微机原理及接口技术第8章ppt课件

1、 串行通讯接口串行通讯接口课程称号：微机原理与课程称号：微机原理与接口技术接口技术授课方式授课方式:讲课、实验、讲课、实验、提问及作业提问及作业主讲人：金永贤主讲人：金永贤第第8 8章章 串行通讯接口串行通讯接口教学重点 串行通讯的根本概念 可编程串行接口芯片8251A8.1 串行传送的根本概念n一、串行传送的特点一、串行传送的特点n 1串行传送是在一根传输线上一位串行传送是在一根传输线上一位一位地传送，这根线既作数据线又作联络一位地传送，这根线既作数据线又作联络线，也就是说要在一根传输线上既传送数线，也就是说要在一根传输线上既传送数据信息，又传送联络控制信息。据信息，又传送联络控制信息。n

2、2串行传送数据格式有固定的要求串行传送数据格式有固定的要求即固定的数据格式。即固定的数据格式。n 3串行传送中对信号的逻辑定义与串行传送中对信号的逻辑定义与TTL不兼容，因此，需求进展逻辑关系和不兼容，因此，需求进展逻辑关系和逻辑电平转换。逻辑电平转换。n 4串行传送信息的速率需求控制，串行传送信息的速率需求控制，要求双方商定通讯传输的波特率。要求双方商定通讯传输的波特率。8.1 串行传送的根本概念n二、串行数据的传送方向二、串行数据的传送方向n 在串行通讯中，数据通常是在两个站如终在串行通讯中，数据通常是在两个站如终端和微机之间进展传送，按照数据流的方向可分端和微机之间进展传送，按照数据流的

3、方向可分成成3种根本的传送方式：全双工、半双工和单工。种根本的传送方式：全双工、半双工和单工。n 1.全双工全双工n 当数据的发送和接纳分流，分别由两根不同当数据的发送和接纳分流，分别由两根不同的传输线传送时，通讯双方都能在同一时辰进展发的传输线传送时，通讯双方都能在同一时辰进展发送和接纳操作，这样的传送方式就是全双工送和接纳操作，这样的传送方式就是全双工Full Duplex制。如图制。如图9.1所示。所示。n 2.半双工半双工n 假设运用同一根传输线既作接纳又作发送，假设运用同一根传输线既作接纳又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通讯双方能同虽然数据可以在两个方向上传送，但通讯双方能

4、同时收发数据，这样的传送方式就是半双工时收发数据，这样的传送方式就是半双工Half Duplex制，如图制，如图9.2所示。采用半双工通讯所示。采用半双工通讯系统每一端的发送器和接纳器，经过收发开关转系统每一端的发送器和接纳器，经过收发开关转接到通讯线上，进展方向的切换，因目全产牛时间接到通讯线上，进展方向的切换，因目全产牛时间延退。收发开关实践上是由软件控制的电子开关。延退。收发开关实践上是由软件控制的电子开关。n 3.单工单工n 假设采用单根传输线只用作发送或只用作接假设采用单根传输线只用作发送或只用作接纳，进展单向传送，这样的传送方式就是单工纳，进展单向传送，这样的传送方式就是单工Sim

5、plex制制n 8.1 串行传送的根本概念全双工全双工半双工半双工单工单工发送器接纳器A站接纳器发送器B站发送器接纳器A站接纳器发送器B站接纳器A站发送器B站8.1 串行传送的根本概念n三、信号的调制和解调三、信号的调制和解调n 计算机的通讯是要求传送数字信号，计算机的通讯是要求传送数字信号，而在进展远程数据通讯时，通讯线路往往是而在进展远程数据通讯时，通讯线路往往是借 用 现 存 的 公 用 网 ， 但 是 ， 网 是 为借 用 现 存 的 公 用 网 ， 但 是 ， 网 是 为3003400HZ间的音频模拟信号设计的，间的音频模拟信号设计的，这对二进制数据传输不适宜。为此，在发送这对二进制

6、数据传输不适宜。为此，在发送时需求将二进制信号调制成相应的音频信号，时需求将二进制信号调制成相应的音频信号，以适宜在网上传输。在接纳时，佑要对音频以适宜在网上传输。在接纳时，佑要对音频信号进展解调复原成数字信号。信号进展解调复原成数字信号。 调制解调器n调制调制Modulatingn把数字信号转换为线路传送的模拟信号把数字信号转换为线路传送的模拟信号n解调解调Demodulatingn将线路的模拟信号转换为数字信号将线路的模拟信号转换为数字信号n调制解调器调制解调器MODEMn具有调制和解调功能的器件合制在一个安具有调制和解调功能的器件合制在一个安装装8.1 串行传送的根本概念n四、信息的检错

