第6章 串并行通信与接口技术

1、1第第6章章 串并行通信和接口技术串并行通信和接口技术教学建议，本章重点为教学建议，本章重点为8251A的功能结构；的功能结构；8251A的工作原理；的工作原理；8251A约定的初始化流程；约定的初始化流程；8251A的编程方法；的编程方法；8255A的结构；的结构；8255A的两类控制字；的两类控制字；8255A的工作方式；的工作方式；8255A的编程方法。的编程方法。2 微型计算机与微型计算机与I/OI/O设备的接口按照数据传送格式的不设备的接口按照数据传送格式的不同，可分为：同，可分为：串行接口和并行接口串行接口和并行接口两种。两种。 并行口的并行口的“并行并行”含义含义不是指接口与系统

2、总线一侧不是指接口与系统总线一侧的并行数据线而言，而是指接口与的并行数据线而言，而是指接口与I/O I/O 设备或被控对象一设备或被控对象一侧的并行数据线。侧的并行数据线。 并行接口适用于近距离传送的场合。由于各种并行接口适用于近距离传送的场合。由于各种I/O I/O 设设备和被控对象多为并行数据线连接，备和被控对象多为并行数据线连接，CPU CPU 用并行口来组成用并行口来组成应用系统很方便，故使用十分普遍，如打印机接口、应用系统很方便，故使用十分普遍，如打印机接口、A/DA/D、D/A D/A 转换器接口、转换器接口、IEEE-488 IEEE-488 接口、开关量接口、控制设接口、开关量

3、接口、控制设备接口等。备接口等。 另一种是串行接口，它是在一根线上以数据位为单位另一种是串行接口，它是在一根线上以数据位为单位与与I/OI/O设备或通信设备传送信息，如设备或通信设备传送信息，如CRTCRT、键盘及调制解调、键盘及调制解调器接口等。器接口等。 3 实现并行通信的接口就是并行接口，并行接口的特点是：实现并行通信的接口就是并行接口，并行接口的特点是： l 1 1 并行接口最基本的特点是在并行接口最基本的特点是在多根数据线多根数据线上以数据字节上以数据字节为单位与为单位与I/O I/O 设备或被控对象传送信息。设备或被控对象传送信息。 l 2 2 在并行接口中，除了少数场合之外，一般

4、都要求在接在并行接口中，除了少数场合之外，一般都要求在接口与外设之间设置并行数据线的同时，至少还要设置两根口与外设之间设置并行数据线的同时，至少还要设置两根联络信号联络信号，以便互锁异步握手方式的通信。，以便互锁异步握手方式的通信。 l 3 3 在并行接口中，在并行接口中，每次以每次以8 8 位或位或16 16 位位为单位进行同时为单位进行同时传送。因此，当采用并行接口与外设交换数据时，即使是传送。因此，当采用并行接口与外设交换数据时，即使是只用到其中的一位，也要一次输入只用到其中的一位，也要一次输入/ /输出输出8 8 位或位或16 16 位。位。 l 4 4 并行传送的信息，并行传送的信息

5、，不要求固定不要求固定的格式。的格式。 l 5 5 并行接口的优点是并行接口的优点是传输速率高传输速率高，但由于需要多根数据，但由于需要多根数据线，因此不适合远距离数据传输，一般用于线，因此不适合远距离数据传输，一般用于近距离传送近距离传送的的场合。场合。 并行并行4实现串行通信的接口就是串行接口，其特点如下：实现串行通信的接口就是串行接口，其特点如下： l 1 1 计算机和外设之间只使用计算机和外设之间只使用一根信号一根信号线传输信息，数据线传输信息，数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都在一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。占据一个固定的

6、时间长度。 l 2 2 串行通信在一根线上既要传送数据，还要传送联络信串行通信在一根线上既要传送数据，还要传送联络信号，因此，串行通信有号，因此，串行通信有一定的数据格式一定的数据格式的约定，分为异步的约定，分为异步和同步数据格式。和同步数据格式。 l 3 3 串行传输的串行传输的速率需要控制速率需要控制，通信双方要约定相同的波，通信双方要约定相同的波特率实现通信。由于受波特率上限的约束，串行通信特率实现通信。由于受波特率上限的约束，串行通信速度速度慢。慢。 l 4 4 信号的逻辑定义与信号的逻辑定义与TTL TTL 电平不相同。电平不相同。 网络网络RS232USB56.1 串行接口和串行通

7、信串行接口和串行通信一、串行通信涉及的常用术语一、串行通信涉及的常用术语l全双工方式、半双工方式和单工方式全双工方式、半双工方式和单工方式l同步方式和异步方式同步方式和异步方式l串行通信的传输率串行通信的传输率发送过程和接收过程的关系，数据传送的方向时钟对通信过程的定时方式61、全双工方式、半双工方式和单工方式、全双工方式、半双工方式和单工方式单工：单工：广播广播双工：双工：电话电话半双工：半双工：对讲机对讲机71、全双工方式、半双工方式和单工方式、全双工方式、半双工方式和单工方式 单工（Simplex)特点：只允许数据按照一个固定的方向传送。即一方能作为发送站，另一方只能作为接收站。 设备A

