串行输入输出有关知识

第八章串行输入/输出接口概述串行通信的实现串行通信的基本术语可编程串行通讯接口芯片8251A简介串行通信RS－232CUSB总线简介8.1概述一、串行数据计算机与外部信息交换方式有两种，一种是并行通信，另一种是串行通信。并行通信时，数据各位同时传送。而串行通信时，数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去。这样，虽然速度会慢一些，但传送距离比并行通信长，硬件电路也相应简单些。

现在的台式PC机一般至少有两个RS－232串行口COM1和COM2，通常COM1使用的是9针D形连接器，而COM2使用的是老式的DB25针连接器。二、串行通信的实现1、并行通信和串行通信的特点：

串行通信是逐位传送数据，所以一个多位数据需要多次传送。比如一个8位的字节型数据至少需要8次传送。它有如下特点：速度较慢；引线少；距离长。2、串行通信的硬件条件在硬件上，串行通信系统的核心部件是移位寄存器，其中在发端要有一个并入串出移位寄存器，在收端要有一个串入并出移位寄存器。

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D7D03、串行通信的同步

为了可靠的串行通信，同步信号起到至关重要的作用。在理想情况下，同步信号应该在数据信号线上出现有效数据期间的中心点有效，因为这时数据线上的数据是最稳定的。但在典型的串行通信系统中，是不存在同步信号线的！如何实现串行通信的中数据传送的同步呢？系统从软件和硬件两方面采取了如下三个措施：（1）设置波特率波特率是指单位时间内传送的位数，单位是比特/秒。（2）设置数据的传送格式，一般地串行通信在传送数据时，并不是单纯地传送数据位信息。为了使数据传送可靠，还设定了其他一些辅助位。（3诊）设置收波特抱率因印子在异倍步通控信方后式进段行通土信时活，发析送端谱需要膝用时封钟来品决定馋每1位对虏应的宜时间肚长度序，接唯收端号也需蒸要用金一个臣时钟裳来测胖定每1位的贫时间礼长度桶，前冻一个洁时钟撇叫发轻送时专钟，哨后一慰个时母钟叫浇接收是时钟境。这逆两个源时钟防的频弦率可阿以是杯波特寄率的洒数倍危，一镜般取16倍、32倍或64倍。第这个品倍数季就称绍为波表特率欣因子浸。波特将率×波特率因颠子采样工输入时信号8.如2串行来通信朗的基森本技秋术一、嚷串行厉通信宰方式1、异步姥通讯异步跑通信忘是指垮以字妖符为慨单位显传送霉数据蛾，用枕起始姐位和川停止帝位标扑识每读个字眨符的菌开始耗和结课束字净符，翅两次丝式传送本时间概隔不邮固定絮。2、同步茶通信异步斤通讯筐为了析可靠盛地传墓送数股据，晒在每汪次传搬送数推据的性同时尽，附垒加了父一些铲标志火位。寻在大热量数缠据传猪送时荷，为从了提枪高速叶度，拆就去号掉这泳些标伍志，敞这就接是同纤步通急讯。衬采用酸同步竞传送榴，在田数据香块开柴始处拆要用粮同步翅字符争来指医示，升并在牙发送齿端和穷接收脉端之聪间要边用时瞒钟来师实现拴同步架。二、李串行炸通讯幅中的卵数据弹传送国方向1、半双击工每次挎只能百有一典个站曾发送脾。2、完洋全双耗工两个中站都构能同砖时发怨送称匠完全机双工利。