1、第第9 9章章 可編程并行接口芯片與串行通信技術可編程并行接口芯片與串行通信技術并行接口一般具有以下特點：并行接口一般具有以下特點：1 1）通過多根信號線同時傳送多位數(shù)據(jù)；）通過多根信號線同時傳送多位數(shù)據(jù)；2 2）并行接口多用于傳送距離短，數(shù)據(jù)量大，速度高的實時傳）并行接口多用于傳送距離短，數(shù)據(jù)量大，速度高的實時傳輸場合；輸場合；3 3）傳送時一般不需要特定的數(shù)據(jù)傳送格式。）傳送時一般不需要特定的數(shù)據(jù)傳送格式。 9.1 9.1 可編程并行接口芯片可編程并行接口芯片8255A 8255A 9.1.1 8255A9.1.1 8255A的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖圖9-1 8255A9-1 8255A外部引腳外部

2、引腳 圖圖9-2 8255A9-2 8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)1 1、數(shù)據(jù)端口、數(shù)據(jù)端口在在8255A8255A內(nèi)部包含了三個內(nèi)部包含了三個8 8位輸入位輸入/ /輸出數(shù)據(jù)端口：端口輸出數(shù)據(jù)端口：端口A A、端口、端口 B B、端口、端口C C。三個端口在功能上有不同的特點：三個端口在功能上有不同的特點：端口端口A A：一個：一個8 8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器，一個位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器，一個8 8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存位的數(shù)據(jù)輸出鎖存 器器/ /緩沖器，即端口緩沖器，即端口A A輸入輸入/ /輸出時都可以鎖存數(shù)據(jù)。輸出時都可以鎖存數(shù)據(jù)。端口端口B B：一個一個8 8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器，一個位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器

3、，一個8 8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存位的數(shù)據(jù)輸出鎖存 器器/ /緩沖器，即端口緩沖器，即端口B B輸入不能鎖存，而輸出可以鎖存。輸入不能鎖存，而輸出可以鎖存。端口端口C C：比較特殊，一個：比較特殊，一個8 8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器，但沒有鎖存器，位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器，但沒有鎖存器， 一個一個8 8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存位的數(shù)據(jù)輸出鎖存/ /緩沖器。緩沖器。2 2、端口控制邏輯、端口控制邏輯端口控制邏輯分為端口控制邏輯分為A A組和組和B B組，各組管理的端口如下：組，各組管理的端口如下：A A組：管理端口組：管理端口A A及端口及端口C C的上半部（的上半部（PCPC7 7PCPC4 4）B B組：管理端口組：

4、管理端口B B及端口及端口C C的下半部（的下半部（PCPC3 3PCPC0 0） 3 3、數(shù)據(jù)總線緩沖器、數(shù)據(jù)總線緩沖器4 4、讀、讀/ /寫控制邏輯寫控制邏輯讀讀/ /寫控制邏輯包括：寫控制邏輯包括：1 1） 讀信號讀信號RDRD：低電平有效。：低電平有效。2 2） 寫信號寫信號WRWR：低電平有效。：低電平有效。3 3） 片選信號片選信號CSCS：低電平有效。：低電平有效。4 4） 復位信號復位信號RESETRESET：高電平有效。：高電平有效。5 5） 端口選擇信號端口選擇信號A A1 1、A A0 0：通過：通過A A1 1、A A0 0的組合來選擇端口。的組合來選擇端口。 表表9-

5、1 8255A9-1 8255A基本操作基本操作 A A1 1 A A0 0 RD WR CS RD WR CS操作操作 0 0 0 1 00 0 0 1 00 1 0 1 00 1 0 1 01 0 0 1 01 0 0 1 0端口端口A A 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線端口端口B B 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線端口端口C C 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 0 0 1 0 00 0 1 0 00 1 1 0 00 1 1 0 01 0 1 0 01 0 1 0 01 1 1 0 01 1 1 0 0數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 端口端口A A數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 端口端口B B數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 端口端口C C數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 控制字寄存器控

6、制字寄存器 1 11 1 0 1 01 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0數(shù)據(jù)總線高阻態(tài)數(shù)據(jù)總線高阻態(tài)非法狀態(tài)非法狀態(tài)數(shù)據(jù)總線高阻態(tài)數(shù)據(jù)總線高阻態(tài) 9.1.2 9.1.2 方式選擇方式選擇在在8255A8255A的初始化工作中，的初始化工作中，CPUCPU輸出的編程命令有兩類：輸出的編程命令有兩類：一類稱為方式選擇控制字，用于定義各端口的工作方式；一類稱為方式選擇控制字，用于定義各端口的工作方式；另一類稱為置位另一類稱為置位/ /復位控制字，用于對端口復位控制字，用于對端口C C任意一位的置位或復任意一位的置位或復位操作。位操作。1 1、方式選擇控制字、方式選擇控制字8255A8255A有

7、三種基本的工作方式：有三種基本的工作方式：方式方式0 0：基本輸入：基本輸入/ /輸出方式輸出方式方式方式1 1：選通輸入：選通輸入/ /輸出方式輸出方式方式方式2 2：雙向總線：雙向總線I/OI/O方式方式 圖圖9-3 9-3 方式選擇控制字方式選擇控制字例如：現(xiàn)指定端口例如：現(xiàn)指定端口A A以方式以方式0 0輸出；指定端口輸出；指定端口B B以方式以方式1 1輸入；端口輸入；端口C C高高4 4位為輸入，低位為輸入，低4 4位為輸出。位為輸出。則根據(jù)方式控制字的定義格式可寫出相應的方式選擇控制字為：則根據(jù)方式控制字的定義格式可寫出相應的方式選擇控制字為：10001110B10001110B

