接口技术8.3节串行通信接口全解

1、18.3 串行通信接口串行通信接口2串行通信接口串行通信接口n串行通信基础n串行接口标准RS-232Cn通用异步接收发送器8250/16550n异步通信适配器3串行通信基础串行通信基础n串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一位顺序传送的方式一位一位顺序传送的方式n串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远距离通信时可以极大地降低成本（串行通信适合距离通信时可以极大地降低成本（串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送）距离数据传送）

2、nPC系列机上有系列机上有12个串行异步通信接口个串行异步通信接口(com1,com2)、键盘与主机（、键盘与主机（5芯接口）、鼠标器芯接口）、鼠标器与主机（早期用与主机（早期用com口，后来用口，后来用ps/2、USB）间）间也采用串行数据传送也采用串行数据传送41. 异步通信异步通信n串行通信时的数据、控制和状态信息都使串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送用同一根信号线传送n收发双方必须遵守共同的通信协议（通信收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程），才能解决传送速率、信息格式、规程），才能解决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等问题位同步、字符同步、数据校

3、验等问题n串行异步通信以字符为单位进行传输，其串行异步通信以字符为单位进行传输，其通信协议是通信协议是起止式异步通信协议起止式异步通信协议5起止式异步通信协议起止式异步通信协议起始位起始位每个字符开始传送的标每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑志，起始位采用逻辑0电平电平起始位起始位校验位校验位停止位停止位空闲位空闲位数据位数据位低位低位高位高位字符字符0/10/1 0/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 1数据位数据位数据位紧跟着起始位传送。数据位紧跟着起始位传送。由由58个二进制位组成，低位先传送个二进制位组成，低位先传送校验位校验位用于校验是否传送正确；可用于校

4、验是否传送正确；可选择奇检验、偶校验或不传送校验位选择奇检验、偶校验或不传送校验位停止位停止位表示该字符传送结束。停止表示该字符传送结束。停止位采用逻辑位采用逻辑1电平，可选择电平，可选择1、1.5或或2位位空闲位空闲位传送字符之间的逻辑传送字符之间的逻辑1电平，电平，表示没有进行传送表示没有进行传送67数据传输速率数据传输速率n数据传输速率也称比特率（数据传输速率也称比特率（Bit Rate）n每秒传输的二进制位数每秒传输的二进制位数bpsn字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传输速率的倒数传输速率的倒数n当进行二进制数码传输，且每位时

5、间长度相等时，当进行二进制数码传输，且每位时间长度相等时，比特率还等于波特率（比特率还等于波特率（Baud Rate，数据调制速，数据调制速率）率）常用的标准波特率：常用的标准波特率：110110，300300，1K1K，1.2K1.2K，2.4K2.4K，4.8K4.8K，9.6K9.6K，19.2K19.2K，56K56K8数据传输速率数据传输速率字符速率：字符速率： 是指每秒所传输的字符数。是指每秒所传输的字符数。 字符速率与波特率的关系：字符速率与波特率的关系： 1 1个字符：个字符：1 1个起始位个起始位+8+8个数据位个数据位+1+1个偶校验位个偶校验位 +2+2个终止位个终止位=

6、12=12位位 如果波特率：如果波特率：12000 12000 则字符速率：则字符速率：12000/12=100012000/12=1000字符字符/s/s9比特率和波特率比特率和波特率n比特率比特率是指二进制数码流的信息传输速是指二进制数码流的信息传输速率，单位是：率，单位是：bit/s简写简写b/s或或bps，它，它表示每秒传输多少个二进制位，有些情表示每秒传输多少个二进制位，有些情况下，也可以用字秒为单位；况下，也可以用字秒为单位；n波特率波特率又称调制速率，是针对模拟数据又称调制速率，是针对模拟数据信号传输过程中，从调制解调器输出的信号传输过程中，从调制解调器输出的调制信号每秒钟载波调

7、制状态改变的数调制信号每秒钟载波调制状态改变的数值，单位是值，单位是1/s，称为波特，称为波特(baud)率。率。10数据传输速率数据传输速率n事实上，比特率和波特率的数值相等，只有当二事实上，比特率和波特率的数值相等，只有当二相调制时才有，但两者的含义是不相同的。在四相调制时才有，但两者的含义是不相同的。在四相调制，八相调制，十六相调制时，比特率和波相调制，八相调制，十六相调制时，比特率和波特率就明显不等了。特率就明显不等了。两相调制两相调制(单个调制状态对单个调制状态对应应1个二进制位个二进制位)的比特率等于波特率；四相调制的比特率等于波特率；四相调制(单个调制状态对应单个调制状态对应2个

8、二进制位个二进制位)的比特率为波的比特率为波特率的两倍；八相调制特率的两倍；八相调制(单个调制状态对应单个调制状态对应3个二个二进制位进制位)的比特率为波特率的三倍；依次类推。的比特率为波特率的三倍；依次类推。n过去，串行异步通信的数据传输速率限制过去，串行异步通信的数据传输速率限制在在50 bps到到9600 bps之间。现在，可以达到之间。现在，可以达到115200 bps或更高或更高112. 同步通信同步通信n以一个数据块（帧）为传输单位，每个数据以一个数据块（帧）为传输单位，每个数据块附加块附加1个或个或2个同步字符，最后以校验字符个同步字符，最后以校验字符结束结束n同步通信的数据传输

