第九章串行输入输出系统

1、Page 19.1 9.1 串行接口系统概述串行接口系统概述9.2 9.2 可编程串行口控制器可编程串行口控制器825082509.1Page 2数据在单条传输线上，一比特接一比特地按顺序数据在单条传输线上，一比特接一比特地按顺序传送的方式称为串行通信。传送的方式称为串行通信。特点适用场合特点适用场合Page 3适合于远距离传送，可以从几米到数千适合于远距离传送，可以从几米到数千公里。公里。对于长距离、低速率的通信，串行通信对于长距离、低速率的通信，串行通信往往是唯一的选择。往往是唯一的选择。串行通串行通信特点信特点优点：优点：节省通信线路节省通信线路。缺点：缺点：数据传输效率低数据传输效率低

2、。适用适用场合场合内容简介内容简介Page 4u9.1.1串行串行I/O接口接口u9.1.2串行通信基础串行通信基础u9.1.3串行通讯协议串行通讯协议u9.1.4 RS-232C串行通信标准串行通信标准9.1.1Page 5串行通串行通信方式信方式异步方式异步方式同步方式同步方式串行异步接口串行异步接口串行同步接口串行同步接口通用异步收发器通用异步收发器通用同步收发器通用同步收发器串口的基本功能串口的基本功能Page 6串行接口串行接口与输入输出设备之间以串行方式传送数据；与输入输出设备之间以串行方式传送数据； 与与CPUCPU之间以并行方式传送数据。之间以并行方式传送数据。 CPUCPU串

3、行串行接口接口外部外部设备设备串行串行并行并行基本功能基本功能Page 7u实现串行和并行数据格式之间的转换。实现串行和并行数据格式之间的转换。u实现数据缓冲功能。实现数据缓冲功能。u控制功能。接收控制功能。接收CPU的命令，输出接口的状态等。的命令，输出接口的状态等。串口的基本结构串口的基本结构Page 8二、串行接口的基本结构二、串行接口的基本结构 状态状态 寄存器寄存器 控制控制 寄存器寄存器 数据输入寄存器数据输入寄存器 数据输出寄存器数据输出寄存器 输入移位寄存器输入移位寄存器 输出移位寄存器输出移位寄存器 串行输出串行输出 串行输入串行输入 接收时钟接收时钟 发送时钟发送时钟 联络

4、信号联络信号 数据总线数据总线 收发器收发器 控制控制 信号信号 逻辑逻辑 中断请求中断请求 读读 写写 地址地址 译码译码 cs 各种寄存器作用各种寄存器作用Page 9（1 1）输出缓冲寄存器：）输出缓冲寄存器： 接收接收CPUCPU从数据总线上送来的并行数据，并加从数据总线上送来的并行数据，并加以保存。以保存。 （2 2）输出移位寄存器：）输出移位寄存器： 它接收从输出缓冲器送来的并行数据，以发送时它接收从输出缓冲器送来的并行数据，以发送时钟的速率把数据逐位移出，即将并行数据转换为串行钟的速率把数据逐位移出，即将并行数据转换为串行数据输出。数据输出。 继续继续Page 10（4 4）输入

5、缓冲寄存器：）输入缓冲寄存器： 它从输入移位寄存器中接收并行数据，然后由它从输入移位寄存器中接收并行数据，然后由CPUCPU取走。取走。 （3 3）输入移位寄存器：）输入移位寄存器： 它以接收时钟的速率把出现在串行数据输入线它以接收时钟的速率把出现在串行数据输入线上的数据逐位移入，当数据装满后，并行送往输入上的数据逐位移入，当数据装满后，并行送往输入缓冲寄存器，即将串行数据转换成并行数据。缓冲寄存器，即将串行数据转换成并行数据。 控制寄存器控制寄存器Page 11（5 5）控制寄存器：）控制寄存器： 它接收它接收CPUCPU送来的控制字，由控制字的内容，决送来的控制字，由控制字的内容，决定通信

6、时的传输方式以及数据格式等。定通信时的传输方式以及数据格式等。 例如：例如： 采用异步方式还是同步方式；采用异步方式还是同步方式； 数据字符的位数；数据字符的位数； 有无奇偶校验，是奇校验还是偶校验；有无奇偶校验，是奇校验还是偶校验； 停止位的位数等参数。停止位的位数等参数。 状态寄存器状态寄存器Page 12（6 6）状态寄存器：）状态寄存器： 状态寄存器中存放着接口的各种状态信息，如：状态寄存器中存放着接口的各种状态信息，如：输出缓冲区是否空，输入字符是否准备好等。输出缓冲区是否空，输入字符是否准备好等。 在通信过程中，当符合某种状态时，接口中的在通信过程中，当符合某种状态时，接口中的状态

