现并行通信的接口称为并行通信接口。为并行通信接口。 控制寄存器 状态寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器数据输入准备好数据输入回答数据输入数据输出数据输出准备好数据输出回答数据总线 读信号 写信号复位信号 准备好中断请求地址地址译码片选内部端口选择CPU及总线控制器输入设备输出设备33返回2022年1月3日星期一1. 串行通信串行通信l含义含义：串行通信是把传输的数据一位一：串行通信是把传输的数据一位一位地顺序传送的一种通信方式。位地顺序传送的一种通信方式。 l要点要点：按位传输，同一时刻仅传送一位。：按位传输，

23、同一时刻仅传送一位。l特点特点：（1）通信线少）通信线少（2）成本低）成本低（3）但通信速度慢）但通信速度慢l用途：适用于长距离数据传输。用途：适用于长距离数据传输。34返回2022年1月3日星期一l完成串行通信任务的接口称为串行通信接口，完成串行通信任务的接口称为串行通信接口，简称串行接口。简称串行接口。l功能功能：（1）输入时，完成串行到并行格式转换）输入时，完成串行到并行格式转换（2）输出时，完成并行到串行格式转换。）输出时，完成并行到串行格式转换。接收数据 寄存器接收移位寄存器及 其控制发送数据 寄存器发送移位寄存器及 其控制数据总线缓冲 器控制逻辑串行外部设备数据总线RXDTXD接收

24、发送RESETCSWRRD35返回2022年1月3日星期一有单工方式、半双工方式、全双工方式有单工方式、半双工方式、全双工方式接收器发送器 接收器 发送器 接收器 发送器 发送器 接收器 接收器 发送器ABAB数据流向数据流向数据流向(a) 单工方式(b) 半双工方式(c) 全双工方式36返回2022年1月3日星期一两种：串行异步通信和串行同步通信。两种：串行异步通信和串行同步通信。1. 异步通信异步通信 异步通信异步通信:指字符与字符之间的传送是完全异步的，随机指字符与字符之间的传送是完全异步的，随机的，但一个字符的位与位之间是同步的。的，但一个字符的位与位之间是同步的。2. 异步通信特点异

25、步通信特点 字符的发送是随机的。字符的发送是随机的。 每一个字符传输总以一个起始位为准，然后接收方与发送每一个字符传输总以一个起始位为准，然后接收方与发送方保持同步（格式的统一），最后是停止位方保持同步（格式的统一），最后是停止位 通信双方可随时改变通信协议，即改变数据位、奇偶校验通信双方可随时改变通信协议，即改变数据位、奇偶校验位和停止位长度或数据传输率。位和停止位长度或数据传输率。37返回2022年1月3日星期一l异步通信协议异步通信协议包括：一是字符的传送格式的规定，包括：一是字符的传送格式的规定，二是数据传送速率的要求。二是数据传送速率的要求。l 异步通信格式异步通信格式协议，即改变数

26、据位、奇偶校验位和停止位长度或协议，即改变数据位、奇偶校验位和停止位长度或数据传输率。数据传输率。当前字符.n位数据(n=5-8)起始位停止位空闲位空闲位起始位前一字符后一字符奇偶校验 位D0D1D2D3Dn-1D0.100/10/10/10/10/10/111 1 1038返回2022年1月3日星期一l波特率（波特率（Baud Rate）：）：指单位时间传送二进制数的位指单位时间传送二进制数的位数，一般以秒为单位。数，一般以秒为单位。l微机中常见的波特率微机中常见的波特率有有110，300，600，1200，2400，4800，9600，19200等。微机最高波特率由硬件决定。等。微机最高波

27、特率由硬件决定。 例例：已知字符格式中数据为：已知字符格式中数据为8位，无校验，位，无校验，1位停止位，位停止位，在在1分钟内连续不断传送了分钟内连续不断传送了 69120个字符，求波特率。个字符，求波特率。 解解：一个字符：一个字符=1+8+0+1=10位位 每秒传送的字符个数每秒传送的字符个数=69120/60=1152个个 波特率波特率=位位/秒秒=1152*10=11520bits/S=11.52Kbits/s39返回2022年1月3日星期一同步字符当前帧同步字符数据1 数据2 . 数据n 校验1 校验2l同步通信同步通信 将多个字符连接成一个数据块，数据块前加将多个字符连接成一个数据