8、发送器设备B接收器Data flow81、全双工方式、半双工方式和单工方式、全双工方式、半双工方式和单工方式l半双工（半双工（Half Duplex）l特点：数据可以在两个方向上进行传送，但是特点：数据可以在两个方向上进行传送，但是这种传送绝不能同时进行。这种传送绝不能同时进行。【双向，但不同时，双向，但不同时，可以轮流可以轮流】设备A发送器/接收器设备B接收器/发送器Data flow91、全双工方式、半双工方式和单工方式、全双工方式、半双工方式和单工方式l全双工（全双工（Full Duplex）l特点：数据的发送和接收由两条不同的通信线特点：数据的发送和接收由两条不同的通信线传输，能够在两

9、个方向同时进行数据传送。传输，能够在两个方向同时进行数据传送。设备A发送器/接收器设备B接收器/发送器10一、串行通信涉及的常用术语一、串行通信涉及的常用术语l2、串行通信的传输率、串行通信的传输率 所谓串行传输速率是指每秒钟传输所谓串行传输速率是指每秒钟传输二进制的位数二进制的位数，串，串行传输速率也叫行传输速率也叫波特率波特率，1 1 波特波特=1bps=1bps，实际上它是传送，实际上它是传送每一位信息所用时间的倒数。每一位信息所用时间的倒数。 如果一个串行字符由如果一个串行字符由1 1位起始位，位起始位，7 7 位数据位，位数据位，1 1 位位奇偶校验位和奇偶校验位和1 1位停止位等位

10、停止位等10 10 位构成，每秒钟传送位构成，每秒钟传送120 120 个个字符，则数据传送的波特率为：字符，则数据传送的波特率为： 10 10 位位/ /字符字符120 120 字符字符/ /秒秒=1200 =1200 位位/ /秒秒=1200 =1200 波特波特 传送每位信息所占用的时间为：传送每位信息所占用的时间为： Td=1 Td=1 秒秒/1200=0.833 /1200=0.833 毫秒毫秒 国际上还规定了一个国际上还规定了一个标准波特率系列标准波特率系列，常用的波，常用的波特率为特率为110110、300300、600600、12001200、24002400、48004800

11、、9600 9600 和和19200 19200 波特或更高。波特或更高。 同步传送的波特率同步传送的波特率高于异步高于异步传送方式，可达到传送方式，可达到64000 64000 波特以上。波特以上。比特率？11一、串行通信涉及的常用术语一、串行通信涉及的常用术语 3、发送接收时钟、发送接收时钟 二进制数序列在串行通信中是以数字信号的形式出现的。二进制数序列在串行通信中是以数字信号的形式出现的。对这些连续的数字信号的定时发送和接收，都必须在对这些连续的数字信号的定时发送和接收，都必须在发送发送/接接收时钟的控制下收时钟的控制下进行。发送数据时，发送器在发送时钟的进行。发送数据时，发送器在发送时

12、钟的下下降沿降沿将数据串行移位输出，在接收数据时，接收器在接收时将数据串行移位输出，在接收数据时，接收器在接收时钟的钟的上升沿上升沿作用下对接收数据进行采样。作用下对接收数据进行采样。发送发送/接收时钟频率接收时钟频率与波特率的关系如下：与波特率的关系如下： 发送发送/接收时钟频率接收时钟频率=n 发送发送/接收波特率接收波特率 ，其中，其中n 称为称为波特率因子波特率因子，一，一般般n=1，16，32，64。 例如，要求传输速率为例如，要求传输速率为1200bps，则：，则： 当当n=1，表明一位数字信号中只有一个时钟脉冲，故发送，表明一位数字信号中只有一个时钟脉冲，故发送/接收时钟频率为：

13、接收时钟频率为： 12001=1.2KHz 当当n=16，表明一位数字信号中有，表明一位数字信号中有16 个时钟脉冲，故发送个时钟脉冲，故发送/接收时钟频率为：接收时钟频率为： 120016=19.2KHz 当当n=64，表明一位数字信号中有，表明一位数字信号中有64 个时钟脉冲，故发送个时钟脉冲，故发送/接收时钟频率为接收时钟频率为 ： 120064=76.8KHz 每一位对应的时间长度12一、串行通信涉及的常用术语一、串行通信涉及的常用术语 4、异步方式、异步方式 异步通信以一个异步通信以一个字符为传输单位字符为传输单位，用起始位表示字，用起始位表示字符的开始，用停止位表示字符结束。异步通