7、检测逻辑将状态寄存器的相应位置状态检测逻辑将状态寄存器的相应位置“1”1”，以便，以便让让CPUCPU查询。查询。 串口工作过程串口工作过程Page 13三、串行接口的工作过程三、串行接口的工作过程CPUCPU串行串行接口接口外部外部设备设备接收接收发送发送串行接口将串行接口将CPUCPU送来的并行数据转换成串行数送来的并行数据转换成串行数据，并对有效数据据，并对有效数据“包装包装”，即：加上起始位、即：加上起始位、产生奇偶校验位和停止位，再发送出去。产生奇偶校验位和停止位，再发送出去。发送发送数据数据接收接收数据数据串行接口将串行输入的数据转换成并行数据，并串行接口将串行输入的数据转换成并行

8、数据，并要对有效数据进行要对有效数据进行“解包解包”（去掉起始位、校验（去掉起始位、校验位和停止位）和奇偶校验，然后等待位和停止位）和奇偶校验，然后等待CPUCPU取走。取走。 发送过程发送过程Page 14发送发送过程过程 状态 寄存器 控制 寄存器 数据输入寄存器 数据输出寄存器 输入移位寄存器 输出移位寄存器 串行输出 串行输入 接收时钟 发送时钟 联络信号 数据总线 收发器 控制 信号 逻辑 中断请求 读 写 地址 译码 cs CPUCPU外部设备外部设备接收过程接收过程12223Page 15接收接收 过程过程 状态 寄存器 控制 寄存器 数据输入寄存器 数据输出寄存器 输入移位寄存

9、器 输出移位寄存器 串行输出 串行输入 接收时钟 发送时钟 联络信号 数据总线 收发器 控制 信号 逻辑 中断请求 读 写 地址 译码 cs CPUCPU外部设备外部设备9.1.2串行通信基础串行通信基础12223Page 16u一一. 数据传输率数据传输率u二二. 串行通信的连接方式串行通信的连接方式u三三. 信号的调制和解调信号的调制和解调u四四. 串行通信的检错和纠错串行通信的检错和纠错一一.数据传输速率数据传输速率Page 171. 1. 比特率波特率比特率波特率一、数据传输率一、数据传输率 数据传输率：是指单位时间内传输的信息量，可用比数据传输率：是指单位时间内传输的信息量，可用比特

10、率和波特率来表示。特率和波特率来表示。 比特率：比特率：每秒传输的每秒传输的二进制位数二进制位数，单位为，单位为bit/s bit/s （ bpsbps）表示。）表示。 波特率：波特率：每秒传输的每秒传输的符号数符号数，若每个符号所含的，若每个符号所含的信息量为信息量为1 1比特，则波特率等于比特率。单位为比特，则波特率等于比特率。单位为BaudBaud。2.发送发送/接收时钟接收时钟Page 182. 2. 发送发送/ /接收时钟（接收时钟（Txc /RxcTxc /Rxc）发送数据时，发送数据时，发送器在发送时发送器在发送时钟作用下将输出移位寄存器的钟作用下将输出移位寄存器的数据按位串行移

11、位输出；数据按位串行移位输出；接受数据时，接受数据时，接受器在接收时接受器在接收时钟作用下对来自通信线上的串钟作用下对来自通信线上的串行数据按位串行移入输入移位行数据按位串行移入输入移位寄存器。寄存器。 状 态 寄 存 器 控 制 寄 存 器 数 据 输 入 寄 存 器 数 据 输 出 寄 存 器 输 入 移 位 寄 存 器 输 出 移 位 寄 存 器 串 行 输 出 串 行 输 入 接接 收收 时时 钟钟 发发 送送 时时 钟钟 联 络 信 号 数 据 总 线 收 发 器 控 制 信 号 逻 辑 中 断 请 求 读 写 地 址 译 码 cs 继续继续Page 19直接决定了通信线路上数据传输