28、块，数据块前加1或或2个同步字个同步字符，尾部是校验字符，最后为同步字符。符，尾部是校验字符，最后为同步字符。l同步的含义同步的含义字符与字符之间时间间隔固定不变，是同步的。字符与字符之间时间间隔固定不变，是同步的。40返回2022年1月3日星期一串行异步通信的标准接口有串行异步通信的标准接口有RS-232C、RS-449、RS-422、RS-485以及以及20mA电流环等接口。电流环等接口。一、一、RS-232CRS-232C接口（接口（PCPC使用）使用）1. 接口逻辑：负逻辑传送接口逻辑：负逻辑传送1：-15V-5V0：+5V+15V 允许噪声容限为允许噪声容限为2V因此，实际因此，实际

29、RS-232能够区分的逻辑电平：能够区分的逻辑电平： 1：-15V-3V0：+3V+15V 只有在只有在-3V+3V时逻辑为不确定时逻辑为不确定41返回2022年1月3日星期一引脚号 名称 含义 1 CD 载波检测(输入) 2 RXD 接收数据线(输入) 3 TXD 发送数据线(输出) 4 DTR 数据终端准备好(输出)，计算机收到RI 信号，作为回答,表示通信接口已准备就绪 5 GND 信号地 6 DSR 数据装置准备好(输入)，即Modem或其它通信设备准备好。表示调制解调器可以使用。 7 RTS 请求发送(输出)，由计算机到Modem(调制解调器)或其它通信设备，通知外设(Modem或其

30、它通信设备)可以发送数据 8 CTS 清除发送(输入)，由外部(Modem或其它通信设备)到计算机，Modem或其它通信设备认为可以发送数据时，发送该信号作为回答，然后才能发送。 9 RI 振铃指示(输入)， Modem若接到交换机(台)送来的振铃呼叫，就发出该信号来通知计算机或终端。 注：这里的输入或输出是相对计算机而言的 42返回2022年1月3日星期一l为什么要进行逻辑电压的转换？为什么要进行逻辑电压的转换？因为因为RS-232RS-232逻辑电平与逻辑电平与UATRTUATRT电平不一电平不一致致l常用单电源供电的常用单电源供电的232电平转换芯片电平转换芯片MAX232MAX232、

31、TLC232TLC232、UN232UN232、SP232SP232等为不等为不同厂家的典型单电源供电的同厂家的典型单电源供电的232232接口芯接口芯片，完成电平转换功能。根据片，完成电平转换功能。根据UARTUART的电的电平的不同可分为平的不同可分为5V5V和和3.3V3.3V。43返回2022年1月3日星期一l计算机通信是计算机通信是TTL和和CMOS逻辑电平，而逻辑电平，而RS-232规规定的电平与之不符，故需电平转换。定的电平与之不符，故需电平转换。 连接线串行接口串行接口RXDTXDRXDTXDGNDGND44返回2022年1月3日星期一lC 1 C 5 可 为可 为0.1uF4

32、,7uF,具体值参具体值参见芯片说明见芯片说明lTIN为为TTL输入输入lRIN为为232输入输入lTOUT为由为由TTL转换后转换后的的232电平输出电平输出lROUT为由为由RS232转换转换后的后的TTL电平输出电平输出45返回2022年1月3日星期一 TIN TXD SOUT GND 微 处 理 器 串行通信 接口 CBus DBus SIN ROUT GND GND RXD RS-232C 连接器 DB9 RS-232C 电平 转换 接口 RS-232C 接口标准 RIN TOUT ABus 地址 译码 UART 32 532 5发送数据 发送数据接收数据 接收数据信号地RS-232

