第6章(上)串并行通信和接口技術(shù)第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)6.2串行接口和串行通信教學(xué)重點(diǎn)串行接口與通信概述

8251的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和編程通信規(guī)程和通信標(biāo)準(zhǔn)

第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)6.2.1串行接口與通信概述數(shù)據(jù)通信的基本方式可分為并行通信與串行通信兩種：并行通信：是指利用多條數(shù)據(jù)傳輸線將一個(gè)數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送。

特點(diǎn)：是傳輸速度快，適用于短距離通信。串行通信：是指利用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位位地順序傳送。

特點(diǎn)：是通信線路簡(jiǎn)單，利用電話或電報(bào)線路就可實(shí)現(xiàn)通信，降低成本，適用于遠(yuǎn)距離通信，但傳輸速度慢。

一、并行通信和串行通信第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)二、串行通信基礎(chǔ)串行通信：將數(shù)據(jù)分解成二進(jìn)制位用一條信號(hào)線，一位一位順序傳送的方式串行通信的優(yōu)勢(shì)：用于通信的線路少，因而在遠(yuǎn)距離通信時(shí)可以極大地降低成本串行通信適合于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送，也常用于速度要求不高的近距離數(shù)據(jù)傳送PC系列機(jī)上有兩個(gè)串行異步通信接口、鍵盤、鼠標(biāo)器與主機(jī)間采用串行數(shù)據(jù)傳送第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)1.異步通信串行通信時(shí)的數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)信息都使用同一根信號(hào)線傳送收發(fā)雙方必須遵守共同的通信協(xié)議（通信規(guī)程），才能解決傳送速率、信息格式、位同步、字符同步、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等問題串行異步通信以字符為單位進(jìn)行傳輸，其通信協(xié)議是起止式異步通信協(xié)議第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)起止式異步通信協(xié)議起始位——每個(gè)字符開始傳送的標(biāo)志，起始位采用邏輯0電平起始位校驗(yàn)位停止位空閑位數(shù)據(jù)位低位高位字符0/10/10/10/110111…數(shù)據(jù)位——數(shù)據(jù)位緊跟著起始位傳送。由5～8個(gè)二進(jìn)制位組成，低位先傳送校驗(yàn)位——用于校驗(yàn)是否傳送正確；可選擇奇檢驗(yàn)、偶校驗(yàn)或不傳送校驗(yàn)位停止位——表示該字符傳送結(jié)束。停止位采用邏輯1電平，可選擇1、1.5或2位空閑位——傳送字符之間的邏輯1電平，表示沒有進(jìn)行傳送第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率也稱比特率（BitRate）每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)bps字符中每個(gè)二進(jìn)制位持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)度都一樣，為數(shù)據(jù)傳輸速率的倒數(shù)當(dāng)進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)碼傳輸，且每位時(shí)間長(zhǎng)度相等時(shí)，比特率還等于波特率（BaudRate）過去，串行異步通信的數(shù)據(jù)傳輸速率限制在50bps到9600bps之間?，F(xiàn)在，可以達(dá)到115200bps或更高第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)2.同步通信以一個(gè)數(shù)據(jù)塊（幀）為傳輸單位，每個(gè)數(shù)據(jù)塊附加1個(gè)或2個(gè)同步字符，最后以校驗(yàn)字符結(jié)束同步通信的數(shù)據(jù)傳輸效率和傳輸速率較高，但硬件電路比較復(fù)雜串行同步通信主要應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中最常使用高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議HDLC~~~~同步字符數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)校驗(yàn)字符第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)3.數(shù)據(jù)傳送方式全雙工站A站B站A站B站A站B半雙工單工第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)(1)單工方式只允許數(shù)據(jù)按照一個(gè)固定的方向傳送，即一方只能作為發(fā)送站，另一方只能作為接收站。(2)半雙工方式