12、的速率，对于收直接决定了通信线路上数据传输的速率，对于收/发发双方之间数据传输的同步有十分重要的作用。双方之间数据传输的同步有十分重要的作用。为了提高串行通信的抗干扰能力，往往用多个时钟调制一个二为了提高串行通信的抗干扰能力，往往用多个时钟调制一个二进制数据。进制数据。3.波特因子波特因子Page 203. 波特因子（Factor）波特因子：波特因子：是发送是发送/ /接收接收1 1位所需要的时钟脉冲个数；位所需要的时钟脉冲个数； 单位是个单位是个/ /位。位。波特因子波特率的频频接收/发送时钟收收/发时钟频率与波特率之间的关系：发时钟频率与波特率之间的关系：一般波因子取一般波因子取1, 16

13、, 32和和64等。等。 对于异步通信，常采用对于异步通信，常采用16； 对于同步通信，则必须取对于同步通信，则必须取1。 二二.串行通信的串行通信的连接方式连接方式Page 21二、串行通信的连接方式1. 单工连接2. 半双工连接3. 全双工连接A AB BA AB BA AB B用一条线，只能一个方向传送。用一条线，只能一个方向传送。用一条线，两个设备用一条线，两个设备A A、B B之间可交替地进行双向数据传送，之间可交替地进行双向数据传送，但不能同时发送或同时接收。但不能同时发送或同时接收。用两条线，两个设备用两条线，两个设备A A、B B之间可同时进行双向数据传送。之间可同时进行双向数

14、据传送。三三.信号的调制信号的调制解调解调Page 22三、信号的调制和解调三、信号的调制和解调计算机通过串行口发送出去或接收到的信息一般只能是调幅制的计算机通过串行口发送出去或接收到的信息一般只能是调幅制的数字信息。这种数字信息，只适合于近距离的通信。数字信息。这种数字信息，只适合于近距离的通信。远程有线通信大都数是通过电话线传输的，而电话线只能传输调远程有线通信大都数是通过电话线传输的，而电话线只能传输调频制的音频信息。频制的音频信息。如果数字信号直接在公用电话网的传输线上传送，高次谐波的衰如果数字信号直接在公用电话网的传输线上传送，高次谐波的衰减会很厉害，从而使信号到了接收端后将发生严重

15、畸变和失真。减会很厉害，从而使信号到了接收端后将发生严重畸变和失真。 一般的一般的modemmodem都具有调制和解调双重功能。都具有调制和解调双重功能。 四四.检错纠错检错纠错Page 23u在串行通信中，由于线路长和噪声干扰的存在，会导致信息在串行通信中，由于线路长和噪声干扰的存在，会导致信息传输过程中出现错误。为保证信息传输的正确性，必须对传传输过程中出现错误。为保证信息传输的正确性，必须对传输的数据信息进行差错检查和校正，即检错和纠错。输的数据信息进行差错检查和校正，即检错和纠错。u检错：如何发现错误；检错：如何发现错误；u纠错：发现纠错：发现 错误后如何消除错误。错误后如何消除错误。

16、u方法：方法：在基本通信协议中，一般采用奇偶检验或方阵码检错，在基本通信协议中，一般采用奇偶检验或方阵码检错，以反馈重发方式纠错。以反馈重发方式纠错。在高级通信协议中，一般采用循环衷冗余码（在高级通信协议中，一般采用循环衷冗余码（CRC）检）检错，以自动纠错方式来纠错。错，以自动纠错方式来纠错。1.奇偶校验奇偶校验Page 241. 奇偶校验基本原理：基本原理：在所传输的在所传输的有效数据有效数据中附加冗余位（即：中附加冗余位（即：校验位校验位），），使整个信息位（包括有效位和校验位）中使整个信息位（包括有效位和校验位）中“1”1”的个数具有奇数的个数具有奇数（奇校验奇校验）或偶数（）或偶数（

17、偶校验偶校验）的特性。）的特性。整个信息位经过线路传输后，整个信息位经过线路传输后，若原来所具有的若原来所具有的“1”1”的个数的奇偶性发生了变化，则说明出现的个数的奇偶性发生了变化，则说明出现了传输错误，可由专门的检测电路检测出来。了传输错误，可由专门的检测电路检测出来。例子例子Page 25有效信息位是有效信息位是10111011011101，采用偶校验，采用偶校验，则附加的校验位是则附加的校验位是1 1；最后得到的信息是最后得到的信息是101110110111011 1。有效信息位是有效信息位是10110111011011，采用奇校验，采用奇校验，则附加的校验位是则附加的校验位是0 0；