7、与纠错四、信息的检错与纠错n 串行数据在传输过程中，由于干扰而串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误码是难免的，这直接影响通讯系统的引起误码是难免的，这直接影响通讯系统的可靠性，所以，对通讯中过失控制才干是衡可靠性，所以，对通讯中过失控制才干是衡量一个通讯系统的重要目的。我们把如何发量一个通讯系统的重要目的。我们把如何发现传输中的错误，叫检错。发现错误之后，现传输中的错误，叫检错。发现错误之后，如何消除错误，叫纠错。在根本通讯规程中如何消除错误，叫纠错。在根本通讯规程中普通采用奇偶校验或方阵码检错，以反响重普通采用奇偶校验或方阵码检错，以反响重发方式纠错。在高级通讯控制规程中普通采发方式纠错。

8、在高级通讯控制规程中普通采用循环冗余码用循环冗余码CRC检错，以自动纠错方检错，以自动纠错方法来纠错。法来纠错。n 8.1 串行传送的根本概念n五、波特率与发送接纳时钟五、波特率与发送接纳时钟n 1.波特率波特率n 所谓波特率，是指单位时间内传所谓波特率，是指单位时间内传送二进制数据的位数，其单位是位秒送二进制数据的位数，其单位是位秒b/s。它是衡量串行数据速度快慢。它是衡量串行数据速度快慢的重要目的。有时也用的重要目的。有时也用“位周期来表位周期来表示传输速率，位周期是波特率的例数。示传输速率，位周期是波特率的例数。最 常 用 的 规 范 波 特 率 是最 常 用 的 规 范 波 特 率 是

9、 1 1 0 , 300,600,1200,2400 4800,9600和和19200b/s。n 2.发送发送/接纳时钟接纳时钟n 3.波特因子波特因子n 所谓波特因子所谓波特因子Factor)是发送是发送接纳接纳1位数据位数据(1个数据位所需求的个数据位所需求的时钟脉冲个数，其单位个时钟脉冲个数，其单位个/位。位。8.1 串行传送的根本概念 因此，在实践运用中，可根据所要求的传输波特率及所选择的波特因子来因此，在实践运用中，可根据所要求的传输波特率及所选择的波特因子来确定发送接纳时钟的频率。发收时钟脉冲与波特率之间的关系，可用下式确定发送接纳时钟的频率。发收时钟脉冲与波特率之间的关系，可用下

10、式表示：表示： Txc=Baud X Factor 9.1) 例如：要求传输速率为例如：要求传输速率为1200Baud。 中选择中选择Factor= 1个个/位时位时 发收时钟频率发收时钟频率1200位位/秒秒X1个个位位= 1.2kHz 中选择中选择Factor= 16个个/位时位时 发收时钟频率发收时钟频率1200位秒位秒x (16个个位位=19.2kHz 中选择中选择Factor = 64个位时个位时 发收时钟频率发收时钟频率1200位秒位秒x (64个个位位= 76. 8kHz从关系式从关系式9.1)可以看出，在波特因子选定的情况下，可利用改动发收时钟可以看出，在波特因子选定的情况下，

11、可利用改动发收时钟频率来控制串行通讯的波特率。频率来控制串行通讯的波特率。8.1 串行传送的根本概念n六、串行通讯的根本方式六、串行通讯的根本方式n 根据在串行通讯中，对数据流的分界、根据在串行通讯中，对数据流的分界、定时及同步的方法不同，串行通讯可分为异定时及同步的方法不同，串行通讯可分为异步串行通讯方式和同步串行通讯方式。步串行通讯方式和同步串行通讯方式。n 异步串行通讯的根本特点是：异步串异步串行通讯的根本特点是：异步串行通讯是以字符为信息单位行通讯是以字符为信息单位n传送的。每个字符作为一个独立的信息单传送的。每个字符作为一个独立的信息单位位1帧数据，可以随机出如今数据流中，帧数据，可

12、以随机出如今数据流中，即发送端发出的每个字符在数据流中出现的即发送端发出的每个字符在数据流中出现的时间是恣意的，接纳端预先并不知道。时间是恣意的，接纳端预先并不知道。n 同步串行通讯的根本特点是：同步串行同步串行通讯的根本特点是：同步串行通讯是以数据块字符块为信息单位传送，通讯是以数据块字符块为信息单位传送，而每帧信息包括成百上千个字符，因此，传而每帧信息包括成百上千个字符，因此，传送一旦开场，要求每帧信息内部的每一位都送一旦开场，要求每帧信息内部的每一位都要同步，也就是说，同步通讯不仅字符内部要同步，也就是说，同步通讯不仅字符内部的位传送是同步的，字符与字符之间的传送的位传送是同步的，字符与

13、字符之间的传送也应该是同步的，这样才干保证收发双方也应该是同步的，这样才干保证收发双方对每一位都同步。对每一位都同步。8.2 串行通讯接口规范 在第七章并行接口中，我们了解到并行打印机接口所直接面向的不是打在第七章并行接口中，我们了解到并行打印机接口所直接面向的不是打印机本身，而是并行打印机接口规范印机本身，而是并行打印机接口规范CENTRONIES)。本节讨论的串行。本节讨论的串行通讯接口也有类似的情况，申行接口所直接面向的并不是某个详细的通讯通讯接口也有类似的情况，申行接口所直接面向的并不是某个详细的通讯设备，而是一种串行通讯的接口规范。所以，要进展串行通讯接口的设计，设备，而是一种串行通