三、铺异步运接收/发送伸器（UA响RT）串行蜡接口跳的基功本结堂构主睁要是倍异步塞接收/发送杏器（UA典RT），它不沫仅包犹括并披行数艺据和型串行场数据盟之间涂的相胶互转查换，鞠还有祸检测摘串行塌通信造在传盼送过井程中旨可能物发生侄错误立的逻顿辑部性件。a.奇偶称错误如上量所述回，在贸接收挺时，UA窑RT检查挺接收校到的禽每一沟个字涉符的谱“1”的丈个数战这个础标志搏，发箱出奇痛偶校姐验出立错信漂息。b.帧错埋误若接衡收到著的字止符格岂式不盐符合杯规定(如缺蜻少停侨止位鉴等)，则炒置位答该标摇志，清发出薪帧出歼错信唇息。c.丢失(溢出)错误UA佛RT是一届种双璃缓冲届器结恼构。拒例如非，在祥接收任时，头接收电的数暖据先膨由移蔬位寄谱存器洁移位在，把络串行搏数据巴变成豪并行程数据侮，然烧后送抄到接殿收数镰据寄夕存器才，由偿输入踢指令挪将数锈据送基到CP掀U中。烫由于兰数据咳送到待接收岔数据向寄存养器，末所以遥即使CP律U还没让取走介这个撤数据挎，UA况RT也可辩以接暖收另乞一个桌新的胳字符合。但校若UA梨BT接收规到第连二个运字符梯的停碑止位烈，且纵要把伶第二禾个字村符传牛送到贤接收短数据贫寄存骡器时逮，CP县U还没胶取走握上一凉个数咏据，提于是报第一至个数傲据会感被丢殿失。涛如果UA海RT出现嚼这种艘情况底就置杠位丢瞎失(溢出)标志差，发刃出丢非失出旬错信档息。四、勇信号炕的调棉制和绳解调由于享模拟羊信号勾的传政输比动数字价信号笨传输王更为探有效取，因科而可冶将数宏字信跳号调侍制成遍模拟饭信号也进行阀传输辣，用后解调训器把礼接收稀的模军拟信灭号再型转换鼠成数帐字信正号。8.妨3可编丙程串洪行通狗讯接遍口芯灭片82抖51A简介82程51A芯片令是IN掠TE米L公司端生产果的大刺规模培集成伐电路堤芯片思，是脉与IN凤TE赏L系列CP擦U兼容邪的可效编程午的串在行通策讯接娇口。拼虽然82摩51A功能颂较强市，但乐它需截要外迁部时巾钟电芦路。命因此酷采用82竭51A作为将接口碌电路融时需河要比灾较复务杂的桂外围的电路滤。而成目前尸流行思的单妥片机坡如MC辫S5北1系列抬，CP病U内部唱就集风成了驻串行仓接口叨部件牛及定暂时器/计数惧器，耳几乎绩不需趣要外呢围辅物助电穿路，风使用载起来驻非常些简单鬼，性索能价扔格比斩很高评，因献此现榴在越带来越阿多的跨数字赤化仪病器仪掌表电适路中晨不再岗采用82浪51A而是刃使用碎单片背机作名为串饥行通食信接奥口了乔。一、旗主要秩基本罚性能1．可用略于同脂步和冒异步晕传送2．波特谋率,DC－19况.2训K(异步)；DC－64则K(同步)。3．完全屑双工某，双巨缓冲惊发送穴和接芬收4．与80沾80另/8妖08述5CP记U完全浙兼容二、老内部夕结构发送挪和接尼收电用路调制易解调士控制超电路总线挥接口巾部分1．发赌送器a.数据占输出伞线Tx摊Db.发送跪时钟Tx漆Cc.发送攻器准置备好Tx隔RD董Yd.发送队器空年信号Tx损EM表PY过程Tx并RD辉Y有效CP鱼U写数关据到挠82掉51歪8醒25届1发界数据距发送或完毕锋，Tx干EM紫PY有效2．接赠收器a.数据树输入饼线Rx裁Db.接收订时钟Rx布Cc.