數(shù)據(jù)能從A站傳送到B站，也能從B站傳送到A站，但是不能同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送，每次只能有一個(gè)站發(fā)送，另一個(gè)站接收。通信雙方可以輪流地進(jìn)行發(fā)送和接收。(3)全雙工方式允許通信雙方同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。這時(shí)，A站在發(fā)送的同時(shí)也可以接收，B站亦同。全雙工方式相當(dāng)于把兩個(gè)方向相反的單工方式組合在一起，因此它需要兩條傳輸線。

（在計(jì)算機(jī)串行通訊中主要使用半雙工和全雙工方式）3.數(shù)據(jù)傳送方式（續(xù)）第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)4.信號(hào)傳輸方式1．基帶傳輸方式

基帶傳輸方式僅適宜于近距離和速度較低的通信。在傳輸線路上直接傳輸不加調(diào)制的二進(jìn)制信號(hào)，如圖所示。它要求傳送線的頻帶較寬，傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)是矩形波。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)4.信號(hào)傳輸方式（續(xù)）2．頻帶傳輸方式傳輸經(jīng)過調(diào)制的模擬信號(hào)在長(zhǎng)距離通信時(shí)，發(fā)送方要用調(diào)制器把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，接收方則用解調(diào)器將接收到的模擬信號(hào)再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這就是信號(hào)的調(diào)制解調(diào)。實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)任務(wù)的裝置稱為調(diào)制解調(diào)器(MODEM)。采用頻帶傳輸時(shí)，通信雙方各接一個(gè)調(diào)制解調(diào)器，將數(shù)字信號(hào)寄載在模擬信號(hào)(載波)上加以傳輸。因此，這種傳輸方式也稱為載波傳輸方式。這時(shí)的通信線路可以是電話交換網(wǎng)，也可以是專用線。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)常用的調(diào)制方式有三種：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相，分別如下圖所示。

