微機原理與接口技術(shù)第十一章

1、微機原理及接口技術(shù)第十一章第十一章 串行通信及接口電路串行通信及接口電路z 串行傳送方式z 綜合舉例z 8251Az RS-232C串行標(biāo)準(zhǔn)總線微機原理及接口技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 串行通信串行通信串行傳送：數(shù)據(jù)按一位一位順序傳送，傳輸線少，速度慢，適合遠距離傳送。并行傳送：數(shù)據(jù)各位同時傳送，如8255A的PA速度快，線數(shù)與位數(shù)相同。微機原理及接口技術(shù)發(fā)送端:LOAD作用下，D0D7并行數(shù)據(jù)打入。接收端:時鐘控制下數(shù)據(jù)一位一位移進來，完成串-并轉(zhuǎn)換時鐘控制下數(shù)據(jù)一位一位移出去，完成并-串轉(zhuǎn)換微機原理及接口技術(shù)z1. 異步通信異步通信ASYNC (Asynchronous Data Communica

2、tion)z (1) 傳送字符格式：z 起始位(1位“0”)，數(shù)據(jù)位(58位)，校驗位(1位)，停止位(1位、1位半或2位“1”) 構(gòu)成一幀。起始位數(shù)據(jù)位7位低位高位停止位1位校驗位微機原理及接口技術(shù)z(2) 特點：z 數(shù)據(jù)傳送可靠性較高，每個字符都由起始位打頭，停止位結(jié)束，只需在一個字符傳送時間內(nèi)接收和發(fā)送時鐘保持同步即可。z 但通信效率低。z(3) 波特率(Buad rate) 單位時間內(nèi)傳送的位數(shù)，波特率=位數(shù)/秒 例：每秒傳送120個字符，每個字符10位，即 波特率=12010=1200波特 每位傳送時間Td=1/1200=0.833ms 微機原理及接口技術(shù)z(4) 數(shù)據(jù)檢測 fc=K

3、fd K=1,16,64 稱波特率系數(shù) 例：K=16 Td=KTc=16Tc啟動檢測確定已檢測到起始位1) 上升沿檢測，第一個0發(fā)現(xiàn)，以后檢測到8個0為起始位。采樣數(shù)據(jù)2) 每次采樣，都在數(shù)據(jù)位的中間進行，排除干擾。微機原理及接口技術(shù)z(1) 采用相反極性的起始位和停止位/空閑位提供準(zhǔn)確的時間基準(zhǔn)； z(2) 接收器在每位的中心采樣，以獲得最大的收/發(fā)時鐘頻率偏差容限；z(3) 接收器采用比傳送波特率更高頻率的時鐘來控制采樣時間，以提高采樣的分辨能力和抗干擾能力。微機原理及接口技術(shù)z 2.同步通信同步通信SYNC (synchronous Data Communication)z (1)數(shù)據(jù)傳

4、送格式 同步字符作為數(shù)據(jù)塊的起始符號，校驗字符用于校驗傳送錯誤。z (2)特點 接收器和發(fā)送器時鐘要求嚴(yán)格同步。 通信效率較高。 波特率可達幾百千波特。 49微機原理及接口技術(shù)z 串行通信適用于遠距離通信，因而噪聲和干擾較大，引起誤碼差錯，為了可靠傳送，利用編碼技術(shù)來發(fā)現(xiàn)或糾正數(shù)據(jù)傳輸中引起的差錯。z1. 奇偶校驗奇偶校驗(用于校驗一個字符) 數(shù)據(jù)位后加一位奇偶校驗位0/1，以保證1的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。z奇校驗：1的個數(shù)為奇數(shù)，例：數(shù)據(jù)0110100 奇校位為0z偶校驗：1的個數(shù)為偶數(shù)，例：數(shù)據(jù)0110100 偶校位為1微機原理及接口技術(shù)z 標(biāo)志位P，1的個數(shù)為偶數(shù)，P=1，否則P=0。z 例

5、：數(shù)據(jù)7位在DATA單元，用偶校驗，則 MOV AL，DATA AND AL，AL JPE NEXT OR AL，80HNEXT: OUT UART，AL偶轉(zhuǎn)至NEXT奇最高位置1IN AL，UARTAND AL，ALJPO ERRORMOV DATA，AL奇轉(zhuǎn)至出錯處理正確存入內(nèi)存微機原理及接口技術(shù)z2. 循環(huán)冗余校驗循環(huán)冗余校驗CRC(校驗數(shù)據(jù)塊)z 同步方式，數(shù)據(jù)塊后的校驗字節(jié)為CRC校驗字節(jié)。z 傳送的串行信息碼，用一固定的生成多項式去除，得出余數(shù)，將此余數(shù)附在串行信息碼后，成為CRC字符(兩個字節(jié))z B(X) = G(X) Q(X) + R(X)信息碼 生成多項式 商 余數(shù)微機原理

