桂林电子科技大学 微机原理课件D8.3

1、8.3 串行接口芯片8251A18.3.1 串行通信的基本概念1. 并行通信和串行通信并行通信数据的各位同时进行传送的通信方式。计 算 机计算机或外设D0D1D2D3D4D5D6D72串行通信数据的各位按规定的顺序一位一位传送的通信方式。计 算 机计算机或外设3 由于微型计算机是并行操作系统，在串行通信时必须进行串行与并行之间的转换，这可以用软件或硬件来实现。后者是用移位寄存器来完成串、并转换的任务。 微机系统串行通信时必须进行串行与并行的转换4图8.25 串行与并行数据的转换并入串出并出串入52. 两种串行通信方式 不是同一个时钟相同时钟6（1）异步串行方式 发送和接收两地不用同一时钟同步。

2、 为了保证异步通信的正确，必须在收发双方通信前约定字符格式、传送速率、时钟和校验方式等。 7 字符格式字符的编码形式及规定1 帧1到0 的跳变作为字符的开始LSBMSB空闲位（若干位，均为）停止位（1、1.5或位，均为1）奇偶校验位(位,也可不设）数据位(58位; 低位在前，高位在后)起始位（1位，低电平）8 字符C的数据格式为：例：设异步通信格式为7位数据、1位奇校验和1位 停止位，则字符A的数据格式为：0099：39H=0111001B 1 0 0 1 1 1 0 1 1练习：设异步通信数据格式为7位数据、1位奇校验和1位停止位，则字符9的数据格式为：10波特率（ fd）每秒钟传输数据的位

3、数 例：每秒钟传送120个字符，而每帧为10位，则传送的波特率为： fd= 10120=1200 bit/s=1200波特或称为1200 bps。 有时也用位周期（Td）来表示传输速度，表示每一位的传送时间，是波特率的倒数。11时钟频率 ( fc ) 为提高抗干扰能力，异步通信通常安排在每位的中点取样，故发送和接收时钟的频率通常为数据传输速率的若干倍。这两个时钟的频率fc和数据传输速率fd的关系为:fc = Kfd K 波特率系数，取值为16、32或64 。1216T启动位TDATACLOCK启动检测确定已检测到启动位采样数据 图8.28 外部时钟与接收数据的同步13校验方式 发送时自动在奇偶

4、校验位置上添加1或0，使得字符1的个数（包括校验位）为偶数（偶校验）或奇数（奇校验）。 接收时检查所接收的字符及其校验位是否符合规定，若不符合就置出错标志，供CPU查询处理。 CCITT建议，在异步通信中使用偶校验，而在同步通信中使用奇校验。 14（2）同步串行方式 发送端和接收端使用同一时钟信号。 字符格式 以一组字符组成一个数据块（或称信息帧），在每一个数据块前附加一个或两个同步字符或标识符，在传送过程中发送端和接收端使用同一时钟信号进行控制使每一位数据均保持位同步。 常见的几种格式如教材P290图8.29。15同步字符数据块CRC1CRC2校验方式 每个字符用奇校验检错； 数据流末尾采用

5、CRC（循环冗余校验）或附加校验字符进行检验。单同步格式 同步传送速度高于异步传送，传送效率高；但同步传送要求发送端和接收端使用同一时钟，故硬件电路比较复杂。 163. 数据传送方式单工方式只收不发或只发不收半双工方式接收和发送使用一条通信线，收/发分时进行全双工方式接收（输入）和发送（输出）可以同时进行（收/发各使用1条通信线）P291 图8.30 174. 信号的调制与解调 为在模拟信道上传输数字信号，必须把数字信号转换成适于传输的模拟信号，而在接收端再将模拟信号转换成数字信号。前一种转换称为调制，后一种转换称为解调。完成调制、解调功能的设备叫做调制解调器（Modem）。 三种主要的调制方

6、式：幅移键控ASK（调幅AM ）频移键控FSK（调频FM ）相移键控PSK（调相PM）P292 图8.33、8.34185串行总线接口标准 一个完整的串行通信系统除对通信规程、定时控制有规定外，在电气连接上也有接口标准。 常用的有以下串行接口标准：RS-232C接口标准；电流环接口标准；RS422、RS423和RS485接口标准; USB接口标准。 自己看教材P292296，了解。19MC1489MC1488接口8251TTL输入TTL输出RS232C输入RS232C输出0.3V+3V+15V3.0V-3V - 15V 注意：接口的输入和输出均为TTL电平，与RS232C标准不符，需要加电平转