8、或或8EH8EH， 8255A8255A初始化程序段如下：（若控制口的分配地址為初始化程序段如下：（若控制口的分配地址為303H303H）MOV DXMOV DX，303H303HMOV ALMOV AL，10001110B10001110B（或（或MOV ALMOV AL，08EH08EH）OUT DXOUT DX，ALAL2 2、置位、置位/ /復位控制字復位控制字 圖圖9-4 9-4 置位置位/ /復位控制字格式復位控制字格式 例如，設例如，設8255A8255A端口地址為端口地址為60H60H63H63H，現(xiàn)要求先置，現(xiàn)要求先置PCPC4 4為低電平，為低電平，再復位再復位PCPC4

9、4，則相應的程序段如下：，則相應的程序段如下： MOV ALMOV AL，00001001B00001001BOUT 63HOUT 63H，ALALMOV ALMOV AL，00001000B00001000BOUT 63HOUT 63H，AL AL 9.1.3 9.1.3 各方式的功能各方式的功能1 1、方式、方式0 0的功能的功能主要功能如下：主要功能如下： 兩個獨立的兩個獨立的8 8位端口（端口位端口（端口A A和和B B）和兩個）和兩個4 4位端口（端口位端口（端口C C）。）。在實際應用時，根據(jù)需要也可以將在實際應用時，根據(jù)需要也可以將C C口的上下兩端口合起來口的上下兩端口合起來使

10、用，構(gòu)成一個使用，構(gòu)成一個8 8位的端口；位的端口； 規(guī)定了輸出信號可以被鎖存，而輸入信號不能鎖存；規(guī)定了輸出信號可以被鎖存，而輸入信號不能鎖存； 各個端口既可以作為輸入使用，也可以作為輸出使用，兩各個端口既可以作為輸入使用，也可以作為輸出使用，兩個個8 8位端口和兩個位端口和兩個4 4位端口可以組成位端口可以組成1616種情況。種情況。圖圖9-5 9-5 各端口工作于方式各端口工作于方式0 0時的控制字格式時的控制字格式 2 2、方式、方式1 1的功能的功能（1 1）主要功能）主要功能1 1） 端口端口A A和端口和端口B B都可作為數(shù)據(jù)輸入都可作為數(shù)據(jù)輸入/ /輸出端口，但必須通過端輸出端

11、口，但必須通過端 口口C C相應位的控制來實現(xiàn)。相應位的控制來實現(xiàn)。2 2）當端口）當端口A A和端口和端口B B中的一個端口被確定為工作方式中的一個端口被確定為工作方式1 1時，與此時，與此對應的端口對應的端口C C中就有中就有3 3位被固定了，端口位被固定了，端口C C中的這中的這3 3位專門用來位專門用來控制端口控制端口A A或端口或端口B B。3 3）若端口）若端口A A和端口和端口B B都工作于方式都工作于方式1 1，則端口，則端口C C中有中有6 6位固定，剩位固定，剩余余2 2位可工作于其它方式，用作其它用途。位可工作于其它方式，用作其它用途。 (2)(2) 方式方式1 1的輸入

12、的輸入1) 1) 輸入組態(tài)輸入組態(tài) 圖圖9-6 9-6 方式方式1 1輸入組態(tài)輸入組態(tài) 表表9-2 9-2 方式方式1 1輸入組態(tài)下輸入組態(tài)下C C口各引腳的作用口各引腳的作用 工作在方式工作在方式1的端口的端口端口端口C的引腳名的引腳名作作 用用端口端口A（方式（方式1輸入狀態(tài)）輸入狀態(tài)）PC3用作中斷請求信號用作中斷請求信號INTRAPC4用作選通信號用作選通信號 STBAPC5用作輸入緩沖器已滿的信號用作輸入緩沖器已滿的信號IBFA端口端口B(方式方式1輸入狀態(tài)輸入狀態(tài))PC0用作中斷請求信號用作中斷請求信號INTRBPC1用作輸入緩沖器已滿的信號用作輸入緩沖器已滿的信號IBFBPC2用

13、作選通信號用作選通信號 STBB端口端口C中剩余的兩位中剩余的兩位PC6、PC7由方式選擇字的由方式選擇字的D3定義，當定義，當D3=1，則，則PC6、PC7為輸入；當為輸入；當D3=0，則，則PC6、PC7為輸出。為輸出。2)2)聯(lián)絡信號聯(lián)絡信號 STB（Strobe）：選通信號，低電平有效。這是由外部輸入的）：選通信號，低電平有效。這是由外部輸入的信號。當該信號為低電平時，信號。當該信號為低電平時，8255A將端口將端口A或端口或端口B輸入的數(shù)輸入的數(shù)據(jù)送入相應的輸入緩沖器。據(jù)送入相應的輸入緩沖器。 IBF（Input Buffer Full）：輸入緩沖器滿信號，高電平有效。）：輸入緩沖器

14、滿信號，高電平有效。這是由這是由8255A發(fā)給外部的一個狀態(tài)信號。當該信號為高電平時，發(fā)給外部的一個狀態(tài)信號。當該信號為高電平時，表明數(shù)據(jù)已送至輸入緩沖器，即緩沖器已滿，暫時不能再接收表明數(shù)據(jù)已送至輸入緩沖器，即緩沖器已滿，暫時不能再接收新的數(shù)據(jù)。通過新的數(shù)據(jù)。通過 STB信號使其置位，而信號使其置位，而 RD信號的上升沿使其信號的上升沿使其復位。當其復位后，即表示可以接收新的數(shù)據(jù)。復位。當其復位后，即表示可以接收新的數(shù)據(jù)。 INTE（Interrupt Enable）：中斷允許信號，高電平有效。）：中斷允許信號，高電平有效。8255A能否向能否向CPU發(fā)送中斷請求將由該信號控制，只有當發(fā)送中