14、信是指符的开始，用停止位表示字符结束。异步通信是指字符与字符与字符之间的传送是异步的字符之间的传送是异步的，而字符内部位与位之间的传送，而字符内部位与位之间的传送是同步的。异步通信方式的是同步的。异步通信方式的“异步异步”主要体现在字符与字主要体现在字符与字符之间传送没有严格的定时要求，一旦字符传送开始，收符之间传送没有严格的定时要求，一旦字符传送开始，收/发双方则以预先约定的传输速率，在时钟脉冲的作用下，发双方则以预先约定的传输速率，在时钟脉冲的作用下，传送该字符的每一位，即要求位与位之间有严格而精确的传送该字符的每一位，即要求位与位之间有严格而精确的定时，也就是说，异步通信在传送定时，也就

15、是说，异步通信在传送同一个字符的每一位时，同一个字符的每一位时，是同步的。是同步的。 13 起始位：起始位：先发出一个逻辑先发出一个逻辑“0”信号，表示开始传输字符。信号，表示开始传输字符。 数据位数据位：紧跟着起始位之后，数据位可为：紧跟着起始位之后，数据位可为58 位，先传送最低有效位。位，先传送最低有效位。最后传送最高有效位。最后传送最高有效位。 奇偶校验位奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得：数据位加上这一位后，使得“1”的位数为偶数称为偶校验，的位数为偶数称为偶校验，反之为奇校验，通过编程反之为奇校验，通过编程 可以设定为奇校验、偶校验或无校验。可以设定为奇校验、偶校验或无校验。 停

16、止位停止位：一个数据传输结束标志，可以是：一个数据传输结束标志，可以是1 位、位、1.5 位、位、2 位的高电平。位的高电平。 空闲位空闲位：处于逻辑：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有数据传送。状态，表示当前线路上没有数据传送。图6.1 标准的异步通信数据格式先送最低位14一、串行通信涉及的常用术语一、串行通信涉及的常用术语 4、同步方式、同步方式 同步通信是以同步通信是以数据块（字符块）为单位数据块（字符块）为单位传送的，每个传送的，每个数据块经过格式化之后，形成数据块经过格式化之后，形成一帧一帧数据，作为一数据，作为一 个整体个整体进行发送与接收，因此，传送一旦开始，要求每帧数据内进

17、行发送与接收，因此，传送一旦开始，要求每帧数据内部的每一位都要同步。也就是说，同步传送不仅部的每一位都要同步。也就是说，同步传送不仅字符内部字符内部的位传送是同步的，字符与字符之间的传送也应该是同步的位传送是同步的，字符与字符之间的传送也应该是同步的的，这样才能保证收，这样才能保证收/发双方对每一位是同步的。为此，发双方对每一位是同步的。为此，收收/发两端必须使用发两端必须使用相同频率的时钟相同频率的时钟来控制数据块传送时来控制数据块传送时字符与字符、字符内部位与位之间的定时。字符与字符、字符内部位与位之间的定时。 156.1 串行接口和串行通信串行接口和串行通信二、二、 串行接口串行接口l串

18、行接口部件串行接口部件4个主要寄存器个主要寄存器l控制寄存器控制寄存器l状态寄存器状态寄存器l数据输入寄存器数据输入寄存器l数据输出寄存器数据输出寄存器l两个端口地址两个端口地址 配合读写信号实现对四个寄存器的访问配合读写信号实现对四个寄存器的访问16l可编程串行接口的典型结构可编程串行接口的典型结构 176.2 可编程串行通信接口可编程串行通信接口8251A一、一、8251A基本性能基本性能 两种传送方式两种传送方式：同步和异步传送。：同步和异步传送。 同步传送同步传送：58 位位/字符，内部或外部同步可自动插人同步字符，内部或外部同步可自动插人同步字符。字符。 异步传送异步传送：58 位位

19、/字符，时钟速率为通信波特率的字符，时钟速率为通信波特率的1、16 或或64 倍。倍。 可自动产生、检测和处理终止字符可自动产生、检测和处理终止字符，可产生，可产生1、1.5 或或2 位的位的停止位。停止位。 波特率波特率在同步方式时为在同步方式时为064Kbps，异步方式时为，异步方式时为019.2Kbps。 全双工、双缓冲器发送器和接收器全双工、双缓冲器发送器和接收器。 出错检测出错检测：具有奇偶、溢出和帧错误等检测电路。：具有奇偶、溢出和帧错误等检测电路。 18二、二、8251A 的内部结构的内部结构 它由数据总线缓冲器、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

20、辑和调制解调器控制等电路组成。内部总线提供各部件信息传输的通道。 19二、二、8251A 的内部结构的内部结构 数据总线缓冲器数据总线缓冲器 数据总线缓冲器是数据总线缓冲器是8251A 与系统数据总线的接口，内部包与系统数据总线的接口，内部包含含3 个三态、双向个三态、双向8 位缓冲器，它们分别是：位缓冲器，它们分别是： 状态字寄存器、发送数据状态字寄存器、发送数据/命令寄存器、接收数据缓冲器。在命令寄存器、接收数据缓冲器。在CPU 执行输入输出指令期间，由数据总线缓执行输入输出指令期间，由数据总线缓 冲器发送和接收数据。此外，控制信息、状态信息和命令字冲器发送和接收数据。此外，控制信息、状态

