串行接口和DMA接口

第10章串行接口和DMA接口

10.1串行通信的基本概念串行通信定義

所謂串行通信就是一條信息的各位數(shù)據(jù)位在一個(gè)信道上按照固定的時(shí)間長(zhǎng)度被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串行通訊。D0D1D2D3D4D5D6D7t串行通信的信息傳送速度低慢，信息率低，但串行通信的成本低，適合遠(yuǎn)距離傳輸。串行通信的數(shù)據(jù)傳送方式單工：接收方有接收器，發(fā)送方有發(fā)送器，數(shù)據(jù)只能一條信道單向傳送全雙工：接收方和發(fā)送方各有一組發(fā)送器和接收器，數(shù)據(jù)在兩條獨(dú)立的信道上同時(shí)進(jìn)行雙向傳送半雙工：接收方和發(fā)送方各有一組發(fā)送器和接收器，數(shù)據(jù)在一條共享的信道上分時(shí)進(jìn)行雙向傳送發(fā)送器接收器A站B站信號(hào)地單工發(fā)送器接收器接收器發(fā)送器A站B站信號(hào)地全雙工發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器A站B站信號(hào)地半雙工串行通信的過程串口電話線調(diào)制解調(diào)器計(jì)算機(jī)串行通訊控制器調(diào)制解調(diào)器計(jì)算機(jī)串行通訊控制器串口將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行數(shù)據(jù)，聯(lián)絡(luò)CPU和調(diào)制解調(diào)器的通信為調(diào)制解調(diào)器和串行通信控制器之間提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，規(guī)定連線的含義。將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)為調(diào)制解調(diào)器和串行通信控制器之間提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，規(guī)定連線的含義。將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)，聯(lián)絡(luò)CPU和調(diào)制解調(diào)器的通信串行通信相關(guān)概念波特率：每秒傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)標(biāo)準(zhǔn)波特率：1103006001200180024004800960019200發(fā)送方發(fā)送1個(gè)比特位所用的時(shí)間長(zhǎng)度稱為發(fā)送時(shí)鐘。接受方接受1個(gè)比特位所用的時(shí)間長(zhǎng)度稱為接收時(shí)鐘。起始位發(fā)送的數(shù)據(jù)101001…

…接收的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)鐘接收時(shí)鐘注意：串行通信中傳送距離隨著傳送速率的增加而減少。波特率因子：收發(fā)時(shí)鐘倍頻于波特率的倍數(shù)稱為波特率因子波特率因子可以是1，16，32，64。例如：如果波特率是300，波特率因子是16，則發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘的頻率是4800，接收時(shí)鐘16倍頻于波特率100接收時(shí)鐘接收的數(shù)據(jù)8個(gè)起始位中心16個(gè)位采樣16個(gè)位采樣檢測(cè)到起始位異步通信協(xié)議：數(shù)據(jù)以單個(gè)字符為單位在信道上傳輸，兩個(gè)字符之間的傳輸間隔是任意的，所以每個(gè)字符的前后要加上一些特殊的數(shù)位作為分割位。串行通信的工作方式空閑位停止位1,1.5或2位奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)位(5～8位)起始位不限有/無(wú)(先低后高位)1位0/101110/10/10/1…0/10/10LSBMSB第n個(gè)字符第n+1個(gè)字符起始位:1位,低電平，表示一個(gè)字符開始傳遞數(shù)據(jù)位:5～8位,先低位后高位校驗(yàn)位:1位/0位,奇偶校驗(yàn)停止位:1位、1.5位或2位,高電平，表示字符傳遞結(jié)束異步傳輸?shù)膸袷浇邮諘r(shí)鐘發(fā)送時(shí)鐘1起始位0發(fā)送的數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)鐘16倍頻于波特率接收的數(shù)據(jù)采用異步通信時(shí)，接收方總是在每個(gè)字符的起始位開始的時(shí)候進(jìn)行一次時(shí)鐘的重新定位，因此當(dāng)收發(fā)時(shí)鐘的偏差不大時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生采樣錯(cuò)誤，但是異步通信的無(wú)用比特位的比重很大。所以異步通信的特點(diǎn)是不要求雙方時(shí)鐘完全一致，但傳輸率比較低。同步通信協(xié)議：數(shù)據(jù)以字符組為單位的在信道上傳輸，發(fā)送方在傳送的字符組前要加上同步字符，接受方以同步字符作為接收的標(biāo)志。發(fā)送方接收方同步字符同步字符字符字符字符…

…在同步傳輸中，由于收發(fā)雙方一次可以傳遞數(shù)據(jù)單位是一個(gè)字符組，這就要求接收方要經(jīng)過多次采樣來接收數(shù)據(jù)，所以要求雙方時(shí)鐘完全一致，但是同步傳輸無(wú)用的信息量較少，所以傳送的效率高。因此同步通信的特點(diǎn)是發(fā)送率高，但發(fā)送雙方要求嚴(yán)格的相同時(shí)鐘周期。SYNSYNSOHTITLESTX正文ETX/ETBBCC幀信息各部分的含義：

SYN:同步字段,單同步加1個(gè),雙同步加2個(gè)。

SOH:序始字段,它表示標(biāo)題的開始，標(biāo)題中一般包括源地址、目標(biāo)地址和路由指示等信息。

TITLE:標(biāo)題字段，包括用戶自定義的附加信息。

STX:文始字段,標(biāo)示正文傳送的開始。

ETX/ETB：文終/組終字段，如果將正文分成很多個(gè)數(shù)據(jù)塊在不同的幀中傳送，每一個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)塊后面用組終字符，最后一個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)塊后面用文終字符。