15、斷請求將由該信號控制，只有當INTE有效時，才能發(fā)送中斷請求。需要注意的是，在有效時，才能發(fā)送中斷請求。需要注意的是，在8255A中設有中斷請求觸發(fā)器。中設有中斷請求觸發(fā)器。INTE不能自動置位不能自動置位/復位，需要通復位，需要通過軟件的方式使其置位過軟件的方式使其置位/復位。用戶可以通過復位。用戶可以通過PC4來使端口來使端口A的中斷允許置位的中斷允許置位/復位，通過復位，通過PC2來使端口來使端口B的中斷允許置位的中斷允許置位/復位。復位。 INTR（Interrupt Request）：中斷請求信號，高電平有效。）：中斷請求信號，高電平有效。這是這是8255A發(fā)出的信號，可用于向發(fā)出的

16、信號，可用于向CPU發(fā)送中斷請求。只有發(fā)送中斷請求。只有當當STB 、IBF和和INTE都為高電平時，才能將其置位。在都為高電平時，才能將其置位。在RD 的下降沿使其復位。具體工作過程為：的下降沿使其復位。具體工作過程為：8255A發(fā)中斷請求發(fā)中斷請求（INTR為高）為高）CPU響應中斷，并用響應中斷，并用IN指令讀入數(shù)據(jù)指令讀入數(shù)據(jù)讀讀信號信號RD 的下降沿使的下降沿使INTR復位（為低電平）。復位（為低電平）。(3)(3)方式方式1 1的輸出的輸出 1) 輸出組態(tài)輸出組態(tài) 端口端口A或端口或端口B工作于方式工作于方式1，并作為輸出端口時，其對應的控，并作為輸出端口時，其對應的控制字、端口狀

17、態(tài)及控制信號定義如圖制字、端口狀態(tài)及控制信號定義如圖9-10所示，方式所示，方式1輸出組態(tài)下輸出組態(tài)下C口各引腳的作用詳見表口各引腳的作用詳見表9-3。 工作在方式工作在方式1的端口的端口端口端口C的引腳名的引腳名作作 用用端口端口A（方式（方式1輸出狀態(tài)）輸出狀態(tài)）PC3用作中斷請求信號用作中斷請求信號INTRAPC6用作外設接收數(shù)據(jù)后的響應信號用作外設接收數(shù)據(jù)后的響應信號ACKA 輸入端輸入端PC7用作輸出緩沖器滿信號用作輸出緩沖器滿信號 OBFA輸出端輸出端端口端口B（方式（方式1輸出狀態(tài)）輸出狀態(tài)）PC0用作中斷請求信號用作中斷請求信號INTRBPC2用作外設接收數(shù)據(jù)后的響應信號用作外

18、設接收數(shù)據(jù)后的響應信號 ACKB輸入端輸入端PC1用作輸出緩沖器滿信號用作輸出緩沖器滿信號 OBFB輸出端輸出端端口端口C中剩余的兩位中剩余的兩位PC4、PC5由方式選擇字的由方式選擇字的D3定義，當定義，當D3=1，則，則PC4、PC5為輸入；當為輸入；當D3=0，則，則PC4、PC5為輸出。為輸出。表表9-3 方式方式1輸出組態(tài)下輸出組態(tài)下C口引腳的作用口引腳的作用OBF（Output Buffer Full） 輸出緩沖器滿信號，低電平有效。這是由8255A發(fā)給外設的一個狀態(tài)信號。當該信號有效時，表示CPU已將數(shù)據(jù)寫至指定的輸出端口，并已鎖存，外設可以取走數(shù)據(jù)。OBF 由輸出命令 WR上升

19、沿置位（低電平），由外設響應信號 使其復位。圖圖9-7 方式方式1輸出組態(tài)輸出組態(tài)2)聯(lián)絡信號聯(lián)絡信號ACKACK（AcknowledgeAcknowledge）外設響應信號，低電平有效。這是外設發(fā)給外設響應信號，低電平有效。這是外設發(fā)給8255A8255A的信號，的信號，表示外設已將表示外設已將CPUCPU送至送至A A口或口或B B口的數(shù)據(jù)取走口的數(shù)據(jù)取走INTE（Interrupt Enable）中斷允許信號，高電平有效。其意義與輸入方式時相同，不中斷允許信號，高電平有效。其意義與輸入方式時相同，不過此時置位過此時置位/復位控制信號不同了，用戶可以通過復位控制信號不同了，用戶可以通過PC

20、6來使端來使端口口A的中斷允許置位的中斷允許置位/復位，通過復位，通過PC2來使端口來使端口B的中斷允許的中斷允許置位置位/復位。復位。 INTR（Interrupt Request）中斷請求信號，高電平有效。當外設已接收了一次數(shù)據(jù)后，中斷請求信號，高電平有效。當外設已接收了一次數(shù)據(jù)后，若若INTE為高（有效）時，為高（有效）時，INTR為高，用于向為高，用于向CPU發(fā)送中斷發(fā)送中斷請求，要求請求，要求CPU繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)。只有當繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)。只有當 ACK、OBF 和和INTE都為高時，才能使都為高時，才能使INTR置位。寫信號置位。寫信號WR 下降沿使其復位。下降沿使其復位。3 3、方式、方