9、效率和传输速率较高，同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较复杂但硬件电路比较复杂n串行同步通信主要应用在网络当中串行同步通信主要应用在网络当中n最常使用高级数据链路控制协议最常使用高级数据链路控制协议HDLC（high level data link control）同步字符同步字符数据数据数据数据数据数据校验字符校验字符123. 传输制式传输制式全双工全双工站站A站站B站站A站站B站站A站站B半双工半双工单工单工示例示例补充：补充：多工方式：以上三种传输方式都是用同一线路传输一种频率信号，多工方式：以上三种传输方式都是用同一线路传输一种频率信号，为了充分地利用线路资源，可通过使

10、用多路复用器或多路集线器，采用频为了充分地利用线路资源，可通过使用多路复用器或多路集线器，采用频分、时分或码分复用技术，即可实现在同一线路上资源共享功能，我们称分、时分或码分复用技术，即可实现在同一线路上资源共享功能，我们称之为多工传输方式。之为多工传输方式。 特点：特点：每一端都有发送器和接收器每一端都有发送器和接收器 有二条传送线有二条传送线 应用：应用：交互式应用，远程监测控制交互式应用，远程监测控制发送器接收器发送器接收器A站B站全双工方式示意图全双工全双工(Full Duplex(Full Duplex） 数据的发送和接收分别由两根可以在两个不同的站点同数据的发送和接收分别由两根可以

11、在两个不同的站点同时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，选择的传送方式称为全双工制。进行发送和接收操作，选择的传送方式称为全双工制。半双工（Half Duplex） 使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同收送数据，这样的传送方式就是半双工（Half Duplex）制。发送器接收器发送器接收器A站B站半双工方式示意图特点：每端需有一个收/发切换电子开关 因有切换，会产生时间延迟应用：可以双方都发信息和接收，但是不能同时发，如对讲机等单向传送设备，发送器接收器 154. 调制解调器调制解调器n调制（

12、调制（Modulating）n把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号，即把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号，即在发送端在发送端使用调制器（使用调制器（Modulator）把数字信号转换为模拟信号）把数字信号转换为模拟信号（该模拟信号携带了数据信号，称为载波信号）（该模拟信号携带了数据信号，称为载波信号）n解调（解调（Demodulating）n将电话线路的模拟信号转换为数字信号，即将电话线路的模拟信号转换为数字信号，即接收方以解调接收方以解调器（器（Demodulator），把模拟信号变为数字信号。），把模拟信号变为数字信号。 16n调制解调器调制解调器MODEMn大多数情况下，调制器和解

13、调器合在一个装大多数情况下，调制器和解调器合在一个装置中，称为置中，称为“调制解调器调制解调器”Modemn在通信中，在通信中，Modem起着传输信号的作用，是起着传输信号的作用，是一种数据通信设备（一种数据通信设备（Data Communication equipment）,简称简称DCE或称数传机或称数传机（Dataset），接收设备和发送设备称为数据），接收设备和发送设备称为数据终端设备（终端设备（data terminal equipment），），简称简称DTE 信号的调制和解调实例：信号的调制和解调实例： 计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通计算机的通信是要求传送数字

14、信号，而在进行远程数据通信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为音频模拟信号设计的。一般为音频模拟信号设计的。一般为3003003400Hz3400Hz，不适合于数据，不适合于数据信号。信号。 因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话网上传输因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话网上传输相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成数字信号。相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成数字信号。计算机MODEMMODEM模拟信号数字信号数字信号CRT1 0 1 010 10 10 10调制电话线1. 什么叫调制? 所谓

15、调制就是进行波形变换。或者说进行频谱变换，就是将基带数字信号的频谱变换成适合于在模拟信道中传输的频谱。2.作用: 调制器(Modulator)是一个波形变换器,它将基带数字的波形变换成适合于模拟信道传输的波形。 解调器是一个波形识别器,将模拟信号恢复成原来的数字信号。 调制器解调器010010010010最基本的调制方法有以下几种：（1）调幅（AM）即载波的振幅随基带数字信号而变化。 “1”对应有载波 “0” 对应无载波3. 调制方法:（2）调频（FM） 即载波频率随数字信号而变化 “0”对应”f1” “1”对应“f2”(3)调相（PM） 即载波初始相位随基带数字信号而变化。 “0”对应相位0

16、度 “1”对应相位180度f1f2FMAM0 1 0 0 1 10度180度PM20串行接口标准串行接口标准RS-232Cn美国电子工业协会美国电子工业协会EIA制定的制定的通用标准串行接口通用标准串行接口n1962年公布，年公布，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设计目的是用于连接调制解调器设计目的是用于连接调制解调器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）与数据通信设备据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口（例如调制解调器）的标准接口n可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机可实现远距离通信，也可近距