BCC：效驗(yàn)位字段，奇偶校驗(yàn)或CRC校驗(yàn)同步傳輸?shù)男畔袷酱型ㄓ嵔涌跇?biāo)準(zhǔn)RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)RS-422A接口標(biāo)準(zhǔn)RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)

RS-232C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在在微機(jī)中廣泛的使用，它為數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(計(jì)算機(jī))和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE(調(diào)制解調(diào)器)的連接提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接口。對(duì)于RS-232C接口我們從它的機(jī)械特性，電氣特性和功能特性三個(gè)方面介紹它。RS-232C接口的機(jī)械特性9針接口25針接口RS-232C接口的電氣特性

RS-232-C采用負(fù)邏輯規(guī)定邏輯電平，信號(hào)電平與通常的TTL電平不一致，規(guī)定-5~-15V表示1，+5~+15V表示0，所以需要在接收端和發(fā)送端進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)化。信號(hào)地+12V+5V-12V接收器發(fā)送器RS-232C電平TTL電平TTL電平MC1488MC1489MC1488和MC1489電平轉(zhuǎn)換器RS-232C接口的功能特性（信號(hào)線的定義）TxD:發(fā)送數(shù)據(jù),DTEDCERxD:接收數(shù)據(jù),DTEDCEDTR:DTE準(zhǔn)備好,DTEDCEDSR:DCE準(zhǔn)備好,DTEDCERTS:請(qǐng)求發(fā)送,DTEDCECTS:允許發(fā)送,DTEDCERI:振鈴指示,DTEDCECD:載波檢測(cè),DTEDCESG:信號(hào)地DTE：數(shù)據(jù)終端設(shè)備（計(jì)算機(jī)）DCE：數(shù)據(jù)通信設(shè)備（調(diào)制解調(diào)器）10.2可編程串行接口控制器8251AIntel8251A是為Intel微處理器設(shè)計(jì)的可編程串行通信接口，是通用同步/異步接收發(fā)送器。通過編程，可工作在全雙工的串行通信的同步方式或異步方式下。在異步方式傳送時(shí)，可用5～8位表示字符，用1位作為奇/偶校驗(yàn)，能自動(dòng)為每個(gè)數(shù)據(jù)增加1個(gè)啟動(dòng)位，增加1個(gè)、1.5個(gè)或2個(gè)停止位，波特率為0～19.2K。在同步方式傳送時(shí)，可用5～8位表示字符，自動(dòng)插入同步字符，內(nèi)部能自動(dòng)檢測(cè)同步字符，波特率為0～64K。D2D3RXDGNDD4D5D6D7TXCWRCSC/DRDRXRDYD1D0VCC

RXCDTRRTSDSRRESETCLKTXDTXECTSSYNDETTXRDY123456789101112131428272625242322212019181716158251A8251A的引腳連接8251A與CPU的連接信號(hào)內(nèi)部寄存器訪問控制信號(hào)，由于8251A只有8位數(shù)據(jù)線，將地址總線的A0接入8251A的C/D端，用來區(qū)分8251A的內(nèi)部寄存器。發(fā)送緩沖器準(zhǔn)備好信號(hào)，8251A發(fā)送該信號(hào)給CPU表明發(fā)送緩沖區(qū)空，可以接收新字符。當(dāng)CPU接到該信號(hào)后，就向8251A傳送一個(gè)新字符。并-串轉(zhuǎn)化器空信號(hào)，8251A發(fā)送該信號(hào)給CPU，表明并-串轉(zhuǎn)化器空，指示了一個(gè)發(fā)送字符過程的完成。接收緩沖器準(zhǔn)備好信號(hào)，該信號(hào)表明8251A已從外設(shè)接到一個(gè)字符，接收緩沖區(qū)滿。當(dāng)CPU接到該信號(hào)后，就從8251A取走一個(gè)字符。該信號(hào)僅用在同步傳輸下。作為輸出時(shí)，8251A工作于內(nèi)同步方式，當(dāng)8251A檢測(cè)到所要求的同步字符后，該信號(hào)變?yōu)橛行щ娖剑絺鬏旈_始；作為輸入時(shí)，8251A工作于外同步方式，從該引腿引入的正跳變，使8251A進(jìn)入同步傳輸。8251A的引腳連接8251A與外設(shè)的連接信號(hào)8251A和調(diào)試解調(diào)器的收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào)發(fā)送器數(shù)據(jù)信號(hào)端用來輸出數(shù)據(jù)接收器數(shù)據(jù)信號(hào)端用來輸入數(shù)據(jù)接收時(shí)鐘發(fā)送時(shí)鐘8251A的編程結(jié)構(gòu)指示傳輸過程中的某個(gè)錯(cuò)誤或者當(dāng)前的傳輸狀態(tài)決定接口的工作方式將輸入線上的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)。接收移位寄存器的并行數(shù)據(jù)隨時(shí)通過數(shù)據(jù)總線送至CPU接收數(shù)據(jù)總線的并行數(shù)據(jù)隨時(shí)送至移位寄存器。將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行數(shù)據(jù)通過輸出線送出。決定接口工作方式是同步傳輸還是異步傳輸，以及數(shù)據(jù)幀格式。在同步方式下，接收并存儲(chǔ)同步字符。8251A的端口地址在微機(jī)系統(tǒng)中，地址總線的A0端接入8251A的C/D端，當(dāng)A0為0時(shí)訪問的是偶地址端口，當(dāng)A0為1時(shí)訪問的是奇地址端口，即通過C/D端為0或者1來區(qū)分內(nèi)部寄存器。模式寄存器對(duì)應(yīng)奇地址單元，即C/D端為1同步字符寄存器對(duì)應(yīng)奇地址單元，即C/D端為1控制寄存器對(duì)應(yīng)對(duì)于奇地址單元，即C/D端為1狀態(tài)寄存器對(duì)應(yīng)對(duì)于奇地址單元，即C/D端為1數(shù)據(jù)輸入緩沖器對(duì)應(yīng)偶地址單元，即C/D端為0數(shù)據(jù)輸出緩沖器對(duì)應(yīng)偶地址單元，即C/D端為0如何用2個(gè)端口地址區(qū)分7個(gè)寄存器呢？8251A的初始化8251A初始化的約定：芯片復(fù)位后，第一次奇地址寫入的值作為模式字送模式寄存器。