33、 C 接口(b) 9针接口插座的连接RS-232 C 接口46返回2022年1月3日星期一lRS232C缺点：受共模干拢影响，通信距离不长。缺点：受共模干拢影响，通信距离不长。仅仅20米以内。米以内。lRS485主要特点：主要特点： 采用差分传输方式，具有很强的抗共模干扰能力。采用差分传输方式，具有很强的抗共模干扰能力。 可同时连接多个接收器和发送器（可同时连接多个接收器和发送器（3232256256个）个） 通信距离长，可达千米（标准为通信距离长，可达千米（标准为1.2Km1.2Km）。）。lRS-485逻辑电平：逻辑电平：逻辑逻辑1：A的电位比的电位比B高高200mV以上以上逻辑逻辑0：B

34、的电位比的电位比A高高200mV以上以上47返回2022年1月3日星期一l由于是差分传输，因此由于是差分传输，因此RSRS485485接口采用同名端相连的接口采用同名端相连的方法，即所有方法，即所有485485芯片的芯片的A A和和A A连在一起，连在一起，B B和和B B连在一起。连在一起。lDIDI为数据发送端，为数据发送端，RORO为数据接收端，为数据接收端，RERE收发使能收发使能 RE0接收，RE1发送l终端（两个远端）各接一个匹配电阻（终端（两个远端）各接一个匹配电阻（120120欧）防止传欧）防止传输反射。输反射。MAX485MAX48548返回2022年1月3日星期一一、一、1

35、655016550及及82508250功能功能(1) 具有全双工、双缓冲器发送器和接收器。具有全双工、双缓冲器发送器和接收器。(2) 是串行异步通信接口（是串行异步通信接口（UART）。(3) 波特率波特率:8250=509600波特波特;16550=50115200波特。波特。(4) 异步通信格式，可通过编程选择。异步通信格式，可通过编程选择。(5) 具有自动奇偶校验、溢出和帧出错等检测标志。具有自动奇偶校验、溢出和帧出错等检测标志。(6) 片内具有优先级中断控制逻辑。片内具有优先级中断控制逻辑。(7) 单一单一+5V，40个引脚的个引脚的DIP封装形式。封装形式。49返回2022年1月3日

36、星期一 D7-D0 A2,A1,A0 DDIS SIN RCLK BAUDOUT SOUT RTS CTS DTR INTRPT 发送保持寄存器 DOSTR DOSTR CSOUT XTAL1 XTAL2 DSR RLSD RI OUT1 OUT2 数据接收寄存器 线路控制寄存器 线路状态寄存器 除数寄存器高位 除数寄存器低位 Modem控制寄存器 Modem状态寄存器 中断允许寄存器 中断识别寄存器 Modem控制逻辑 中断控制逻辑 波特率发生器 接收同步控制器 发送同步控制器 接收移位寄存器 发送移位寄存器 数 据 总 线 缓 冲 器 读 写 控 制 逻 辑 CS0 CS2 DISTR D

37、ISTR MR CS1 ADS 内 部 数 据 总 线 50返回2022年1月3日星期一l接收移位寄存器将接收移位寄存器将SIN脚的串行数据进行移位输入。脚的串行数据进行移位输入。( 1 ) 检 测 起 始 位 ：检 测 起 始 位 ： S I N 变 低 后 ， 连 续 测 试变 低 后 ， 连 续 测 试 8 个个 R C L K 时 钟 周时 钟 周 期，如果都是低电平，为起始位，否则为干扰信号。期，如果都是低电平，为起始位，否则为干扰信号。(2) 采样数据位：每隔采样数据位：每隔16个个RCLK脉冲对脉冲对SIN输入的数据位进输入的数据位进 行一次采样。直到停止位，完成一个字符的接收。

