微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)第九章

1、第九章第九章 串行通信串行通信n串行通信基礎(chǔ)串行通信基礎(chǔ)n 可編程串行接口芯片可編程串行接口芯片82518251A A 1 1串行通信的概念及特點(diǎn)串行通信的概念及特點(diǎn) 串行通信就是數(shù)據(jù)在一根傳輸線(xiàn)上一位一位的按串行通信就是數(shù)據(jù)在一根傳輸線(xiàn)上一位一位的按順序傳送的通信方式。串行通信時(shí)，所有的數(shù)據(jù)、順序傳送的通信方式。串行通信時(shí)，所有的數(shù)據(jù)、狀態(tài)、控制信息都是在這一根傳輸線(xiàn)上傳送的。這狀態(tài)、控制信息都是在這一根傳輸線(xiàn)上傳送的。這樣，在通信時(shí)所連接的物理線(xiàn)路最少，也最經(jīng)濟(jì)，樣，在通信時(shí)所連接的物理線(xiàn)路最少，也最經(jīng)濟(jì)，因而特別適合遠(yuǎn)距離的信息傳輸。因而特別適合遠(yuǎn)距離的信息傳輸。n 由于串行通信時(shí)，所有

2、的數(shù)據(jù)、狀態(tài)、控制由于串行通信時(shí)，所有的數(shù)據(jù)、狀態(tài)、控制信息都是在一根傳輸線(xiàn)上傳送的，就需一系列的約信息都是在一根傳輸線(xiàn)上傳送的，就需一系列的約定來(lái)識(shí)別信息流中各種信號(hào)。定來(lái)識(shí)別信息流中各種信號(hào)。n 信息格式有同步和異步之分，故有同步和異信息格式有同步和異步之分，故有同步和異步兩種通信方式。步兩種通信方式。n 通信中的信息邏輯電平與通信中的信息邏輯電平與TTLTTL不兼容，故需邏不兼容，故需邏輯電平轉(zhuǎn)換。輯電平轉(zhuǎn)換。n 利用現(xiàn)成的通信信道，配適當(dāng)?shù)耐ㄐ沤涌冢矛F(xiàn)成的通信信道，配適當(dāng)?shù)耐ㄐ沤涌冢憧稍谌魏蝺牲c(diǎn)實(shí)現(xiàn)串行通信。便可在任何兩點(diǎn)實(shí)現(xiàn)串行通信。 2 2串行通信的一些基本術(shù)語(yǔ)串行通信的一些

3、基本術(shù)語(yǔ)（1）串行通信的信號(hào)傳輸方式：基波傳送和載波傳送。）串行通信的信號(hào)傳輸方式：基波傳送和載波傳送。（2）數(shù)據(jù)傳輸速率與傳輸距離：數(shù)據(jù)傳輸率指每秒傳）數(shù)據(jù)傳輸速率與傳輸距離：數(shù)據(jù)傳輸率指每秒傳輸多少位，在計(jì)算機(jī)中其含義與波特率一致。常用的標(biāo)輸多少位，在計(jì)算機(jī)中其含義與波特率一致。常用的標(biāo)準(zhǔn)波特率有準(zhǔn)波特率有110，300，600，1200，2400，4800，9600，19200。CRT：9600，點(diǎn)陣打印機(jī)：點(diǎn)陣打印機(jī)：2400。（3）串行通信的線(xiàn)路傳輸方式：?jiǎn)喂?、雙工、半雙工。）串行通信的線(xiàn)路傳輸方式：?jiǎn)喂?、雙工、半雙工。（4）同步通信和異步通信：異步通信是以字符為數(shù)據(jù)）同步通信和異步

4、通信：異步通信是以字符為數(shù)據(jù)傳輸單位，且發(fā)送方傳輸字符的間隔是不定的，它利用傳輸單位，且發(fā)送方傳輸字符的間隔是不定的，它利用起始位使收發(fā)雙方同步，以停止位結(jié)束；同步通信將許起始位使收發(fā)雙方同步，以停止位結(jié)束；同步通信將許多字符按一定的格式組成一個(gè)信息幀進(jìn)行發(fā)送，使用同多字符按一定的格式組成一個(gè)信息幀進(jìn)行發(fā)送，使用同一時(shí)鐘作為收發(fā)雙方的同步信號(hào)。（如下圖所示）。一時(shí)鐘作為收發(fā)雙方的同步信號(hào)。（如下圖所示）。l mark/space串行數(shù)據(jù)格式串行數(shù)據(jù)格式 單工、雙工、半雙工連接示意圖單工、雙工、半雙工連接示意圖l 異步通信信息格式異步通信信息格式同步信息數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n校驗(yàn)1校驗(yàn)2同步信息l