6、及接口技術(shù)第二節(jié)第二節(jié) EIA RS-232C總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)EIA電子工業(yè)協(xié)會RS-232C推薦標(biāo)準(zhǔn) (Electronics Industries Association Recommended Standard) z 對串行接口電路中所用的插頭座的規(guī)格，各引腳名稱功能，信號電平作了統(tǒng)一的規(guī)定。z 通常用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)與數(shù)據(jù)裝置設(shè)備或調(diào)制解調(diào)器之間。微機原理及接口技術(shù)微機原理及接口技術(shù)z RS-232C是一種總線標(biāo)準(zhǔn)。z1.引腳引腳z DB-25型z 25芯插頭座。微機原理及接口技術(shù)z2.電平標(biāo)準(zhǔn)電平標(biāo)準(zhǔn)u 數(shù)據(jù)線：“1” -3V-25V，通常-12V “0” +3V+25V，通

7、常+12Vu 定時控制：ON +3V+25V OFF -3V-25Vu 負邏輯，電平范圍大，抗干擾強。微機原理及接口技術(shù)z3. 數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式 異步傳送：速率5019.2K波特z4. 最大負載電容2500P，在通信速率低于20Kb/s時，RS-232C所能直接連接的最大物理距離為15m。微機原理及接口技術(shù) 四組：數(shù)據(jù)，控制，定時，地線。z(1) TG: 保護地z(2) TxD: 發(fā)送數(shù)據(jù)，DTE發(fā)z(3) RxD: 接收數(shù)據(jù)，DTE收z(4) RTS: 請求發(fā)送，DTE發(fā)z(5) CTS: 允許發(fā)送，DCE發(fā)，表明DCE已準(zhǔn)備好z(6) DSR: 數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好，表示已溝通向外發(fā)送的聯(lián)系z(

8、7) SG: 信號地微機原理及接口技術(shù)z(8) DCD: 接收信號檢測，DCE發(fā)z(15) TxC: 發(fā)送信號定時，DCE為源z(17) RxC: 接收信號定時，DCE為源z(20) DTR: 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好，要求DCE溝通通信線路z(21) SQD: 信號質(zhì)量檢測，DCE發(fā)z(22) RI: 振鈴指示，指示收到遠方呼叫信號z(23) DRS: 數(shù)據(jù)信號速率選擇z(24) SST: 發(fā)送元信號定時，DTE為源微機原理及接口技術(shù)z1. 使用使用MODEM微機原理及接口技術(shù)z2. 不使用不使用MODEM微機原理及接口技術(shù)z3. 最最簡簡單單連連接接z4.簡單連接簡單連接微機原理及接口技術(shù)z1. R

9、S-449z RS-232C既是一種電氣標(biāo)準(zhǔn)，又是一種物理接口功能標(biāo)準(zhǔn)。z RS-449是一種物理接口功能標(biāo)準(zhǔn)，與 RS-232C的主要差別是信號在導(dǎo)線上的傳輸方法不同， RS-232C是利用傳輸信號線與公共地之間的電壓差， RS-449接口是利用信號導(dǎo)線之間的信號電壓差。z 1200m 100Kb/sz 連接器：37 9微機原理及接口技術(shù)z2. RS-423/422z RS-423/422是RS-449標(biāo)準(zhǔn)的子集，規(guī)定了電氣方面的要求。z(1) RS-423Az 是一個單端的、雙極性電源電路標(biāo)準(zhǔn)，單端驅(qū)動差分接收。z距離：12m 速率：100KB/sz 1200m 1KB/sMC8T13MC

10、3486“1”2.0V“0”接收/發(fā)送器時鐘頻率的30倍z RESET 復(fù)位微機原理及接口技術(shù)z C/D 控制/數(shù)據(jù)z CS C/D RD WR 功能0 0 0 1 讀數(shù)據(jù)(接收)0 0 1 0 寫數(shù)據(jù)(發(fā)送)0 1 0 1 讀狀態(tài)0 1 1 0 寫命令1 未選中微機原理及接口技術(shù)z3.接收器接收器z 串行數(shù)據(jù)由RxD送入，轉(zhuǎn)換成并行送接收數(shù)據(jù)緩沖器。z(1) 異步：接收器收到起始位后，記錄下數(shù)據(jù)位，校驗位和停止位，把數(shù)據(jù)送接收緩沖器，RxRDY指明一個字節(jié)準(zhǔn)備好。z(2) 同步：先搜索SYN(同步字符)，接收一位，與同步字符比較一次，若不相等在接收一位，若相等，搜索結(jié)束，SYNDET=1，表