38、行一次采样。直到停止位，完成一个字符的接收。( 3 ) 去 除 无 关 位 ： 接 收 同 步 控 制 电 路 自 动 去 除 起 始 位 、 奇去 除 无 关 位 ： 接 收 同 步 控 制 电 路 自 动 去 除 起 始 位 、 奇 偶校验位和停止位。偶校验位和停止位。( 4 ) 串 到 并 转 换 ： 同 步 控 制 电 路 控 制 接 收 移 位 寄 存 器 将 串串 到 并 转 换 ： 同 步 控 制 电 路 控 制 接 收 移 位 寄 存 器 将 串 行数据转换成并行数据送入接收数据缓冲器行数据转换成并行数据送入接收数据缓冲器(THR)中。中。(5) 检查正确性：接收同步控制电路对

39、数据的正确性进行检查。检查正确性：接收同步控制电路对数据的正确性进行检查。 如果在检测字符格式时有错误，则通过线路状态寄存器如果在检测字符格式时有错误，则通过线路状态寄存器 设置相应的出错标志。设置相应的出错标志。51返回2022年1月3日星期一l发送部分负责接收发送部分负责接收CPU送来的并行数据，并通送来的并行数据，并通过移位的方法将其变换成串行信号，最后通过过移位的方法将其变换成串行信号，最后通过发送端发送端SOUT发送出去。发送出去。(1) CPU的的并行数据存入发送保持寄存器中，由并行数据存入发送保持寄存器中，由 发 送 同 步 控 制 电 路 控 制 将 该 数 据 经 过 发 送

40、 移发 送 同 步 控 制 电 路 控 制 将 该 数 据 经 过 发 送 移 位 寄 存 器 处 理 ， 按 照 事 先 规 定 的 格 式 加 上 起位 寄 存 器 处 理 ， 按 照 事 先 规 定 的 格 式 加 上 起 始 位 、 奇 偶 校 验 位 和 停 止 位 ， 变 换 成 串 行 数始 位 、 奇 偶 校 验 位 和 停 止 位 ， 变 换 成 串 行 数 据帧后由据帧后由SOUT端输出串行数据信号。端输出串行数据信号。( 2 ) 当 数 据 进 入 发 送 移 位 寄 存 器 后 ， 发 送 保 持当 数 据 进 入 发 送 移 位 寄 存 器 后 ， 发 送 保 持 寄

41、存器自动变空，寄存器自动变空，CPU即可再次写入数据。即可再次写入数据。52返回2022年1月3日星期一l线路控制寄存器（线路控制寄存器（LCR）接收接收CPU用用OUT指令写指令写入的控制命令。控制寄存器的内容可以通过入的控制命令。控制寄存器的内容可以通过IN指令指令读出。线路控制寄存器的格式：读出。线路控制寄存器的格式： 除数标志 中止位 奇偶校验选择 停止位长度 数据长度 0=正常工作 1=访问除数 寄存器 WLS1 WLS2 DLAB SBRK SPBEPSPEN STB D7 D6 D5 D4 D3 D3 D2 D1 0=正常 1=发中止符 000=无校验 001=奇校验 010=偶

42、校验 101=附加位 1 111=附加位 0 0=1 位 1=1.5 位 (5 位数据时) 2 位(其它数据) 00=5 位 01=6 位 10=7 位 11=8 位 LCR 53返回2022年1月3日星期一l线路状态寄存器线路状态寄存器LSR记录串行数据发送和接收的状记录串行数据发送和接收的状态，以供态，以供CPU查询。线路状态寄存器的格式：查询。线路状态寄存器的格式： Di= ET TSRE THRE BI FE PE OE DR D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 状态存在 0 状态不存在 超时错误 发送移位寄存器空 发送保持寄存器空 中止检测 接收数据就续 溢出错 奇偶

43、错 帧出错 LSR 54返回2022年1月3日星期一lModem控制寄存器控制寄存器MCR用于设置用于设置16550/8250与通与通信设备之间联络应答的输出信号，其格式如所示。信设备之间联络应答的输出信号，其格式如所示。 D7 0 0 0 LOOP OUT2 OUT1 RTS DTR D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 MCR 0=正常工作 1=自发自收 0=使OUT2为高电平 1=使OUT2为低电平 0=使OUT1为高电平 1=使OUT1为低电平 1=DTR为低电平,数据终端准备好 0=DTR为高电平,数据终端未准备好 1=RTS为低电平,请求发送有效 0=RTS为高信号,请求发送无

