16550串口控制器应用接口实验报告-

,专业.专注.【实验目的】掌握16550的工作方式及应用。学习PC机串口的操作方法。【试验设备】PC微机一台、TD-PIT+实验系统一套、示波器一台。【实验内容】编写程序，向串口连续发送一个数据53H（“1”的个数为偶数）或57H（“1”的个数为奇数）。将串口输出连接到示波器上，用示波器观察数据输出产生的波形，分析串行数据格式。【实验原理】16550是一种连接任何类型虚拟串行接口的可编程通信接口，与Intel微处理器完全兼容的使用非常广泛的异步接收器/发送器（UART）。它内置了16字节的FIFO缓冲，最大通讯速率可达115Kb/s，是现代基于微处理器设备包括PC机和许多调制解调器的最普遍的通信接口。16550的引脚如图11-1所示，其内部结构如图11-2所示。图11-116550引脚图1.端口地址的使用16550内部有11个寄存器，在芯片选择有效的前提下，由芯片的寄存器选择输入线A2，A0和A0来确定访问的寄存器，芯片中采用两条措施来解决端口地址少的问题（只有8个地址）。(1)保持寄存器和接收数据寄存器共用一个地址，以“写入”访问前者、“读出”访问后者加以区分。(2)除数寄存器的高字节与中断允许寄存器使用相同地址，高字节和接收数据寄存器、发送保持寄存器使用相同的地址，为了区分，借用线路控制寄存器的最高位DLAB位来区分。访问除数寄存器时，令DLAB位为“1”；访问接收数据寄存器、发送保持寄存器和中断允许寄存器时，则将DLAB位置“0”。具体说明如表11-1所示。图11-216550的内部结构图表11-116550内部寄存器地址及其选择方法DLABA2A1A被访问的寄存器0000接收数据寄存器（读），发送保持寄存器（写）0001中断允许寄存器IER1000波特率除数寄存器（低字节）1001波特率除数寄存器（高字节）X010中断识别寄存器IIR（只读），FIFO控制器FCR（只写）X011线路控制寄存器LCRX100MODEM控制寄存器MCRX101线路状态寄存器LSRX110MODEM状态寄存器MSRX111Scratch寄存器2.寄存器控制字说明(1)线路控制寄存器（LCR），主要用于指定异步串行通信的数据格式。见表11-2。表11-2LCR格式D6D5D4D3D2D1D0DLABSBSPEPSPENSTBWLS1WLS0除数存器访问允许中止设定附加奇偶标志位选择奇偶校验选择奇偶校验允许停止位选择字符长度选择1：允许0：禁止1：中止0：正常1：附加1位0：不附加11：偶校验01：奇校验X0：无校验0：1位停止位1：1.5或2位停止位(根据D1D0)区分)00：5位01：6位10：7位11：8位(2)线路状态寄存器（LSR），主要是向处理器提供有关数据传输的状态。见表11-3。表11-3LSR格式D7D6D5D4D3D2D1D0TSRETHREB1FEPEOEDRFIFO中接收数据错误发送移位寄存器空发送保持寄存器空中止识别指示接收格式错接收奇偶错接收重叠错接收缓冲区满(3)波特率除数寄存器，用该寄存器设置串行数据的传送波特率。除数寄存器值＝基准时钟频率÷（16×波特率）16550芯片输入的基准时钟频率为1.8432MHz，若波特率为9600b/s，则除数寄存器值为000CH，DLH中应填00H，DLL中应填0CH。16550常用波特率参数见表11-4。表11-4常用的波特率参数表DLABA2A1A被访问的寄存器0000接收数据寄存器（读），发送保持寄存器（写）0001中断允许寄存器IER1000波特率除数寄存器（低字节）1001波特率除数寄存器（高字节）X010中断识别寄存器IIR（只读），FIFO控制器FCR（只写）X011线路控制寄存器LCRX100MODEM控制寄存器MCRX101线路状态寄存器LSRX110MODEM状态寄存器MSRX111Scratch寄存器(4)中断允许寄存器（IER），16550共有4级中断，按优先级从高到低依次为：接收出错中断、接收缓冲器满中断、发送保持寄存器空中断和MODEM输入状态改变中断。这些中断的允许或屏蔽由IER来控制。见表11-5。表11-5IER格式D7D6D5D4D3D2D1D00000I0EI3EI1EI2E类型0中断MODEM状态改变1－允许0－屏蔽类型3中断接收出错1－允许0－屏蔽类型1中断发送保持器空1－允许0－屏蔽类型2中断接收缓冲区满1－允许0－屏蔽(5)中断标识寄存器（IIR），当16550处于中断处理方式，IIR指出有无待处理的中断发生及其类型，并且封锁比此类优先级低的所有类型中断。