4.信號(hào)傳輸方式（續(xù)）第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)5.調(diào)制解調(diào)器調(diào)制（Modulating）把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電話線路傳送的模擬信號(hào)解調(diào)（Demodulating）將電話線路的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)器MODEM具有調(diào)制和解調(diào)功能的器件合制在一個(gè)裝置第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)6.2.1串行接口的標(biāo)準(zhǔn)串行接口標(biāo)準(zhǔn)：指的是計(jì)算機(jī)或終端(數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE)的串行接口電路與調(diào)制解調(diào)器MODEM等(數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE)之間的連接標(biāo)準(zhǔn)。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)一、串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA制定的通用標(biāo)準(zhǔn)串行接口1962年公布，1969年修訂1987年1月正式改名為EIA-232D設(shè)計(jì)目的是用于連接調(diào)制解調(diào)器現(xiàn)已成為數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（例如計(jì)算機(jī)）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（例如調(diào)制解調(diào)器）的標(biāo)準(zhǔn)接口可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，也可近距離連接兩臺(tái)微機(jī)屬于網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中的最低層：物理層第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)一、RS-232C標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）RS-232C是一種標(biāo)準(zhǔn)接口，D型插座，采用25芯引腳或9芯引腳的連接器，如圖所示。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)連接及通信原理微型計(jì)算機(jī)之間的串行通信就是按照RS-232C標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的接口電路實(shí)現(xiàn)的。如果使用一根電話線進(jìn)行通信，那么計(jì)算機(jī)和MODEM之間的連線就是根據(jù)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)連接的。其連接及通信原理如圖所示。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)1.RS-232C的引腳定義232C接口標(biāo)準(zhǔn)使用一個(gè)25針連接器絕大多數(shù)設(shè)備只使用其中9個(gè)信號(hào)，所以就有了9針連接器232C包括兩個(gè)信道：主信道和次信道次信道為輔助串行通道提供數(shù)據(jù)控制和通道，但其傳輸速率比主信道要低得多，其他跟主信道相同，通常較少使用第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)RS-232C的引腳（1）TxD：發(fā)送數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)的發(fā)送端RxD：接收數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)的接收端第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)RS-232C的引腳（2）RTS：請(qǐng)求發(fā)送當(dāng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備準(zhǔn)備好送出數(shù)據(jù)時(shí)，就發(fā)出有效的RTS信號(hào)，用于通知數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)CTS：清除發(fā)送（允許發(fā)送）當(dāng)數(shù)據(jù)通信設(shè)備已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)終端設(shè)備的傳送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)出CTS有效信號(hào)來響應(yīng)RTS信號(hào)RTS和CTS是數(shù)據(jù)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)通信設(shè)備間一對(duì)用于數(shù)據(jù)發(fā)送的聯(lián)絡(luò)信號(hào)第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)RS-232C的引腳（3）DTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好通常當(dāng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備一加電，該信號(hào)就有效，表明數(shù)據(jù)終端設(shè)備準(zhǔn)備就緒DSR：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好通常表示數(shù)據(jù)通信設(shè)備（即數(shù)據(jù)裝置）已接通電源連到通信線路上，并處在數(shù)據(jù)傳輸方式DTR和DSR也可用做數(shù)據(jù)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)通信設(shè)備間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，例如應(yīng)答數(shù)據(jù)接收第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)RS-232C的引腳（4）GND：信號(hào)地為所有的信號(hào)提供一個(gè)公共的參考電平CD：載波檢測(cè)（DCD）當(dāng)本地調(diào)制解調(diào)器接收到來自對(duì)方的載波信號(hào)時(shí)，該引腳向數(shù)據(jù)終端設(shè)備提供有效信號(hào)RI：振鈴指示當(dāng)調(diào)制解調(diào)器接收到對(duì)方的撥號(hào)信號(hào)期間，該引腳信號(hào)作為電話鈴響的指示、保持有效第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)RS-232C的引腳（5）保護(hù)地（機(jī)殼地）起屏蔽保護(hù)作用的接地端，一般應(yīng)參照設(shè)備的使用規(guī)定，連接到設(shè)備的外殼或大地TxC：發(fā)送器時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)終端發(fā)送串行數(shù)據(jù)的時(shí)鐘信號(hào)RxC：接收器時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)終端接收串行數(shù)據(jù)的時(shí)鐘信號(hào)第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)2.RS-232C的連接微機(jī)利用232C接口連接調(diào)制解調(diào)器，用于實(shí)現(xiàn)通過電話線路的遠(yuǎn)距離通信微機(jī)利用232C接口直接連接進(jìn)行短距離通信。這種連接不使用調(diào)制解調(diào)器，所以被稱為零調(diào)制解調(diào)器（NullModem）連接第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)連接調(diào)制解調(diào)器電話線MODEM微機(jī)2345678202223456782022MODEM23456782022數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好DSR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR發(fā)送數(shù)據(jù)TxD接收數(shù)據(jù)RxD請(qǐng)求發(fā)送RTS允許發(fā)送CTS信號(hào)地GND載波檢測(cè)CD振鈴指示RI微機(jī)23456782022第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)不使用聯(lián)絡(luò)信號(hào)的3線相連方式微機(jī)TxDRxDGND微機(jī)為了交換信息，TxD和RxD應(yīng)當(dāng)交叉連接程序中不必使RTS和DTR有效也不應(yīng)檢測(cè)CTS和DSR是否有效