21、信息和命令字也通过数据总线缓冲器传送。也通过数据总线缓冲器传送。 读读/写控制电路写控制电路 读读/写控制电路接受写控制电路接受CPU 的各种控制信号，从而确定本次的各种控制信号，从而确定本次操作的方式，并对调制解调电路输出控制信息。操作的方式，并对调制解调电路输出控制信息。 2021调制调制/解调控制电路解调控制电路 8251A 8251A 内部的调制内部的调制/ /解调控制电路提供了一组控制信号，使解调控制电路提供了一组控制信号，使8251A 8251A 可直可直接与调制解调器相连接，从而完成计算机远程通信任务。接与调制解调器相连接，从而完成计算机远程通信任务。 发送器发送器 发送器由发送

22、缓冲器和控制电路两部分组成。发送器由发送缓冲器和控制电路两部分组成。 当当CPU CPU 要向外部发送数据时，先用要向外部发送数据时，先用OUT OUT 指令把要发送的并行数据指令把要发送的并行数据送入送入8251A 8251A 的发送缓冲器中锁存，再由发送缓冲器中的移位寄存器的发送缓冲器中锁存，再由发送缓冲器中的移位寄存器将并行数据格式转换成串行的数据流后，从将并行数据格式转换成串行的数据流后，从TxD TxD 引脚串行发送出去。引脚串行发送出去。 采用异步方式时，发送控制电路自动加上起始位采用异步方式时，发送控制电路自动加上起始位, ,并按照程序指定并按照程序指定的校验要求加上一个校验位，

23、最后加上程序规定的停止位的校验要求加上一个校验位，最后加上程序规定的停止位(1(1、1.5 1.5 位或位或2 2 位位) )，然后从起始位开始，经移位寄存器从数据输出线的，然后从起始位开始，经移位寄存器从数据输出线的TxD TxD 逐位地串行输出。逐位地串行输出。 对于同步方式，发送器在发送数据字符之前，先送出一个或两个对于同步方式，发送器在发送数据字符之前，先送出一个或两个同步字符，然后逐位地串行输出数据，在同步发送时，字符之间不同步字符，然后逐位地串行输出数据，在同步发送时，字符之间不允许存在空隙。若由于某种原因允许存在空隙。若由于某种原因( (如出现更高优先级的中断如出现更高优先级的中

24、断) )迫使迫使CPU CPU 在发送过程中停止发送字符，在发送过程中停止发送字符，8251A 8251A 将不断自动地插入同步将不断自动地插入同步字符，直到字符，直到CPU CPU 送来新的字符后，继续逐位地串行输出数据。送来新的字符后，继续逐位地串行输出数据。 22接收器接收器 接收器由接收缓冲器和控制电路两部分组成。接收器由接收缓冲器和控制电路两部分组成。 接收器从接收器从RxD RxD 引脚上接收串行数据，并把它转换为并行数据后存入引脚上接收串行数据，并把它转换为并行数据后存入接收缓冲器中。接收缓冲器中。 当当8251A 8251A 工作在异步方式时，允许接收，且已经准备好接收数据时，

25、工作在异步方式时，允许接收，且已经准备好接收数据时，接收器检测接收器检测RxD RxD 引脚上的电平。引脚上的电平。 在无字符传送时，在无字符传送时，RxD RxD 引脚为高电平。当检测到引脚为高电平。当检测到RxD RxD 为低电平时，为低电平时，且确认为它是起始位后，且确认为它是起始位后，8251A 8251A 开始进行采样，完成字符的装配，并开始进行采样，完成字符的装配，并进行奇偶校验和去掉停止位，使串行数据变成了并行数据后送入接收进行奇偶校验和去掉停止位，使串行数据变成了并行数据后送入接收缓冲寄存器中，同时发出缓冲寄存器中，同时发出RxRDY RxRDY 信号送信号送CPUCPU，指示

26、接收器已收到一个，指示接收器已收到一个数据字符。数据字符。 在同步方式下，首先搜索同步字符。在同步方式下，首先搜索同步字符。8251A 8251A 监测监测RxD RxD 引脚，每当引脚，每当RxD RxD 引脚上出现一个数据位时，接收器将它接收下来并移入移位寄存引脚上出现一个数据位时，接收器将它接收下来并移入移位寄存器，与同步字符寄存器的内容进行比较。如果两者不相等，则接收下器，与同步字符寄存器的内容进行比较。如果两者不相等，则接收下一位数据，并且重复上述过程。当两个寄存器的内容比较相等时，使一位数据，并且重复上述过程。当两个寄存器的内容比较相等时，使8251A 8251A 的的SYNDET

27、 SYNDET 引脚变为高电平，表示同步字符已经找到，同步已引脚变为高电平，表示同步字符已经找到，同步已经实现，于是接收器开始接收数据。经实现，于是接收器开始接收数据。 23l8251A的的异异步步方方式式 24l8251A的同步方式的同步方式 25三、三、 8251A的对外信号的对外信号26l1、8251A和和CPU之间的连接信号之间的连接信号l片选信号片选信号l数据信号数据信号l读读/写控制信号写控制信号l收发联络信号收发联络信号图6.6 8251A与CPU及外设的连接关系 27CS （Chip Selected Chip Selected ），片选信号。它由），片选信号。它由CPU CP