18、最后得到的信息是最后得到的信息是101101110110110 0。例例1 1例例2 22.方阵码校验方阵码校验Page 262. 方阵码校验 基本原理：基本原理：先在每个先在每个7 7位编码的字符后附加位编码的字符后附加1 1位奇偶校验位，使整个字符的位奇偶校验位，使整个字符的“1”1”的个数为偶数或奇数。的个数为偶数或奇数。然后使若干个字符组成一个数据块，列成方阵，再在纵向按位加，然后使若干个字符组成一个数据块，列成方阵，再在纵向按位加，产生一个字符的检验字符，并将它附在数据的末尾。产生一个字符的检验字符，并将它附在数据的末尾。这一检验字符这一检验字符是所有数据字符是所有数据字符“异或异或

19、”的结果，反映了整个数据的结果，反映了整个数据的奇偶性。的奇偶性。在数据接收过程中，数据块读出产生一个检验字符，并与发送来在数据接收过程中，数据块读出产生一个检验字符，并与发送来的检验字符进行比较，若两者不同，说明出现差错，则以反馈重的检验字符进行比较，若两者不同，说明出现差错，则以反馈重发来纠错。若两者相同，表示接收数据正确。发来纠错。若两者相同，表示接收数据正确。例子例子Page 27 字符代码 奇偶位（偶校验位） 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

20、0 0 0 0 检验字符 方阵检验字符生成原理9.1.3串行通信协议串行通信协议Page 28一、概述一、概述发、收动作一旦失步，就不能正确传输信息，结果会产生差错。发、收动作一旦失步，就不能正确传输信息，结果会产生差错。“ “同步同步”：就是互相通信的双方协调发送和接收之间的动作。就是互相通信的双方协调发送和接收之间的动作。为了实现同步，互相通信的双方必须就数据传输方式、同步控制为了实现同步，互相通信的双方必须就数据传输方式、同步控制方式、差错处理、应答方式和信号格式等问题作出共同遵守的一方式、差错处理、应答方式和信号格式等问题作出共同遵守的一组规定，这种规定称为组规定，这种规定称为通信协议

21、通信协议。串行传输中同步的方法两种：串行传输中同步的方法两种：异步方式异步方式同步方式同步方式异步通信协议异步通信协议同步通信协议同步通信协议异步通信协议异步通信协议Page 29二、串行异步通信协议二、串行异步通信协议 异步方式通信是以字符为单位进行传输的，字符之间没有固异步方式通信是以字符为单位进行传输的，字符之间没有固定的时间间隔要求，而每个字符中的各位则以固定的时间传送。定的时间间隔要求，而每个字符中的各位则以固定的时间传送。 收、发双方取得同步的方法是采用在字符格式中设置起始位收、发双方取得同步的方法是采用在字符格式中设置起始位和停止位。和停止位。 然而，一旦传送开始，收然而，一旦传

22、送开始，收/发双方则以预先约定的传输速发双方则以预先约定的传输速率，在时钟的作用下，传送这个字符中的每一位。率，在时钟的作用下，传送这个字符中的每一位。数据格式数据格式Page 30u起始位每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑0电平n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5 58 8个二进制位组成，低位先传送个二进制位组成，低位先传送n校验位校验位用于校验是否传送正确；可用于校验是否传送正确；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n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 1电平，可选择电平，可选

23、择1 1、1.51.5或或2 2位位n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 1电平，电平，表示没有进行传送表示没有进行传送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 11 1、数据格式、数据格式例子例子Page 31比如比如ASCII 字符字符 A, 二进制是二进制是0100 0001(8位位)，它们，它们在起始位和在起始位和2位停止位之间传送，并使用了位停止位之间传送，并使用了1位偶校验位偶校验位。位。 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 12.数据接

24、收数据接收Page 322、数据接收l 开始前，约定起止格式和传输速率开始前，约定起止格式和传输速率l 开始后开始后检测起始位检测起始位接收数据位、校验位和停止位接收数据位、校验位和停止位去掉停止位去掉停止位奇偶校验奇偶校验注意注意Page 33接收端采样时钟频率为位频率的接收端采样时钟频率为位频率的1616倍，采样倍，采样时间基准应确保采样时刻在每一位的中间。时间基准应确保采样时刻在每一位的中间。注意注意3.特点特点Page 343、特点（3） 传输数据对收发双方的时钟同步要求不高，发送器和接收器传输数据对收发双方的时钟同步要求不高，发送器和接收器可以不用共同的时钟。可以不用共同的时钟。 数