第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)“偽”使用聯(lián)絡(luò)信號(hào)的3線相連方式RTS和CTS各自互接，DTR和DSR各自互接表明請(qǐng)求傳送總是允許、數(shù)據(jù)裝置總準(zhǔn)備好微機(jī)DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微機(jī)第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)使用聯(lián)絡(luò)信號(hào)的多線相連方式通信比較可靠所用連線較多，不如前者經(jīng)濟(jì)微機(jī)DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微機(jī)第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)3.RS-232C的電氣特性232C接口采用EIA電平高電平為＋3V～＋15V低電平為－3V～－15V實(shí)際常用±12V或±15V標(biāo)準(zhǔn)TTL電平高電平：＋2.4V～＋5V低電平：0V～0.4V相互轉(zhuǎn)換第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)6.3可編程串行通信接口8251A串行傳輸，需要并行到串行和串行到并行的轉(zhuǎn)換，并按照傳輸協(xié)議發(fā)送和接收每個(gè)字符（或數(shù)據(jù)塊）這些工作可由軟件實(shí)現(xiàn)，也可用硬件實(shí)現(xiàn)通用異步接收發(fā)送器UART是串行異步通信的接口電路芯片IBMPC/XT機(jī)的UART芯片是INS8251后來使用NS16550第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)6.3.18251A的基本性能8251A是可編程的串行通信接口芯片，基本性能：1．兩種工作方式：同步方式，異步方式。同步方式下，波特率為0~64Kbps，異步方式下，波特率為0~19.2Kbps。2．同步方式下的格式每個(gè)字符可以用5、6、7或8位來表示，并且內(nèi)部能自動(dòng)檢測(cè)同步字符，從而實(shí)現(xiàn)同步。除此之外，8251A也允許同步方式下增加奇/偶校驗(yàn)位進(jìn)行校驗(yàn)。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)6.3.1

8251A的基本性能(續(xù)）3．異步方式下的格式每個(gè)字符也可以用5、6、7或8位來表示，時(shí)鐘頻率為傳輸波特率的1、16或64倍，用1位作為奇/偶校驗(yàn)。1個(gè)啟動(dòng)位。并能根據(jù)編程為每個(gè)數(shù)據(jù)增加1個(gè)、1.5個(gè)或2個(gè)停止位?？梢詸z查假啟動(dòng)位，自動(dòng)檢測(cè)和處理終止字符。

4．全雙工的工作方式其內(nèi)部提供具有雙緩沖器的發(fā)送器和接收器。5．提供出錯(cuò)檢測(cè)具有奇偶、溢出和幀錯(cuò)誤三種校驗(yàn)電路。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)6.3.2

8251A的基本工作原理8251實(shí)現(xiàn)了起止式串行異步通信協(xié)議，支持全雙工通信通信字符可選擇數(shù)據(jù)位為5～8位停止位1、1.5或2位可進(jìn)行奇偶校驗(yàn)具有奇偶、幀和溢出錯(cuò)誤檢測(cè)電路第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)1.8251A的編程結(jié)構(gòu)8251A有：1個(gè)數(shù)據(jù)輸入緩沖寄存器1個(gè)數(shù)據(jù)輸出緩沖寄存器1個(gè)發(fā)送移位寄存器1個(gè)接收移位寄存器1個(gè)控制寄存器1個(gè)狀態(tài)寄存器1個(gè)模式寄存器2個(gè)同步字符寄存器。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)圖6.58251A的編程結(jié)構(gòu)和外部連接C/DC/STxCRxCSYNDETCTSDTRDSRTxDTxERxDGNDVcc+5v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串行輸入時(shí)鐘RTS數(shù)據(jù)輸入緩沖器數(shù)據(jù)輸出緩沖器發(fā)送移位寄存器串行輸出CLKD0

D78286（可選）

OETWRRDTxRDYRxRDYRESET控制總線地址總線數(shù)據(jù)總線譯碼A0IO/M延遲第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)各部件的功能說明數(shù)據(jù)輸入緩沖寄存器和數(shù)據(jù)輸出緩沖寄存器使用同一個(gè)端口地址；接收移位寄存器將到達(dá)RxD端的串行數(shù)據(jù)接收后進(jìn)行移位，變?yōu)?位并行數(shù)據(jù)，傳送到數(shù)據(jù)輸入緩沖寄存器；發(fā)送移位寄存器將數(shù)據(jù)輸出緩沖寄存器的并行數(shù)據(jù)變?yōu)榇袛?shù)據(jù)，然后，從TxD端送往外部設(shè)備。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)控制寄存器用來8251A的工作，它的內(nèi)容是由程序設(shè)置的。狀態(tài)寄存器則在8251A的工作過程中為執(zhí)行程序提供一定的狀態(tài)信息。模式寄存器的內(nèi)容決定了8251A到底工作在同步模式還是工作在異步模式，還決定了接收和發(fā)送的字符的格式；2個(gè)同步字符寄存器用來容納同步方式中所用的同步字符。各部件的功能說明（續(xù)）第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)2.8251A的內(nèi)部工作原理