28、U 的地址信号通过译码得到。的地址信号通过译码得到。D0 D 7 （DATADATA），三态、），三态、8 8 位双向数据线，与系统总线相连，用于传输位双向数据线，与系统总线相连，用于传输CPU CPU 对对8251A 8251A 的编程命令字和的编程命令字和CPU CPU 发往发往8251A 8251A 的待发送数据，以及的待发送数据，以及8251A 8251A 送往送往CPU CPU 的状态信息及接收到的数据。的状态信息及接收到的数据。RD （Read Read ），读信号，低电平有效。当此信号有效时，），读信号，低电平有效。当此信号有效时，CPU CPU 从从8251A 8251A 读取

29、数读取数据或者状态信息。据或者状态信息。 WR （Write Write ），写信号，低电平有效。当此信号有效时，），写信号，低电平有效。当此信号有效时，CPU CPU 往往8251A 8251A 写入写入数据或者控制信息。数据或者控制信息。 C / D （Control/DataControl/Data），控制），控制/ /数据信号，用来区分当前读数据信号，用来区分当前读/ /写的是数据信息写的是数据信息还是控制或者状态信息。高电平用于访问控制口与状态口，低电平用于访问还是控制或者状态信息。高电平用于访问控制口与状态口，低电平用于访问数据口。数据口。 TxRDY （Transmit Data

30、Transmit Data），发送器准备好信号，用来通知），发送器准备好信号，用来通知CPUCPU，8251A 8251A 已准已准备好发送一个字符。备好发送一个字符。 TxE （Transmit EmptyTransmit Empty），发送缓冲器标志。当发送缓冲器没有装入新的发），发送缓冲器标志。当发送缓冲器没有装入新的发送字符时，该标志就变高，当送字符时，该标志就变高，当CPU CPU 送入送入1 1 个数据字符时，该标志就被复位。个数据字符时，该标志就被复位。 RxRDY （Receptor ReadyReceptor Ready），接收器准备好信号，用来表示当前），接收器准备好信号，

31、用来表示当前8251A 8251A 已已经从外部设备或调制解调器经从外部设备或调制解调器 接收到一个字符，等待接收到一个字符，等待CPU CPU 取走。在取走。在中断方式中断方式时，时，RxRDY RxRDY 可以作为中断请求信号，在查询方式时，可以作为中断请求信号，在查询方式时，RxRDY RxRDY 可用作可用作查询查询信号。信号。 SYNDET/BD （Synchronous DetectionSynchronous Detection）/BD(Break Detection)/BD(Break Detection)，双引脚功，双引脚功能线。同步检测信号，只用于同步方式。能线。同步检测信

32、号，只用于同步方式。28lC/D、RD、WR的编码和对应的操作的编码和对应的操作292、8251A与外设之间的连接信号与外设之间的连接信号 （1）收发联络信号）收发联络信号 DTR （Data Terminal Ready），数据终端准备好信号，输出，），数据终端准备好信号，输出，低电平有效，用于通知外部设备，低电平有效，用于通知外部设备，CPU准备就绪。准备就绪。 DSR （Data Set Ready），数据装置准备好，输入，低电平有效，），数据装置准备好，输入，低电平有效，表示外设或调制解调器已准备好。表示外设或调制解调器已准备好。 RTS （Request To Send），请求发送信

33、号，输出，低电平有效，），请求发送信号，输出，低电平有效，表示表示CPU 已经准备好发送。已经准备好发送。 CTS （Clear To Send），清除请求发送信号，输入，低电平有），清除请求发送信号，输入，低电平有效，这是调制解调器对效，这是调制解调器对8251A 的的RTS 信号的响应，它是由外设发信号的响应，它是由外设发送送8251A 的，当的，当CTS 为低电平时，为低电平时，8251A 才能执行发送操作。才能执行发送操作。 （2）数据信号）数据信号 TxD （Transmit Data ），发送器数据输出信号。当），发送器数据输出信号。当CPU 送往送往8251A 的并行数据被转换为

34、串行数据后，通过的并行数据被转换为串行数据后，通过TxD 送往外设。送往外设。 RxD （Receiver Data ），接收器数据输入信号。用来接收外设），接收器数据输入信号。用来接收外设送来的串行数据，数据进入送来的串行数据，数据进入8251A 后被转后被转 换为并行方式。换为并行方式。 30 时钟、电源和地时钟、电源和地 8251A 除了有与除了有与CPU 及外设连接的信号外，还有电源端、地端和及外设连接的信号外，还有电源端、地端和3 个个时钟输入端。时钟输入端。 CLK，工作时钟，由外部时钟源提供。为芯片内部电路提供定时，它，工作时钟，由外部时钟源提供。为芯片内部电路提供定时，它不等于

