微型计算机原理及接口技术第九章

1、第九章第九章 串行通信串行通信n串行通信基础串行通信基础n 可编程串行接口芯片可编程串行接口芯片82518251A A 1 1串行通信的概念及特点串行通信的概念及特点 串行通信就是数据在一根传输线上一位一位的按串行通信就是数据在一根传输线上一位一位的按顺序传送的通信方式。串行通信时，所有的数据、顺序传送的通信方式。串行通信时，所有的数据、状态、控制信息都是在这一根传输线上传送的。这状态、控制信息都是在这一根传输线上传送的。这样，在通信时所连接的物理线路最少，也最经济，样，在通信时所连接的物理线路最少，也最经济，因而特别适合远距离的信息传输。因而特别适合远距离的信息传输。n 由于串行通信时，所有

2、的数据、状态、控制由于串行通信时，所有的数据、状态、控制信息都是在一根传输线上传送的，就需一系列的约信息都是在一根传输线上传送的，就需一系列的约定来识别信息流中各种信号。定来识别信息流中各种信号。n 信息格式有同步和异步之分，故有同步和异信息格式有同步和异步之分，故有同步和异步两种通信方式。步两种通信方式。n 通信中的信息逻辑电平与通信中的信息逻辑电平与TTLTTL不兼容，故需逻不兼容，故需逻辑电平转换。辑电平转换。n 利用现成的通信信道，配适当的通信接口，利用现成的通信信道，配适当的通信接口，便可在任何两点实现串行通信。便可在任何两点实现串行通信。 2 2串行通信的一些基本术语串行通信的一些

3、基本术语（1）串行通信的信号传输方式：基波传送和载波传送。）串行通信的信号传输方式：基波传送和载波传送。（2）数据传输速率与传输距离：数据传输率指每秒传）数据传输速率与传输距离：数据传输率指每秒传输多少位，在计算机中其含义与波特率一致。常用的标输多少位，在计算机中其含义与波特率一致。常用的标准波特率有准波特率有110，300，600，1200，2400，4800，9600，19200。CRT：9600，点阵打印机：点阵打印机：2400。（3）串行通信的线路传输方式：单工、双工、半双工。）串行通信的线路传输方式：单工、双工、半双工。（4）同步通信和异步通信：异步通信是以字符为数据）同步通信和异步

4、通信：异步通信是以字符为数据传输单位，且发送方传输字符的间隔是不定的，它利用传输单位，且发送方传输字符的间隔是不定的，它利用起始位使收发双方同步，以停止位结束；同步通信将许起始位使收发双方同步，以停止位结束；同步通信将许多字符按一定的格式组成一个信息幀进行发送，使用同多字符按一定的格式组成一个信息幀进行发送，使用同一时钟作为收发双方的同步信号。（如下图所示）。一时钟作为收发双方的同步信号。（如下图所示）。l mark/space串行数据格式串行数据格式 单工、双工、半双工连接示意图单工、双工、半双工连接示意图l 异步通信信息格式异步通信信息格式同步信息数据1数据2数据n校验1校验2同步信息l

5、同步通信信息格式3 3串行接口标准串行接口标准RS-232CRS-232C（1 1）电气特性：对数据，逻辑）电气特性：对数据，逻辑“1”“1”的的电平低于电平低于-3-3V V，逻辑逻辑“0”“0”的电平高于的电平高于+3+3V V；对控制信号，接通状态的电平高于对控制信号，接通状态的电平高于+3+3V V，断开状态的电平低于断开状态的电平低于-3-3V V。（2 2）机械特性：机械特性：RS-232CRS-232C采用采用DB-25DB-25型型2525针连接器（如图所示）。针连接器（如图所示）。（3 3）RS-232CRS-232C的接口信号：设备状态信的接口信号：设备状态信号线、送控制信

6、号线号线、送控制信号线 、接收控制线、数、接收控制线、数据发送与接收线据发送与接收线13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14lDB-25型连接器l表表 RS-232连接器信号连接器信号返回本节返回本节二、可编程串行接口芯片二、可编程串行接口芯片82518251A A1 1基本性能基本性能INTEL 8251A的主要功能有：的主要功能有：1）8251A支持异步通信规程和面向字符的同步通信规支持异步通信规程和面向字符的同步通信规程，是通用的同步异步接收发送器程，是通用的同步异步接收发送器USART。2）825

7、1A通信的数据格式可由用户编程选择。通信的数据格式可由用户编程选择。3） 8251A提供了提供了EIA RS-232-C规定的基本控制信号，规定的基本控制信号，但并没有提供规定的全部信号。且其接口电平为但并没有提供规定的全部信号。且其接口电平为TTL电平，与电平，与RS-232-C标准要求的电平不一致。标准要求的电平不一致。通用的串行接口芯片还有通用的串行接口芯片还有INS8250，MC6850，MC6852，Z80SIO。28251A的编程结构框图和对外信号的编程结构框图和对外信号 8251的结构框图的结构框图模式寄存器同步字符寄存器同步字符寄存器控制寄存器接收移位寄存器数据输入输出缓冲器发