21、式2 2的功能的功能(1) (1) 方式方式2 2的組態(tài)的組態(tài)圖圖9-8 9-8 端口端口A A工作于方式工作于方式2 2時的端口狀態(tài)和控制字時的端口狀態(tài)和控制字 (2)(2)聯(lián)絡信號聯(lián)絡信號1) OBF1) OBF：輸出緩沖器滿，低電平有效。：輸出緩沖器滿，低電平有效。2) ACK2) ACK：外設響應信號，低電平有效。：外設響應信號，低電平有效。3) STB3) STB：選通信號，低電平有效。：選通信號，低電平有效。4) IBF4) IBF：輸入緩沖器滿，高電平有效。：輸入緩沖器滿，高電平有效。5) INTR5) INTR：中斷請求信號，高電平有效。：中斷請求信號，高電平有效。6) INT

22、E16) INTE1，INTE2INTE2：中斷允許信號，高電平有效。：中斷允許信號，高電平有效。 9.1.4 9.1.4 端口端口C C的狀態(tài)字的狀態(tài)字端口端口C C的狀態(tài)字有以下幾種格式：的狀態(tài)字有以下幾種格式：1 1、方式、方式1 1狀態(tài)字狀態(tài)字輸入狀態(tài)字：輸入狀態(tài)字： D D7 7 D D6 6 D D5 5 D D4 4 D D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0 輸入狀態(tài)字：輸入狀態(tài)字： D D7 7 D D6 6 D D5 5 D D4 4 D D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0 I/OI/OIBFIBFA A INTEINTEA A INTRINTR

23、A A INTEINTEB B IBFIBFB B INTRINTRB B OBFOBFA A INTEINTEA AI/OI/OINTRINTRA A INTEINTEB B OBFOBFB B INTRINTRB B 例如例如: :允許端口允許端口A A中斷請求，禁止端口中斷請求，禁止端口B B中斷請求（輸入方式），中斷請求（輸入方式），則其程序段為：（設則其程序段為：（設C C口地址為口地址為62H62H） MOV AL MOV AL，00010000B00010000B OUT 62H OUT 62H，AL AL 2 2、 方式方式2 2狀態(tài)字狀態(tài)字其狀態(tài)字：其狀態(tài)字： D D7 7

24、D D6 6 D D5 5 D D4 4 D D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0OBFOBFA AINTEINTE1 1 IBFIBFA A INTEINTE2 2 INTRINTRA A XXX9.1.5 8255A9.1.5 8255A應用舉例應用舉例1 1、基本輸入、基本輸入/ /輸出應用舉例輸出應用舉例以下是以下是80868086微機系統(tǒng)擴展一片微機系統(tǒng)擴展一片8255A8255A作為并行口的電路圖，同作為并行口的電路圖，同時還配以時還配以74LS13874LS138譯碼器等芯片，如圖譯碼器等芯片，如圖9-149-14所示。端口所示。端口A A為方式為方式1 1輸入，以

25、中斷方式與輸入，以中斷方式與CPUCPU交換數(shù)據(jù)，中斷類型號為交換數(shù)據(jù)，中斷類型號為0FH0FH；端口；端口B B工工作于方式作于方式0 0輸出，端口輸出，端口C C作為輸入。作為輸入。8255A8255AD D0 0D D7 7CSCSA A1 1A A0 0WEWEOEOE& &A A7 7A A5 5A A4 4E E3 3E E2 2E E1 1A AB BC CY Y0 0A A8 8A A6 6A A3 3M/IOM/IOA A9 974LS13874LS138A A2 2A A1 1WRWRRDRD圖圖9-9 9-9 并行口擴展圖并行口擴展圖 設端口設端口A A中

26、斷服務子程序名為中斷服務子程序名為SERASERA。具體具體8255A8255A的初始化程序如下：的初始化程序如下：MOV ALMOV AL，1011100110111001MOV DXMOV DX，0B6H0B6HOUT DXOUT DX，ALALMOV ALMOV AL，0000100100001001OUT DXOUT DX，ALALMOV AXMOV AX，0 0MOV ESMOV ES，AXAXMOV DIMOV DI，0FH0FH* *4 4MOV AXMOV AX，OFFSET SERAOFFSET SERACLDCLDSTOSWSTOSWMOV AXMOV AX，SEG SER

27、ASEG SERASTOSWSTOSW9.2 9.2 串行通信串行通信9.2.1 9.2.1 串行通信的數(shù)據(jù)傳送方向串行通信的數(shù)據(jù)傳送方向（1 1）單工傳送）單工傳送（2 2）半雙工傳送）半雙工傳送（3 3）全雙工傳送）全雙工傳送 發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器甲甲乙乙（a a）發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器接收器接收器發(fā)送器發(fā)送器乙乙甲甲發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器接收器接收器發(fā)送器發(fā)送器甲甲乙乙（b b）（c c）圖圖9-10 9-10 串行通信的傳輸方向串行通信的傳輸方向（a a）單工傳送）單工傳送（b b）半雙工傳送）半雙工傳送（c c）全雙工傳送）全雙工傳送9.2.2 串行通信的異步與同步通信方式串