11、示已達到同步，接著記錄數(shù)據(jù)，送接收數(shù)據(jù)緩沖器。微機原理及接口技術(shù)zRxD：接收數(shù)據(jù)線。zRxRDY：接收器準(zhǔn)備好。z 接收器已收到一個字符，并送接收數(shù)據(jù)緩沖器，RxRDY=1，可作為中斷請求或查詢，CPU讀數(shù)據(jù)，RxRDY復(fù)位。RxRDY受RxE位控制。zSYNDET：同步檢出z 內(nèi)同步: 輸出線，SYNDET=1，表明接收器已獲同步z 外同步: 輸入線，SYNDET正跳沿使8251在緊跟的 RxC時鐘脈沖的下降沿開始裝配字符。zRxC：接收時鐘z 同步：RxC=波特率z 異步：RxC為波特率的1倍，16倍，64倍。微機原理及接口技術(shù)z4.4.發(fā)送器發(fā)送器z異步：發(fā)送器從CPU接收并行數(shù)據(jù)，加

12、上起始位，校驗位和停止位，轉(zhuǎn)換成串行從TxD發(fā)送出去。z同步：發(fā)送器先發(fā)送同步字符，隨后發(fā)送數(shù)據(jù)。zTxD：發(fā)送數(shù)據(jù)線。zTxRDY：發(fā)送器準(zhǔn)備好，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)/命令緩沖器空時，TxRDY=1，表明8251已準(zhǔn)備好接收CPU送的數(shù)據(jù)或命令，可作為查詢或中斷。當(dāng)CPU寫入數(shù)據(jù)到8251，TxRDY=0，受TxEN，CTS控制。zTxE：發(fā)送器空，發(fā)送器的并/串轉(zhuǎn)換器為空，TxE=1。同步時，來不及裝入新字符TxE=1，自動裝入SYN(同步字符)。zTxC：發(fā)送時鐘，同RxC。微機原理及接口技術(shù)z5.5.調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器(Modem)(Modem)z 用于實現(xiàn)與調(diào)制解調(diào)器(Modem)連接。zD

13、TR：Data Terminal Ready 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好。zDSR：Data Set Ready 數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好。zRTS：Request To Send 請求發(fā)送，請求Modem zCTS：Clear To Send 允許發(fā)送，允許8251發(fā)送返回微機原理及接口技術(shù)z 選擇同步或異步方式，波特率，字符格式。z1. 裝方式選擇指令裝方式選擇指令波特率系數(shù)00: 同步01: 異步110: 異步1611: 異步64字符長度 00: 5位 01: 6位 10: 7位 11: 8位 奇偶校驗0:無01:奇校 11:偶校 (1)同步(D1D0=00)0:內(nèi)同步1:外同步 0:雙SYN1:單SYN(2

14、)異步(D1D000)00: 停止位不定01: 1個停止位10: 1.5個停止位11: 2個停止位說明：同步方式后緊跟送同步字符SYN51微機原理及接口技術(shù)2.裝命令指令裝命令指令z 異步方式選擇指令或同步方式送了同步字符后，按順序送命令指令。發(fā)送開關(guān)1: 允許0: 禁止數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好1:DTR=0接收開關(guān)1: 允許0: 禁止送中止字符1:TxD=0 0:正常出錯復(fù)位請求發(fā)送1:RTS=0 1:內(nèi)部復(fù)位返回送方式指令 外部搜索1:搜索SYN 微機原理及接口技術(shù)3. 8251初始化流程圖初始化流程圖z初始化往控制寄存器要送： z(1)異步方式z 方式選擇指令z 命令指令z(2) 同步方式z 方式

15、選擇指令z 同步字符z 命令指令微機原理及接口技術(shù)4.狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器z 讀8251狀態(tài)，C/D=1。 發(fā)送準(zhǔn)備好 接收準(zhǔn)備好發(fā)送開關(guān)奇偶錯溢出錯，移位寄存器接收字節(jié)送接收數(shù)據(jù)緩沖器，但CPU沒有取走前一個數(shù)據(jù)。幀出錯，缺停止位同步檢出 數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好PE、OE、FE出錯標(biāo)志不禁止8251工作，由命令指令的ER位復(fù)位返回微機原理及接口技術(shù)z 兩臺微機之間進行雙機串行通信，A機發(fā)送，B機接收，采用異步方式，字符長度為8位，2個停止位，波特率因子為64，無校驗，波特率為4800。CPU與8251之間采用查詢方式。端口地址為308H309H。微機原理及接口技術(shù)z1. 硬件設(shè)計硬件設(shè)計三線連接電平