35、发送和接收数据的时钟。在异步方式下，不等于发送和接收数据的时钟。在异步方式下，CLK 的频率要大于接的频率要大于接收器或发送器输入时钟频率的收器或发送器输入时钟频率的45 倍。倍。 在同步方式下，在同步方式下，CLK 的频率的频率要大于接收或发送输入时钟（要大于接收或发送输入时钟（RxC 和和TxC ）的）的30 倍。倍。 TxC （Transmitter Clock），发送器的时钟输入，用来控制发送字符），发送器的时钟输入，用来控制发送字符的速度。的速度。 在同步方式下，在同步方式下，TxC 的频率等于数据速率。的频率等于数据速率。 在异步方式下，在异步方式下，TxC 的频率可以为字符传输波

36、特率的的频率可以为字符传输波特率的1 倍，倍，16 倍或倍或64 倍。倍。 RxC （Receiver Clock ），接收器时钟输入，用来控制接收字符的），接收器时钟输入，用来控制接收字符的速度，其频率选择和速度，其频率选择和TxC 一样。一样。 在实际使用时在实际使用时RxC 和和TxC 往往连在一起，由同一个外部时钟来提往往连在一起，由同一个外部时钟来提供。供。 CLK 则由另一个频率较高的外部则由另一个频率较高的外部 时钟来提供。时钟来提供。 Vcc，电源输入，电源输入 GND，地，地 311 1、 并行通信和串行通信各有什么特点？并行通信和串行通信各有什么特点？ 2 2、 什么叫同步

37、通信方式？什么叫异步通信方式？它什么叫同步通信方式？什么叫异步通信方式？它们各有什么区别？们各有什么区别？ 3 3、 什么叫波特率因子？什么叫波特率？设波特率因什么叫波特率因子？什么叫波特率？设波特率因子为子为6464，波特率为，波特率为12001200，那么时钟频率为多少？，那么时钟频率为多少？ 4 4、 设异步传输时，一帧信息包括设异步传输时，一帧信息包括1 1 位起始位、位起始位、7 7 位位信息位、信息位、1 1 位奇偶校验位和位奇偶校验位和1 1 位停止位，如果波特位停止位，如果波特 率为率为9600bps9600bps，则每秒能传输多少个字符？，则每秒能传输多少个字符？ 32四、四

38、、8251A的编程的编程l1、8251A的初始化的初始化l初始化编程必须在系统复位（初始化编程必须在系统复位（RESET）以后，在）以后，在8251A 工工作之前进行。作之前进行。l8251A初始化的约定：初始化的约定： 复位后，第一次写入的值作为模式字复位后，第一次写入的值作为模式字 （确定同步异步方式，传输的波特率、字符格式等。）（确定同步异步方式，传输的波特率、字符格式等。） 如为同步模式，则接着同步字符如为同步模式，则接着同步字符 此后不管是同步模式还是异步模式，奇地址端口写入的值作此后不管是同步模式还是异步模式，奇地址端口写入的值作为控制字，偶地址端口写入的值为数据为控制字，偶地址端

39、口写入的值为数据 33图6.7 8251A的初始化流程图34l2、模式寄存器的格式、模式寄存器的格式 图6.8 8251A模式寄存器的格式 异步模式； 35图6.8 8251A模式寄存器的格式 (b) 同步模式四、8251A的编程36模式寄存器的格式37l3、控制寄存器的格式、控制寄存器的格式 四、8251A的编程38l4、状态寄存器的格式、状态寄存器的格式 四、8251A的编程395、 8251A编程举例编程举例 l8251A和调制解调器连接的例子和调制解调器连接的例子 图6.11 8251A和调制解调器的连接(a) 异步模式；(b) 同步模式四、8251A的编程405、 8251A编程举例

40、编程举例l异步异步模式下的初始化程序举例模式下的初始化程序举例 MOV AL，0FAHOUT 42H，ALMOVAL，37HOUT42H，AL四、8251A的编程415、 8251A编程举例编程举例l同步同步模式下的初始化程序举例模式下的初始化程序举例 MOVAL，38HOUT42H，ALMOVAL，16HOUT42H，ALOUT42H，ALMOVAL，97HOUT 42H，AL四、8251A的编程425、 8251A编程举例编程举例l利用状态字进行编程的举例利用状态字进行编程的举例 MOV AL,0FAHOUT 42H,ALMOVAL,35HOUT 42H,ALMOV DI,0MOV CX,

41、80BEGIN:IN AL,42HTESTAL,02HJZBEGININ AL,40HMOVDX,OFFSET BUFFERMOVDX+DI,ALINCDIINAL,42HTESTAL,38HJNZERRORLOOP BEGINJMPEXITERROR:CALLERR_OUTEXIT: -四、8251A的编程436、 8251A的使用实例的使用实例图6.12 用8251A作为CRT接口的实际例子四、8251A的编程44初始化：初始化：INIT: XOR AX，AX MOV CX，0003MOV DX，00DAHOUT1： CALL KKKLOOP OUT1 MOV AL，40H CALL KK