7、换电路。201. 8251A的基本性能可以工作在同步方式，波特率064K；也可以工作在异步方式，波特率019.2K；同步方式下可以用58位来表示字符，允许增加1位奇偶校验位，能自动检测同步字符，实现收发同步；异步方式下用58位来表示字符，1位可选的奇偶校验位，1位启动位，根据需要可设置1、1.5或2位停止位；具有奇偶、溢出和帧错误检测功能；8.3.2 串行接口芯片8251A212. 8251A的内部结构22读写控制电路接收来自CPU的控制信号和控制字，译码后向8251A各功能部件发出有关的控制信号，因此它实际上是8251A的内部控制器。 /缓冲器将8251A与系统数据总线相连，包含3个8位缓冲

8、寄存器：送数据/命令缓冲器接受CPU输出的数据或命令；接收数据缓冲器暂存接收器送来的数据；状态缓冲器寄存8251A的各种状态信息。 23接收器接收来自RxD引脚上的串行数据，并按设定的格式将其转换为并行数据，存放在I/O缓冲器的接收数据缓冲器中。发送器锁存CPU输出的数据，把数据由并行变串行，从TxD引脚串行发送出去。 odem控制电路用以控制825lA与调制解调器之间的信息传送。24END253. 8251A的引脚功能 数据线D7D0双向、三态，用于与CPU传送数据、命令、状态等信息； 片选CS用于芯片寻址； 读写控制RD，WR和控制/数据信号C/D控制8251A内部寄存器的读写；26奇地址

9、偶地址C/D（A0）RD WR功能0 0 1 CPU从8251A输入数据0 1 0 CPU向8251A输出数据1 0 1 CPU读8251A的状态1 1 0 CPU向8251A写控制命令在IBM-PC机中，串行通信口的地址（保留）口1：3F8H3FFH口2：2F8H2FFH27TXE发送器空信号，为1时表示串行输出信号发送完毕，在同步方式下，若CPU未来及时送出字符，则8251A自动填入空字符来补充间隙；RXRDY接收器准备好信号，为1时表示8251A从外设或调制解调器中接收到1个字符，通知CPU来取走，CPU取走后 RXRDY=0；SYNDET同步检测信号（仅用于同步方式），为1时，表示82

10、51A检测到同步字符。 CPU的收发联络信号TXRDY发送准备好信号，为1时表示8251A作好发送准备，CPU可以向其发送1个字符，发送结束后， TXRDY=0；28CTS清除请求发送信号，CTS是RTS的响应信号，当CTS=0时，8251A才能执行发送操作RTS请求发送信号（输出），当RTS=0时，表示8251A已准备好发送字符；DSR数据设备准备好信号（输入），当DSR=0时，表示外设已准备好，可以向8251A传送数据；DTR数据终端准备好信号（输出），当DTR=0时，表示8251A准备接收外设发来的数据，外设可以发送； 8251A与外设间的联络线和信号线29 时钟信号CLK系统时钟；TX

11、C发送器时钟同步方式：TXC为发送时钟的波特率，TXC应小于CLK的1/30倍；异步方式：TXC应小于CLK的1/4.5倍，而TXC可以为波特率的1、16或64倍波特因子。TXD发送器数据信号输出（串行输出）端RXD接收器数据信号输入（串行输入）端30RXC接收器时钟同步方式：RXC为接收时钟的波特率；异步方式：RXC可以为波特率的1、16或64倍波特因子。注：实际使用时，RXC与TXC并接314. 8251A的编程825lA使用前必须进行初始化，以确定工作方式、传送速率、字符格式以及停止位长度等；改变8251A的工作方式时必须再次进行初始化编程；8251A有两个控制字和一个状态字：方式选择控

12、制字：用于规定8251A的工作方式 ；操作命令控制字：使8251A处于规定的工作状态，以准备接收或发送数据 状态字：寄存8251A的工作状态 32D7D6D5D4D3D2D1D0字符长度00：5位01： 6位10： 7位11： 8位波特率系数00：同步方式01：异步 X 110：异步 X1611：异步 X64奇偶校验X0：无校验01：奇校验11：偶校验SYN?同步控制X0：内同步X1： 外同步0X： 两同步字符1X： 单同步字符Y帧控制00：不确定01： 1停止位10： 1.5停止位11： 2停止位N方式选择控制字格式33EHIRRTSERSBRKRXEDTRTXEN发送允许0：屏蔽1：允许操作命令控制字格式接收允许0：屏蔽1：允许数据终端准备好1:迫使DTR输出低送中止字符1:迫使TXD输出低0：正常工作错误标志复位1:全部错误标志复位请求发送1:迫使RTS输出低内部复位1:返回方式指令格式外部搜索方式1:启动搜索同步字符34DSRSYNDET