5、同步通信信息格式3 3串行接口標(biāo)準(zhǔn)串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232CRS-232C（1 1）電氣特性：對(duì)數(shù)據(jù)，邏輯）電氣特性：對(duì)數(shù)據(jù)，邏輯“1”“1”的的電平低于電平低于-3-3V V，邏輯邏輯“0”“0”的電平高于的電平高于+3+3V V；對(duì)控制信號(hào)，接通狀態(tài)的電平高于對(duì)控制信號(hào)，接通狀態(tài)的電平高于+3+3V V，斷開(kāi)狀態(tài)的電平低于斷開(kāi)狀態(tài)的電平低于-3-3V V。（2 2）機(jī)械特性：機(jī)械特性：RS-232CRS-232C采用采用DB-25DB-25型型2525針連接器（如圖所示）。針連接器（如圖所示）。（3 3）RS-232CRS-232C的接口信號(hào)：設(shè)備狀態(tài)信的接口信號(hào)：設(shè)備狀態(tài)信號(hào)線(xiàn)、送控制信

6、號(hào)線(xiàn)號(hào)線(xiàn)、送控制信號(hào)線(xiàn) 、接收控制線(xiàn)、數(shù)、接收控制線(xiàn)、數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線(xiàn)據(jù)發(fā)送與接收線(xiàn)13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14lDB-25型連接器l表表 RS-232連接器信號(hào)連接器信號(hào)返回本節(jié)返回本節(jié)二、可編程串行接口芯片二、可編程串行接口芯片82518251A A1 1基本性能基本性能INTEL 8251A的主要功能有：的主要功能有：1）8251A支持異步通信規(guī)程和面向字符的同步通信規(guī)支持異步通信規(guī)程和面向字符的同步通信規(guī)程，是通用的同步異步接收發(fā)送器程，是通用的同步異步接收發(fā)送器USART。2）825

7、1A通信的數(shù)據(jù)格式可由用戶(hù)編程選擇。通信的數(shù)據(jù)格式可由用戶(hù)編程選擇。3） 8251A提供了提供了EIA RS-232-C規(guī)定的基本控制信號(hào)，規(guī)定的基本控制信號(hào)，但并沒(méi)有提供規(guī)定的全部信號(hào)。且其接口電平為但并沒(méi)有提供規(guī)定的全部信號(hào)。且其接口電平為T(mén)TL電平，與電平，與RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)要求的電平不一致。標(biāo)準(zhǔn)要求的電平不一致。通用的串行接口芯片還有通用的串行接口芯片還有INS8250，MC6850，MC6852，Z80SIO。28251A的編程結(jié)構(gòu)框圖和對(duì)外信號(hào)的編程結(jié)構(gòu)框圖和對(duì)外信號(hào) 8251的結(jié)構(gòu)框圖的結(jié)構(gòu)框圖模式寄存器同步字符寄存器同步字符寄存器控制寄存器接收移位寄存器數(shù)據(jù)輸入輸出緩沖器發(fā)

8、送移位寄存器狀態(tài)寄存器串行輸入RXD串行輸出TXD8251A的對(duì)外信號(hào)的對(duì)外信號(hào)1、8251A與與CPU的連接信號(hào)：的連接信號(hào)： 片選信號(hào)CS，由CPU的地址信號(hào)通過(guò)譯碼產(chǎn)生，低電平有效。 數(shù)據(jù)信號(hào)D0D7，與CPU的低八位總線(xiàn)相連。 讀/寫(xiě)控制信號(hào) RD，WR，C/D，與CPU的讀，寫(xiě)，A1信號(hào)相連，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)8251的數(shù)據(jù)，狀態(tài)，命令的讀/寫(xiě)操作。 收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào)TXRDY，TXE，RXRDY，SYNDET。2、8251A與外設(shè)的連接信號(hào)：與外設(shè)的連接信號(hào)： 收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào)DTR與DSR；RTS與CTS。這兩組聯(lián)絡(luò)信號(hào)中，CTS必須為低電平，才能完成正常的發(fā)送任務(wù)。 數(shù)據(jù)信號(hào) 發(fā)送端TXD，接

9、收端RXD。 除此之外，還有電源，地，和3個(gè)時(shí)鐘端：CLK，RXC，TXC。8251A的基本工作原理的基本工作原理1.串行接口的基本任務(wù)串行接口的基本任務(wù)1)進(jìn)行串進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)換2)實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)格式化實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)格式化3)可靠性校驗(yàn)可靠性校驗(yàn)4)實(shí)現(xiàn)接口與調(diào)制解調(diào)器的聯(lián)絡(luò)控制實(shí)現(xiàn)接口與調(diào)制解調(diào)器的聯(lián)絡(luò)控制2.8251A的工作過(guò)程的工作過(guò)程1)異步接收方式異步接收方式: 檢測(cè)起始位檢測(cè)起始位-采樣采樣-移位移位-奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)-去掉停止位變成并行數(shù)據(jù)后送數(shù)據(jù)輸入寄存去掉停止位變成并行數(shù)據(jù)后送數(shù)據(jù)輸入寄存器器-發(fā)發(fā)RXRDY給給CPU-CPU取數(shù)。取數(shù)。2 2）異步發(fā)送方式）異步發(fā)送方式