14、讯的接口规范。所以，要进展串行通讯接口的设计，就必需先讨论串行通讯接口规范，然后，按照规范来设计接口电路。就必需先讨论串行通讯接口规范，然后，按照规范来设计接口电路。 串行通讯接口规范经过运用和开展，目前已有几种。但都是在串行通讯接口规范经过运用和开展，目前已有几种。但都是在RS-232C规范的根底上经过改良而构成的。所以，以规范的根底上经过改良而构成的。所以，以RS-232C为主来讨论。为主来讨论。一、一、RS-232接口规范接口规范 串行接口规范RS-232Cn美国电子工业协会美国电子工业协会EIA上上BELL等公司制定的通等公司制定的通用规范串行接口用规范串行接口n1962年公布，年公布

15、，1969年修订年修订n1987年年1月正式改名为月正式改名为EIA-232Dn设计目的是用于衔接调制解调器设计目的是用于衔接调制解调器n现已成为数据终端设备现已成为数据终端设备DTE例如计算机与数例如计算机与数据通讯设备据通讯设备DCE例如调制解调器的规范接口例如调制解调器的规范接口n可实现远间隔通讯，也可近间隔衔接两台微机可实现远间隔通讯，也可近间隔衔接两台微机n属于网络层次构造中的最低层：物理层属于网络层次构造中的最低层：物理层RS-232C的引脚定义n232C接口规范运用一个接口规范运用一个25针衔接器针衔接器n绝大多数设备只运用其中绝大多数设备只运用其中9个信号，所以个信号，所以就有

16、了就有了9针衔接器针衔接器n232C与计算机中信号不兼容，衔接时要与计算机中信号不兼容，衔接时要经过电平转换。经过电平转换。RS-232C的引脚1nTxD：发送数据：发送数据n串行数据的发送端串行数据的发送端nRxD：接纳数据：接纳数据n串行数据的接纳端串行数据的接纳端RS-232C的引脚2nRTS：恳求发送：恳求发送n当数据终端设备预备好送出数据时，就发出有效当数据终端设备预备好送出数据时，就发出有效的的RTS信号，用于通知数据通讯设备预备接纳数信号，用于通知数据通讯设备预备接纳数据据nCTS：去除发送允许发送：去除发送允许发送n当数据通讯设备已预备好接纳数据终端设备的传当数据通讯设备已预备

17、好接纳数据终端设备的传送数据时，发出送数据时，发出CTS有效信号来呼应有效信号来呼应RTS信号信号nRTS和和CTS是数据终端设备与数据通讯设备间一是数据终端设备与数据通讯设备间一对用于数据发送的联络信号对用于数据发送的联络信号RS-232C的引脚3nDTR：数据终端预备好：数据终端预备好n通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，阐通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，阐明数据终端设备预备就绪明数据终端设备预备就绪nDSR：数据安装预备好：数据安装预备好n通常表示数据通讯设备即数据安装已接通电通常表示数据通讯设备即数据安装已接通电源连到通讯线路上，并处在数据传输方式源连到通讯线路上，并处在数

18、据传输方式nDTR和和DSR也可用做数据终端设备与数据通讯也可用做数据终端设备与数据通讯设备间的联络信号，例如应对数据接纳设备间的联络信号，例如应对数据接纳RS-232C的引脚4nGND：信号地：信号地n为一切的信号提供一个公共的参考电平为一切的信号提供一个公共的参考电平nCD：载波检测：载波检测DCDn当本地调制解调器接纳到来自对方的载波当本地调制解调器接纳到来自对方的载波信号时，该引脚向数据终端设备提供有效信号时，该引脚向数据终端设备提供有效信号信号nRI：振铃指示：振铃指示n当调制解调器接纳到对方的拨号信号期间，当调制解调器接纳到对方的拨号信号期间，该引脚信号作为铃响的指示、坚持有效该引

19、脚信号作为铃响的指示、坚持有效RS-232C的引脚5n维护地机壳地维护地机壳地n起屏蔽维护作用的接地端，普通应参照设起屏蔽维护作用的接地端，普通应参照设备的运用规定，衔接到设备的外壳或大地备的运用规定，衔接到设备的外壳或大地nTxC：发送器时钟：发送器时钟n控制数据终端发送串行数据的时钟信号控制数据终端发送串行数据的时钟信号nRxC：接纳器时钟：接纳器时钟n控制数据终端接纳串行数据的时钟信号控制数据终端接纳串行数据的时钟信号 RS-232C的衔接n微机利用微机利用232C接口衔接调制解调器，用于接口衔接调制解调器，用于实现经过线路的远间隔通讯实现经过线路的远间隔通讯n微机利用微机利用232C接