25、据格式数据格式（包括数据位的位数、校验位的设置以及停止位包括数据位的位数、校验位的设置以及停止位的位数）的位数）都可以根据实际需要都可以根据实际需要，通过可编程串行接口电路，用，通过可编程串行接口电路，用软件命令的方式进行设置。在不同传输系统中，这些通信格式软件命令的方式进行设置。在不同传输系统中，这些通信格式的设定完全可以不同；但在同一系统，必须一致。的设定完全可以不同；但在同一系统，必须一致。 附加信息位（额外开销），使通信效率降低。附加信息位（额外开销），使通信效率降低。三三.串行同步通信协议串行同步通信协议Page 35三、串行同步通信协议三、串行同步通信协议 数据流中的字符与字符之间

26、和字符内部的位与数据流中的字符与字符之间和字符内部的位与位之间都同步。位之间都同步。 串行同步通信是以串行同步通信是以数据块数据块（字符块）为信息单（字符块）为信息单位传送，而每帧信息包括成百上千个字符；位传送，而每帧信息包括成百上千个字符； 因此因此1.特点特点Page 361、特点（4）要求对传送数据的每一位都必须在收、发两端严格保持同步，要求对传送数据的每一位都必须在收、发两端严格保持同步，即所谓即所谓“位同步位同步”。因此，收、发两端需用同一个时钟源作为时。因此，收、发两端需用同一个时钟源作为时钟信号。钟信号。没有起始位和停止位，不是用起始位表示字符的开始。没有起始位和停止位，不是用起

27、始位表示字符的开始。(3) (3) 通信时，字符数据不允许有空隙。当线路空闲或没有字符可通信时，字符数据不允许有空隙。当线路空闲或没有字符可发送时，可发送收、发双方约定的同步字符。发送时，可发送收、发双方约定的同步字符。(4)(4)传输效率高，适合于快速、大量数据的传送。传输效率高，适合于快速、大量数据的传送。2.同步通信同步通信协议分类协议分类Page 372、同步通信协议分类 面向字符的同步通信协议，面向字符的同步通信协议，这类协议目前有两种：这类协议目前有两种： BM国际标准化组织国际标准化组织ISO提出的基本型同步通信协议；提出的基本型同步通信协议； BSC IBM公司提出的二进制同步

28、通信协议。公司提出的二进制同步通信协议。 面向比特的同步通信协议（面向比特的同步通信协议（4 4种）：种）： HDLC 国际标准化组织国际标准化组织ISO提出的高级链路控制协议；提出的高级链路控制协议； SDLC IBM公司提出的同步数据链路控制协议；公司提出的同步数据链路控制协议； ADCCP 美国国家标准化协会美国国家标准化协会ANSI提出的先进数据通信协议；提出的先进数据通信协议； X.25 第二级第二级国际电报电话咨询委员会国际电报电话咨询委员会CCITT提出的协议；提出的协议；BSC的帧格式的帧格式Page 38 面向字符的同步通信协议面向字符的同步通信协议BSC的帧格式的帧格式SY

29、N SYN SOH 标题标题 STX 数据块数据块 ETB或或ETX 块校验块校验SYN是同步字符，每帧开始有若干个是同步字符，每帧开始有若干个SYN。SOH（Start of Header）表明标题的开始，称为序始符。）表明标题的开始，称为序始符。标题中可以包括源地址、目的地址和路由指标等信息。标题中可以包括源地址、目的地址和路由指标等信息。STX（Start of Text）称为文始符，标志着传送数据正文的开始。）称为文始符，标志着传送数据正文的开始。数据块是传送正文的内容。数据块是传送正文的内容。ETB（End of Transmission Block）称为组终符）称为组终符ETX（E

30、nd of Text）称为文终符（正文很长，分为很多数据块时，）称为文终符（正文很长，分为很多数据块时，用于最后一个数据块中。用于最后一个数据块中。块校验是对前面从块校验是对前面从SOH开始，直到开始，直到ETX（或（或ETB）进行检验产）进行检验产生的校验码。生的校验码。9.1.4RS232Page 39u机械特性：连接器的尺寸、引脚分布机械特性：连接器的尺寸、引脚分布u信号特性：信号电平、通信速率信号特性：信号电平、通信速率u功能特性：引脚功能、控制时序功能特性：引脚功能、控制时序 u最常见的串行通信标准是最常见的串行通信标准是RS-232C。最初是为远程通信连接数据终端设备最初是为远程通