42、K MOV AL，4EH CALL KKK MOV AL，27H CALL KKK KKK： OUT DX，AL PUSH CXMOV CX，0002 ABC： LOOP ABC POP CX RET 四、8251A的编程45l往往CRT输出一个字符的例子输出一个字符的例子CHAROUT：MOVDX，0DAHSTATE： INAL，DXTESTAL，01JZ STATEMOVDX，0D8HPOPAXOUTDX，AL 四、8251A的编程46补充：两台微机之间进行双机串行通信的举例补充：两台微机之间进行双机串行通信的举例 通过通过8251A 实现两台微机相互通信的硬件连接图如实现两台微机相互通信

43、的硬件连接图如图图8-25 所示。利用两片所示。利用两片8251A 通过标准串行接口通过标准串行接口RS-232C 实现两台实现两台8086 微机之间的异步串行通微机之间的异步串行通信。设两台微机中信。设两台微机中8251A 的命令端口地址为均的命令端口地址为均3F9H，数据端口地址均为，数据端口地址均为3F8H。 分析：设系统采用查询方式控制串行通信的过程。分析：设系统采用查询方式控制串行通信的过程。 初始化程序由两部分组成：初始化程序由两部分组成： 将一方定义为发送方，发送方将一方定义为发送方，发送方CPU 查询到查询到TxRDY 有效时，则有效时，则CPU 向向8251A 并行输出一个待

44、发送的字节数据；并行输出一个待发送的字节数据； 将对方定义为接收方，接收方将对方定义为接收方，接收方CPU 查询到查询到RxRDY 有效时，则从有效时，则从8251A 输入一输入一个已接收到的字节数据，直到全部数据传送完毕为止。个已接收到的字节数据，直到全部数据传送完毕为止。 47发送程序如下：发送程序如下： lSTART：MOV DX，3F9H l MOV AL，7FH ；异步方式，；异步方式，8 位数据，一位停止位，偶校验位数据，一位停止位，偶校验 l OUT DX，AL ；波特率因子为；波特率因子为64，允许发送，允许发送 l MOV AL，11H ；操作命令字；操作命令字 l OUT

45、DX，AL l MOV DI，1000H ；设置地址指针；设置地址指针 l MOV CX，40H ；设置计数器初值；设置计数器初值 lL1： MOV DX，3F9H l IN AL，DX l AND AL，01H ；查询；查询TxRDY 是否有效是否有效 l JZ L1 ；无效则等待；无效则等待 l MOV DX，3F8H l MOV AL，DI ；向；向8251A 输出一个字节数据输出一个字节数据 l OUT DX，AL l INC DI ；修改地址指针；修改地址指针 l LOOP L1 ；未传送完，则继续下一个；未传送完，则继续下一个 l HLT 48接收程序如下：接收程序如下：l BEG

46、IN：MOV DX，3F9H l MOV AL，7FH ；异步方式，；异步方式，8 位数据，位数据，1 位停止位位停止位 l OUT DX，AL ；偶校验，波特率因子；偶校验，波特率因子64，允许接收，允许接收 l MOV AL，14H ；操作命令字；操作命令字 （置（置ER，RxE 为为1） l MOV DX，AL l MOV SI，2000H ；设置地址指针；设置地址指针 l MOV CX，40H ；设置计数器初值；设置计数器初值 l L2：MOV DX，3F9H l IN AL，DX ；读取状态字；读取状态字 l TEST AL，38H ；查询接收器是否有错。；查询接收器是否有错。 l

47、JNZ ERR ；有错则转错误处理；有错则转错误处理 l AND AL，02H ；无误则查状态位；无误则查状态位D1 （RxRDY ） l JZ L2 ；接收未准备好则等待；接收未准备好则等待 l MOV DX，3F8H l IN AL，DX ；接受准备好，则接收；接受准备好，则接收1 个字节数据个字节数据 l MOV SI，AL l INC SI ；修改接收数据区地址；修改接收数据区地址 l LOOP L2 l JMP L3 l ERR：CALL ERR-OUT （略）（略） l L3：MOV AX，4C00H ；已接收完，返回；已接收完，返回DOS l INT 21H 49 5 、选用、选

48、用8251A 进行同步方式的通信，规定用内同步方式，进行同步方式的通信，规定用内同步方式，同步字符为同步字符为2 位，用奇校验，位，用奇校验，7 位数据位，位数据位， 端口地址为端口地址为166H 和和167H，试对，试对8251A 进行初始化编程。进行初始化编程。 6、 选用选用8251A 进行异步方式的通信，发送进行异步方式的通信，发送100 个字符，个字符，规定波特率因子为规定波特率因子为64，7 位数据位，位数据位，1 位停位停 止位，用偶校验，端口地址为止位，用偶校验，端口地址为140H、141H，缓冲区首址，缓冲区首址为为2000H：3000H，试对，试对8251A 编程。编程。