17、离连接两台微机n属于网络层次结构中的最低层：物理层属于网络层次结构中的最低层：物理层21RS-232C的引脚定义的引脚定义n232C接口标准使用一个接口标准使用一个25针针连接器连接器n绝大多数设备只使用其中绝大多数设备只使用其中9个信号，所以个信号，所以就有了就有了9针连接器针连接器n232C包括两个信道：主信道和次信道包括两个信道：主信道和次信道n次信道为辅助串行通道提供数据控制和通次信道为辅助串行通道提供数据控制和通道，但其传输速率比主信道要低得多，其道，但其传输速率比主信道要低得多，其他跟主信道相同，通常较少使用他跟主信道相同，通常较少使用22RS-232C的引脚（的引脚（1）nTxD

18、（Transmit Data）：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（Receive Data）：接收数据接收数据n串行数据的接收端串行数据的接收端23RS-232C的引脚（的引脚（2）nRTS(Request To Send)：请求发送：请求发送n当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的RTS信号，用于通知数据通信设备准备接收数据信号，用于通知数据通信设备准备接收数据nCTS(Clear To Send)：清除发送（允许发送）：清除发送（允许发送）n当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数当数据通信设备已准备好接收数

19、据终端设备的传送数据时，发出据时，发出CTS有效信号来响应有效信号来响应RTS信号信号nRTS和和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一是数据终端设备与数据通信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24RS-232C的引脚（的引脚（3）nDTR(Data Terminal Ready)：数据终端准备数据终端准备好好n通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数据终端设备准备就绪据终端设备准备就绪nDSR(Data Set Ready)：数据装置准备好数据装置准备好n通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源连通常表示数据通信设

20、备（即数据装置）已接通电源连到通信线路上，并处在数据传输方式到通信线路上，并处在数据传输方式nDTR和和DSR也可用做数据终端设备与数据通信设也可用做数据终端设备与数据通信设备间的联络信号，例如应答数据接收备间的联络信号，例如应答数据接收25RS-232C的引脚（的引脚（4）nGND：信号地信号地n为所有的信号提供一个公共的参考电平为所有的信号提供一个公共的参考电平nCD(Carrier Detect)：载波检测载波检测(也称也称DCD)n当本地调制解调器接收到来自对方的载波信当本地调制解调器接收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号时，该引脚向数据终端设备提供有效信号nR

21、I（Ring）：振铃指示振铃指示n当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效该引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效26RS-232C的引脚（的引脚（5）n保护地保护地（机壳地）（机壳地）n起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，连接到设备的外壳或大地的使用规定，连接到设备的外壳或大地nTxC（Transmit Clock）：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（Receive Clock）：接收器时钟：接收器时钟

22、n控制数据终端接收串行数据的时钟信号控制数据终端接收串行数据的时钟信号27RS-232C的连接的连接n微机利用微机利用232C接口接口连接调制解调器连接调制解调器，用于，用于实现通过电话线路的远距离通信实现通过电话线路的远距离通信n微机利用微机利用232C接口接口直接连接直接连接进行短距离通进行短距离通信。这种连接不使用调制解调器，所以被信。这种连接不使用调制解调器，所以被称为零调制解调器（称为零调制解调器（Null Modem）连接）连接28适合适合远距离连接远距离连接（15m） 连接调制解调器连接调制解调器电话线电话线MODEM微机微机2345678202223456782022MODEM

23、23456782022数据装置准备好数据装置准备好DSRDSR数据终端准备好数据终端准备好DTRDTR发送数据发送数据TxDTxD接收数据接收数据RxDRxD请求发送请求发送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2345678202229适合适合近距离连接近距离连接（15m） 不使用联络信号的不使用联络信号的3线相连方式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应当交叉连接应当交叉连接程序中不必使程序中不必使RTS和和DTR有效有效也不应检测也不应检测CTS和和DSR

24、是否有效是否有效 30“伪伪”使用联络信号的使用联络信号的3线相连方式线相连方式RTS和和CTS各自互接，各自互接，DTR和和DSR各自互接各自互接表明请求传送总是允许、数据装置总准备好表明请求传送总是允许、数据装置总准备好微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微机微机31使用联络信号的多线相连方式使用联络信号的多线相连方式通信比较可靠通信比较可靠所用连线较多，不如前者经济所用连线较多，不如前者经济微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微机微机注意：注意：RS-232RS-232直接连接的直接连接的最大物理距离最大物理距离15m15m，通信速，通信速率率20Kbps20

25、Kbps。32RS-232C的电气特性的电气特性n232C接口采用接口采用EIA电平电平n高电平为高电平为3V15V，表示逻辑，表示逻辑“0”n低电平为低电平为3V15V，表示逻辑，表示逻辑“1”n实际常用实际常用12V或或15Vn标准标准TTL电平电平n高电平：高电平：2.4V5Vn低电平：低电平：0V0.4V相互转换相互转换数据线采用负逻辑数据线采用负逻辑联络线采用正逻辑联络线采用正逻辑33MC1488MC1489RS-232TTLEIA电平+15V+15VTTL+15V 采用EIA电平比TTL电平具有更强的抗干扰性能。 另外，MAX232可连接二对收/发线，只用单电源。EIA电平与TTL