44、效 DTR对应DTR引脚 对应OUT1引脚 对应OUT2引脚 55返回2022年1月3日星期一lModem状态寄存器状态寄存器MSR反映反映8250与通信设备之间与通信设备之间应答联络输入信号的当前状态以及这些信号的情况，应答联络输入信号的当前状态以及这些信号的情况，各位的含义如图所示。各位的含义如图所示。RLSD RLSD RIDSRCTS响铃指示(RI)数据装置准备就绪允许发送(CTS)允许发送(CTS) 数据装置就绪(DSR)响铃指示数据载波检测(DCD)数据载波检测(DCD)表示变化的状态RIDSR CTSD7D6D5D4D3D2D1D0 MSR 56返回2022年1月3日星期一l反映

45、了接收器和发送器以及反映了接收器和发送器以及Modem是否允许中断是否允许中断的情况，通过设置可以指定其中的某些部件允许中的情况，通过设置可以指定其中的某些部件允许中断。它是一个可读可写的寄存器。断。它是一个可读可写的寄存器。1 允许中断0 禁止中断Modem状态中断1 允许中断0 禁止中断1 允许中断0 禁止中断1 允许中断0 禁止中断接收字符代码错或接收中止状态中断接收数据寄存器就绪中断发送数据缓冲器空中断000EDSSIELSIETBEIERBFI0D7D6D5D4D3D2D1D0IEE 57返回2022年1月3日星期一l中断识别寄存器中断识别寄存器IIR，可以识别可以识别4个中断源引起

46、的中个中断源引起的中断。接收器线路状态中断、接收数据准备好中断、断。接收器线路状态中断、接收数据准备好中断、发送保持寄存器空中断和调制解调器状态中断。发送保持寄存器空中断和调制解调器状态中断。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 ID1 ID0 IP 0 0 =Modem 状态发生变化 0 1 =发送缓冲器空 1 0 =接收数据就绪 1 1 =接收字符代码错或接收中止状态 1 =无中断状态 0 =有中断状态 IIR 58返回2022年1月3日星期一l16550及及8250使用使用1.8432MHz的基准输入时钟，的基准输入时钟，分频后产生所需的内部基准脉冲，作为

47、接收器和分频后产生所需的内部基准脉冲，作为接收器和发送器的同步脉冲，以控制接收移位寄存器和发发送器的同步脉冲，以控制接收移位寄存器和发送移位寄存器的移位操作。送移位寄存器的移位操作。l发送或接收串行数据时使用的时钟频率是数据传发送或接收串行数据时使用的时钟频率是数据传送波特率的送波特率的16倍倍l除数值与波特率的关系：除数值与波特率的关系：除数除数1843200（波特率（波特率16）59返回2022年1月3日星期一波特率 DLM(高 8 位) DLL(低 8 位) 110 04H 17H 300 01H 80H 600 00H C0H 1200 00H 60H 2400 00H 30H 360

48、0 00H 20H 4800 00H 18H 7200 00H 10H 9600 00H 0CH 14400 00H 08H 19200 00H 06H 28800 00H 04H 38400 00H 03H 57600 00H 02H 115200 00H 01H l根据波特率与除数的根据波特率与除数的关系，可计算出不同关系，可计算出不同波特率对应的除数值，波特率对应的除数值，如表所示。如表所示。 60返回2022年1月3日星期一 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7RCLK SINSOUT CS0 CS1 CS2 VccRIRLSDDSRCTSMROUT1DTRRTSOUT2IN

49、TRPTNCA0A1A2ADSCSOUTDDISDISTRDISTR12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221XTAL1XTAL2DOSTRDOSTR GND BAUDOUT几个最重要的信号几个最重要的信号lRCLK 接收时钟接收时钟lSIN 串行输入引脚串行输入引脚lSOU串行数据输出串行数据输出lA2,A1,A0 内部寄存内部寄存器选择输入信号器选择输入信号其它信号其它信号61返回2022年1月3日星期一1. 电源及时钟电源及时钟VCC,GND,XTLA1,XTLA22. 数据线：数据线：D

