1、情境四 數(shù)據(jù)通信 單元一串行通信本章知識點(diǎn)：1、掌握串行通信原理及工作方式2、了解串行通信接口8251A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能3、掌握8251A命令字、控制字、狀態(tài)字的設(shè)置及其工作方式4、掌握8251A編程4.1、數(shù)據(jù)傳送的方式數(shù)字信號的傳輸有并行傳輸和串行傳輸 并行傳輸是多位二進(jìn)制數(shù)據(jù)可以同時傳輸，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省ＭǔＲ?位、16 位或32位的數(shù)據(jù)寬度同時進(jìn)行傳輸。每一位都要有自己的數(shù)據(jù)傳輸線和發(fā)送接收器件，在時鐘脈沖的作用下數(shù)據(jù)從一端送往另一端。 串行通信是指在單根導(dǎo)線上將二進(jìn)制數(shù)據(jù)一位一位順序傳送，特別適合于遠(yuǎn)距離傳送。對于離計算機(jī)較近的外部設(shè)備如鼠標(biāo)、繪圖儀、終端等，也常常采用串行方

2、式交換數(shù)據(jù)。 并行通信：數(shù)據(jù)各位同時進(jìn)行傳送。 快、多（數(shù)據(jù)線）、近串行通信：數(shù)據(jù)一位接一位順序傳送，可只用一根數(shù)據(jù)線傳送多位信息。 慢、少、遠(yuǎn)特點(diǎn)：1.單工(Simplex） 單工數(shù)據(jù)線僅能在一個方向上傳輸數(shù)據(jù)，兩個站之間進(jìn)行通信時，一邊只能發(fā)送數(shù)據(jù)，另一邊只能接收數(shù)據(jù)。發(fā)送器接收器AB2.半雙工（Half Duplex） 使用同一根傳輸線，既可發(fā)送數(shù)據(jù)又可接收數(shù)據(jù)，但不能同時收送數(shù)據(jù)，這樣的傳送方式就是半雙工（Half Duplex）制，發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器A站B站圖8.2 半雙工方式示意圖3.全雙工(Full Duplex） 數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別由兩根可以在兩個不同的站點(diǎn)同時發(fā)送和接

3、收的傳輸線進(jìn)行傳送，通信雙方都能在同一時刻進(jìn)行發(fā)送和接收操作，選擇的傳送方式稱為全雙工制。發(fā)送器接收器接收器發(fā)送器A站B站圖8.1 全雙工方式示意圖特點(diǎn)：每一端都有發(fā)送器和接收器 有二條傳送線應(yīng)用：交互式應(yīng)用，遠(yuǎn)程監(jiān)測控制二、串行通信有兩種基本方式 異步通信，：幀格式傳送,信息量不大1個起始位，058個數(shù)據(jù)位奇偶校驗(yàn)位12個停止位，02.特點(diǎn)：是一個字符一個字符傳輸 同步通信，：嚴(yán)格同步,發(fā)送同步字符,數(shù)據(jù)連續(xù),信息量大,速度較高按數(shù)據(jù)塊傳送把要傳送的字符順序連接起來數(shù)據(jù)塊前有同步字符，后有檢驗(yàn)字符SYNSYNSOH標(biāo)題STX數(shù)據(jù)塊ETB/ETX塊校驗(yàn)特點(diǎn)：一次傳送是一個數(shù)據(jù)塊，傳輸效率提高了

4、；采用了一些傳輸控制字，增加了通信控制能力和校驗(yàn)?zāi)芰?；存在問題：由于數(shù)據(jù)字符與特定字符可能代碼相同，發(fā)生誤解，因此，在數(shù)據(jù)字符前插入轉(zhuǎn)義字符DLE，以示區(qū)別。這種方式稱為“字符填充”。波特率（Band rate）數(shù)據(jù)傳送速率：每秒傳送的二進(jìn)制代碼的位數(shù)。波特率反映了串行通信的速率，也反映了對于傳輸通道的要求。波特率越高，要求傳輸通道的頻率越寬，一般異步通信的波特率在1200b/s115200b/s之間。三、串行傳送速率（1）進(jìn)行串，并轉(zhuǎn)換（2）實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)格式化（3）可靠性檢驗(yàn)（4）實(shí)施接口與端口設(shè)備之間聯(lián)絡(luò)控制4.3 串行通信接口任務(wù)一、串口的基本任務(wù)4.4 用8251A組成的串行接口一、8