26、逻辑电平不一样，可用TTL/EIA电平转换器进行，如 MC1488，MC1489 IC。其他通信标准其他通信标准nRS-422nRS-423nRS-485nADSL （Asymmetrical Digital Asymmetrical Digital Subscriber Loop Subscriber Loop 非对称数字用户线环非对称数字用户线环路）路）341）RS-422接口标准接口标准1.1.特点特点： （1）采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，大大提采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，大大提高了抗共模干扰的能力。高了抗共模干扰的能力。因为是两条传输线的电位差决定逻辑电

27、平因为是两条传输线的电位差决定逻辑电平AAAA -BB-BB -2V +2V +2V，表示，表示“0 0”（2 2）传输速率）传输速率 10Mbps10Mbps（15m15m时）时） 90Kbps90Kbps（1200m1200m时）时）2.2.连接连接MC3487MC3486BTTLRS-422A电平平衡发送器差动接收器BAA2 2）RS-423接口标准接口标准1.1.连接：连接：2.特点：采用单端发送器和差动接收器，由于是差动接收器，提高了抗 共模干扰能力。数传率：100Kbps/90m时 1Kbps/1200m时逻辑“1”，4V6V 逻辑“0”，-4V-6VTTLRS-423A电平单端发

28、送器差动接收器+-3)RS-4853)RS-485接口标准接口标准1.1.特点特点：（1 1）兼容）兼容RS-422ARS-422A，扩展，扩展RS-422ARS-422A的功能；的功能；（2 2）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱动多个）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱动多个接收器，多达接收器，多达3232个收个收/ /发器；发器；（3 3）搞干扰能力强，传送距离远，传输速率高。）搞干扰能力强，传送距离远，传输速率高。 数传率：数传率：100Kbps 1.2Km 100Kbps 1.2Km 不用不用MODEMMODEM 9.6Kbps 15Km 9.6Kbps 15Km 1

29、0Mbps 15m 10Mbps 15m38ADSLADSL技术简介技术简介 n（Asymmetrical Digital Subscriber Loop Asymmetrical Digital Subscriber Loop 非对称数非对称数字用户线环路）是字用户线环路）是xDSLxDSL家族成员中的一员，被欧美等发达国家誉家族成员中的一员，被欧美等发达国家誉为为“现代信息高速公路上的快车现代信息高速公路上的快车”。它因其下行速率高、频带宽、。它因其下行速率高、频带宽、性能优等特点而深受广大用户的喜爱，成为继性能优等特点而深受广大用户的喜爱，成为继MODEMMODEM，ISDNISDN之后

30、之后的又一种全新更快捷，更高效的接入方式。的又一种全新更快捷，更高效的接入方式。n通过通过 Modem,Modem,一条电话线在频率上划分为三个信道：一一条电话线在频率上划分为三个信道：一个高速下行数据信道、一个中速上行数据信道和一个低速话音信个高速下行数据信道、一个中速上行数据信道和一个低速话音信道。三个信道同时工作，即上网与打电话是分离的。由于上网不道。三个信道同时工作，即上网与打电话是分离的。由于上网不占用电话信道，所以不计电话费。占用电话信道，所以不计电话费。n技术能利用现有的市话铜线进行信号传输，其最高速率：技术能利用现有的市话铜线进行信号传输，其最高速率：下行信号（从端局到用户）为

31、下行信号（从端局到用户）为8Mbps8Mbps，上行信号（从用户到端局），上行信号（从用户到端局）为为1Mbps1Mbps。现有的市话铜线网的用户数目十分庞大，而。现有的市话铜线网的用户数目十分庞大，而能对现有的市话铜线进行充分的利用。能对现有的市话铜线进行充分的利用。39通用异步接收发送器（通用异步接收发送器（UART）：）：8250n串行传输，需要并行到串行和串行到并行串行传输，需要并行到串行和串行到并行的转换，并按照传输协议发送和接收每个的转换，并按照传输协议发送和接收每个字符（或数据块）字符（或数据块）n这些工作可由软件实现，也可用硬件实现这些工作可由软件实现，也可用硬件实现n通用异步

32、接收发送器通用异步接收发送器UART（Universal Asynchronous Receiver Transimitter）是）是串行异步通信的接口电路芯片串行异步通信的接口电路芯片nIBM PC/XT机的机的UART芯片是芯片是INS 8250，后来使用后来使用NS16550Plastic Leaded Chip Carrier 塑料芯片载体塑料芯片载体418250的功能和内部结构的功能和内部结构n8250实现了起止式串行异步通信协议，支实现了起止式串行异步通信协议，支持全双工通信持全双工通信n通信字符可选择数据位为通信字符可选择数据位为58位位n停止位停止位1、1.5或或2位位n可进行