20、口直接衔接进展短间隔通接口直接衔接进展短间隔通讯。这种衔接不运用调制解调器，所以被讯。这种衔接不运用调制解调器，所以被称为零调制解调器称为零调制解调器Null Modem衔接衔接衔接调制解调器线线MODEM微机微机2345678202223456782022MODEM23456782022数据安装预备好数据安装预备好DSRDSR数据终端预备好数据终端预备好DTRDTR发送数据发送数据TxDTxD接纳数据接纳数据RxDRxD恳求发送恳求发送RTSRTS允许发送允许发送CTSCTS信号地信号地GNDGND载波检测载波检测CDCD振铃指示振铃指示RIRI微机微机23456782022不运用联络信号的

21、3线相连方式微机微机TxDRxDGND微机微机为了交换信息，为了交换信息，TxD和和RxD该当交叉衔接该当交叉衔接程序中不用使程序中不用使RTS和和DTR有效有效也不应检测也不应检测CTS和和DSR能否有效能否有效 “伪运用联络信号的3线相连方式RTS和和CTS各自互接，各自互接，DTR和和DSR各自互接各自互接阐明恳求传送总是允许、数据安装总预备好阐明恳求传送总是允许、数据安装总预备好微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微机微机运用联络信号的多线相连方式通讯比较可靠，所用连线较多，通讯比较可靠，所用连线较多，不如前者经济不如前者经济微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSG

22、ND微机微机8.3 串行通讯接口的义务及组成 一、串行通讯接口的根本义务一、串行通讯接口的根本义务 1.实现数据格式化实现数据格式化 2.进展串进展串/并转换并转换 3.控制数据传输速率控制数据传输速率 4.进展错误检测进展错误检测 5.进展进展TTL与与EIA电平转换电平转换 6.提供符合提供符合EIA-RS-232C接口规范所要求接口规范所要求的信号线的信号线8.3 串行通讯接口的义务及组成n二、串行通讯接口电路的组成二、串行通讯接口电路的组成n 为了完成上述串行接口的义务，串行通讯接为了完成上述串行接口的义务，串行通讯接口电路普通由可编程的串行接口芯片，波特率发生口电路普通由可编程的串行

23、接口芯片，波特率发生器，器，EIA与与TTL电平转换器以及地址译码电路组成。电平转换器以及地址译码电路组成。其中，串行接口芯片，随着大规模集成电路技术的其中，串行接口芯片，随着大规模集成电路技术的开 展 ， 通 用 的 同 步 开 展 ， 通 用 的 同 步 U S RT U n i v e r s i a l Sychronous Receiver and Transmitter和异步和异步UARTUniversial Asychronous Receiver and Transmitter接口芯片种类越来越多，作为串行通接口芯片种类越来越多，作为串行通讯接口电路的中心芯片，会使电路构造比较

24、简单。讯接口电路的中心芯片，会使电路构造比较简单。下面将讨论通用可编程申行接口芯片下面将讨论通用可编程申行接口芯片USART8251A。8.4 可编程串行接口芯片8251A 8251A是通用同步异步接纳发送器是通用同步异步接纳发送器USART(Univesal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter，适宜作异步起止式数据格式和同步面向字符数据格式的接适宜作异步起止式数据格式和同步面向字符数据格式的接口，其功能很强。先引见它的外部特性和任务原理，然后口，其功能很强。先引见它的外部特性和任务原理，然后讨论它的编程及运用。讨论它的编程及运用

25、。 一、一、8251A的外部特性和内部逻辑的外部特性和内部逻辑 18251A外部引脚信号外部引脚信号 8251A是用来作为是用来作为CPU与外设或调制解调器之间的接口芯与外设或调制解调器之间的接口芯片，如图片，如图9.23所示。它的信号线可以分为所示。它的信号线可以分为4组：与组：与CPU接口接口的信号线、形状信号线、时钟信号线和与外设或调制器的信号线、形状信号线、时钟信号线和与外设或调制器接口的信号线。接口的信号线。 8.4 可编程串行接口芯片8251A1面向面向CPU的衔接信号的衔接信号 Do一一D7 8根三态双向数据总线，经过它们，根三态双向数据总线，经过它们，8251A与与系统的数据总

26、线相连。系统的数据总线相连。 RD* 读信号，当有效时，用来通知读信号，当有效时，用来通知8251ACPU当前正当前正在从在从8251A读取数据或形状信息。读取数据或形状信息。 WR* 写信号写信号 ，当有效时，用来通知，当有效时，用来通知8251ACPU当前正当前正在往在往8251A写取数据或控制信息。写取数据或控制信息。 CS* 片选信号，是地址信号经译码得到，低电平常片选信号，是地址信号经译码得到，低电平常表示表示8251A被选中，高电平常被选中，高电平常 8251A被未选中。被未选中。 RESET 芯片复位线，当该线上加高电平宽度为时钟芯片复位线，当该线上加高电平宽度为时钟的的6倍时，