5、251A的內(nèi)部邏輯與外部信號1.結(jié)構(gòu)框圖 8251A是通用同步異步接收/發(fā)送器USARTUniversal/Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter）功能：異步起止協(xié)議 同步面向字符協(xié)議組成：接收器、發(fā)送器、調(diào)制控制、讀/寫控制、數(shù)據(jù)總線緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯調(diào)制控制發(fā)送緩沖器發(fā)送控制接收緩沖器接收控制TXDTXRDYTXEMPTYTXCRXDRXRDYSYNDET/BDRXCDTRDSRRTSCTS RESETCLKC/DRDWRCSD7-D01.發(fā)送器TXRDY（Transmitter Ready）：發(fā)送器準(zhǔn)備好，高電平

6、有效TXE（Transmitter Empty）：發(fā)送器空，狀態(tài)線，高有效TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)線TXC：發(fā)送器輸入時鐘2.接收器RXD：接收數(shù)據(jù)線RXRDY：接收器準(zhǔn)備好TXEMPTY：接收器空TXC：接收器輸入時鐘3.與調(diào)制器的接口接號DTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好RTS：請求發(fā)送DSR：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好CTS：清除傳送4、讀寫控制電路（1）RESET 復(fù)位信號，輸入，高電平有效（2）CLK 時鐘，輸入（3）WR* 寫，低電平有效（4）RD* 讀，低電平有效（5）CS* 片選信號，低電平有效（6）C/D* 控制/數(shù)據(jù)信號，輸入C/ D*=1:表示當(dāng)前通過數(shù)據(jù)總線傳送的是控制信息或狀態(tài)字C/D*=0:傳送的

7、是數(shù)據(jù)信息C/D*,RD*,WR*,CS*幾個信號組成的讀寫操作如表所示： C/D* RD* WR* CS*功能 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 CPU從8251輸入數(shù)據(jù)CPU向8251輸出數(shù)據(jù)CPU讀取8251的狀態(tài)CPU往8251寫入控制命令二、8251的控制字與狀態(tài)字1.工作方式字 約定雙方的通信方式，數(shù)據(jù)格式，傳送速率a.作用：對8251A工作方式進(jìn)行選擇，是異步方式還是同步方式b.格式：S1S0EPPENL1L0B1B0D7D6D5D4D3D2D1D0停止位奇偶校驗(yàn)字符長度波特因子（同步） （異步）0=內(nèi)同步 00=不用1=外同步 01=1位0=雙同步

8、 10=1.5位1=單同步 11=2位0=無校驗(yàn)01=奇校驗(yàn)11=偶校驗(yàn)00=5位01=6位10=7位11=8位00=同步01=1 異步10=16 11=64 例1：異步通信中，若幀數(shù)據(jù)格式為：字符長度8位，停止位2位，奇校驗(yàn)，波特率因數(shù)是16，則工作字是： 11011110B=DEH outportb(0 x2B9,0 xde); 例2：同步通信中，若幀數(shù)據(jù)格式為：字符長度8位，雙同步字符，內(nèi)同步方式，奇校驗(yàn)，則工作字是：00011100B=1CH。2.工作命令字a.作用：是確定8251A的實(shí)際操作，迫使8251A進(jìn)行某種操作或工作狀態(tài)，以便接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。 b.格式：EHIRRTSERSB