28、行通信的異步與同步通信方式1、異步通信、異步通信圖圖9-11 9-11 異步通信的一幀數(shù)據(jù)格式異步通信的一幀數(shù)據(jù)格式（a a）帶空閑位的一幀異步通信數(shù)據(jù)格式（）帶空閑位的一幀異步通信數(shù)據(jù)格式（b b）無空閑位的一幀異步通信數(shù)據(jù)格式）無空閑位的一幀異步通信數(shù)據(jù)格式2 2、同步通信、同步通信同步通信是在數(shù)據(jù)塊開始處用同步通信是在數(shù)據(jù)塊開始處用l l2 2個同步字符來表示數(shù)個同步字符來表示數(shù) 據(jù)塊傳送的開始，數(shù)據(jù)塊信息以連續(xù)的形式據(jù)塊傳送的開始，數(shù)據(jù)塊信息以連續(xù)的形式 發(fā)送，最后通過校驗碼對數(shù)據(jù)塊進行校驗。發(fā)送，最后通過校驗碼對數(shù)據(jù)塊進行校驗。同步傳送常用的數(shù)據(jù)格式有四種：單同步、雙同步、同步傳送常

29、用的數(shù)據(jù)格式有四種：單同步、雙同步、SDLCSDLC和和 HDLCHDLC。（1 1）單同步數(shù)據(jù)格式）單同步數(shù)據(jù)格式同步字符同步字符數(shù)據(jù)場數(shù)據(jù)場CRC 1CRC 1CRC 2CRC 2圖圖9-12 9-12 單同步的數(shù)據(jù)格式單同步的數(shù)據(jù)格式（2 2）雙同步數(shù)據(jù)格式）雙同步數(shù)據(jù)格式 同步字符同步字符2 2數(shù)據(jù)場數(shù)據(jù)場CRC 1CRC 1CRC 2CRC 2圖圖9-13 9-13 雙同步的數(shù)據(jù)格式雙同步的數(shù)據(jù)格式同步字符同步字符1 1（3 3）SDLCSDLC數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式（4 4）HDLCHDLC數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式 數(shù)據(jù)場數(shù)據(jù)場圖圖9-14 SDLC9-14 SDLC或或HDLCHDLC的數(shù)據(jù)格

30、式的數(shù)據(jù)格式標志標志0111111001111110地址場地址場控制場控制場CRCCRC校驗校驗字符字符1 1CRCCRC校驗校驗字符字符2 2標志標志01111110011111109.2.3 波特率及收發(fā)端的同步波特率及收發(fā)端的同步1 1、波特率、波特率波特率波特率在計算機中，把每秒鐘內(nèi)傳送二進制代碼的位數(shù)。在計算機中，把每秒鐘內(nèi)傳送二進制代碼的位數(shù)。例：假設被傳送的字符均為例：假設被傳送的字符均為7 7位位ASCIIASCII碼，采用異步串行傳送方碼，采用異步串行傳送方式，其數(shù)據(jù)傳送格式由式，其數(shù)據(jù)傳送格式由1 1位起始位，位起始位，7 7位數(shù)據(jù)位，位數(shù)據(jù)位，1 1位奇偶校驗位奇偶校驗位

31、，和位，和1 1位停止位組成，若每秒鐘傳送位停止位組成，若每秒鐘傳送120120個這樣的字符，則個這樣的字符，則相應的波特率為：相應的波特率為：1010位位/ /字符字符120120字符字符/ /秒秒=1200=1200位位/ /秒秒=1200 bit/s=1200 bit/s每一位二進制代碼傳送時間每一位二進制代碼傳送時間t td d為波特率的倒數(shù)。即：為波特率的倒數(shù)。即： T Td d=1/1200=1/1200 msms2 2、接收和發(fā)送的同步、接收和發(fā)送的同步(1) (1) 收收/ /發(fā)時鐘頻率發(fā)時鐘頻率n n發(fā)時鐘頻率發(fā)時鐘頻率收收發(fā)波特率發(fā)波特率收收/ / /= =接收和發(fā)送時鐘與

32、波特率之間必須保持如下關系：接收和發(fā)送時鐘與波特率之間必須保持如下關系：圖圖9-15 發(fā)送時鐘發(fā)送時鐘圖圖9-16 接收時鐘接收時鐘收收/ /發(fā)時鐘周期發(fā)時鐘周期T Ts s與發(fā)送數(shù)據(jù)位寬度與發(fā)送數(shù)據(jù)位寬度T Td d有如下關系有如下關系 (n=1(n=1、1616、64)64) (2)(2)數(shù)據(jù)采樣過程數(shù)據(jù)采樣過程(2) (2) 數(shù)據(jù)采樣過程數(shù)據(jù)采樣過程n nT TT Td ds s= =圖圖9-17 9-17 數(shù)據(jù)采樣過程數(shù)據(jù)采樣過程 9.2.49.2.4常用串行接口介紹常用串行接口介紹1 1、傳統(tǒng)串行接口標準、傳統(tǒng)串行接口標準 EIA RS-232CEIA RS-232C (1)(1)信

33、號功能與機械特性信號功能與機械特性（a a） （b b） 圖圖9-18 RS9-18 RS232C232C的接插件的接插件（a a）DB25DB25引腳引腳 （b b）DB9DB9引腳引腳表表9-4 RS-232C9-4 RS-232C基本引腳的名稱和功能基本引腳的名稱和功能 9芯引腳號芯引腳號25芯引腳號芯引腳號名稱名稱功能功能1保護地保護地 32TxD發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 23RxD接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)74RTS請求發(fā)送請求發(fā)送85CTS清除發(fā)送清除發(fā)送66DSR數(shù)據(jù)裝備準備好數(shù)據(jù)裝備準備好57GND信號地信號地18DCD載波信號檢測載波信號檢測420DTR數(shù)據(jù)終端準備好數(shù)據(jù)終端準備好9、10保留