27、芯片复位而处于空闲形状，等待命令。通常把倍时，芯片复位而处于空闲形状，等待命令。通常把它与系统的复位线相连，以便上电复位。它与系统的复位线相连，以便上电复位。 C/D* 地址线，假设此引脚加地址线，假设此引脚加“高电平，那么高电平，那么CPU访问访问8251A命令存放器或形状存放器，假设加低电平，那么命令存放器或形状存放器，假设加低电平，那么CPU访问数据存放器。可见访问数据存放器。可见8251A芯片内部只需两个端口。芯片内部只需两个端口。8.4 8.4 可编程串行接口芯片可编程串行接口芯片8251A8251A 表表5-5 C/D* WR* RD*的编码和对应的操作的编码和对应的操作 C/D*

28、RD*WR*具体的操作具体的操作 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0CPU从从8251A读数据读数据CPU往往8251A写数据写数据CPU从从8251A读的状态读的状态CPU往往8251A写控制命令写控制命令8.4 可编程串行接口芯片8251A2形状信号供形状信号供CPU查询或向查询或向CPU恳求中断恳求中断 TxRDY(Transmitter Ready：发送器预备好，高电平有：发送器预备好，高电平有效。当它有效时，表示发送器已预备好接纳效。当它有效时，表示发送器已预备好接纳CPU送来的数送来的数据字符，通知据字符，通知CPU可以向可以向8251A发送数据。发送数据。CPU向向8

29、251A写写入了一个字符以后，入了一个字符以后，TxRDY自动复位。自动复位。 RxRDYReceiver Ready：接纳器预备好，高电平有效。：接纳器预备好，高电平有效。当它有效时，表示当它有效时，表示8251A曾经从它的串行输入端接受了一个曾经从它的串行输入端接受了一个字符，通知字符，通知CPU读取数据，读取数据，CPU从从8251A读了一个数据后，读了一个数据后， RxRDY自动复位。自动复位。 TxE(Tmnsmitter Empty：发送器空，高电平有效。当它：发送器空，高电平有效。当它有效时，指示发送器中的数据已发送出去，曾经变空。当有效时，指示发送器中的数据已发送出去，曾经变空

30、。当8251A从从CPU接纳待发的字符后，自动复位。接纳待发的字符后，自动复位。 SYNDETSynchronous Detection)/BD(Break Detection：双功能引脚。这个引脚在同步方式时，作同步字符检出信双功能引脚。这个引脚在同步方式时，作同步字符检出信号，为双向线。号，为双向线。SYNDET是作为输人还是输出，取决于初是作为输人还是输出，取决于初始化程序指定始化程序指定8251A是任务于内同步或外同步。当是任务于内同步或外同步。当8251A任任务于内同步方式时，务于内同步方式时，SYNDET是输出。当是输出。当8251A任务于外同任务于外同步方式时，步方式时，SYND

31、ET是输入。这个引脚在异步方式时，作是输入。这个引脚在异步方式时，作延续信号检出延续信号检出BD，是输出。当检测到延续码时，输出高电，是输出。当检测到延续码时，输出高电平。平。 8.4 可编程串行接口芯片8251A3时钟信号包括发送器时钟、接纳器时钟以及内部的时钟信号包括发送器时钟、接纳器时钟以及内部的任务时钟信号任务时钟信号CLK) TXC*Transmitter Clock：发送器时钟，由外部波特：发送器时钟，由外部波特率时钟发生器提供。由它控制率时钟发生器提供。由它控制8251A发送数据的速率。在发送数据的速率。在异步方式下异步方式下TXC*的频率可以等于波特率，也可以是波特率的频率可以

32、等于波特率，也可以是波特率的的16倍或倍或64倍。在同步方式下倍。在同步方式下TXC*的频率与数据速率一样。的频率与数据速率一样。 RXC*Receiver Clock：接纳器时钟，由外部波特率：接纳器时钟，由外部波特率时钟发生器提供。其频率的选择和时钟发生器提供。其频率的选择和TXC*一样。实践运用一样。实践运用中，把中，把RXC*和和TXC*衔接在一同，运用同一个时钟源衔接在一同，运用同一个时钟源波波特率时钟发生器。特率时钟发生器。 CLK：任务时钟，由外部时钟源提供。为芯片内部电路提：任务时钟，由外部时钟源提供。为芯片内部电路提供定时，并非发送或接纳数据的时钟。供定时，并非发送或接纳数据

33、的时钟。 (4)面向调制器的接口信号面向调制器的接口信号 8251A提供了提供了4个与个与MODEM相连的控制信号和数据发送相连的控制信号和数据发送以及数据接纳信号线。以及数据接纳信号线。8.4 可编程串行接口芯片8251ADTR*：数据终端预备好，是输出信号，低电平有效。它由任务命令字：数据终端预备好，是输出信号，低电平有效。它由任务命令字的的D1置置“1变为有效，用以表示变为有效，用以表示8251A预备就绪。预备就绪。DSR*：数据安装预备好，是输入信号，低电平有效。用以表示调制器：数据安装预备好，是输入信号，低电平有效。用以表示调制器已预备好。已预备好。CPU经过读形状存放器的经过读形状