若模式字規(guī)定8251A為同步傳輸模式，接著往奇地址端口輸出的字節(jié)為同步字符。此后除復(fù)位命令，往奇地址寫入的值將送到控制寄存器，從奇地址讀出的是狀態(tài)寄存器；

往偶地址端口寫入的值送數(shù)據(jù)輸出寄存器，從偶地址讀出數(shù)據(jù)輸入寄存器的值。

模式寄存器由于8251A可以工作在同步方式下，也可以工作在異步方式下，模式寄存器有兩種格式，當(dāng)模式寄存器的最低兩位為0時(shí)，8251A工作于同步模式，該寄存器為同步模式寄存器。

SCSESDEPPENL2L1000–內(nèi)同步1–外同步數(shù)據(jù)位的位數(shù)00–5位01–6位10–7位11–8位同步模式0–無(wú)效驗(yàn)位1–有效驗(yàn)位0–奇效驗(yàn)1–偶效驗(yàn)0–2個(gè)同步字符1–1個(gè)同步字符1C/D當(dāng)模式寄存器的最低兩位不全為0時(shí)，8251A工作于異步模式，該寄存器為異步模式寄存器。

1C/DS2S1EPPENL2L1B2B1停止位的數(shù)目：00–無(wú)意義01–1個(gè)停止位10–1.5個(gè)停止位11–2個(gè)停止位數(shù)據(jù)位的位數(shù)00–5位01–6位10–7位11–8位00-同步模式01-波特率因子110-波特率因子1611-波特率因子640–無(wú)效驗(yàn)位1–有效驗(yàn)位0–奇效驗(yàn)1–偶效驗(yàn)控制寄存器EHIRRTSERSBRKRXENDTRTXEN8251A芯片復(fù)位后，向奇地址端口寫完模式寄存器和同步字符后（如果是同步方式），以后除了復(fù)位命令外，寫入奇地址端口的值作為控制字送控制寄存器。1C/D發(fā)送允許使DTR引腿為低電平接收允許使TXD引腿為低電平，停止發(fā)送使?fàn)顟B(tài)寄存器的出錯(cuò)標(biāo)志復(fù)位使RTS引腿為低電平進(jìn)行內(nèi)部復(fù)位搜索同步字符異步模式下的初始化程序舉例：例：設(shè)8251A的端口地址是51H和52H，采用異步通信方式，7位數(shù)據(jù)位，2個(gè)停止位，偶效驗(yàn)方式，波特率因子為16，寫出初始化8251A的程序段。MOVAL，0FAHOUT51H，AL設(shè)置模式寄存器111110102位停止位，偶效驗(yàn)，7位數(shù)據(jù)位，波特率因子16MOVAL，37HOUT51H，AL設(shè)置控制寄存器00110111請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)RTS有效，清除狀態(tài)寄存器的出錯(cuò)標(biāo)志，接收啟動(dòng)，數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好信號(hào)DTR有效，發(fā)送啟動(dòng)。同步模式下的初始化程序舉例：例：設(shè)8251A的端口地址是51H和52H，內(nèi)同步通信方式，同步字符的數(shù)目為2個(gè)，均為16H，7位數(shù)據(jù)位，偶效驗(yàn)，寫出初始化8251A的程序段。MOVAL，38HOUT51H，AL設(shè)置模式寄存器001110002個(gè)同步字符，采用內(nèi)同步方式，偶效驗(yàn)，7位數(shù)據(jù)位。MOVAL，0B7HOUT51H，AL設(shè)置控制寄存器10110111搜索同步字符，請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)RTS有效，清除狀態(tài)寄存器的出錯(cuò)標(biāo)志，接收啟動(dòng)，數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好信號(hào)DTR有效，發(fā)送啟動(dòng)。MOVAL，16HOUT51H，ALOUT51H，AL兩個(gè)同步字符均為16H例：設(shè)8251A的端口地址是51H和52H，使8251A內(nèi)部復(fù)位，并且允許接收，又允許發(fā)送，則程序段為：…………MOVDX，51HMOVAL,00HOUTDX，AL；控制字，停止通信MOVAL，40HOUTDX,AL；控制字，置D6=1，使內(nèi)部復(fù)位MOVAL，0DEHOUTDX，AL；模式字，復(fù)位后首次訪問奇地址MOVAL，05H；控制字，置D0、D3=1，允許接收和發(fā)送OUTDX，AL