33、奇偶校验可进行奇偶校验n具有奇偶错、帧错和溢出错误检测电路具有奇偶错、帧错和溢出错误检测电路n8250支持的数据传输速率为支持的数据传输速率为509600bps42BAUDOUT数据总线缓冲器内部数据总线接收缓冲寄存器接收移位寄存器SIN发送缓冲寄存器发送移位寄存器SOUT传输线状态寄存器分频次数锁存器（低）分频次数锁存器（高）波特率发生器传输线控制寄存器接收同步控制发送同步控制RCLKINTRPT中断允许寄存器中断识别寄存器中断控制逻辑MODEM 控制寄存器MODEM状态寄存器调制解调控制逻辑选择和读写控制逻辑CS0CS1CS2A0A1A2ADSDISTRDISTRDOSTRDOSTRDDI

34、RCSOUTMRXTAL1XTAL2+5VGNDRTSCTSDTRDSRRLSDRIOUT1OUT2431. 串行数据的发送串行数据的发送并行数据并行数据加入起始位、加入起始位、校验位、停止位校验位、停止位串行数据串行数据CPU发送保持寄存器发送保持寄存器发送移位寄存器发送移位寄存器同步控制同步控制发送端发送端8250SOUT0/10/1 0/10/10/10/10/10/1双缓冲寄存器结构双缓冲寄存器结构保证数据的连续发送保证数据的连续发送442. 起始位的检测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（S

35、IN）T16 T16 T8 T数据接收时钟频率是数据传输频率的数据接收时钟频率是数据传输频率的16倍倍正确识别起始位，防止因干扰引起的误识别正确识别起始位，防止因干扰引起的误识别453. 串行数据的接收串行数据的接收并行数据并行数据检测接收错误检测接收错误删除起始位、删除起始位、校验位、停止位校验位、停止位串行数据串行数据CPU接收缓冲寄存器接收缓冲寄存器接收移位寄存器接收移位寄存器同步控制同步控制接收端接收端8250SIN0/10/1 0/10/10/10/10/10/1双缓冲寄存器结构双缓冲寄存器结构保证数据的连续接收保证数据的连续接收464. 接收错误的处理接收错误的处理n奇偶错误奇偶错

36、误PE（Parity Error）n若接收到的字符的若接收到的字符的“1”的个数不符合奇偶校验要求的个数不符合奇偶校验要求n帧错误帧错误FE（Frame Error）n若接收到的字符格式不符合规定（如缺少停止位）若接收到的字符格式不符合规定（如缺少停止位）n溢出错误溢出错误OE（Overrun Error）n若接收移位寄存器接收到一个数据，并送至输入缓冲若接收移位寄存器接收到一个数据，并送至输入缓冲器时，器时，CPU还未取走前一个数据，就会出现数据溢出还未取走前一个数据，就会出现数据溢出n若接收缓冲器的级数多，则溢出错误的几率就少若接收缓冲器的级数多，则溢出错误的几率就少信息的检错与纠错信息的

37、检错与纠错 串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误码是难免的，串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误码是难免的，这直接影响通信系统的可靠性，对通信中的检这直接影响通信系统的可靠性，对通信中的检/纠错能力是衡量纠错能力是衡量一个通信系统的重要内容。一个通信系统的重要内容。 检错：检错：如何发现传输中的错误，称为检错。如何发现传输中的错误，称为检错。 纠错：纠错：如何消除错误，称为纠错如何消除错误，称为纠错例：例：奇偶校验检错奇偶校验检错 方阵码检错方阵码检错 循环冗余码（循环冗余码（CRC）检错）检错 方阵码检错技术：方阵码检错技术： 采用奇偶校验与采用奇偶校验与“检验和检验和”的综合。的综合。

38、 487位编码后附加位编码后附加1位奇偶位位奇偶位。 若干个字符组成一个数据块列成方阵，列向按位相加产生一若干个字符组成一个数据块列成方阵，列向按位相加产生一个单字节检验和附加到数据块末尾。个单字节检验和附加到数据块末尾。 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1奇偶位498250的引脚的引脚n分成连接分成连接CPU的部分和连接外设的部分的部分和连接外设的部分n注意：注意：INS8250不是不是Intel公司的产品公司的产品（NS-Nationa

39、l Semiconductor美国国家美国国家半导体），所以该芯片引脚名称与前面半导体），所以该芯片引脚名称与前面学习的学习的8253、8255等等Intel产品有所不产品有所不同，但是引脚功能却是类似的同，但是引脚功能却是类似的50123 1045 967 158121314 1128 3227 8250 3626 3325 3722 3821 3919 3418 3123 302435 4016 2017D0D1D2D3D4D5D6D7CS0CS1CS2A0A1 A2ADSDISTRDISTRDOSTRDOSTRDDIRCSOUTMRXTAL1XTAL2SINRCLKBAUDOUTSOUT

40、RTSCTSDTRDSRRLSDRIOUT1OUT2INTRPT+5VGND511. 处理器接口引脚（处理器接口引脚（1）n数据线数据线D0D7：在：在CPU与与8250之间交换信息之间交换信息n地址线地址线A0A2：寻址：寻址8250内部寄存器内部寄存器n片选线：片选线：8250设计了设计了3个片选输入信号个片选输入信号CS0、CS1、CS2*和一个片选输出信号和一个片选输出信号CSOUT。3个片个片选输入都有效时，才选中选输入都有效时，才选中8250芯片，同时芯片，同时CSOUT输出高电平有效。输出高电平有效。n地址选通信号地址选通信号ADS*：当该信号低有效时，锁存：当该信号低有效时，锁