34、存放器的D7位检侧这个信号。位检侧这个信号。 R T S * ： 恳 求 发 送 ， 是 输 出 信 号 ， 低 电 平 有 效 。 用 于 通 知： 恳 求 发 送 ， 是 输 出 信 号 ， 低 电 平 有 效 。 用 于 通 知MODEM,8251A要求发送。它由任务命令字的要求发送。它由任务命令字的D5置置“1来使其有效。来使其有效。 CTS*：去除传送即允许传送，是输入信号，低电平有效。是：去除传送即允许传送，是输入信号，低电平有效。是MODEM对对8251A的信号的呼应，当其有效时的信号的呼应，当其有效时8251A方可发送数据。方可发送数据。 TXD： 发送数据线。发送数据线。 R

35、XD： 接纳数据线。接纳数据线。8.4 可编程串行接口芯片8251A 8251A的根本性能的根本性能: (1)可用于同步和异步传送、接纳。可用于同步和异步传送、接纳。 (2同步同步5 8bit/字符，内同步或外同步，可自字符，内同步或外同步，可自动插入同步字符只能面向字符。动插入同步字符只能面向字符。 (3)异步：异步：5一一8bit/字符，时钟速率为通讯波特率字符，时钟速率为通讯波特率的的1，16，64倍。可产生倍。可产生1，1.5或或2位的停顿位。位的停顿位。 (4)可自动产生、检测和处置中止字符。可自动产生、检测和处置中止字符。 (5)波特率：波特率：0-19.2kbps(异步异步0-6

36、4kbps(同步。同步。 (6)完全双工、双缓冲发送接纳器。完全双工、双缓冲发送接纳器。 (7错误检测：具有奇偶错、溢出和帧错误等检错误检测：具有奇偶错、溢出和帧错误等检测才干。测才干。 (8)全部输入输出与全部输入输出与TTL兼容，十兼容，十5V供电，供电，28只引脚。只引脚。8.4 可编程串行接口芯片8251A2. 8251A的内部构造框图的内部构造框图 8251A的构造如图的构造如图9.24所示，分成所示，分成5个主要部分：个主要部分：接纳器、发送器、调制控制、读写控制以及系统接纳器、发送器、调制控制、读写控制以及系统数据总线缓冲器。数据总线缓冲器。(1)数据总线缓冲器数据总线缓冲器 C

37、PU经过输入输出指令可以对它读经过输入输出指令可以对它读/写数据，写数据，也可以写入命令字，读出形状信息。也可以写入命令字，读出形状信息。2接纳器接纳器 接纳接纳RXD引脚上的串行数据并把它存入接纳缓引脚上的串行数据并把它存入接纳缓冲器。冲器。8.4 可编程串行接口芯片8251A详细任务原理如下：详细任务原理如下： 异步方式，当允许接纳和预备好接纳数据有效异步方式，当允许接纳和预备好接纳数据有效时，接纳器监视时，接纳器监视RXD线。在无字符传送时，线。在无字符传送时，RXD线上为高电平，当发现线上为高电平，当发现RXD线上出现低电平常，线上出现低电平常，即以为它是起始位。就启动一个内部计数器，

38、当计即以为它是起始位。就启动一个内部计数器，当计数器计到一个数据位宽度的一半假设时钟脉冲频数器计到一个数据位宽度的一半假设时钟脉冲频率为波特率的率为波特率的16倍时，那么计数到第倍时，那么计数到第8个脉冲时，个脉冲时，又重新采样又重新采样RXD线，假设仍为低电平，那么确认线，假设仍为低电平，那么确认它是起始位，而不是噪声信号。以后在移位脉冲它是起始位，而不是噪声信号。以后在移位脉冲RXC即每隔即每隔16个时钟脉冲作用下把个时钟脉冲作用下把RXD线上线上的数据送至移位存放器，经过移位，就得到了并行的数据送至移位存放器，经过移位，就得到了并行数据。对这个并行数据进展奇偶校验并去掉停顿位数据。对这个

39、并行数据进展奇偶校验并去掉停顿位后，经过内部总线最后送至数据总线缓冲器，此时后，经过内部总线最后送至数据总线缓冲器，此时发出发出RXRDY信号，通知信号，通知CPU字符曾经收到。字符曾经收到。 在同步方式，接纳器监视在同步方式，接纳器监视RXD线，每出现一个线，每出现一个数据位就把它移一位，构成并行字节，并收存放器数据位就把它移一位，构成并行字节，并收存放器与同步字符由程序给定存放器的内容相比较，与同步字符由程序给定存放器的内容相比较，假设不等，那么假设不等，那么8251A反复上述过程；假设相等，反复上述过程；假设相等，那么表示已找到同步宇符，置那么表示已找到同步宇符，置SYNDET信号为高。