见表11-6。表11-6IIR格式D7D6D5D4D3D2D1D0-FIFO指示标志00超时中断中断类型标识未决中断指示00－无FIFO01－允许FIFO,但不可用11－允许FIFO0－不超时1－超时11－接收出错10－接收缓冲器满01－发送保持器空00－MODEM状态改变0－有1－无(6)MODEM控制寄存器（MCR），MCR控制芯片的4个引脚的输出和芯片的环路检测。见表11-7。表11-7MCR格式D7D6D5D4D3D2D1D0000环路检测输出2输出1请求发送数据终端就绪0－正常收发1－内部自循环1－OUT2置01－OUT1置01－RTS置01－DTR置0(7)MODEM状态寄存器（MSR），MSR反映UART与通信设备（如MODEM）之间联络信号的当前状态以及这些信号的变化情况。见表11-8。表11-8MSR格式D7D6D5D4D3D2D1D0RLSDRIDSRCTS△RLSDTERI△DSR△CTS收到“接收线载波检测”收到“振铃指示”收到“数传机就绪”收到“清除发送”RLSD位发生改变收到“振铃指示后沿”DSR位发生变化CTS位发生变化说明：D7＝1表示输入引脚RLSD＝0，MODEM收到来自电话线的载波信号。D6＝1表示输入引脚RI＝0，MODEM收到振铃信号。D5＝1表示输入引脚DSR＝0，MODEM做好了发送准备，请16550准备接收。D4＝1表示输入引脚CTS＝0，MODEM做好了接收准备，16550可以发送数据。D3,D1,D0位为“1”是说明在上次读取MSR之后，MSR的D7,D5,D4中相应位发生了变化。D2位为“1”是说明输入到芯片的RI已由逻辑“1”状态变成逻辑“0”状态。(8)FIFO控制寄存器（FCR），16550增加了一个FIFO缓冲器，用于缓冲正在发出或接收的数据，这是早期的UART器件所没有的。FCR各位意义见表11－9。表11-9FCR格式位意义位意义0允许FIFO缓冲器工作4保留1清除接收FIFO缓冲器5不用2清除发送FIFO缓冲器6接收端中断触发器水平（LSB）3DMA方式7接收端中断触发器水平（MSB）【实验说明及步骤】对16550进行编程，不断向发送寄存器写数，用示波器观察TXD信号脉冲变化，仔细分析波形，理解波形原理。串行传输的数据格式可设定如下：传输波特率为9600baut，每个字节有一个逻辑“0”的起始位，8位数据位，1位逻辑“1”的停止位，如图11-3所示。实验步骤如下：(1)确认从PC机引出的两根扁平电缆已经连接在实验平台上；(2)首先运行CHECK程序，查看I/O空间始地址；(3)利用查出的地址编写程序，连续向发送寄存器写55H，然后编译链接；(4)参考图11-5所示连接实验线路。并将TXD与实验装置GND同示波器相连接；(5)运行程序，在示波器上观察波形；(6)可以改变发送的数据，再仔细观察波形。图11-316550串口应用实验参考程序流程图图11-4串行传输的数据格式图11-516550串口应用实验参考接线图【汇编源程序】I0Y0 EQU 0DC00HMY16550_0 EQU I0Y0+00H*4MY16550_1 EQU I0Y0+01H*4MY16550_3 EQU I0Y0+03H*4STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?)STACK1 ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODESTART: MOV DX,MY16550_3 MOV AL,80H OUT DX,AL MOV DX,MY16550_0 MOV AL,0CH OUT DX,AL MOV DX,MY16550_1 MOV AL,00H OUT DX,AL MOV DX,MY16550_3 MOV AL,1BH OUT DX,AL MOV DX,MY16550_1 MOV AL,00H OUT DX,ALSEND: MOV DX,MY16550_0 MOV AL,53H OUT DX,AL CALL DALLY MOV AH,1 INT 16H JZ SENDQUIT: MOV AX,4C00H INT 21HDALLY PROC NEAR PUSH CX PUSH AX MOV CX,0100HD1: MOV AX,1000HD2: DEC AX JNZ D2 LOOP D1 POP AX POP CX RETDAL