49、506.3 并行通信和并行接口并行通信和并行接口图6.13 并行接口连接外设的示意图适用场合问题输入输出问题数据传送方式516.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255Al数据端口数据端口A、B、Cl端口端口Al端口端口Bl端口端口ClA组控制和组控制和B组控制组控制l读读/写控制逻辑电路写控制逻辑电路l数据总线缓冲器数据总线缓冲器图6.17 8255A的内部结构框图一、一、8255A的内部结构的内部结构52二、二、 8255A的芯片引脚信号的芯片引脚信号l引脚信号分为两组引脚信号分为两组l和外设一边相连的信号和外设一边相连的信号lPA7PA0 lPB7PB0 lPC7PC0l和和CP

50、U一边相连的信号一边相连的信号lRESET ：所有内部寄存器都被清除，同时：所有内部寄存器都被清除，同时3个数据端口个数据端口 输入输入lD7D0lCS芯选信号，芯选信号，lRD读出信号，读出信号，lWR写入信号，写入信号，lA1、A0端口选择信号。端口选择信号。 0011 ：ABC CRL6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A53三、三、 8255A的控制字的控制字l控制字分为两类控制字分为两类l方式选择控制字方式选择控制字lC端口按位置端口按位置1/置置0控制字控制字控制口的最高位为标识位控制口的最高位为标识位6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A54三、三

51、、 8255A的控制字的控制字2l方式选择控制字方式选择控制字 8255A有三种基本工作方式：有三种基本工作方式：l方式方式0 l方式方式1 l方式方式2 6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A55三、三、 8255A的控制字的控制字3图6.15 8255A的方式选择控制字6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A56图6.16 两片8255A在微机系统中的连接6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A57三、三、 8255A的控制字的控制字5l为为J1、J2两片两片8255A设置控制字设置控制字MOV AL，83HMOV DX，00E6HOUT DX，

52、AL；对第；对第1片片8255A设置方式选择控制字设置方式选择控制字MOV AL，94HMOV DX，00EEHOUT DX，AL；对第；对第2片片8255A设置方式选择控制字设置方式选择控制字6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A请分析具体含义58三、三、 8255A的控制字的控制字6l方式选择控制字为方式选择控制字为83H的含义。的含义。图6.17 J1的方式控制字6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A59三、三、 8255A的控制字的控制字7图6.18 J2的方式控制字6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A60三、三、 8255A的控制字的

53、控制字8l端口端口C置置1/置置0控制字控制字 6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A61三、三、 8255A的控制字的控制字9l端口端口C置置1/置置0的例子的例子MOVDX，00EEH；控制口地址送；控制口地址送DX MOV AL，0FH；对对PC7置置1的控制字的控制字OUTDX，AL ；对对PC7进行置进行置1操作操作MOVAL，06H ；对对PC3置置0的控制字的控制字OUTDX，AL ；对对PC3进行置进行置0操作操作6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A62四、四、 8255A的工作方式的工作方式l方式方式0 也叫基本的输入输出。也叫基本的输入输出

54、。AB端口可以设置为端口可以设置为输入或输出端口，输入或输出端口，C端口也可分为两个端口也可分为两个4位端口分位端口分别设置为输入或输出端口。别设置为输入或输出端口。l方式方式0的特点：的特点：l各端口之间没有必然的关系。各端口之间没有必然的关系。l有有16种组合，可适用于多种场合。种组合，可适用于多种场合。l方式方式0 的适用场合：的适用场合：l同步传送，查询式传送同步传送，查询式传送6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A63四、四、 8255A的工作方式的工作方式l方式方式0的输出时序的输出时序 6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A64四、四、 8255A

55、的工作方式的工作方式l方式方式1 也叫选通的输入输出。也叫选通的输入输出。AB端口可以设置为端口可以设置为输入或输出端口，输入或输出端口，C端口自动提供选通信号和应答端口自动提供选通信号和应答信号，有固定对应关系，程序员无法改变。信号，有固定对应关系，程序员无法改变。l方式方式1的特点：的特点：lAB端口可分别作为输入或输出端口工作在方式端口可分别作为输入或输出端口工作在方式1。l只有只有A或或B一个端口工作中方式一个端口工作中方式1，端口，端口C中有中有3位配合。位配合。lA和和B端口都工作在方式端口都工作在方式1，端口，端口C中有中有6为配合为配合l方式方式1的适用场合：的适用场合：l中断

56、方式传送中断方式传送6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A65四、四、 8255A的工作方式的工作方式2l方式方式1输入端口对应的控制信号输入端口对应的控制信号 6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A66四、四、 8255A的工作方式的工作方式3l方式方式1的输入时序的输入时序6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A67四、四、 8255A的工作方式的工作方式4l方式方式1时输出端口对应的控制信号和状态信号时输出端口对应的控制信号和状态信号6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A68四、四、 8255A的工作方式的工作方式5l方式方式1的输出时序的输出时序 6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A69四、四、 8255A的工作