40、信号为高。在找到同步字符后在找到同步字符后,利用接纳时钟利用接纳时钟RXC采样和移位采样和移位RXD线上的数据位。且按规定的数据位装配成并线上的数据位。且按规定的数据位装配成并行数据行数据,送入数据总线缓冲器，同时发出送入数据总线缓冲器，同时发出RXRDY信信号通知号通知CPU。2. 起始位的检测起始检测起始检测确定已检测到起始位确定已检测到起始位采样数据采样数据起起 始始 位位时钟时钟RCLK数据线数据线SINT16 T16 T8 T数据接纳时钟频率是数据传输频率的数据接纳时钟频率是数据传输频率的16倍倍正确识别起始位，防止引干扰引起的误识别正确识别起始位，防止引干扰引起的误识别8.4 可编

41、程串行接口芯片8251A (3) (3)发送器发送器 在异步方式时，发送器先在串行数据字符前面加上起在异步方式时，发送器先在串行数据字符前面加上起始位，并根据商定的要求加上校验位和停顿位，然后在发始位，并根据商定的要求加上校验位和停顿位，然后在发送时钟送时钟TXCTXC的作用下，由的作用下，由TXDTXD引脚一位二位地串行发送出去。引脚一位二位地串行发送出去。 在同步方式时，发送器在预备发送的数据前面先插入在同步方式时，发送器在预备发送的数据前面先插入由初始化程序设定的一个或两个同步字符，在数据中插入由初始化程序设定的一个或两个同步字符，在数据中插入奇偶校验位。然后在发送时钟奇偶校验位。然后在

42、发送时钟TXCTXC的作用下，将数据一位一的作用下，将数据一位一位地位地TXDTXD引脚发送出去。引脚发送出去。 4 4读写控制和调制控制读写控制和调制控制 读写控制逻辑对读写控制逻辑对CPUCPU输出的控制信号进展译码以输出的控制信号进展译码以实现表实现表9.59.5所示的读写功能。调制控制实现对所示的读写功能。调制控制实现对MODEMMODEM的控的控制。制。8.4 8251A的内部构造框图数据数据总线总线缓冲器缓冲器内部数据线内部数据线D0D7调制控制调制控制读写读写控制控制逻辑逻辑RD*WR*C/D*CLKCS*RESET接纳控制发送器接纳器发送缓冲器发送缓冲器发送控制TXDTXRDY

43、TXEMPTYTXC接纳缓冲器接纳缓冲器接纳控制RXDRXRDYSYNDET/BDRXC DTR* CTS* RTS* DSR*8.4 可编程串行接口芯片8251An 二、二、8251A的命令和形状字的命令和形状字n 8251A有一个方式命令字和一个任务命令字及有一个方式命令字和一个任务命令字及一个形状字。一个形状字。n n 1. 方式命令字作用：指定通讯方式及其方式下的数据格式8.4 可编程串行接口芯片8251A D1D0：确定任务于同步方式还是异步方式。：确定任务于同步方式还是异步方式。 D1D0=00为同步方式，方式控制字后必需装入同步字符，并由同一个方式控为同步方式，方式控制字后必需装

44、入同步字符，并由同一个方式控制字规定装入单同步字符还是双同步字符；制字规定装入单同步字符还是双同步字符； D1D0 00为异步方式，有为异步方式，有3种组合来选择输入的时钟频率与波特率之间的系数。种组合来选择输入的时钟频率与波特率之间的系数。 D3D2 ：确定每个字符的数据位不包括奇偶校验位。：确定每个字符的数据位不包括奇偶校验位。 D5D4：确定能否校验和奇偶校验的性质。：确定能否校验和奇偶校验的性质。 0=无校验无校验 01=奇校验奇校验 11=偶校验偶校验 8.4 8.4 可编程串行接口芯片可编程串行接口芯片8251A8251AD7D6 ：因同步方式或异步方式而异。：因同步方式或异步方式

45、而异。 异步方式异步方式D1D0 00时：用来确定停顿位个数。同步方式时时：用来确定停顿位个数。同步方式时D6用来确定用来确定是内是内SYNDET为输出还是外同步为输出还是外同步SYNDET为输入，为输入，D7用来确定同步用来确定同步字符个数。外同步方式时，同步字符只用于发送。字符个数。外同步方式时，同步字符只用于发送。例例1：某异步通讯，数据位为：某异步通讯，数据位为8位，位，1位起始位、位起始位、2位停顿位、位停顿位、奇校验、波特率系数为奇校验、波特率系数为16。 那么有：那么有：11011110B=0DEH MOV DX，309H ；8251A命令口命令口 MOV AL ，0DEH OU

46、T DX，AL 2. 任务命令字n 二、二、8251A的命令和形状字的命令和形状字n 8251A有一个方式命令字和一个任务命令字及有一个方式命令字和一个任务命令字及一个形状字。一个形状字。n n 作用：指定8251A进展某种操作或处于某种任务形状2. 任务命令字 D0： 设置为设置为 1允许允许8251A开场发送操作。只需命令字的开场发送操作。只需命令字的D0=1，TxDRY才能够有效才能够有效为为1。 D1 ：设置为：设置为1强迫引脚强迫引脚DTR有效，表示数据终端预备好，通知调制解调器：有效，表示数据终端预备好，通知调制解调器：8251A已已预备好预备好 D2 ：设置为：设置为1允许接纳数