41、存上述地址线和片选线的输入状态，保证读写期间上述地址线和片选线的输入状态，保证读写期间的地址稳定的地址稳定521. 处理器接口引脚（处理器接口引脚（2）n读控制线读控制线n数据输入选通数据输入选通DISTR（高有效）和（高有效）和DISTR*（低有效）（低有效）有一个信号有效，有一个信号有效，CPU从从8250内部寄存器读出数据内部寄存器读出数据n相当于相当于I/O读信号读信号n写控制线写控制线n数据输出选通数据输出选通DOSTR（高有效）和（高有效）和DOSTR*（低有（低有效）有一个有效，效）有一个有效，CPU就将数据写入就将数据写入8250内部寄存器内部寄存器n相当于相当于I/O写信号写

42、信号n8250读写控制信号有两对，每对信号作用完全相读写控制信号有两对，每对信号作用完全相同，只不过有效电平不同而己同，只不过有效电平不同而己531. 处理器接口引脚（处理器接口引脚（3）n驱动器禁止信号驱动器禁止信号DDIS：CPU从从8250读取数读取数据时，据时，DDIS引脚输出引脚输出低电平低电平，用来禁止外，用来禁止外部收发器对系统总线的驱动；其他时间，部收发器对系统总线的驱动；其他时间，DDIS为高电平为高电平n主复位线主复位线MR：硬件复位信号：硬件复位信号RESETn中断请求线中断请求线INTRPT：8250有有4级共级共10个中个中断源，当任一个未被屏蔽的中断源有请求断源，当

43、任一个未被屏蔽的中断源有请求时，时，INTRPT输出高电平向输出高电平向CPU请求中断请求中断542. 时钟信号时钟信号n时钟输入引脚时钟输入引脚XTAL1：8250的基准工作时钟的基准工作时钟n时钟输出引脚时钟输出引脚XTAL2：基准时钟信号的输出端基准时钟信号的输出端n波特率输出引脚波特率输出引脚BAUDOUT*：基准时钟经：基准时钟经8250内部波特率发生器分频后产生发送时钟内部波特率发生器分频后产生发送时钟n接收时钟引脚接收时钟引脚RCLK：接收外部提供的接收时钟接收外部提供的接收时钟信号；若采用发送时钟作为接收时钟，则只要将信号；若采用发送时钟作为接收时钟，则只要将RCLK引脚和引脚

44、和BAUDOUT*引脚直接相连引脚直接相连553. 串行异步接口引脚串行异步接口引脚8250数据装置准备好数据装置准备好DSR*数据终端准备好数据终端准备好DTR*发送数据发送数据SOUT接收数据接收数据SIN请求发送请求发送RTS*允许发送允许发送CTS*信号地信号地GND载波检测载波检测RLSD*振铃指示振铃指示RI*564. 输出线输出线nOUT1*和和OUT2*：n两个一般用途的输出信号两个一般用途的输出信号n由调制解调器控制寄存器的由调制解调器控制寄存器的D2和和D3使其使其输出低电平有效信号输出低电平有效信号n复位使其恢复为高复位使其恢复为高578250的寄存器的寄存器n8250内

45、部有内部有9种种可访问的寄存器，除数寄可访问的寄存器，除数寄存器是存器是16位的，占用两个连续的位的，占用两个连续的8位端口位端口n内部寄存器用内部寄存器用引脚引脚A0A2来寻址；同时还来寻址；同时还要利用要利用通信线路控制寄存器的最高位，即通信线路控制寄存器的最高位，即除数寄存器访问位除数寄存器访问位DLAB，来区别共用两，来区别共用两个端口地址的不同寄存器个端口地址的不同寄存器588250的寄存器寻址（教材表的寄存器寻址（教材表8-3）除数寄存器是除数寄存器是16位位占用两个连续的占用两个连续的8位端口位端口591. 接收缓冲寄存器接收缓冲寄存器RBR存放串行接收后转换成并行的数据存放串行

46、接收后转换成并行的数据CPU接收缓冲寄存器接收缓冲寄存器接收移位寄存器接收移位寄存器同步控制同步控制8250SIN602. 发送保持寄存器发送保持寄存器THR包含将要串行发送的并行数据包含将要串行发送的并行数据 CPU发送保持寄存器发送保持寄存器发送移位寄存器发送移位寄存器同步控制同步控制8250SOUT613. 除数寄存器除数寄存器(波特率因子寄存器波特率因子寄存器)n接收器时钟和发送器时钟由输入的基准时钟接收器时钟和发送器时钟由输入的基准时钟分频得到，而且是传输率（比特率）的分频得到，而且是传输率（比特率）的16倍倍n除数寄存器保存设定的分频系数除数寄存器保存设定的分频系数分频系数基准时钟