…………狀態(tài)寄存器8251A芯片復(fù)位后，向奇地址端口寫完模式寄存器和同步字符后（如果是同步方式），以后除了復(fù)位命令外，從奇地址端口讀出的值是狀態(tài)寄存器。1C/DDSRSYNDETFEOEPETXERXRDYTXRDY數(shù)據(jù)輸出緩沖器準(zhǔn)備好輸出移位寄存器為空指示奇偶效驗(yàn)錯(cuò)誤指示覆蓋錯(cuò)誤與SYNDET引腿電平相同指示DSR引腿為低電平數(shù)據(jù)輸入緩沖器準(zhǔn)備好指示幀格式錯(cuò)誤DSRSYNDETFEOEPETXERXRDYTXRDY狀態(tài)寄存器的TXRDY=1指示出數(shù)據(jù)輸出緩沖器準(zhǔn)備好，即輸出緩沖器為空，CPU可以向8251A發(fā)送數(shù)據(jù)；狀態(tài)寄存器的RXRDY=1指示出數(shù)據(jù)輸入緩沖器準(zhǔn)備好，即輸入緩沖器滿，CPU可以從8251A讀取數(shù)據(jù)；這兩個(gè)狀態(tài)位可以在程序設(shè)計(jì)時(shí)加以利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)8251A數(shù)據(jù)發(fā)送過程和接收過程的控制。DSRSYNDETFEOEPETXERXRDYTXRDY狀態(tài)寄存器的PE、OE、FE位為1時(shí)分別指示出傳輸過程中的三種錯(cuò)誤，在程序設(shè)計(jì)時(shí)可以加以利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過程中數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的測(cè)試。系統(tǒng)復(fù)位送模式字送同步字符1同步模式？NY要同步字符2？送同步字符2YN送控制字內(nèi)部復(fù)位？YN讀狀態(tài)字N傳送數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束？NN能傳輸嗎？Y傳輸出錯(cuò)？Y結(jié)束Y利用狀態(tài)字進(jìn)行編程的舉例：下面的程序段先對(duì)8251A初始化，然后對(duì)狀態(tài)寄存器的狀態(tài)位進(jìn)行測(cè)試，本程序通過8251A接收80個(gè)字符。規(guī)定8251A的端口地址是51H，52H。即控制寄存器和狀態(tài)寄存器端口地址為51H，數(shù)據(jù)輸入寄存器和數(shù)據(jù)輸出寄存器的端口地址為52H。字符輸入后，放在BUFFER標(biāo)號(hào)所指的內(nèi)存緩沖區(qū)中。程序的外循環(huán)每次循環(huán)接收一個(gè)字符，共循環(huán)80次；內(nèi)循環(huán)對(duì)狀態(tài)寄存器的RXRDY不斷測(cè)試，看8251A是否從外設(shè)接收到一個(gè)字符，如果接收到就讀入并送內(nèi)存緩沖區(qū)；程序還對(duì)狀態(tài)寄存器的出錯(cuò)指示位進(jìn)行檢測(cè)，如果傳輸過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤就停止并調(diào)用出錯(cuò)處理子程序。出錯(cuò)處理子程序沒有具體給出。MOVAL,0FEH；設(shè)置模式字，異步模式，波特率因子為16OUT51H,AL；8個(gè)數(shù)據(jù)位，2個(gè)停止位，偶校驗(yàn)MOVAL,37HOUT51H,AL；設(shè)置控制字，啟動(dòng)收發(fā)器工作，清除出錯(cuò)位MOVDI,0；變址寄存器初始化MOVCX,80；置循環(huán)次數(shù)，共收取80個(gè)字符BEGIN:INAL，51H；讀取狀態(tài)寄存器TESTAL,02H；測(cè)試RXRDY是否為1JZBEGIN；如果RXRDY為0，則讀狀態(tài)字繼續(xù)測(cè)試INAL,52H；從數(shù)據(jù)輸入寄存器讀取字符

MOVDX,OFFSETBUFFERMOV[DX+DI],AL；將AL中字符送緩沖區(qū)INCDI；修改緩沖區(qū)指針DIINAL,51H；讀取狀態(tài)寄存器TESTAL,38H；測(cè)試出錯(cuò)標(biāo)志位，檢查傳輸有無(wú)錯(cuò)誤

JNZERROR；如果有錯(cuò)，轉(zhuǎn)入出錯(cuò)處理程序LOOPBEGIN；如沒有錯(cuò)，則繼續(xù)循環(huán)接收下1個(gè)字符JMPEXIT；如輸入滿80個(gè)字符，則結(jié)束ERROR:CALLERR_OUT；調(diào)用出錯(cuò)處理程序EXIT:…例：雙機(jī)串口通信CPU8251ATxDRxDSGTxCRxC8251ATxDRxDSGTxCRxCCPU時(shí)鐘時(shí)鐘EIA/TTL變換EIA/TTL變換要求:在甲乙兩臺(tái)微機(jī)之間進(jìn)行串行通信。甲機(jī)發(fā)送，乙機(jī)接收。要求把甲機(jī)上開發(fā)的應(yīng)用程序（其長(zhǎng)度為2DH）傳送到乙機(jī)中去。采用起止式異步方式，字符長(zhǎng)度為8位，2位停止位，波特率因子為64，無(wú)校驗(yàn)，波特率為4800。CPU與8251A之間用查詢方式交換數(shù)據(jù)?？诘刂贩峙涫牵?09H為命令／狀態(tài)口，30AH為數(shù)據(jù)口。由于是近距離傳輸，硬件連接只需TxD、RxD和SG三根線連接就能通信，可以不設(shè)MODEM，同時(shí)是采用查詢I／O方式，故收／發(fā)程序中只需檢查發(fā)／收準(zhǔn)備好的狀態(tài)是否置位，即可收發(fā)1個(gè)字節(jié)。軟件編程:接收和發(fā)送程序分開編寫，每個(gè)程序段中包括8251A初始化，狀態(tài)查詢和輸入／輸出幾部分。發(fā)送程序：（略去STACK和DATA段）CODESEGMENTASSUMECS:CODESENDPROCSTART：MOVDX，309H