34、保留11、18、25未定義未定義(2)(2)電氣特性電氣特性電氣特性電氣特性要求要求 不帶負載時驅(qū)動器輸出電平不帶負載時驅(qū)動器輸出電平V V0 025V 25V （2525+25V+25V）負載電阻負載電阻R RL L范圍范圍3 3 7K7K負載電容（包括線間電容）負載電容（包括線間電容）C CL L 2500pF +3V +3V傳號或邏輯傳號或邏輯“1”時時 驅(qū)動器輸出電平驅(qū)動器輸出電平5 5 15V15V在負載端在負載端 3V3V輸出短路電流輸出短路電流 0.5A 0.5A驅(qū)動器轉(zhuǎn)換速率驅(qū)動器轉(zhuǎn)換速率 30V/ 30V/s s驅(qū)動器輸出電阻驅(qū)動器輸出電阻R0 300 300（在斷電條件下測

35、量）（在斷電條件下測量） 1 1）電平關系）電平關系 2 2）負載要求）負載要求 3 3）信號速率與連接距離）信號速率與連接距離表表9-5 RS-232C電氣特性電氣特性(3)(3)電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換 1 1）發(fā)送電平轉(zhuǎn)換）發(fā)送電平轉(zhuǎn)換 2 2）接收電平轉(zhuǎn)換）接收電平轉(zhuǎn)換 3 3）雙向電平轉(zhuǎn)換）雙向電平轉(zhuǎn)換 圖圖9-19 MAX232 9-19 MAX232 2 2、EIAEIA其它接口標準其它接口標準 RS-232CRS-232C的缺點，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：的缺點，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：1 1）數(shù)據(jù)傳輸速度慢（）數(shù)據(jù)傳輸速度慢（20Kbit/s20Kbit/s）；）；2 2）傳輸距離短（

36、一般為）傳輸距離短（一般為15m15m）；）；3 3）接口處各信號間容易產(chǎn)生干擾。）接口處各信號間容易產(chǎn)生干擾。 鑒于鑒于RS-232C的上述缺點，的上述缺點，EIA在在RS-232C基礎上，制定了基礎上，制定了更高性能的接口標準如更高性能的接口標準如RS449、RS422A 、 RS423A、RS485等。等。(1) RS-449(1) RS-449標準接口標準接口(2) RS-423A(2) RS-423A標準接口標準接口圖圖9-20 9-20 單端驅(qū)動差分接收電路單端驅(qū)動差分接收電路 （3 3） RS-422ARS-422A標準接口標準接口圖圖9-21 平衡驅(qū)動差分接收電路平衡驅(qū)動差分接

37、收電路（4） RS-485標準接口標準接口3 3、USBUSB通用串行總線標準通用串行總線標準(1) (1) 主要特點主要特點 1 1）有兩種數(shù)據(jù)傳送速度，用于連接打印機、掃描儀等設備）有兩種數(shù)據(jù)傳送速度，用于連接打印機、掃描儀等設備的速率可達的速率可達12Mb/s12Mb/s，連接鍵盤、鼠標等設備的速率為，連接鍵盤、鼠標等設備的速率為1.5Mb/s1.5Mb/s； 2 2）具有很強的連接能力，最多可以支持）具有很強的連接能力，最多可以支持127127個設備；個設備； 3 3）具有真正的）具有真正的“即插即用即插即用”特性，用戶可以在不關機的情況特性，用戶可以在不關機的情況下進行外設的更換；下

38、進行外設的更換； 4 4）連接電纜輕巧、電源體積縮小，）連接電纜輕巧、電源體積縮小，USBUSB使用四芯電纜線和使用四芯電纜線和+5V+5V的電源，對低功率的的電源，對低功率的USBUSB設備不再需要另接其它電源；設備不再需要另接其它電源； 5 5）連接點的距離可以達到）連接點的距離可以達到5m5m。(2) (2) 連接方法連接方法圖圖9-22 USB通信線通信線(3) (3) 傳輸方式傳輸方式 1) 1) 控制傳輸控制傳輸 該傳輸為雙向傳輸。該傳輸為雙向傳輸。 2) 2) 同步傳輸同步傳輸 該傳輸為單向傳輸。該傳輸為單向傳輸。 3) 3) 中斷傳輸中斷傳輸 該傳輸為只能外設到主機的傳輸。該傳

39、輸為只能外設到主機的傳輸。 4) 4) 批傳輸批傳輸 該傳輸為單向傳輸。該傳輸為單向傳輸。 4 4、IEEE-1394IEEE-1394總線總線(1) (1) 特點特點IEEE-1394IEEE-1394的主要性能特點包括：的主要性能特點包括： 1 1）采用）采用“級聯(lián)級聯(lián)”方式連接各個外部設備；方式連接各個外部設備； 2 2）能夠向總線連接的設備提供電源；）能夠向總線連接的設備提供電源； 3 3）采用基于內(nèi)存的地址編碼，具有高速傳輸能力；）采用基于內(nèi)存的地址編碼，具有高速傳輸能力； 4 4）采用點對點結(jié)構(gòu)；）采用點對點結(jié)構(gòu)； 5 5）安裝方便且容易使用。）安裝方便且容易使用。（2 2）工作模

40、式）工作模式 1) 1) IEEE-1394IEEE-1394定義了兩種總線數(shù)據(jù)傳輸模式，定義了兩種總線數(shù)據(jù)傳輸模式，BackplaneBackplane和和CableCable模式。模式。 2 2） IEEE-1394IEEE-1394可同時提供同步和異步的數(shù)據(jù)傳輸方式?？赏瑫r提供同步和異步的數(shù)據(jù)傳輸方式。9.3 可編程串行通信接口芯片可編程串行通信接口芯片 8251A 其主要性能如下：其主要性能如下： 1）可用于同步和異步傳送。）可用于同步和異步傳送。 2）可實現(xiàn)同步傳送（）可實現(xiàn)同步傳送（58）位字符；可選擇內(nèi)部或外部）位字符；可選擇內(nèi)部或外部同步；可自動插入同步字符。同步傳送波特率為同