接收荷器准浅备好Rx矛RD筒Y过程82乞51科接数池据Rx醋RD轿Y有效CP棍U读8别25赞13．调尽制解银调控态制电轿路/DT钢R—脊—数据幸终端楚准备封好信舅号。董是由分82浸5IA送往粉外设芬的，晚表示CP葱U当前纲已经挽准备列就绪处。/DS臂R—夕—数据锋设备狱准备版好。理是外山设送疾往8退25lA的，孟表示格当前耳外设亏已经夺准备捆好数熄据。82庄51Mo私de居m/D捏TR/D跃SR/RT啊S——请求降发送懂信号搅。是82柏51A送往牺外设豆的，跟表示CPU已经愤准备葡好发耀送。/CT释S——清除寇请求战发送福信号拥。由默外设婶送往82普5lA的，被当为汗低电镰平时句，允坐许82仿5lA执行热发送脂操作隔。82馅51Mo租de数m/R猫TS/C惧TS4．读/写控副制电职路三、82召51编程1、方式对选择稳控制挣字三、82泪51编程1、模式片寄存蚁器的架格式筋（方模式选扯择控另制字底）时钟屠频率吴＝波绿特率夜因子×波特警率Rx士CTx露COU托T棉CL乔KGA满TE+5命v1M喊Hz82肆5182合53如果释波特讽率为眠12仗00变，波穴特率刃因子脚为1哗6，就问计战数初奖值？12答00独×1堡62.控制堤寄存扬器的壮格式（操贫作命掠令控昌制字酬）接收发射3.状态置寄存亡器的工格式残（状光态控德制字（读警））四、举例例：摄编写82辟51异步毕模式酷下的兽接收诉和发订送程妖序，嗽设端载口地浅址：90H，92堪H，波特胁率因努子16，1起始课位，1停止莲位，物无奇脾偶校膊验，前每字蹈符8位。Rx伴CTx川COU罪T叹CL帝KGA爬TE+5砌v1.偶84姓32叉M82摄5182送53解：1、朝82枪53哄工作叙方式烤及计卫数初握值工作骑方式mo摩de惊382道53输出遗频率以：fo嘉ut＝96惭00咬*1宾6=贤15上36柔00辟=1远53寺.6邻Kfc敢lk=1净M突N坟=1旅00窑0/歼15归3.惕6=丈~6示.5逝1(不能何用！状)fc朴lk=1机.8瓦43百2M柄N=弦122、纳82夜51陈工作促方式方式篇选择嗓控制醉字0蛋1鲜0坟0语1尚1含1锡0驶＝由4EH操作申命令稼控制孙字0恐0佩1丈1典0蝴1智1立1美＝3吃7H3、俗程序82慢51助初始针化设事置：a、先对82弄5lA软件证复位射，一述般采桥用先炼送3个0，再送1个40H的方粥法，洪这也伪是82石51A的编屿程能约扛定，40H可以浓看成舒是使82堡51A执行庄复位胞操武作睁的实沃际代脖码。b、对8猛25彼1A进行馋工作离方式雅及操炉作命妖令设欲置……MO悠V恶AL傲,0辫0H婚；复位拳82娃51OU舌T堪92鸟H,目ALCA楚LL仪D挂EL没AYOU不T羡92脾H,露ALCA珠LL季D林EL棕AYOU漆T基92活H,拖ALCA爆LL膀D旧EL钻AYMO锹V漠AL痛,4铁0HOU抓T庸92抓H,绘ALCA斗LL扩D谈EL水AY摄；等待挽82鹿51贤复位MO演V艇AL矛,4麦EH娃；置工起作方饲式OU赏T精92涌H,鲁ALMO纵V逼AL丛,3煮7H恳；操作尝命令OU绿T芽92粒H,峡AL……发送绝：SE第ND蜜DA咏T速P姻RO宪C华；雪DL才:要发麻送的尾数据CH亮KT谱XR话:碰I赞N谨AL，92怀H立；输入状态俘字AN廊D蒸AL，01内H；查TX店RD摘YJZ赵C揉HK攀TX敞RMO腿V挣AL通,D痒LOU违T滚90甚H，AL；发送RE街TSE锈ND腾DA俱T链E庙ND哪P接收：RE升CI行DA含T大P膨RO栽C牵；势AL筐:接收鸟的数将据CH葱KR野XD来:限I玻N揭AL，92卸H忧；输入状态骄字AN伸D努AL02递H；查RX览RD违Y？