MOVAL，00H

OUTDX，AL；控制字，停止通信

MOVAL，40H

OUTDX，AL；控制字，內(nèi)部復(fù)位NOPMOVAL，0CFHOUTDX，AL；模式字（異步，2位停止位，字符長(zhǎng)度；為8位,無(wú)校驗(yàn),波特率因子為64)

MOVAL，31HOUTDX，AL；控制字(RTS、ER、和TxEN均置位）

MOVCX，2DH；傳送字節(jié)數(shù)

MOVSI，300H；發(fā)送區(qū)首址L1：MOVDX，309H

INAL，DX；狀態(tài)字

TESTAL,38H；查出錯(cuò)標(biāo)記位

JNZERR；ERR省略

ANDAL，01H；查狀態(tài)位D0（TxRDY）=1？

JZL1；發(fā)送未準(zhǔn)備好，則等待

MOVDX，30AH；數(shù)據(jù)口

MOVAL,［SI］；從發(fā)送區(qū)取1字節(jié)發(fā)送

OUTDX，AL

INCSI；修改內(nèi)存地址

DECCX；字書數(shù)減1JNZL1；未發(fā)送完，繼續(xù)MOVAX，4CHINT21H；已送完，回DOSSENDENDPCODEENDSENDSTART接收程序：（略去STACK和DATA段）CODESEGMENTASSUMECS:CODERECPROCSTART：MOVDX，309H

MOVAL，00H

OUTDX，AL；控制字，停止通信

MOVAL，40H

OUTDX，AL；控制字，內(nèi)部復(fù)位NOPMOVAL，0CFHOUTDX，AL；模式字（異步，2位停止位，字符長(zhǎng)度；為8位,無(wú)校驗(yàn),波特率因子為64)

MOVAL，16HOUTDX，AL；控制字(ER、RxEN和DTR均置位）

MOVCX，2DH；接收字節(jié)數(shù)

MOVDI，400H；接收區(qū)首址L2：MOVDX，309H

INAL，DX；狀態(tài)字

TESTAL,38H；查出錯(cuò)標(biāo)記位

JNZERR；ERR省略

ANDAL，02H；查狀態(tài)位D1（RxRDY）=1？

JZL2；發(fā)送未準(zhǔn)備好，則等待MOVDX，30AH；數(shù)據(jù)口INAL，DX

MOV［DI］,AL；從發(fā)送區(qū)取1字節(jié)發(fā)送

INCDI；修改內(nèi)存地址

DECCX；字書數(shù)減1JNZL2；未發(fā)送完，繼續(xù)MOVAX，4CHINT21H；已送完，回DOSRECENDPCODEENDSENDSTART并行通信和串行通信的比較并行通信傳輸速度快，信息率高，不適合遠(yuǎn)距離通信；串行通信傳輸速度慢，信息率低，適合遠(yuǎn)距離通信。串行通信在傳遞一個(gè)字符的過程中，字符從哪里開始，從哪里結(jié)束有嚴(yán)格的信息幀的組織格式，串行通信有RS-232C等成熟的標(biāo)準(zhǔn)；并行通信在字符傳遞的過程中，沒有信息幀的組織格式，并行通信也沒有標(biāo)準(zhǔn)化。串行通信中嚴(yán)格的區(qū)分了異步通信和同步通信方式；在并行通信中也沒有對(duì)異步傳輸和同步傳輸作出嚴(yán)格的規(guī)定。實(shí)際上在并行通信中，如果CPU用一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)管理接口和外設(shè)，那么這種并行傳輸看作是同步傳輸；如果CPU和接口與外設(shè)之間只有應(yīng)答信號(hào)，這種并行傳輸看作是異步傳輸。10.3DMA控制接口8237A考慮外設(shè)與接口的數(shù)據(jù)傳輸方式：1)查詢方式：CPU通過程序讀取接口的狀態(tài)寄存器，查詢外設(shè)是否處于就緒狀態(tài)，在該方式中CPU的絕大部分時(shí)間在循環(huán)等待，利用率極低。傳輸一個(gè)字符的過程中，CPU全程干預(yù)。2)中斷方式：當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備就緒后，發(fā)送中斷請(qǐng)求給CPU，要求CPU提供服務(wù)，在該方式中，CPU的利用率得到了極大的提高。在傳輸一個(gè)字符的過程中，CPU要進(jìn)行中斷響應(yīng)和中斷返回兩次干預(yù)。

雖然中斷技術(shù)使得CPU的利用率得到了極大的提高，但是對(duì)于大量數(shù)據(jù)的成批傳輸，該方式仍顯不足。例如一次傳遞1M字節(jié)的文件，CPU要進(jìn)行100萬(wàn)次的中斷服務(wù)，每次中斷服務(wù)都要經(jīng)過中斷響應(yīng)，保存斷點(diǎn)，保存現(xiàn)場(chǎng)，處理服務(wù)子程序和中斷返回等過程，使CPU的利用率大幅下降。DMA的基本概念為了進(jìn)一步提高CPU的利用率，人們提出了直接內(nèi)存訪文技術(shù)，即DirectMemoryAccess,簡(jiǎn)稱DMA技術(shù)。在DMA方式下，外部設(shè)備利用專門的接口電路直接和內(nèi)存進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)交換，不需要CPU的干預(yù)。這樣在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)就不需要像中斷那樣要進(jìn)行保護(hù)斷點(diǎn)之類的一系列操作，使CPU的利用率得到大幅度的提高。利用DMA方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，當(dāng)然要利用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線，但是系統(tǒng)的總線是由CPU管理控制的。因此用DMA方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，接口電路需要向CPU發(fā)送總線請(qǐng)求，申請(qǐng)CPU讓出總線，即把總線控制權(quán)交給控制DMA傳輸?shù)慕涌陔娐贰＿@種能夠控制系統(tǒng)總線完成外設(shè)與內(nèi)存之間大量數(shù)據(jù)交換的接口電路就是DMA控制器。