41、步；可自動插入同步字符。同步傳送波特率為DC64K。 3 3）可實現(xiàn)異步傳送（）可實現(xiàn)異步傳送（5 58 8）位字符；異步通信的波特率）位字符；異步通信的波特率因子可以有三種選擇：因子可以有三種選擇：1 1、1616或或6464；停止位也有三種選擇；停止位也有三種選擇 ：1 1、1.51.5或或 2 2位；異步傳送波特率為：位；異步傳送波特率為：DCDC19.2K19.2K。 4 4）片內(nèi)含有全雙工、雙緩沖發(fā)送和接收器。）片內(nèi)含有全雙工、雙緩沖發(fā)送和接收器。 5 5）出錯檢測：具有奇偶、溢出和幀錯誤等檢測電路。）出錯檢測：具有奇偶、溢出和幀錯誤等檢測電路。 6 6）兼容性：全部輸入輸出與）兼容

42、性：全部輸入輸出與TTLTTL電平兼容；單一的十電平兼容；單一的十5 V5 V電電源；與源；與 Intel 8080Intel 8080、80858085、 80868086、 8088 CPU8088 CPU接口兼容。接口兼容。 9.3.1 8251A9.3.1 8251A內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳1 1、8251A8251A內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖9-23 8251A9-23 8251A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（1 1）數(shù)據(jù)總線緩沖器）數(shù)據(jù)總線緩沖器其內(nèi)部包含三個三態(tài)雙向其內(nèi)部包含三個三態(tài)雙向8 8位的緩沖器：位的緩沖器：狀態(tài)字緩沖器：用來存放狀態(tài)字緩沖器：用來存放8251A8251A內(nèi)

43、部的工作狀態(tài)，供內(nèi)部的工作狀態(tài)，供CPUCPU查詢查詢 或測試之用；或測試之用；接收數(shù)據(jù)緩沖器：用來存放接收器已經(jīng)裝配完畢的字符，供接收數(shù)據(jù)緩沖器：用來存放接收器已經(jīng)裝配完畢的字符，供CPUCPU讀??；讀取；發(fā)送數(shù)據(jù)命令緩沖器：存放發(fā)送數(shù)據(jù)命令緩沖器：存放CPUCPU送入送入8251A8251A的數(shù)據(jù)或命令。的數(shù)據(jù)或命令。CPUCPU通過輸入通過輸入/ /輸出指令可以對這些緩輸出指令可以對這些緩 沖器讀沖器讀/ /寫數(shù)據(jù)、寫入命令（控制）寫數(shù)據(jù)、寫入命令（控制） 字和讀出字和讀出8251A8251A的狀態(tài)信息。的狀態(tài)信息。（2 2）接收器）接收器（3 3）發(fā)送器）發(fā)送器（4 4）讀）讀/ /寫

44、控制電路寫控制電路（5 5）調(diào)制解調(diào)控制器）調(diào)制解調(diào)控制器 圖圖9-24 8251A9-24 8251A與異步與異步MODEMMODEM連接電路圖連接電路圖 2 2、8251A8251A外部引腳外部引腳 圖圖9-25 8251A9-25 8251A的外部引腳圖的外部引腳圖 (1) (1) 與接收器有關的引腳信號與接收器有關的引腳信號1 1）RxDRxD：接收數(shù)據(jù)，輸入引腳。：接收數(shù)據(jù)，輸入引腳。2 2）RxRDYRxRDY：接收數(shù)據(jù)準備好，輸出引腳，高電平有效。：接收數(shù)據(jù)準備好，輸出引腳，高電平有效。3 3）SYNDETSYNDET：同步檢測，輸入或輸出。：同步檢測，輸入或輸出。4 4）RxC

45、RxC：接收時鐘，由外部輸入。：接收時鐘，由外部輸入。 (2) (2) 與發(fā)送器有關的引腳信號與發(fā)送器有關的引腳信號1 1）TxDTxD：發(fā)送數(shù)據(jù)，輸出引腳。：發(fā)送數(shù)據(jù)，輸出引腳。2 2）TxRDYTxRDY：發(fā)送器準備好，輸出引腳，高電平有效。：發(fā)送器準備好，輸出引腳，高電平有效。3 3）TxETxE：發(fā)送器空，輸出引腳，高電平有效。：發(fā)送器空，輸出引腳，高電平有效。4 4）TxCTxC：發(fā)送時鐘，輸入引腳。：發(fā)送時鐘，輸入引腳。(3) (3) 與與CPUCPU相關的引腳信號相關的引腳信號1 1）CLKCLK：時鐘信號，輸入。：時鐘信號，輸入。2 2）RESETRESET：復位信號，輸入引腳

46、，高電平有效。：復位信號，輸入引腳，高電平有效。3 3）CSCS：片選信號，輸入引腳，低電平有效。：片選信號，輸入引腳，低電平有效。4) WR4) WR：寫信號，低電平有效。：寫信號，低電平有效。5) RD5) RD：讀信號，低電平有效。：讀信號，低電平有效。6) C/D6) C/D：控制：控制/ /數(shù)據(jù)選擇信號，輸入引腳。數(shù)據(jù)選擇信號，輸入引腳。 (4) (4) 與與MODEMMODEM接口相關的引腳信號接口相關的引腳信號1 1）DTRDTR：數(shù)據(jù)終端準備好，輸出引腳，低電平有效。：數(shù)據(jù)終端準備好，輸出引腳，低電平有效。2 2）DSRDSR：數(shù)據(jù)設備準備好，輸入引腳，低電平有效。：數(shù)據(jù)設備準