JZ狸C咱HK税RX继DIN妈9移0H，AL；发送RE努TRE晶CI含DA寸T蝴E迹ND腹P五、82紫50却和1售65援50速度82纪50营：5旅0～养96言00做16产55宗0：悠11指52射00Rx予CTx款COU绕T默CL其KGA碗TE+5坛v1.纵84碌32甜M82凳5182穗53A0A1A2000数据口/波特率因子低字节001波特率因子高字节011线路控制寄存器101线路状态寄存器;允许写访问战除数索寄存登器MO顶V测DX访,M热Y1责65陆50捐_3MO之V短AL冷,8立0HOU画T敞DX砍,A午LCA绕LL躬D泉AL筛LY;波特化率9倡60惧0忘；波害特率星＝1狐.8湿43障2/两(波屿特率坡因子办×1赞6)MO困V捞DX已,M拆Y1市65陡50租_0屯;波特岗率低娃8位MO南V果AL冰,0球CHOU爆T己DX慨,A够LCA猴LL烛D狂AL隆LYMO跪V肯DX斯,M焦Y1核65强50黎_1模;波特订率高怎8位MO盯V喘AL纷,0窜0HOU舒T蓝DX贷,A以LCA栗LL轨D酬AL黑LY;工作酸方式型选择MO我V誓DX贿,M谈Y1炭65追50童_3MO西V训AL泄,1抖BH碍;偶校杨验,济1瞒位停番止位兄,兼8位贵数据OU话T铁DX塞,A卧LCA渗LL傻D逃AL翅LY;匙mo舒de爽m设置MO甩V眯DX旦,M炭Y1再65涛50会_4什;云MC时RMO庸V阶AL帆,0苍3H盼;R兴TS判,列DT紫R有效OU培T蛛DX浸,A培LCA摄LL揪D造AL哑LY;中断颂设置MO挪V叨DX脂,M直Y1台65皇50改_1添;中断漠允许副寄存寻器MO拨V肃AL乖,0核0H般;中断说屏蔽OU谅T获DX务,A覆LCA棵LL储D貌AL雕LY0由0迹0献1忌1款0崇1已1;发送TR晨:昏MO告V致DX孟,M舰Y1督65嫂50副_5篮;发送荐保持结寄存疲器检丹查LS酒RIN紫AL悟,D哲XAN待D现AL殊,2莲0HJZ普T困RMO研V透DX女,M逗Y1游65芽50字_0MO窃V候AL罢,T炎XD受_d蔑at睛a砍;发送既数据OU李T循DX销,A粘LRE牌T;接收RE药V:赔M质OV苗D悬X,考MY忧16炼55趴0_薪5奴;查询鞭接收IN脊AL久,D那XAN联D替AL迈,0强1HJZ沙R内EVMO讨V聚DX电,M天Y1去65次50超_0童;接收鲁数据青寄存淹器IN才A法L,膝DXRE序T8.核4串行兔通信芹接口RS蚂－2劫32惰C一、RS－23沾2C电器奴特性纲及接群口信妙号1．电暗气特拿性在数意据线TX傍D和RX双D上：逻辑1=－3V～－15帖V逻辑0=＋3V～＋15娘V在控炉制线祸和状糕态线RT窃S、CT载S、DS乘R、DT冻R和DC及D上：信号顾有效复＝＋3V～＋15谈V信号睡无效棵＝－3V～－15裙V2．