47、据允许接纳数据, D2=0制止接纳数据。制止接纳数据。 D3 ：设置为：设置为1迫使迫使TxD端发送低电平，以此作断点字符。端发送低电平，以此作断点字符。 D4：为：为1那么对形状字的一切操作出错标志那么对形状字的一切操作出错标志FE，OE，PE复位。复位。 D5：设置为：设置为1强迫强迫RTS引脚有效，向调制解调器提出发送恳求。引脚有效，向调制解调器提出发送恳求。 D6：为：为1强迫强迫8251A内部复位，使之回到预备接纳方式字的形状。内部复位，使之回到预备接纳方式字的形状。 2. 任务命令字D7：用于同步方式。为使：用于同步方式。为使8251A进入同步搜索操作，将输进入同步搜索操作，将输入

48、的信息和同步字符比较，一致那么使入的信息和同步字符比较，一致那么使SYNDET/BRKDET引脚有效，开场对数据的接纳操作。引脚有效，开场对数据的接纳操作。例：假设要使例：假设要使8251A内部复位，那么有内部复位，那么有 MOV DX,309H MOV AL,01000000B OUT DX,AL 3. 形状字作用：反映8251A何时才干开场发送或接纳数据，及接纳数据有无错误3. 形状字 PE：是奇偶错标志位。：是奇偶错标志位。PE=1表示当前产生了奇偶错。表示当前产生了奇偶错。 OE：是溢出错标志位。：是溢出错标志位。OE=1，表示当前产生了溢出错，表示当前产生了溢出错，CPU没有来得及没

49、有来得及将上一字符读走，下一个字符又来到将上一字符读走，下一个字符又来到RXD端，它不中止端，它不中止8251A继续接纳下一字继续接纳下一字符，但上一字符将被丧失。符，但上一字符将被丧失。 FE：是帧校验错标志位。：是帧校验错标志位。FE只对异步方式有效。只对异步方式有效。FE=1，表示未检测到停顿，表示未检测到停顿位，不中止位，不中止8251A任务。任务。 上述上述3个标志允许用操作命令控制字中的个标志允许用操作命令控制字中的ER位复位。位复位。 TxRDY 位：是发送预备好标志。位：是发送预备好标志。 RxRDY位：接纳预备好。位：接纳预备好。 DSR：是数据安装预备好。：是数据安装预备好

50、。DSR=1，表示外部设备或调制解调器已预备，表示外部设备或调制解调器已预备好发送数据据，这时输入引脚端好发送数据据，这时输入引脚端DSR有效。有效。 4. 8251A的方式命令和任务命令的运用的方式命令和任务命令的运用 输出第一个同步字符1是单同步？输出操作命令控制字有复位命令？传送数据输出操作命令或输入形状字数据完否？输出第二个同步字符2输出方式选择控制字异步方式？YNYYNNY图图9.25向向8251A命令端口命令端口写入命令写入命令的顺序的顺序8.4 可编程串行接口芯片8251A 三、三、8251A运用举例运用举例 1.要求要求 甲乙两台微机之间进展串行通讯，甲机发送，甲乙两台微机之间

51、进展串行通讯，甲机发送，乙机接纳。要求把甲机上开发的运用程序其长度乙机接纳。要求把甲机上开发的运用程序其长度为为2DH传送到乙机中去。采用起止式异步方式，传送到乙机中去。采用起止式异步方式，字符长度为字符长度为8位，位，2位停顿位，波特率因子为位停顿位，波特率因子为64个个/位，无校验，波特率为位，无校验，波特率为4800b/S。CPU与与8251A之之间用查询方式交换数据。口地址分配是：间用查询方式交换数据。口地址分配是：309H为为命令命令/形状口，形状口，308H为数据口。为数据口。 2.分析分析 由于是近间隔传输，可以不需由于是近间隔传输，可以不需MODEM，而直接，而直接互连，采用查

52、询互连，采用查询I/O方式，故收方式，故收/发程序中只需检查发程序中只需检查发发/收预备好的形状能否置位，即可发收收预备好的形状能否置位，即可发收1个字节。个字节。 8.4 可编程串行接口芯片8251A3.设计设计1硬件衔接硬件衔接 根据以上分析把两台微机都当作根据以上分析把两台微机都当作DTE，它们之间只需，它们之间只需TxD、RXD、SG三根线三根线衔接就能通讯。采用衔接就能通讯。采用8251A作为接口的主芯片再配置少量附加电路，如波特率时钟发作为接口的主芯片再配置少量附加电路，如波特率时钟发生器、生器、RS-232C与与TTL电平转换电路就可构成串行通讯电路。电平转换电路就可构成串行通讯电路。2软件编程软件编程 题意可知，接纳和发送程序应分别编写，每个程序中包括题意可知，接纳和发送程序应分别编写，每个程序中包括8251A初始化程序、形初始化程序、形状查询和输