50、7D03. 片选信号：片选信号：CS0，CS1和和/CS2(输入输入)4. 选通信号选通信号:地址输入选通地址输入选通: /ADS数据输入选通数据输入选通:DISTR和和/DISTR(接接/IOR)数据输出选通数据输出选通:DOSTR和和/DOSTR(接接/IOW)5. 主复位主复位:MR6. 接收时钟接收时钟: =接收波特率的接收波特率的16倍倍7. 清除发送清除发送: /CTS8. 数据装置数据装置(MODEM)准备好准备好: /DSR9. 接收线路信号检测接收线路信号检测: /RLSD(有效时表示有效时表示Modem检测数据载波检测数据载波10.振铃指示振铃指示:/RI 有效表示有效表示

51、Modem已经接收到一个电话振铃信号已经接收到一个电话振铃信号62返回2022年1月3日星期一11. 数据终端准备好数据终端准备好: /DTR 有效时通知有效时通知Modem,接口已准备好接口已准备好12. 请求发送请求发送: /RTS有效请求发送数据有效请求发送数据13. 用户输出引脚：用户输出引脚：/OUT1和和/OUT2(由由Modem控制寄存器决定控制寄存器决定)14. 片选信号输出片选信号输出:CSout片选输入信号片选输入信号CS0=1,CS1=1/CS2=0时时,Csout=1(高电平高电平)15. 驱动器禁止驱动器禁止: DDIS,有效时禁止外部总线转换器对系统总线的有效时禁止

52、外部总线转换器对系统总线的驱动驱动.16. 波特率输出波特率输出: /BAUDout以以16倍波特率的时钟输出倍波特率的时钟输出17. 中断请求中断请求:INTRPT当允许中断时当允许中断时,16550/8250内部发生某种中内部发生某种中断时断时,该引脚为高电平有效该引脚为高电平有效,向向8259A发中断请求信号发中断请求信号.63返回2022年1月3日星期一1.1.串行接口的端口地址分配串行接口的端口地址分配DLAB串口1串口2寄存器名称读/写操作03F8H2F8H发送保持寄存器OUT (写)03F8H2F8H接收数据寄存器IN (读)13F8H2F8H除数寄存器低字节IN（读）或OUT（

53、写）13F9H2F9H除数寄存器高字节IN（读）或OUT（写）03F9H2F9H中断允许寄存器IN（读）或OUT（写）3FAH2FAH中断识别寄存器IN （读）3FBH2FBH通信线路控制寄存器IN（读）或OUT（写）3FCH2FCHModem控制寄存器IN（读）或OUT（写）3FDH2FDH通信线路状态寄存器IN（读）3FEH2FEHModem状态寄存器IN（读）64返回2022年1月3日星期一串行接口初始化的任务：串行接口初始化的任务：（1）设置波特率）设置波特率（2）确定通信的具体格式）确定通信的具体格式（3）设置操作方式）设置操作方式（4）设定是否使用中断、是否自测试操作等）设定是否使

54、用中断、是否自测试操作等等。等。65返回2022年1月3日星期一l计算除数值计算除数值除数除数1843200（波特率（波特率16）l写线路控制寄存器，使写线路控制寄存器，使DLAB=1以访问除数寄存以访问除数寄存器器l先将除数低字节写入低字节寄存器端口先将除数低字节写入低字节寄存器端口l再将除数高字节写入高字节寄存器端口再将除数高字节写入高字节寄存器端口l注意：注意：线路控制寄存器地址：线路控制寄存器地址：3FBH（COM1）,2FBH（COM2）除数低字节寄存器：除数低字节寄存器： 3F8H（COM1）,2F8H（COM2）除数高字节寄存器：除数高字节寄存器： 3F9H（COM1）,2F9H