31、信连接数据终端设备DTE (Data Terminal Equipment)与数据通信设备与数据通信设备DCE（Data Communication Equipment)而制定的。而制定的。继续继续Page 40数据源和目的地数据源和目的地使数据符合线路要求使数据符合线路要求 1.连接器的机械特性连接器的机械特性Page 41u外形为外形为25针或针或9针的针的D型连接器型连接器u通信速率：波特率通信速率：波特率Baud(符号数符号数/s)100、300、600、1200、2400、4800、9600、19.2K、33.6K、56KuPC机上的机上的COM1、COM2接口，就是接口，就是RS-

32、232C接口。接口。2.接口信号接口信号Page 422. RS-232C的接口信号4 4条数据线、条数据线、1111条控制线、条控制线、3 3条定时线、条定时线、7 7条备用和未定义线条备用和未定义线常用的只有常用的只有9 9根根共有共有2525根信号线根信号线9根的解释根的解释Page 43TxD发送数据（发送数据（DTEDCE）RxD接收数据（接收数据（DCEDTE）SG信号地信号地DTRDTE就绪（就绪（DTEDCE）DSRDCE就绪（就绪（DCEDTE） RTS请求发送（请求发送（DTEDCE）CTS清除发送（清除发送（DCEDTE） DCE允许允许DTE发送发送,该信该信 号是对号

33、是对RTS信号的回答。信号的回答。DCD数据载波检出（数据载波检出（DCEDTE）当本地当本地DCE收到对方的收到对方的DCE设备送来的载波信号时，使设备送来的载波信号时，使DCD有效有效，通知，通知DTE准备接收，并且由准备接收，并且由DCE将接收到的载波信号解调为数将接收到的载波信号解调为数字信号，经字信号，经RxD线送给线送给DTE。RI振铃信号（振铃信号（DCEDTE）当当DCE收到交换机送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效，通知收到交换机送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效，通知DTE已被呼叫。已被呼叫。信号时序信号时序Page 44u设备握手设备握手DTR：PCM（保持，表示（保持，表

34、示PC已可以工作）已可以工作）DSR：PCM（保持，表示（保持，表示M已可以工作）已可以工作）u监视载波信号监视载波信号DCD：PCM载波（表示数据链已建立）载波（表示数据链已建立）u接收数据接收数据RxD： PCM数据调制信号数据调制信号u结束通信结束通信DCD消失、消失、PC撤除撤除DTR、Modem撤除撤除DSR信号发送时序信号发送时序Page 45u设备握手设备握手DTR：PCM（保持）（保持）DSR：PCM（保持）（保持）u请求发送请求发送RTS：PCM（保持），（保持），M载波，在对方产生载波，在对方产生DCDCTS：PCM（保持）（保持）u发送数据发送数据TxD：PCM数据调制信

35、号数据调制信号u结束通信结束通信PC撤除撤除RTS/DTRModem撤除撤除CTS/DSR，停止发送载波，停止发送载波3.电气特性电气特性Page 463. 电气特性逻辑电平逻辑电平逻辑逻辑1 1（MARKMARK）= -3V= -3V-15V-15V逻辑逻辑0 0（SPACESPACE）= +3= +315V 15V 在在TxDTxD和和RxDRxD上上信号有效（接通，信号有效（接通，ONON状态，正电压）状态，正电压）= +3V= +3V+15V+15V信号无效（断开，信号无效（断开，OFFOFF状态，负电压）状态，负电压）= -3V= -3V-15V-15V在在RTSRTS、CTSCTS

36、、DSRDSR、DTRDTR和和DCDDCD等控制线上等控制线上TTL-EIA电平转换电平转换Page 47TTL-EIATTL-EIA电平转换电平转换为了能够同计算机接为了能够同计算机接口或终端的口或终端的TTLTTL器件连器件连接，必须在接，必须在EIA-RS-EIA-RS-232C232C与与TTLTTL电路之间进电路之间进行电平和逻辑关系的行电平和逻辑关系的变换。变换。 集成转换器件集成转换器件TTLEIATTLEIAMC1488MC1488、SN75150SN75150EIATTLEIATTLMC1489MC1489、SN75154SN75154TTLEIA TTLEIA MAX23

37、2 MAX232 u232C接口采用接口采用EIA电平电平高电平为高电平为3V15V低电平为低电平为3V15V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4.串口的互连串口的互连Page 48（1）采用）采用Modem(DCE)和电话网通信时的信号连接和电话网通信时的信号连接4.4.串行口互连串行口互连（2）Page 49（2）采用专用线通讯时的信号连接）采用专用线通讯时的信号连接（3）（）（4）Page 50（3）无）无Modem的标准连接的标准连接（4）无）无Modem 的最简连接的最简连接9.2 82