第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)（1）

發(fā)送器

發(fā)送器由發(fā)送緩沖器和發(fā)送控制電路兩部分組成。采用異步方式，則由發(fā)送控制電路在其首尾加上起始位和停止位，然后從起始位開始，經(jīng)移位寄存器從數(shù)據(jù)輸出線TXD逐位串行輸出。TxD發(fā)送器輸出啟動(dòng)位數(shù)據(jù)位校驗(yàn)位停止位D0D1…………Dn由8251A產(chǎn)生啟動(dòng)位數(shù)據(jù)字符校驗(yàn)位停止位發(fā)送格式第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)（1）

發(fā)送器（異步方式）在異步發(fā)送方式下，當(dāng)程序置允許發(fā)送位TxEN為1，并且由外設(shè)發(fā)來的對(duì)CPU請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)CTS有效后，便開始發(fā)送過程。在發(fā)送時(shí)，發(fā)送器為每個(gè)字符加上1個(gè)起始位，并且按照編程要求加上奇偶校驗(yàn)位以及1個(gè)、1.5個(gè)或者2個(gè)停止位。數(shù)據(jù)及起始位、校驗(yàn)位、停止位總是在發(fā)送時(shí)鐘TxC的下降沿時(shí)從8251A發(fā)出。數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈蕿榘l(fā)送時(shí)鐘頻率的1、1/16或者1/64，具體決定于編程時(shí)給出的波特率因子。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)采用同步方式，則在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，發(fā)送器將自動(dòng)送出1個(gè)或2個(gè)同步字符，然后才逐位串行輸出數(shù)據(jù)。（1）

發(fā)送器（同步方式）同步字符1同步字符2數(shù)據(jù)字符發(fā)送格式TxD線上的串行輸出數(shù)據(jù)第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)（1）

發(fā)送器（同步方式）—

續(xù)在同步發(fā)送方式下，也要在程序置TxEN為1，且CTS有效后，才能開始發(fā)送過程。發(fā)送過程開始后，發(fā)送器先根據(jù)編程要求發(fā)送1個(gè)或者2個(gè)同步字符，然后發(fā)送數(shù)據(jù)塊。在發(fā)送數(shù)據(jù)塊時(shí)，發(fā)送器會(huì)根據(jù)編程要求對(duì)數(shù)據(jù)塊中的每個(gè)數(shù)據(jù)加上奇偶校驗(yàn)位，也可不加。在同步發(fā)送時(shí)，若CPU不能及時(shí)提供新數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送器會(huì)自動(dòng)插入同步字符，滿足在同步發(fā)送方式時(shí)不允許數(shù)據(jù)之間存在間隙的要求。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)如果CPU與8251A之間采用中斷方式交換信息，那么TxRDY可作為向CPU發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)發(fā)送器中的8位數(shù)據(jù)串行發(fā)送完畢時(shí)，由發(fā)送控制電路向CPU發(fā)出TxE有效信號(hào)，表示發(fā)送器中移位寄存器已空。（1）

發(fā)送器（補(bǔ)充說明）第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)