55、（COM2）66返回2022年1月3日星期一MOV AL，10000000B；DLAB=1MOV DX，3FBH；指向线路控制寄存器端口指向线路控制寄存器端口OUTDX，AL；写入线路控制寄存器写入线路控制寄存器MOV AL，0AH；置产生置产生11520波特率的除数低字节波特率的除数低字节MOV DX，3F8H；除数低字节寄存器口地址除数低字节寄存器口地址OUTDX，AL；写入除数低字节写入除数低字节MOV AL，00；除数高字节除数高字节INCDX；指向除数高字节寄存器口地址指向除数高字节寄存器口地址OUTDX，AL；写入除数高字节写入除数高字节67返回2022年1月3日星期一l根据要求确

56、定格式根据要求确定格式l将格式字写入线路控制寄存器，并使将格式字写入线路控制寄存器，并使DLAB=0以正常工作以正常工作l例子：假设一帧数据含有例子：假设一帧数据含有8位数据、位数据、1位停止位、奇校验，位停止位、奇校验，则有关程序如下：则有关程序如下：MOVAL,00001011B；通信控制寄存器控制字通信控制寄存器控制字MOVDX, 3FBH；线路控制寄存器口地址线路控制寄存器口地址OUTDX, AL；写入线路控制寄存器写入线路控制寄存器68返回2022年1月3日星期一MOV AL,00010011B；自发自收自发自收MOV DX,3FCH；Modem控制寄存器地址控制寄存器地址OUTDX

57、, AL；写入线路控制寄存器写入线路控制寄存器D7 1 DTR准备好0 DTR未准备好1 回送自检控制位1 RTS信号有效0 RT信号无效1 使OUT1=00 使OUT1=1数据终端(DTR)请求发送(RTS)1 使OUT2=0(自发自收)0 使OUT2=10 正常工作000LOOPOUT2 OUT1 RTS DTRD6D5D4D3D2D1D0MCR69返回2022年1月3日星期一l仅允许接收中断和发送中断：（仅允许接收中断和发送中断：（COM1）MOV AL, 00000011；仅允许收、发中断仅允许收、发中断MOV DX, 3F9HOUT DX, AL ；写入中断允许寄存器写入中断允许寄存

58、器1 允许中断0 禁止中断Modem状态中断1 允许中断0 禁止中断1 允许中断0 禁止中断1 允许中断0 禁止中断接收字符代码错或接收中止状态中断接收数据寄存器就绪中断发送数据缓冲器空中断000EDSSI ELSIETBEI ERBFI0D7D6D5D4D3D2D1D070返回2022年1月3日星期一712022年1月3日星期一72返回2022年1月3日星期一 数据 总线缓冲器 读写 控制 逻辑内部数据总线 A组控制 B组控制 A组端口A A组端口C上半口 (高4位) B组端口C下半口 (低4位) B组端口B内部数据总线 RD WR A1 A0RESETCSD7-D0I/O PA7-PA0I

59、/O PC7-PC4I/O PB7-PB0I/O PC3-PC0与系统总线接口内部逻辑与外设接口73返回2022年1月3日星期一(1) 与外设接口信号引脚与外设接口信号引脚PA7PA0 A口的口的8个个I/O引脚引脚PB7PB0 B口的口的8个个I/O引脚引脚PC7PC0 C口的口的8个个I/O引脚。引脚。 (2) 与系统总线接口信号引脚与系统总线接口信号引脚D7D0 数据线数据线/RD，/WR，/CSRESET 高电平有效，有效时高电平有效，有效时8255内部寄存器清除，同时三个数据内部寄存器清除，同时三个数据端口被自动设为输入端口。端口被自动设为输入端口。 PA3 PA2 PA1 PA0

60、RD CS GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PB2PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VccPB7PB6PB5PB4PB31234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252423222174返回2022年1月3日星期一A1A0RDWRCS功能00010读 A 口数据01010读 B 口数据10010读 C 口数据00100写数据到 A 口01100写数据到 B 口10100写数据到 C 口11100写命令到控制寄存器