RS－23峰2C与TT惯L转换RS绢－2去32俊C是用请正负医电压阔来表柔示逻效辑状磨态，舍与TT顷L以高呈低电沙平表细示逻蜘辑状霸态的游规定豆不同脊。因碰此，丈为了吩能够哲使计辉算机横接口目与终陆端的TT叙L器件饮连接煤，必泛须在RS变－2僵32留C与TT掠L电路差之间欠进行元电平队和逻亚辑关觉系变软换。MA质X2哥323．RS浮-2岩32绣C的接王口信蕉号可以仰用电国缆线细直接粉连接坟标准RS鉴23震2端口蝴，但绑通信撕距离怖较近(<雅12m)圈。若吐距读离较守远，床可附嫁加调挂制解剧调器探（MO朋DE且M）们。R互S－索23祸2C规标庭准接爪口有25条线绘，最伙常用仔的信敢号线索有9根。二、RS拌－2呀32涂C应用效举例1．RS颂－2今32舱C串口久通信顷接线待方法演（三绝线制钱）2．BI讯OS串行绑通信耗口功顿能IB霞M杯PC及其常兼容睛机提择供了棕比较浙灵活痛的关田于串咳行口分的BI胡OS中断界调用见方法吩，即松通过IN帝T院14修H调用RO欠M衫BI询OS串行屡通信的口例盯行程长序。隙该例恳行程返序包置括将滤串行遭口初桥始化主为指蜻定的钉字节净结构表和传管输速壮率，鞠检查被控制厚器的痛状态辫，读据写字劫符等贱功能3．举例设通鉴信双摆方有恒一台声计算障机为PC机，燥使用CO路M1端口催。在伙串行缎通信苦中，群必须侧首先怨设定妈通信弱双方耐所使裙用字威符串宅的数递据结欢构，轧才能艺进行啊软件生编程众。这铲里我扎们设句数据睡在接踏收和须发送溪的字舌符串诉中，夜序号剥为0的字秃节为虑数据语长度嗽，其疏后的跌字节方为所朱接收宋的数面据。接收耀数据浸子程取序：re锡ce广iv染e监pr柴oc窜f快ar；这是镜接收辫数据烈子程短序，；出遣口AL，AHre盐c_c核he鼻ck舍:mo袖vah灶,3；读通哗讯口莲状态体字mo呀vdx窜,0in陡t14步hte愚st组a雀h,雕20侮H；测试孝数据键准备爹好位jzre视c_c燥he幅ck；数据托未准尚备好廊，再裕读状桥态字mo肝vah戚,2；读通踩信端眠口数戒据mo乞vdx围,0in团t14蒙hre伏tre法ce牵iv胖een款dp发送狱数据泪子程讯序：se侦nd碗pr绸oc暂f聋ar;这是半发送混数据女子程旗序,;输入描参数:AL多,输出冒参数:AL,AHpu滨sh喊a逢xse互nd腹_c硬he邻ck贸:mo射vah届,3；读通友讯口订状态型字mo宏vdx榆,0in碑t14蛛hte涌st艘a券h,遮20凯h；测试源“发闲送保栽存寄黎存器馅空”秒位jzse任nd偿_c佣he麦ck；发送小保存计寄存桐器满执，再舍读状湿态字po许p氧axmo乱vah梢,2；发送痒数据mo斑vdx批,0in谜t14晶hre祝tse赶nden鹊dp8．废5US泳B总线毕简介一、US都B的定膨义US殿B是Un护iv洁er蛮sa携l佳Se肾ri忙al盲B绞us的缩探写,中文蒸意思示就是“通用液串行守总线”,是连软接有US畜B接口欠的计霞算机与外围省设备泥到计筹算机仗的一似种计学算机裳外部奴总线拖结构二、US召B的开供发背幅景制定塔了US械B的规你范：1．连壤接PC与电群话。2．Pl敬ug睁-a营nd践-P依la屠y到（即插费即用讽）。3．端口勺扩展染。US检B提供下双向胶低成或本低虹速到速中速(US匹B残2.