基本的DMA控制器-外設(shè)準(zhǔn)備進(jìn)行DMA操作時(shí)，DMA控制器必須能夠接收外設(shè)發(fā)來的DMA請(qǐng)求信號(hào)，并向CPU發(fā)送總線請(qǐng)求信號(hào)。-CPU接收到總線請(qǐng)求信號(hào)后，如果同意放棄總線，向DMA控制器發(fā)送總線請(qǐng)求應(yīng)答信號(hào)。-DMA控制器得到總線控制權(quán)后，能向地址總線發(fā)地址信號(hào)指示出寫入數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元或者讀出數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元，因此DMA控制器中必須有地址寄存器存放讀寫數(shù)據(jù)的起始內(nèi)存單元的地址。而且每傳送一個(gè)字節(jié)，會(huì)自動(dòng)對(duì)地址寄存器進(jìn)行修改，指向下一個(gè)要傳送的字節(jié)。-DMA控制器應(yīng)該能判斷DMA過程是否結(jié)束，即一次傳送的字節(jié)數(shù)，因此DMA控制器必須有字節(jié)計(jì)數(shù)器，用來存放要傳遞的字節(jié)數(shù)，并且每傳遞一個(gè)字節(jié)字節(jié)計(jì)數(shù)器自動(dòng)減1。-DMA過程結(jié)束時(shí)，DMA控制器能向CPU發(fā)DMA中斷結(jié)束信號(hào)，交還總線控制權(quán)。DMA控制器的基本組成DMA接口主存CPUDMA

控制邏輯

中斷邏輯設(shè)備HLDA地址寄存器字節(jié)計(jì)數(shù)器HOLD中斷請(qǐng)求數(shù)據(jù)線地址線+1-1溢出信號(hào)DREQDACK數(shù)據(jù)緩沖寄存器DMA數(shù)據(jù)傳送的過程

如果外設(shè)向內(nèi)存?zhèn)魉鸵粋€(gè)數(shù)據(jù)塊(輸入過程)，使用DMA方式時(shí)，系統(tǒng)按照下面的過程動(dòng)作：1)外設(shè)向DMA發(fā)送一個(gè)DMA請(qǐng)求2)DMA控制器發(fā)總線請(qǐng)求，得到CPU的允許信號(hào)取得總線控制權(quán)3)DMA控制器中的地址寄存器的內(nèi)容送地址總線4)DMA控制器向外設(shè)發(fā)送確認(rèn)DMA傳輸信號(hào)，用來通知外設(shè)將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線。5)數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)送到地址總線所指示的內(nèi)存單元6)地址寄存器的值加1，指示下一個(gè)數(shù)據(jù)存放的內(nèi)存單元7)字節(jié)計(jì)數(shù)器的值減18)如字節(jié)計(jì)數(shù)器的值不為0，則回到第3步，否則DMA過程結(jié)束允許傳送？地址寄存器－>地址總線數(shù)據(jù)－>數(shù)據(jù)總線－>主存

地址寄存器加1字節(jié)計(jì)數(shù)器減1數(shù)據(jù)塊傳送結(jié)束？向CPU申請(qǐng)中斷請(qǐng)求DMA請(qǐng)求否否是是DMA控制器預(yù)處理：主存起始地址傳送數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)啟動(dòng)設(shè)備DMADMA繼續(xù)執(zhí)行主程序后處理：中斷服務(wù)程序做DMA結(jié)束處理，如校驗(yàn)等工作繼續(xù)執(zhí)行主程序CPU8237A是INTEL系列中的高性能DMA控制器：8237A內(nèi)部包括4個(gè)獨(dú)立的通道，可以同時(shí)在4個(gè)外設(shè)和存儲(chǔ)器之間進(jìn)行DMA傳輸。