38、50uTxDTxD与与RxDRxD交叉相连交叉相连: :可实现全双工通信可实现全双工通信uDTRDTR与与DSRDSR反馈相连反馈相连: :只要终端准备好只要终端准备好uRTSRTS与与CTSCTS反馈相连反馈相连: :随时都可以发送随时都可以发送uTxDTxD与与RxDRxD互连互连: :全双工通信全双工通信uDTRDTR与对方与对方DSRDSR、RIRI相连相连: :一方一方DTE准备好准备好,对方就认为对方就认为DCEDCE准备好准备好( (实际不存在实际不存在) )uRTSRTS与与CTSCTS反馈相连并与对方反馈相连并与对方DCDDCD相连相连: :随时可发随时可发, ,并让对方准备

39、好接收并让对方准备好接收Page 51u串口接口芯片有两类：串口接口芯片有两类：USRT（Universal Synchronous Receiver and Trasmitter通用同步收发器）通用同步收发器）INT8251UART （Universal Asynchronous Receiver and Trasmitter通用异步收发器）通用异步收发器）INS8250、MC6850、PC16450、 PC16550、INT8251等等8250主要内容主要内容Page 52主要内容：主要内容： 1. 8250的引脚及功能的引脚及功能 2. 与系统的连接与系统的连接 3. 内部结构与内部寄存

40、器内部结构与内部寄存器 4. 8250的编程的编程1Page 53分类介绍分类介绍Page 54u面向面向CPU的引脚：的引脚： D0D7 双向数据线。与系统数据总线双向数据线。与系统数据总线DB相连接，用以传送数据、控制信相连接，用以传送数据、控制信息和状态信息。息和状态信息。 CS0，CS1，CS2 片选信号，当它们同时有效时，该片选信号，当它们同时有效时，该8250芯片被选中。芯片被选中。 CSOUT 片选输出信号。当片选输出信号。当8250的的CS0、CS1和和CS2同时有效时，同时有效时，CSOUT为高电平。为高电平。 MR 主复位信号，对主复位信号，对8250内部进行复位。内部进行

41、复位。 继续继续Page 55A0A2 8250内部寄存器的选择信号。不同的编码对应于不同的寄存器。内部寄存器的选择信号。不同的编码对应于不同的寄存器。ADS 地址选通信号。有效时可将地址选通信号。有效时可将CS0，CS1，CS2及及A0-A2锁存于锁存于8250内部。内部。DISTR 读选通信号。通常与系统总线的读选通信号。通常与系统总线的IOR信号相连接。信号相连接。DOSTR 写选通信号。通常与系统总线的写选通信号。通常与系统总线的IOW信号相连接。信号相连接。INTR 中断请求信号。当允许中断请求信号。当允许8250中断时，接收出错、接收数据寄存器满、中断时，接收出错、接收数据寄存器满

42、、发送数据寄存器空以及发送数据寄存器空以及MODEM的状态均能够产生有效的的状态均能够产生有效的INTR信号。信号。面向设备的引脚面向设备的引脚Page 56u面向通信设备的引脚信号面向通信设备的引脚信号SIN, SOUT: 串行输入串行输入/输出端输出端CTS, RTS, DTR, DSR:（同（同RS232标准中的信号）标准中的信号）RLSD: 即即RS232C标准中的标准中的DCD信号信号RI:（同（同RS232标准中的信号）标准中的信号）OUT1, OUT2: 可由用户编程确定其状态的输出端可由用户编程确定其状态的输出端BAUDOUT: 波特率信号输出（频率波特率信号输出（频率=fCL

43、K/分频值）分频值）XTAL1, XTAL2: 接外部晶振，作为基准时钟接外部晶振，作为基准时钟fCLKRCLK: 接收时钟输入，为接收时钟输入，为UART的的16倍频时钟。倍频时钟。2.与系统连接与系统连接Page 573.内部寄存器内部寄存器系统总线D7-D0DISTRDOSTRINTRMRA0A1A2ADSDISTRDOSTRCS2CS1CS0+5VCSD7-D0# IOR# IOWINTRRESETA0A1A2电平转换/驱动器14881489到RS232接口XTAL1XTAL2BAUDOUTRCLK SOUTSINRTSDTRDSRDCDCTSRI8250XTAL译译码码M/IOA9A