怀0可达48毯0Mb挺/s雅)的通办用外虎设总阿线适恒用于码连接枪各种鸭各样腐的外贴设并独且易盈于扩幼展。三、US纸B的变税革至目芒前为策止，US拖B共经惜历以砍下几风次重渐大变爷革：0.坟7版本于19授94年11月11日发冬布。厅是US透B的最秋早版男本。1.跟0版本于19贝95年11月13日制往定发魄布了,规定US欣B具有2种传诸输速爸度Lo味w-侨sp再ee吗d绳1誓.5鱼Mb帐/s捡,秒Fu飘ll近-s办pe倒ed炎12墓Mb才/s。1.妇1版本于19把98年9月23日制疑定了1.默1规格胃版本,速度煎不变娱。2.狼0钳(草案)版本于19套99年10月5日发角布。艇制定恩了Hi妈gh矮-s犬pe舟ed的概窑念，黄规格。2.盒0版本于20射00年4月27日发项布。四．US趋B系统爸拓扑减结构五．US软B的特阳点1．US驴B为所揉有的US块B外设满提供旁了单敌一的吉、易末于操腹作的桨标准坦的连害接类通型。2．US权B整个赔的系蹄统只葱有一组个端脆口和养一个挨中；3．US它B支持敬热插稠拔(ho汇t手pl值ug兵)；4．US贝B支持PN谜P；5．US悼B在设鼓备供践电方粒面提释供了当灵活顶性；6．US灯B提供逮全速12Mb将ps的速称率和麦低速1.腊5Mb绪ps的速脆率来熟适应鲁各种挣不同达类型堡的外闹设；US头B2洋.0还支妨持48么0Mb督ps的高亿速传望输速份率；7．US裕B2罪.0的Hi踏gh王-s桨pe拘ed模式殊支持欧音频私和视工频设线备，妈可以语保证侮其固偿定带课宽；8．为誉了适仇应各净种不诉同类枝型外洪围设余备的喉要求US奖B提供提了四星种不揉同的兰数据沉传输乓类型表：控派制传乐输，Bu胆lk数据磨传输炊，中自断数梳据传冈输，绵同步热数据肝传输简。同携步数原据传堵输可迷为音钞频和固视频元等实皱时设少备的娘实时涉数据歉传输锁提供挤固定挡带宽锋。9．US减B的端灯口具筛有很议灵活够的扩目展性诊。一寺个US汽B端口锈串接房诚上一裹个US延B社Hu幸b就可正以扩陵展为体多个US摘B端口助。规剪范中怀说，US墨B可以口扩展迷到12命7个外侧设端笋口。六、US搬B工作太原理1、NR篇ZI编码2、分辫组传侦送US塑B技术达和IP技术币一样昌，都炼是基毙于分窑组传在送方源式的叮。对US取B总线截来讲柳，当插要传优送一墙个文食件时伞，程日序按委照US榨B协议柱，首尊先把唯数据物分成合若干镇块，覆然后芦在每劈燕块数蓄据前魂面添蒜上同步抖信号勒、包相标识咸，后帐面添肃上CR蹄C校验自，就敬形成割了US杂B封包艘。一塌个文炉件可牙能可复能有世多个愤封包出。全班速US桂B总线期把1毫秒排作为会一个养时间蹲帧，苍总线柿在一东个帧款内依闪次传领送不犁同文潮件的跨封包衬。因全此从惩宏观确上，馋就仿岔佛总塑线同况时对泻不同竟的US柿B外设碧进行扬数据厌传送做。3、US奥B封包根据胞信息动包所狭实现搭的功弹能可找分为3种类幼型：稍令牌唤包、裙数据般包和踏握手孩包。令牌脸包定佩义了咐数据陵传送虏的类陆型。该比如拦图所鹊示。七、US谷B传输谊方式1、US硬B的四粱种传客输方沉式（1）同糕步(is路oc尸hr蹈on君ou重s)方式面传输总同取步传杠输提父供