外設(shè)和存儲(chǔ)器之間的傳輸速度可達(dá)1.6MB/S

通過軟件編程可控制8237A工作在多種方式下，使用方便。DMA控制器一方面和其他接口一樣，接受CPU對(duì)它的讀/寫操作，包括向DMA控制器設(shè)置控制字，設(shè)置地址初值和計(jì)數(shù)初值以及讀取狀態(tài)字，這時(shí)稱它為總線從模塊；一方面，DMA控制器能夠控制系統(tǒng)總線，像CPU一樣操縱外設(shè)和存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)交換，這時(shí)稱它為總線主模塊。因此，對(duì)8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部連接也是從兩方面分析。8237A主要功能8237A內(nèi)部結(jié)構(gòu)8237A的引腿及其功能DMA控制器向CPU發(fā)送的總線請(qǐng)求信號(hào)CPU向DMA控制器發(fā)送的總線響應(yīng)信號(hào)外設(shè)向DMA控制器發(fā)送的DMA請(qǐng)求信號(hào)DMA控制器向外設(shè)發(fā)送的DMA應(yīng)答信號(hào)雙向最低4位地址線。當(dāng)作為從模塊時(shí)，地址線A3~A0作為輸入端對(duì)8237A內(nèi)部寄存器進(jìn)行尋址；作為主模塊時(shí)，將當(dāng)前寄存器低字節(jié)低4位地址送地址總線。將當(dāng)前地址寄存器的低字節(jié)的高4位地址送地址總線DMA過程結(jié)束信號(hào)，該信號(hào)位雙向。外部向DMA控制器輸入一個(gè)信號(hào)，DMA過程結(jié)束；當(dāng)DMA控制器任一通道的字節(jié)計(jì)數(shù)器位0時(shí)輸出一個(gè)信號(hào)標(biāo)識(shí)DMA過程結(jié)束。由I/O端口向內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)時(shí)，即8237A工作在寫傳輸時(shí)有效。由內(nèi)存向I/O端口讀取數(shù)據(jù)時(shí)，即8237A工作在讀傳輸時(shí)有效。8位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng)作為從模塊時(shí)，接收CPU從數(shù)據(jù)總線發(fā)來的控制字或?qū)顟B(tài)字輸出到數(shù)據(jù)總線。作為主模塊時(shí)，將當(dāng)前地址寄存器的高8位送地址總線高8位8237A通道的工作模式(由通道的模式寄存器控制)－8237A的每個(gè)通道都可以工作在下面四種工作模式之一:單字節(jié)傳輸模式：通道被設(shè)置為此模式時(shí)，每完成一個(gè)字節(jié)的傳輸，字節(jié)計(jì)數(shù)器就減1，地址寄存器加1或減1，然后，8237A釋放系統(tǒng)總線，隨后立即檢測(cè)DREQ端，若有效則8237A將又立即CPU發(fā)總線請(qǐng)求，獲得總線控制權(quán)后，再次進(jìn)行DMA傳輸。塊傳輸模式：通道被設(shè)置為此模式時(shí)，只有在字節(jié)計(jì)數(shù)器減為0時(shí)8237A才釋放系統(tǒng)總線。所以此模式可連續(xù)進(jìn)行多個(gè)字節(jié)的傳輸。請(qǐng)求傳輸模式：與塊傳輸模式相似，不同的只是在每傳輸1個(gè)字節(jié)后8237A都對(duì)DREQ進(jìn)行檢測(cè)，若DREQ變?yōu)闊o(wú)效電平則暫停傳輸，若DREQ有效時(shí)就將在原來的基礎(chǔ)上又繼續(xù)DMA傳輸。級(jí)聯(lián)傳輸模式：即幾個(gè)8237A通過級(jí)聯(lián)構(gòu)成主從式DMA系統(tǒng)。主片設(shè)置為級(jí)聯(lián)模式，從片設(shè)置為所需的其它三種模式之一（最多可由5個(gè)8237A構(gòu)成二級(jí)16個(gè)DMA通道的DMA系統(tǒng)）。－8237A的每個(gè)通道都可以工作在自動(dòng)預(yù)置模式下：自動(dòng)預(yù)置是指在DMA傳輸過程中，當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器的值到達(dá)0時(shí)，當(dāng)前地址寄存器和當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器自動(dòng)從基地址寄存器和基本字節(jié)計(jì)數(shù)器中重新得到新值，進(jìn)入下一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程。8237A的模式寄存器傳輸類型00–校驗(yàn)傳輸01–寫傳輸10–讀傳輸11–無(wú)意義通道選擇：00-選通道001-選通道110-選通道211-選通道3自動(dòng)預(yù)制功能：0–禁止1–允許地址增減選擇0–地址減11–地址加1模式選擇：00–請(qǐng)求傳輸模式01–字節(jié)傳輸模式10–塊傳輸模式11–級(jí)聯(lián)傳輸模式D7D6D5D4D3D2D1D08237A的工作方式(由8237A的控制寄存器控制)－內(nèi)存到內(nèi)存?zhèn)鬏?237A可以將數(shù)據(jù)從內(nèi)存的一個(gè)區(qū)域傳輸?shù)搅硪粋€(gè)區(qū)域，即將源存儲(chǔ)區(qū)域的數(shù)據(jù)先送入8237A的暫存器，再送到目的存儲(chǔ)區(qū)域，每次傳輸需用兩個(gè)總線周期。在存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)的傳輸中，規(guī)定：通道0：地址寄存器存放源地址，傳送一個(gè)字節(jié)地址寄存器加1(或減1)。通道1：地址寄存器和字節(jié)計(jì)數(shù)器存放目的地址和計(jì)數(shù)值。每傳送一個(gè)字節(jié)地址寄存器加1(或減1)，字節(jié)計(jì)數(shù)器減1。注意：進(jìn)行存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳輸過程中，如果通道0的源地址寄存器的值保持不變，通道1目的地址寄存器的值仍進(jìn)行加1或減1操作，即同一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸麄€(gè)目的存儲(chǔ)區(qū)域。－通道優(yōu)先級(jí)的設(shè)定8237A的4個(gè)通道可接4個(gè)I/O設(shè)備，其優(yōu)先級(jí)管理方式有兩種：1）固定優(yōu)先級(jí)方式——優(yōu)先級(jí)由高到低為通道0、通道1、通道2、通道3。2）循環(huán)優(yōu)先級(jí)方式——通道的優(yōu)先級(jí)依次循環(huán)。當(dāng)某個(gè)通道的DMA傳輸過程完成后，其優(yōu)先級(jí)變?yōu)樽畹汀＠缒炒藗鬏斍案魍ǖ纼?yōu)先級(jí)為2－3－0－1，通道2完成傳輸后，各通道優(yōu)先級(jí)變?yōu)?－0－1－2。－狀態(tài)及工作時(shí)序