16、轉(zhuǎn)換波特率發(fā)生器時鐘=644800=307200微機原理及接口技術(shù)z1.方式控制字方式控制字z 異步64，數(shù)據(jù)8位，無校驗，停止位2位。z 11001111 CFHz 2. 命令指令命令指令z 允許發(fā)送，請求發(fā)送，出錯復(fù)位。z 00110111 37Hz 允許接收，出錯復(fù)位。z 00010100 14H微機原理及接口技術(shù)z 3.發(fā)送程序發(fā)送程序START：MOV DX，309H MOV AL，0CFH OUT DX，AL MOV AL，37H OUT DX，AL MOV CX，2DH MOV SI，300H309H控制口方式選擇指令命令指令字節(jié)數(shù)，發(fā)送區(qū)首地址微機原理及接口技術(shù) L1： MOV

17、 DX，309H IN AL，DX TEST AL，38H JNZ ERR AND AL，01H JZ L1 MOV DX，308H MOV AL，SI OUT DX，AL INC SI LOOP L1輸入狀態(tài)有錯轉(zhuǎn)ERR發(fā)送未準(zhǔn)備好等待發(fā)送一個數(shù)據(jù)微機原理及接口技術(shù)z 4. 接收程序接收程序BEGIN：MOV DX，309H MOV AL，0CFH OUT DX，AL MOV AL，14H OUT DX，AL MOV CX，2DH MOV DI，400H309H控制口方式選擇指令命令指令字節(jié)數(shù)，接收區(qū)首地址微機原理及接口技術(shù) L2： MOV DX，309H IN AL，DX TEST AL，

18、38H JNZ ERR AND AL，02H JZ L2 MOV DX，308H IN AL，DX MOV DI，AL INC DI LOOP L2輸入狀態(tài)有錯轉(zhuǎn)ERR未準(zhǔn)備好接收等待接收一個數(shù)據(jù)52微機原理及接口技術(shù)第四節(jié)第四節(jié) 接口接口綜合綜合舉例舉例z 8251工作于異步X16，波特率9600，數(shù)據(jù)8 位，偶校驗，停止位1位，TxC，RxC用8253計數(shù)器1產(chǎn)生，CLK1=1.8432MHz。微機原理及接口技術(shù)z(2) TxC RxC頻率=169600=153.6KHzz 8253計數(shù)器1初值=1.8432M/153.6K=12 z(3) 8253計數(shù)器1工作于方式3(方波發(fā)生器)z 0

19、 1 0 1 0 1 1 1 57Hz 計數(shù)器1 只寫低8位 方式3 BCDz(4) 8251異步X16，數(shù)據(jù)8 位， 偶校驗，停止位1位。z 0 1 1 1 1 1 1 0 7EHz 停止位 偶校驗 數(shù)據(jù)8位 異步X16z(5) 8251命令指令z 0 0 1 1 0 0 0 1 31Hz RTS ER TxEN (1) 地址譯碼 A7A6A58253 0 1 0 40H43H 8251 1 0 0 80H81H 153.6KHz 初值=12H 初值=12H方式字:57H 方式選擇7EH方式選擇7EH命令指令31H微機原理及接口技術(shù)z初始化程序初始化程序z MOV AL，57H OUT 43

20、H，AL MOV AL，12H OUT 41H，AL MOV AL，7EH OUT 81H，AL MOV AL，31H OUT 81H，AL 8253方式字和初值 8251方式選擇和命令指令微機原理及接口技術(shù)z 8255 B口工作于方式1選通輸入，PC2為STBB，PC0為INTRB，A口工作于方式0簡單輸出口。z 8255的INTRB接8259的IR7，每當(dāng)STBB發(fā)出選通，數(shù)據(jù)輸入8255 B口，產(chǎn)生中斷請求信號INTRB，由8259向CPU發(fā)出中斷請求。微機原理及接口技術(shù)z(2) 8255 B口選通輸入，A口簡單輸出z 1 0 0 0 0 1 1 0 86Hz PA方式0 PA出 PB 入z(3) 8255 B口允許中斷，PC2=1，05Hz(4) 8259z ICW1 0 0 0 1 0 0 1 1 13Hz 邊沿 單片 要ICW4z ICW2 0 0 0 0 1 0 0 0 08Hz ICW4 0 0 0 0 1 1 0 1 0DHz 嵌套 緩沖 主 結(jié)束 86/88z OCW1屏蔽字 0 1 1 1 1 1 1 1 (1) 地址譯碼 A7A6