8、送移位寄存器状态寄存器串行输入RXD串行输出TXD8251A的对外信号的对外信号1、8251A与与CPU的连接信号：的连接信号： 片选信号CS，由CPU的地址信号通过译码产生，低电平有效。 数据信号D0D7，与CPU的低八位总线相连。 读/写控制信号 RD，WR，C/D，与CPU的读，写，A1信号相连，用来实现对8251的数据，状态，命令的读/写操作。 收发联络信号TXRDY，TXE，RXRDY，SYNDET。2、8251A与外设的连接信号：与外设的连接信号： 收发联络信号DTR与DSR；RTS与CTS。这两组联络信号中，CTS必须为低电平，才能完成正常的发送任务。 数据信号 发送端TXD，接

9、收端RXD。 除此之外，还有电源，地，和3个时钟端：CLK，RXC，TXC。8251A的基本工作原理的基本工作原理1.串行接口的基本任务串行接口的基本任务1)进行串进行串/并转换并转换2)实现串行数据格式化实现串行数据格式化3)可靠性校验可靠性校验4)实现接口与调制解调器的联络控制实现接口与调制解调器的联络控制2.8251A的工作过程的工作过程1)异步接收方式异步接收方式: 检测起始位检测起始位-采样采样-移位移位-奇偶校验奇偶校验-去掉停止位变成并行数据后送数据输入寄存去掉停止位变成并行数据后送数据输入寄存器器-发发RXRDY给给CPU-CPU取数。取数。2 2）异步发送方式）异步发送方式

10、当程序置当程序置TXENTXEN有效且有效且CTSCTS为有效低电平为有效低电平后方可发送后方可发送. .发送时发送时, ,发送器为每个字符自动发送器为每个字符自动加一位起始位加一位起始位, ,并安程序设置要求加奇并安程序设置要求加奇/ /偶校偶校验位验位, ,停止位停止位, ,在发送时钟的下降沿经移位寄在发送时钟的下降沿经移位寄存器从存器从TXDTXD线发出线发出. .3）同步接收方式同步接收方式 在同步接收方式下，在同步接收方式下，82518251A A先搜索同步字符，先搜索同步字符，完成同步后，接收器和发送器间开始数锯的完成同步后，接收器和发送器间开始数锯的同部传输，接收器利用时钟信号对

11、同部传输，接收器利用时钟信号对RDXRDX采样，采样，并把收到的数据送移位寄存器，每当数据位并把收到的数据送移位寄存器，每当数据位达到一个字符时，就将其送数据输入缓冲器，达到一个字符时，就将其送数据输入缓冲器，并在并在RXRDYRXRDY上发一个信号，表示收到一个字符，上发一个信号，表示收到一个字符，等等CPUCPU来读取。来读取。4 4）同步发送方式）同步发送方式 在程序置在程序置TXENTXEN有效且有效且CTSCTS为有效低电平后为有效低电平后方可发送方可发送. .发送时发送时, ,发送器根据编程要求发送发送器根据编程要求发送一个或两个同步字符，然后发送数据块一个或两个同步字符，然后发送

12、数据块4。8251编程编程1）8251A的初始化芯片复位后，第一次写入到奇地址的是模式字；如模式字中规定其为同步方式，那接着写入到奇地址的是一到两个同步字符。只要不是复位命令，则写入奇地址的是控制命令，写入偶地址的是要送的数据。模式字格式：X0 内同步 00 不用 X0无校验 00 5位 01 系数1X1外同步 01 1位 01 奇校验 01 6位 10 系数160X双同步 10 1.5位 11 偶校验 10 7位 11 系数64 1X单同步 11 2位 11 8位 00 同步方式S2S1EPPENL2L1B2B1控制寄存器格式控制寄存器格式 外外 内内 发发 错错 发发 允允 数数 允允 部

13、部 部部 送送 误误 送送 许许 据据 许许 搜搜 复复 请请 标标 中中 接接 准准 发发 索索 位位 求求 志志 止止 收收 备备 送送 方方 标标 位位 字字 就就 式式 志志 符符 绪绪EHTRRTSERSBRKRXEDTRTXEN状态寄存器格式状态寄存器格式DSR数据设备准备好SYN同步检测FE格式错OE覆盖错PE奇偶错TXE发送器空RXR接受准备好TXR发送准备好2)8251A编程举例编程举例 异步模式下的初始化程序：异步模式下的初始化程序：假设控制口地址为42H，模式字为：7位数、一位偶校验位、2个停止位、波特率因子16。控制字为37H（清除出错标志、允许发送和接受，数据准备好信号有效）。 MOV AL，0FAH OUT 42H，AL MOV AL，37H