10、當(dāng)程序置當(dāng)程序置TXENTXEN有效且有效且CTSCTS為有效低電平為有效低電平后方可發(fā)送后方可發(fā)送. .發(fā)送時(shí)發(fā)送時(shí), ,發(fā)送器為每個(gè)字符自動(dòng)發(fā)送器為每個(gè)字符自動(dòng)加一位起始位加一位起始位, ,并安程序設(shè)置要求加奇并安程序設(shè)置要求加奇/ /偶校偶校驗(yàn)位驗(yàn)位, ,停止位停止位, ,在發(fā)送時(shí)鐘的下降沿經(jīng)移位寄在發(fā)送時(shí)鐘的下降沿經(jīng)移位寄存器從存器從TXDTXD線(xiàn)發(fā)出線(xiàn)發(fā)出. .3）同步接收方式同步接收方式 在同步接收方式下，在同步接收方式下，82518251A A先搜索同步字符，先搜索同步字符，完成同步后，接收器和發(fā)送器間開(kāi)始數(shù)鋸的完成同步后，接收器和發(fā)送器間開(kāi)始數(shù)鋸的同部傳輸，接收器利用時(shí)鐘信號(hào)對(duì)

11、同部傳輸，接收器利用時(shí)鐘信號(hào)對(duì)RDXRDX采樣，采樣，并把收到的數(shù)據(jù)送移位寄存器，每當(dāng)數(shù)據(jù)位并把收到的數(shù)據(jù)送移位寄存器，每當(dāng)數(shù)據(jù)位達(dá)到一個(gè)字符時(shí)，就將其送數(shù)據(jù)輸入緩沖器，達(dá)到一個(gè)字符時(shí)，就將其送數(shù)據(jù)輸入緩沖器，并在并在RXRDYRXRDY上發(fā)一個(gè)信號(hào)，表示收到一個(gè)字符，上發(fā)一個(gè)信號(hào)，表示收到一個(gè)字符，等等CPUCPU來(lái)讀取。來(lái)讀取。4 4）同步發(fā)送方式）同步發(fā)送方式 在程序置在程序置TXENTXEN有效且有效且CTSCTS為有效低電平后為有效低電平后方可發(fā)送方可發(fā)送. .發(fā)送時(shí)發(fā)送時(shí), ,發(fā)送器根據(jù)編程要求發(fā)送發(fā)送器根據(jù)編程要求發(fā)送一個(gè)或兩個(gè)同步字符，然后發(fā)送數(shù)據(jù)塊一個(gè)或兩個(gè)同步字符，然后發(fā)送

12、數(shù)據(jù)塊4。8251編程編程1）8251A的初始化芯片復(fù)位后，第一次寫(xiě)入到奇地址的是模式字；如模式字中規(guī)定其為同步方式，那接著寫(xiě)入到奇地址的是一到兩個(gè)同步字符。只要不是復(fù)位命令，則寫(xiě)入奇地址的是控制命令，寫(xiě)入偶地址的是要送的數(shù)據(jù)。模式字格式：X0 內(nèi)同步 00 不用 X0無(wú)校驗(yàn) 00 5位 01 系數(shù)1X1外同步 01 1位 01 奇校驗(yàn) 01 6位 10 系數(shù)160X雙同步 10 1.5位 11 偶校驗(yàn) 10 7位 11 系數(shù)64 1X單同步 11 2位 11 8位 00 同步方式S2S1EPPENL2L1B2B1控制寄存器格式控制寄存器格式 外外 內(nèi)內(nèi) 發(fā)發(fā) 錯(cuò)錯(cuò) 發(fā)發(fā) 允允 數(shù)數(shù) 允允 部

13、部 部部 送送 誤誤 送送 許許 據(jù)據(jù) 許許 搜搜 復(fù)復(fù) 請(qǐng)請(qǐng) 標(biāo)標(biāo) 中中 接接 準(zhǔn)準(zhǔn) 發(fā)發(fā) 索索 位位 求求 志志 止止 收收 備備 送送 方方 標(biāo)標(biāo) 位位 字字 就就 式式 志志 符符 緒緒EHTRRTSERSBRKRXEDTRTXEN狀態(tài)寄存器格式狀態(tài)寄存器格式DSR數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好SYN同步檢測(cè)FE格式錯(cuò)OE覆蓋錯(cuò)PE奇偶錯(cuò)TXE發(fā)送器空RXR接受準(zhǔn)備好TXR發(fā)送準(zhǔn)備好2)8251A編程舉例編程舉例 異步模式下的初始化程序：異步模式下的初始化程序：假設(shè)控制口地址為42H，模式字為：7位數(shù)、一位偶校驗(yàn)位、2個(gè)停止位、波特率因子16?？刂谱譃?7H（清除出錯(cuò)標(biāo)志、允許發(fā)送和接受，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好信號(hào)有效）。 MOV AL，0FAH OUT 42H，AL MOV AL，37H