47、频率分频系数基准时钟频率（16比特率）比特率）起起 始始 位位时钟时钟（RCLK）数据线数据线（SIN）T16 T16 T8 T62l分频系数与波特率对应表（表8-4）634. 通信线路控制寄存器通信线路控制寄存器LCRDLABD6 D5 D4 D3D2D1 D0寄存器选择寄存器选择0 正常值正常值1 除数寄存器除数寄存器中止字符中止字符0 无作用无作用1 发送中止字发送中止字符符校验位设置校验位设置0 无校验无校验位位001 设置奇校设置奇校验验011 设置偶校验设置偶校验101 校验位为校验位为1111 校验位为校验位为0停止位个数停止位个数0 1位位1 1.5位（数据位为位（数据位为5位

48、时）位时）1 2位（数据位为位（数据位为68位时）位时）数据位个数数据位个数00 5位位01 6位位10 7位位11 8位位指定串行异步通信的字符格式指定串行异步通信的字符格式645. 通信线路状态寄存器通信线路状态寄存器LSR0D6 D5 D4 D3D2D1 D0为为1，表示发送移位寄存器空；，表示发送移位寄存器空；当数据由发送保持寄存器移入当数据由发送保持寄存器移入发送移位寄存器时，该位为发送移位寄存器时，该位为0提供串行异步通信的当前状态提供串行异步通信的当前状态供供CPU读取和处理读取和处理为为1，表示发送保持寄存器空，表示发送保持寄存器空，当当CPU将字符写入发送保持将字符写入发送保

49、持寄存器后，该位为寄存器后，该位为0为为1，表示正在传输中止字符，表示正在传输中止字符为为1，表示出现帧错误，表示出现帧错误为为1，表示出现奇偶错，表示出现奇偶错为为1，表示出现溢出错，表示出现溢出错为为1，表示接收数据缓冲器收到，表示接收数据缓冲器收到一个数据，即接收数据准备好；一个数据，即接收数据准备好；当当CPU读走数据后，该位为读走数据后，该位为065为为1使使DTR*引脚为低引脚为低否则为高否则为高 6. 调制解调器控制寄存器调制解调器控制寄存器MCR设置设置8250与数据通信设备之间与数据通信设备之间联络应答的输出信号联络应答的输出信号0 0 0LOOP OUT2OUT1RTS D

50、TR为为1使使RTS*引脚为低引脚为低否则为高否则为高 为为1使使OUT1*引脚为低引脚为低否则为高否则为高 为为1使使OUT2*引脚为低引脚为低否则为高否则为高 为为1使使8250为为循环工作方式循环工作方式否则为正常工作方式否则为正常工作方式667. 调制解调器状态寄存器调制解调器状态寄存器MSRn反映反映4个控制输入信号的当前状态及其变化个控制输入信号的当前状态及其变化nMSR高高4位中某位为位中某位为1，说明相应输入信号，说明相应输入信号当前为低有效，否则为高电平当前为低有效，否则为高电平nMSR低低4位中某位为位中某位为1，则说明从上次，则说明从上次CPU读取该状态字后，相应输入信号

51、已发生改变，读取该状态字后，相应输入信号已发生改变，从高变低或反之从高变低或反之nMSR低低4位任一位置位任一位置1，均产生调制解调器，均产生调制解调器状态中断，当状态中断，当CPU读取该寄存器或复位后，读取该寄存器或复位后，低低4位被清零位被清零674级中断级中断n接收线路状态中断接收线路状态中断n奇偶错、溢出错、帧错和中止字符奇偶错、溢出错、帧错和中止字符n接收器数据准备好中断接收器数据准备好中断n发送保持寄存器空中断发送保持寄存器空中断n调制解调器状态中断调制解调器状态中断n清除发送状态改变清除发送状态改变n数据终端准备好状态改变数据终端准备好状态改变n振铃接通变成断开振铃接通变成断开n

52、接收线路信号检测状态改变接收线路信号检测状态改变优先权高优先权高优先权高优先权高优先权低优先权低688. 中断允许寄存器中断允许寄存器IERn8250设计有设计有2个中断寄存器和个中断寄存器和4级中断级中断n4级中断的优先权级中断的优先权，是按照串行通信过，是按照串行通信过程中事件的紧迫程度安排的、程中事件的紧迫程度安排的、是固定是固定不变的不变的n用户可利用中断允许或禁止进行控制用户可利用中断允许或禁止进行控制n中断允许寄存器的低中断允许寄存器的低4位控制位控制8250这这4级中断是否被允许级中断是否被允许n某位为某位为1，则对应的中断被允许，则对应的中断被允许n否则，被禁止否则，被禁止69

53、9. 中断识别中断识别IIR保存正在请求中断的优先权最高保存正在请求中断的优先权最高的中断级别编码的中断级别编码0 0 0 0 0ID1 ID0IP0 有中断有中断1 无中断无中断ID1ID0优先权中断类型1 11 00 10 01234 接收线路状态 接收数据准备好 发送保持寄存器空 调制解调器状态70异步通信适配器异步通信适配器nIBM PC/XT机的串行异步通信适配器机的串行异步通信适配器n以以8250为核心为核心n完成发送时的并转串和接收时的串转并以及完成发送时的并转串和接收时的串转并以及相应的控制工作相应的控制工作n配置了配置了TTL电平与电平与EIA电平转换电路等电平转换电路等71