8237A的工作過程可分為以下七個(gè)狀態(tài)：SI狀態(tài)：各通道沒有DMA請(qǐng)求的狀態(tài)，也稱為空轉(zhuǎn)狀態(tài)SI。該狀態(tài)下8237A對(duì)CS和DREQ進(jìn)行測(cè)試，判斷是否被CPU選中或者是否有DMA請(qǐng)求。S0狀態(tài)：某一通道的DREQ有效，即此通道有DMA請(qǐng)求，則8237A通過引腿HRQ向CPU發(fā)出總線請(qǐng)求而進(jìn)入總線請(qǐng)求狀態(tài)S0，S0狀態(tài)一般重復(fù)多次，直到CPU發(fā)出總線允許信號(hào)轉(zhuǎn)入S1狀態(tài)。S1狀態(tài)：8237A傳送地址鎖存信號(hào)，以便鎖存S2狀態(tài)下輸出的高8位地址。S2狀態(tài)：8237A由引腿DB7～DB0輸出高8位地址，在S1狀態(tài)下給出的地址鎖存信號(hào)作用下進(jìn)入地址鎖存器，引腿A７～A0輸出低8位地址進(jìn)地址總線低8位。SW狀態(tài)：如果外設(shè)速度較慢則插入多個(gè)SW等待狀態(tài)。S3狀態(tài)：將地址鎖存器中的高8位地址送地址總線高8位。如果數(shù)據(jù)塊的傳輸跨越了內(nèi)存的256個(gè)字節(jié)，才需要該狀態(tài)，否則不需要該狀態(tài)。S4狀態(tài)：傳輸模式測(cè)試，如果是塊傳輸模式或請(qǐng)求傳輸模式則轉(zhuǎn)入S2狀態(tài)。在整個(gè)工作過程中每個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)1個(gè)時(shí)鐘周期，8237A有兩種工作時(shí)序：1)普通工作時(shí)序：一次DMA傳輸經(jīng)歷S2－S3－S4共3個(gè)時(shí)鐘周期2)壓縮工作時(shí)序：一次DMA傳輸經(jīng)歷S2－S4共2個(gè)時(shí)鐘周期8237A的控制寄存器存儲(chǔ)器－存儲(chǔ)器傳輸中0：源地址變化1：源地址不變0：?jiǎn)?dòng)8237A工作1：停止8237A工作0：普通時(shí)序1：壓縮時(shí)序D0D1D2D3D4D5D6D7DMA應(yīng)答信號(hào)0：低電平有效1：高電平有效DMA請(qǐng)求信號(hào)0：高電平有效1：低電平有效0：不擴(kuò)展寫信號(hào)1：擴(kuò)展寫信號(hào)0：固定優(yōu)先級(jí)

1：循環(huán)優(yōu)先級(jí)0：存儲(chǔ)器－外設(shè)1：存儲(chǔ)器－存儲(chǔ)器8237A的狀態(tài)寄存器8237A狀態(tài)寄存器的低4位指示4個(gè)通道計(jì)數(shù)結(jié)束狀態(tài)。8237A狀態(tài)寄存器的高4位指示4個(gè)通道DMA請(qǐng)求狀態(tài)。D7D6D5D4D3D2D1D0通道0計(jì)數(shù)結(jié)束通道1計(jì)數(shù)結(jié)束通道3計(jì)數(shù)結(jié)束通道2計(jì)數(shù)結(jié)束通道2有DMA請(qǐng)求通道3有DMA請(qǐng)求通道1有DMA請(qǐng)求通道0有DMA請(qǐng)求通過讀取8237A的狀態(tài)寄存器，CPU可以了解到哪一個(gè)通道有DMA請(qǐng)求，哪一個(gè)通道的DMA過程結(jié)束了。請(qǐng)求標(biāo)志的設(shè)置

8237A每一個(gè)通道的DMA請(qǐng)求即可以通過硬件發(fā)出，也可以通過軟件發(fā)出；硬件上是通過DMA控制器的DREQ引腳引入DMA請(qǐng)求的，軟件上是通過對(duì)DMA請(qǐng)求標(biāo)志的設(shè)置引入DMA請(qǐng)求的。8237A的每一個(gè)通道都配有一個(gè)DMA請(qǐng)求觸發(fā)器，用來設(shè)置本通道的DMA請(qǐng)求標(biāo)志。物理上4個(gè)請(qǐng)求觸發(fā)器對(duì)應(yīng)著一個(gè)請(qǐng)求寄存器。D7D6D5D4D3D2D1D0DMA請(qǐng)求標(biāo)志：0–

無(wú)DMA請(qǐng)求1–

有DMA請(qǐng)求不用通道選擇：00–通道001–通道110–通道211–通道3屏蔽標(biāo)志的設(shè)置8237A的每一個(gè)通道都配有一個(gè)DMA屏蔽觸發(fā)器，用來設(shè)置本通道的DMA屏蔽標(biāo)志。當(dāng)一個(gè)通道的屏蔽標(biāo)志為1時(shí)，不能響應(yīng)任何DMA請(qǐng)求。物理上4個(gè)屏蔽觸發(fā)器對(duì)應(yīng)一個(gè)屏蔽寄存器。D7D6D5D4D3D2D1D0屏蔽設(shè)置：0–

去處屏蔽1–

設(shè)置屏蔽不用通道選擇：00–通道001–通道110–通道211–通道3D7D6D5D4D3D2D1D0通道0設(shè)置屏蔽通道1設(shè)置屏蔽通道2設(shè)置屏蔽通道3設(shè)置屏蔽綜合屏蔽命令復(fù)位命令和清除先/后觸發(fā)器命令復(fù)位命令復(fù)位命令和RESET引腳的功能相同，使控制寄存器、狀態(tài)寄存器、DMA請(qǐng)求寄存器、暫存器以及先/后觸發(fā)器清0、使屏蔽寄存器復(fù)位。清除先/后觸發(fā)器命令先/后觸發(fā)器是用來控制DMA通道中地址寄存器和字節(jié)計(jì)數(shù)器的初值設(shè)置的。8237A只有8位數(shù)據(jù)線，一次只能傳輸一個(gè)字節(jié)，而地址寄存器和字節(jié)計(jì)數(shù)器是16位，所以這些寄存器需要2