9、RKRXEDIRTXEND7D6D5D4D3D2D1D0進(jìn)入搜索方式內(nèi)部復(fù)位發(fā)送請求錯誤標(biāo)志復(fù)位發(fā)中止字符接收允許數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好發(fā)送允許D7=1 有效D6=1 有效D5=1 有效D4=1 復(fù)位ERD3=1,發(fā)中止字符（空號） =0，正常操作D2=1,允許接收 =0，禁止接收D0=1,允許發(fā)送 =0，禁止發(fā)送D1=1,已準(zhǔn)備好 =0，正常操作例3：使8251內(nèi)部復(fù)位，并且允許接收，又允許發(fā)送，則程序段為： 例4：若查詢8251A接收器是否準(zhǔn)備好，則用下列程序段： MOV DX，309H ；狀態(tài)口 IN AL，DX ；讀狀態(tài)字 AND AL，02H ；查D1=1？（RXRDY=1?） JZ L ；

10、未準(zhǔn)備好，則等待 MOV DX，308H ；數(shù)據(jù)口 例5：檢查出錯信息，則用下列程序段 MOV DX，309H ；狀態(tài)口 IN AL，DX TEST AL，38H ；檢查D5D4D3三位（FE，OE，PE） JNZ ERROR ；若其中有一位為1，則出錯4.8251A的方式字和命令的使用（1）方式字： 約定雙方通信的方式，數(shù)據(jù)格式，傳送速率等參數(shù)。 命令字：規(guī)定是發(fā)送數(shù)據(jù)，還是接收數(shù)據(jù)。 狀態(tài)字：何時發(fā)/收、取決于狀態(tài)字。 (2) 8251A的尋址c/d接A0，對CPU始終是偶地址，始終使用低8位傳輸數(shù)據(jù)，對8251，可以分奇地址和偶地址，偶地址傳輸數(shù)據(jù)，奇地址傳輸方式字、命令字、狀態(tài)字。 采

11、用：起止式異步方式，字符長度為8位， 2位停止位，波特率因子為64，無校驗(yàn)，波特率為4800，CPU與8251A之間用查詢方式交換數(shù)據(jù)口地址分配是：309H為狀態(tài)命令/狀態(tài)口，308H為數(shù)據(jù)口2.分析 由于是近距離傳輸，可以不設(shè)MODEM，直接互連，同時，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個字節(jié)。3.設(shè)計1）硬件連接 DTE（Data Terminal Equipment） 根據(jù)以上分析把二臺PC機(jī)都當(dāng)作數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE，它們之間只需TXD，RXD和GND三根線連接就能通信。2）軟件編程發(fā)送程序：包括初始化，狀態(tài)查詢，I/O4.5 串行接口標(biāo)準(zhǔn)

12、一、EIA-RS-232接口標(biāo)準(zhǔn) RS-232標(biāo)準(zhǔn)是美國EIA（電子工業(yè)聯(lián)合會）與BELL等公司一起開發(fā)的，1969年公布的通信協(xié)議，適合的數(shù)傳率：020Kbps。1.電氣特性RS-232對電氣特性，邏輯電平和各種信號線的功能都作了規(guī)定。 邏輯“1”=-3V-15V “0”=+3V+15V與TTL邏輯電平不一樣，可用TTL/EIA電平轉(zhuǎn)換器進(jìn)行，如MC1488，MC1489IC。MC1488MC1489RS-232TTLEIA電平+15V+15VTTL+15V 采用EIA電平比TTL電平具有更強(qiáng)的抗干擾性能。 另外，使用MAX232電平轉(zhuǎn)換省電,可連接二對收/發(fā)線，只用單電源。2.機(jī)械特性1）

13、連接器（Connector） 常用二種：DB-25型，25腳，只用9個信號（2個數(shù)據(jù)線，6個控制線，1個地址），如下圖所示。1234DB-25型連接器5678911132522201814發(fā)送電流（-）發(fā)送電流（+）DCDGNDDSRCTSRTSRXDTXD（-）接收電流（+）接收電流 DB-9型 9針，9針全用，如下圖。123456789DSRRTSCTSRIDCDRXDTXDDTRGNDDB-9型連接器2.電纜長度 RS-232直接連接的最大物理距離15M，通信速率20Kbps。3.RS-232C接口信號的定義 25線：數(shù)據(jù)線4條（2，3，14，16） 控制線11條（4，5，6，8，12，13，19，20，22，23） 定時信號線3條