54、RCLKRCLKBAUDOUTBAUDOUTIRQIRQ4 4IRQIRQ3 3RESETRESET+5V+5VA A8 8AENAENA A3 3A A7 7A A9 9IOR IOR IOWIOWA A0 0A A2 2MRMRXTAL1XTAL1OUTOUT1 1OUTOUT2 2INTRPTINTRPTDISTRDISTRDOSTRDOSTRA A0 0A A2 2CS2CS282508250LS245LS245D D0 0D D7 7D D0 0D D7 7J9J9J10J10J11J11J12J12DIRDIR1.8432MHz1.8432MHzCS0CS0CS1CS1ADSADS

55、DISTRDISTRDOSTRDOSTR5V5V异步通信适配器的接口电路异步通信适配器的接口电路注意：注意：J9J12跨接器跨接器和和OUT2*的作用的作用72n若跨接器使若跨接器使J11和和J12接通，则接通，则A8=1时时选中选中8250，端口地址为，端口地址为3F83FFH（com1），以），以IRQ4作为中断请求线；作为中断请求线；若跨接器使若跨接器使J9和和J10接通，则接通，则A8=0时选时选中中8250，端口地址为，端口地址为2F82FFH（com2），以），以IRQ3作为中断请求线。作为中断请求线。nOut2*用于控制用于控制INTRPT的三态输出，的三态输出，可作为可作为82

56、50的中断请求允许位。的中断请求允许位。73异步通信适配器的初始化编程异步通信适配器的初始化编程n对对8250的内部控制寄存器进行编程写入的内部控制寄存器进行编程写入 写入除数寄存器写入除数寄存器n设置传输率设置传输率 写入通信线路控制寄存器写入通信线路控制寄存器LCRn设置字符格式设置字符格式 写入调制解调器控制寄存器写入调制解调器控制寄存器MCRn设置工作方式设置工作方式 写入中断允许寄存器写入中断允许寄存器IERn设置中断允许或屏蔽位设置中断允许或屏蔽位举例举例n教材教材P28674串行口服务(Serial Port ServiceINT 14H)INT 14h - Serial I/O

57、 AH=0: Serial Port InitializationAH=1: Transmit a Character to the Serial Port AH=2: Receive a Character from the Serial Port AH=3: Serial Port Status76INT 14H用法详解用法详解设置传输率mov al,80hmov dx,3fbhout dx,al;写入通信线路控制寄存器，使写入通信线路控制寄存器，使DLAB1mov ax,96;分频系数：分频系数：1.8432MHz(120016)9660Hmov dx,3f8hout dx,al ;写入

58、除数寄存器低写入除数寄存器低8位位mov al,ah inc dxout dx,al ;写入除数寄存器高写入除数寄存器高8位位写入除数寄存器设置字符格式;假设使用假设使用7个数据位、个数据位、1个停止位、奇校验个停止位、奇校验mov al,00001010bmov dx,3fbh out dx,al;写入通信线路控制寄存器写入通信线路控制寄存器;这段程序同时使这段程序同时使DLAB0写入通信线路控制寄存器设置工作方式n设置查询通信方式设置查询通信方式mov al,03h;控制控制OUT2*为高，为高，DTR*和和RTS*为低为低 mov dx,3fchout dx,al;写入调制解调器控制寄存

59、器写入调制解调器控制寄存器n设置中断通信方式设置中断通信方式mov al,0bh;控制为控制为OUT2*低，允许低，允许INTRPT产生请求产生请求mov dx,3fchout dx,al写入调制解调器控制寄存器设置工作方式n设置查询的循环测试通信方式设置查询的循环测试通信方式mov al,13h;循环测试位设置为循环测试位设置为1 mov dx,3fchout dx,al;写入调制解调器控制寄存器写入调制解调器控制寄存器注：注：8250/16550采用循环自测试通信方式，采用循环自测试通信方式，OUT2*不再输出低电平有效信号。在异步通信适配器上，不再输出低电平有效信号。在异步通信适配器上，

60、它就无法允许中断请求信号它就无法允许中断请求信号INTRPT，所以不能，所以不能采用采用中断中断的循环测试通信方式。的循环测试通信方式。写入调制解调器控制寄存器设置中断允许或屏蔽位mov al,0;禁止所有中断禁止所有中断 mov dx,3f9hout dx,al;写入中断允许寄存器（此时写入中断允许寄存器（此时DLAB0）写入中断允许寄存器82异步通信程序异步通信程序n使用使用COM2（端口地址为（端口地址为2F8H2FFH）n程序循环读取程序循环读取8250的通信状态寄存器的通信状态寄存器n数据传输错误就显示一个问号数据传输错误就显示一个问号“？”n接收到数据就显示出来接收到数据就显示出来