微机原理第11章-串行通信及接口电路.ppt

1、 串行通信的基本概念, 串行通信的接口标准, 8251可编程串行接口芯片, 了解微机串行通信的基本概念, 了解RS-232C等几种串行接口标准及其用法, 掌握8251芯片的接口技术及程序设计,11.1 串行通信,通信：计算机与外部设备之间、计算机之间的信息交换。,11.1.1 概述,图11.1 串行通信的3种连接方式,发送器,A,发送器,接收器,发送器,接收器,发送器,接收器,接收器,发送器,接收器,B,数据线,(a)单工方式,数据线,A,B,(c)全双工方式,数据线,数据线,A,B,(b)半双工方式,11.1.2 信号的调制与解调,MODEM是由调制器和解调器合在一起形成的一个装置，以用作双

2、向通信。,11.1.3 同步与异步通信方式,1. 异步通信方式（ASYNC）,奇偶校验位,异步通信方式的特点是：,（1）起始位：一位，逻辑0，表示字符的开始；,通信时以收发一个字符为独立的通信单位，每个字符由4个部分组成：,（2）数据位：可以是58位逻辑0/逻辑1，与双方约定的编码形式有关，如：ASCII码（7位），扩展的BCD码（8位）等，起始位之后紧跟着的是数据的最低位D0。,（3）奇/偶校验位：一位逻辑0/逻辑1。,（4）停止位：1位或1.5位或2位逻辑1，表示字符的结束 。,2. 同步通信方式（SYNC）,在异步通信中，每个字符都要用起始位和停止位来使通信双方同步，这些附加的额外信息，

3、使得异步通信的传输效率不高。在需传输大量数据的场合，为提高传输效率和速度，常去掉这些附加位，即采用同步通信SYNC（Synchronous data Communication）,同步通信方式的特点是：,为了防止因收、发双方的时钟频率的偏差的积累效应而产生错位，从而导致通信出错，同步通信要求接收和发送的时钟完全同步，不能有误差。实际应用中，同步传送常在收、发双方间使用同一时钟，故硬件电路比较复杂。,对每个字符的检错一般可用奇校验，数据块的末尾用CRC（循环冗余码）对整个数据块进行校验。,收、发双方以一个或两个预先约定的同步字符作为数据块传送的开始，数据块由几十到几千，甚至更多字节组成。,11.

4、1.4 波特率与收/发时钟,1. 波特率,计算机串行通信中常用波特率（Baud rate）来表示数据传输率，波特率的单位是bit/s，即每秒所传送的二进制位数。常用的标准值有110，300，600，1100，2400，4800，9600，19200波特等。,2.接收/发送时钟,11.2 RS-232C接口标准,RS-232C是串行异步通信中应用最广的串行总线标准，1969年由美国EIA（电子工业协会）颁发，其中RS是Recommended Standard的编写，232是标准的标识号。RS-232C的前身是RS-232A和RS-232B，这前两种接口标准现在已很少使用。RS-232C主要用于使

5、用模拟信道传输数字信号的场合，推出这种标准的最初目的是在数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）与数据通信设备DCE（Data Communication Equipment）之间建立接口标准。,RS-232C的典型应用如图11.5所示。,1.机械特性 RS-232C采用25脚D型连接器（含插头/插座）作为DTE与DCE之间通信电缆的连接口，但在实际进行异步通信时，只需9个信号即够用，因此也可以采用9脚D型连接器。,2.电气特性 RS-232C采用负逻辑工作，即： 逻辑“1”用负电平表示，有效电平范围是-3V-15V 逻辑“0”用正电平表示，有效电平范围是+3V+1

6、5V -3V+3V为过渡区，逻辑状态不定，为无效电平。,3.引脚信号定义,表11.1 RS-232C 主信道引脚信号,数据线： TXD（Transmitted Data）：发送数据，DTE通过TXD将串行数据发 送到Modem。 RXD（Received Data）：接收数据，DTE通过RXD接收从Modem来的 串行数据。,接收控制信号线： DSR（Data communication equipment Set Ready）：表示Modem已准备就绪 DTR（Data Terminal Ready）：DTE用来通知Modem，已准备就绪，可以接收数据。,DCD（Data Carrier D

7、etection）：用来表示Modem正在接收来自对方Modem的载波信号，通知DTE准备接收数据。 RI（Ringing Indicator）：通知DTE、Modem已收到电话交换机送来的振铃呼叫信号，使用公用电话线时要用此信号。,4.信号线的连接,(1) 远距离时的连接,(2) 近距离时的连接,Intel8251A是一种通用同步/异步数据接受发送器，广泛应用于微型计算机。 8251A可以分成5个主要部分：接收器、发送器、调制/解调控制、读写控制逻辑以及数据总线缓冲器。 8251A的结构如图所示。,11.3 8251A可编程通用串行通信接口,11.3.1 8251A的基本功能,11.3.2

8、8251A的结构,8251A是一个采用NMOS工艺制造的28条引脚双列直插式芯片，其外部引脚如图所示。,11.3.3 8251A的引脚功能,与CPU相连的信号线 D7D0 三态双向数据总线 CLK 时钟信号输入线 片选信号输入线 信息类型信号输入线 TxRDY 发送准备好信号状态输 出线 TxE 发送器空闲状态信号输 出线 RxRDY 接收器准备好状态信号 输出线 SYNDET同步检测信号线,11.3.3 8251A的引脚功能,与外设或调制解调器相连的信号线: 数据终端准备好状态输出线； 数据设备准备好状态输入线； 请求传送信号输出线； 清除发送(准许传送)信号输入 线； 接收器时钟输入线；

9、接收器数据输入线； 发送器时钟输入线； 发送器数据输出线。,11.3.3 8251A的引脚功能,8251A的工作方式需要初始化编程，用两种控制字进行设置，即方式控制字和操作控制字，还有一个供CPU查询的状态字。,11.3.4 8251A的编程,方式控制字用于约定双方通信的方式(同步/异步)及其数据格式(数据位和停止位长度，检验特性，同步字符特性)、传送速率(波特率因子)等参数，格式如图所示。,1. 方式控制字,操作控制字用于指定8251A进行某种操作(如发送、接收、内部复位和检测同步字符等)或处于某种工作状态，以便接收或发送数据，其格式如图所示。,2. 操作控制字,状态字用于报告8251A何时

10、才能开始发送或接收，以及接收数据有无错误。状态字为8位，其状态字格式如图所示。,3. 状态字,8251A是一个可编程的多功能通信接口，在系统复位以后，在8251A工作以前进行初始化编程，确定具体工作方式。初始化编程的过程的流程图如图所示。,11.3.5 8251A的应用举例,例如 编写一段通过8251A采用查询方式接收数据的程序。将8251A定义为异步传送方式，波特率因子为64，采用偶校验，1位停止位，7位数据位。设8251A数据口地址为04A0H，控制口地址为04A2H。,11.3.5 8251A的应用举例,程序片段如下： MOV DX，04A2H MOV AL，7BH ；写方式控制字 OUT DX，AL MOV AL，14H ；写操作控制字 OUT DX，AL WAIT：IN AL，DX ；读入状态字 AND AL，02H JZ WAIT ；检查RxRDY是否为1 MOV DX，04A0H IN AL，DX ；输入数据,例如 编写使8251A发送数据的程序。将8251A定义为异步传送方式，波特率因子为64。采用偶校验，1位停止位，7位数据位。8251A与外设有握手信号，采用查询方式发送数据。设8251A数据口地址为04A0H，控制口地址为04A2H。,程序片段如下： MOV DX，