44、3Page 58A A2 2A A1 1A A0 0DLABDLABRD#RD#有效有效WR#WR#有效有效0000000 0接收缓冲寄存器接收缓冲寄存器RBRRBR发送保持寄存器发送保持寄存器THRTHR1 1波特率除数寄存器波特率除数寄存器DLL(DLL(低字节低字节) )0010010 0中断允许寄存器中断允许寄存器IERIER1 1波特率除数寄存器波特率除数寄存器DLH(DLH(高字节高字节) )010010X X中断识别寄存器中断识别寄存器IIRIIR011011X X线路控制寄存器线路控制寄存器 LCRLCR100100X XMODEMMODEM控制寄存器控制寄存器MCRMCR10

45、1101X X线路状态寄存器线路状态寄存器LSRLSR110110X XMODEMMODEM状态寄存器状态寄存器MSRMSR111111X XScratchScratch寄存器寄存器说明：说明：DLABDLAB为线路控制寄存器为线路控制寄存器LCRLCR的的D7D7位；位；82508250无此无此REGREG8250内部有内部有10个可寻址的寄存器，个可寻址的寄存器，7个端口地址个端口地址各个寄存器功能各个寄存器功能Page 59u（1）线路控制寄存器（）线路控制寄存器（LCR）决定传输时的数据帧格式（通信双方必须一致）决定传输时的数据帧格式（通信双方必须一致） D7 D6 D5 D4 D3

46、D2 D1 D0DL位：位：0正常操作正常操作1写除数锁存寄写除数锁存寄存器存器0正常操作正常操作1SOUT强制为强制为0 （Break符号）符号）xxxx0无校验无校验001奇校验奇校验011偶校验偶校验101恒为恒为1111恒为恒为0005位数位数016位数位数107位数据位位数据位118位数据位位数据位2.除数锁存器除数锁存器Page 60u（2）除数锁存器（）除数锁存器（DLL，DLH）用来保存分频系数，以获得所需的用来保存分频系数，以获得所需的波特率波特率。除数锁存器值除数锁存器值=基准时钟频率基准时钟频率/(波特率波特率16)例如，例如，PC机中基准时钟频率机中基准时钟频率fCLK

47、=1.8432MHz，波特，波特因子为因子为16，通信速率为，通信速率为9600波特时，求除数值？波特时，求除数值？除数值除数值=1843200/(960016)=12。注意：写除数前，必须把注意：写除数前，必须把LCR的最高位的最高位(DL位位)置置1应用：串行通信中应用：串行通信中信息传输率信息传输率的选择可通过设置除数锁存的选择可通过设置除数锁存器的不同的值来实现。器的不同的值来实现。表表16108432. 16除数锁存器值波特率Page 61波特率除数锁存器值11030012002400480096001920038400576001152001047380964824126321 3

48、.线路状态寄存器线路状态寄存器Page 62u（3）线路状态寄存器（）线路状态寄存器（LSR）反映传输时的通信线状态反映传输时的通信线状态 0 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0发送移位寄存器空发送移位寄存器空发送保持寄存器空发送保持寄存器空是否检测到中止是否检测到中止Break接收缓冲寄存器满接收缓冲寄存器满溢出错溢出错奇偶错奇偶错格式错（停止位个数不符）格式错（停止位个数不符）发送发送/接收相关接收相关Page 63u（4）发送保持寄存器（）发送保持寄存器（THR）要发送的数据写入此寄存器。当发送移位寄存器要发送的数据写入此寄存器。当发送移位寄存器TSR空空时，时，THR中的内容移入

49、中的内容移入TSR被发送出去。被发送出去。只有只有THR空时，空时，CPU才能写入下一个要发送的数据才能写入下一个要发送的数据u（5）接收缓冲寄存器（）接收缓冲寄存器（RBR）RSR收到一个完整的数据后，就将其送入收到一个完整的数据后，就将其送入RBR中。中。CPU可从可从RBR中读取收到的数据。中读取收到的数据。RBR只能缓冲一个数据，当只能缓冲一个数据，当CPU未能及时取走上一个数未能及时取走上一个数据，下一个数据又送入据，下一个数据又送入RBR时，会产生溢出错。时，会产生溢出错。6.中断允许寄存器中断允许寄存器Page 64u（6）中断允许寄存器（）中断允许寄存器（IER）决定哪类中断可以产生（也可禁止所有中断产生）决定哪类中断可以产生（也可禁止所有中断产生） 0 0 0 0 D3 D2 D1 D01允许允许RBR满中断满中断1允许允许THR空中断空中断1允许线路状态中断允许线路状态中断 （溢出错、奇偶错、格式错、（溢出错、奇偶错、格式错、Break）1允许允许Modem状态改变中断状态改变中断7.中