47、備好，輸入引腳，低電平有效。3 3）RTSRTS：請求發(fā)送信號，輸出引腳，低電平有效。：請求發(fā)送信號，輸出引腳，低電平有效。4 4）CTSCTS：允許傳送，輸入引腳，低電平有效。：允許傳送，輸入引腳，低電平有效。 表表9-6 8251A9-6 8251A讀寫操作表讀寫操作表C/DC/D RDRD WRWR CSCS操操 作作 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 X X X 0 X X X 0 CPUCPU從從8521A8521A讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)CPUCPU向向8251A8251A寫數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)CPUCPU讀取

48、讀取8251A8251A的狀態(tài)字的狀態(tài)字CPUCPU向向8251A8251A寫入控制字寫入控制字數(shù)據(jù)總線浮空數(shù)據(jù)總線浮空數(shù)據(jù)總線浮空數(shù)據(jù)總線浮空 9.3.2 8251A9.3.2 8251A編程編程 N NY YY Y復位操作復位操作輸出方式字輸出方式字輸出第一個同步字符輸出第一個同步字符同步方式？同步方式？雙同步？雙同步？輸出第二個同步字符輸出第二個同步字符輸出命令字輸出命令字復位？復位？傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)字輸出狀態(tài)字傳送完？傳送完？Y YN NY YN NN N圖圖9-26 8251A9-26 8251A編程流程圖編程流程圖圖圖9-27 8251A9-27 8251A方式字格式方式字

49、格式a a） 異步方式異步方式 b b） 同步方式同步方式a)b)1 1、方式字、方式字8 8位方式字分為四組，現(xiàn)說明如下：位方式字分為四組，現(xiàn)說明如下：（1 1）工作方式及波特率因子的確定）工作方式及波特率因子的確定（2 2）數(shù)據(jù)字符長度的確定）數(shù)據(jù)字符長度的確定（3 3）奇偶校驗的確定）奇偶校驗的確定（4 4）其它參數(shù)的確定）其它參數(shù)的確定2 2、命令字、命令字 圖圖9-28 8251A9-28 8251A命令字格式命令字格式 （1 1）發(fā)送控制位）發(fā)送控制位TxENTxEN：允許發(fā)送位，即當：允許發(fā)送位，即當TxEN=1TxEN=1時，才允許發(fā)送。時，才允許發(fā)送。SBRKSBRK：發(fā)送空

50、白字符位。：發(fā)送空白字符位。RTSRTS：請求發(fā)送位。：請求發(fā)送位。（2 2）接收控制位）接收控制位RxERxE：允許接收位。當：允許接收位。當RxE=1RxE=1時，允許接收。時，允許接收。（3 3）數(shù)據(jù)終端準備就緒位）數(shù)據(jù)終端準備就緒位DTRDTR：數(shù)據(jù)終端準備好。：數(shù)據(jù)終端準備好。（4 4）同步字符搜索控制位）同步字符搜索控制位EHEH：外部搜索方式位。：外部搜索方式位。（5 5）復位控制位）復位控制位IRIR：內(nèi)部復位信號。：內(nèi)部復位信號。ERER：清除錯誤標志。：清除錯誤標志。 3 3、狀態(tài)字、狀態(tài)字 DSRDSRSYNDET/BRKDETSYNDET/BRKDETFEFE OEOE

51、 PEPETxETxERxRDYRxRDYTxRDYTxRDY幀錯誤幀錯誤溢出錯誤溢出錯誤奇偶錯奇偶錯發(fā)送準備好發(fā)送準備好同引腳含義同引腳含義圖圖9-29 8251A9-29 8251A狀態(tài)字格式狀態(tài)字格式TxRDYTxRDY：發(fā)送器準備好狀態(tài)位，該狀態(tài)位只要發(fā)送緩沖器一：發(fā)送器準備好狀態(tài)位，該狀態(tài)位只要發(fā)送緩沖器一 空就被置空就被置1 1。PEPE：奇偶校驗錯狀態(tài)位。：奇偶校驗錯狀態(tài)位。OEOE：溢出（丟失）錯誤狀態(tài)位。：溢出（丟失）錯誤狀態(tài)位。FEFE（Frame ErrorFrame Error）：幀錯誤狀態(tài)位，只適用于異步方式）：幀錯誤狀態(tài)位，只適用于異步方式9.3.39.3.3 82

52、51A8251A的應用的應用8251A8251A的信號可分為兩組：一組是的信號可分為兩組：一組是8251A8251A與與CPUCPU之間的接口信號；之間的接口信號；另一組是它與外設之間的接口信號。另一組是它與外設之間的接口信號。例：例： 試采用異步串行通信方式實現(xiàn)雙機通信。設波特率為試采用異步串行通信方式實現(xiàn)雙機通信。設波特率為 600 600 b/sb/s，甲機將內(nèi)存首址為，甲機將內(nèi)存首址為ADATADAT的的128128字節(jié)的數(shù)據(jù)塊發(fā)送給乙機；字節(jié)的數(shù)據(jù)塊發(fā)送給乙機；乙機將接收到的乙機將接收到的128128字節(jié)的數(shù)據(jù)，順序存放在內(nèi)存首址為字節(jié)的數(shù)據(jù)，順序存放在內(nèi)存首址為BDATBDAT的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。（1 1）分析）分析（2 2）硬件連接）硬件連接 圖圖9-30 9-30 雙機利用雙機利用