串行數(shù)據(jù)的發(fā)送并行數(shù)據(jù)加入起始位、校驗(yàn)位、停止位串行數(shù)據(jù)CPU發(fā)送保持寄存器發(fā)送移位寄存器同步控制8251SOUT0/10/10/10/1雙緩沖寄存器結(jié)構(gòu)保證數(shù)據(jù)的連續(xù)發(fā)送第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)（2）接收器接收器由接收緩沖器和接收控制電路兩部分組成。接收移位寄存器從RxD引腿上接收串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)后存入接收緩沖器。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)（2）接收器(異步方式)異步方式：在RxD線上檢測(cè)低電平，將檢測(cè)到的低電平作為起始位，并啟動(dòng)內(nèi)部計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到相應(yīng)于半個(gè)數(shù)位傳輸時(shí)間（波特率的一半）時(shí)，又對(duì)RxD線進(jìn)行檢測(cè)，若仍為低電平，則確認(rèn)收到一個(gè)有效的起始位。8251A開始每隔一個(gè)數(shù)位傳輸時(shí)間，對(duì)RxD進(jìn)行一次采樣，完成字符裝配；數(shù)據(jù)進(jìn)入輸入移位寄存器被移位，并進(jìn)行奇偶校驗(yàn)和去掉停止位，變成了并行數(shù)據(jù)后，送到數(shù)據(jù)輸入寄存器，同時(shí)發(fā)出RxRDY信號(hào)送CPU，表示已經(jīng)收到一個(gè)可用的數(shù)據(jù)。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)注：在異步接收時(shí)，有時(shí)會(huì)遇到這樣的情況，既8251A在檢測(cè)起始位時(shí)，過半個(gè)數(shù)位傳輸時(shí)間后，沒有再次測(cè)得低電平。這種情況下，8251A就會(huì)把剛才檢測(cè)到的信號(hào)看成干擾脈沖，于是重新開始檢測(cè)RxD線上是否又出現(xiàn)低電平。（2）接收器(異步方式)—

續(xù)RxD接收器輸入D0D1…………Dn不出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上啟動(dòng)位數(shù)據(jù)位校驗(yàn)位停止位啟動(dòng)位數(shù)據(jù)字符校驗(yàn)位停止位接收格式第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)

起始位的檢測(cè)起始檢測(cè)確定已檢測(cè)到起始位采樣數(shù)據(jù)起始位時(shí)鐘（RCLK）數(shù)據(jù)線（SIN）T16T16T8T數(shù)據(jù)接收時(shí)鐘頻率是數(shù)據(jù)傳輸頻率的16倍正確識(shí)別起始位，防止因干擾引起的誤識(shí)別第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)同步方式：首先搜索同步字符。8251A監(jiān)測(cè)RXD線，每當(dāng)RXD線上出現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)位時(shí)，接收下來并送入移位寄存器移位，與同步字符寄存器的內(nèi)容進(jìn)行比較，如果兩者不相等，則接收下一位數(shù)據(jù)，并且重復(fù)上述比較過程。當(dāng)兩個(gè)寄存器的內(nèi)容比較相等時(shí)，8251A的SYNDET升為高電平，表示同步字符已經(jīng)找到，同步已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。采用雙同步方式，就要在測(cè)得輸入移位寄存器的內(nèi)容與第一個(gè)同步字符寄存器的內(nèi)容相同后，再繼續(xù)檢測(cè)此后輸入移位寄存器的內(nèi)容是否與第二個(gè)同步字符寄存器的內(nèi)容相同。如果相同，則認(rèn)為同步已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

（2）接收器(同步方式)第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)在外同步情況下，同步輸入端SYNDET加一個(gè)高電位來實(shí)現(xiàn)同步的。

實(shí)現(xiàn)同步之后，接收器和發(fā)送器間就開始進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步傳輸。這時(shí)，接收器利用時(shí)鐘信號(hào)對(duì)RXD線進(jìn)行采樣，并把收到的數(shù)據(jù)位送到移位寄存器中。在RXRDY引腳上發(fā)出一個(gè)信號(hào)，表示收到了一個(gè)字符。

（2）接收器(同步方式)—

續(xù)第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)

串行數(shù)據(jù)的接收并行數(shù)據(jù)檢測(cè)接收錯(cuò)誤刪除起始位、校驗(yàn)位、停止位串行數(shù)據(jù)CPU接收緩沖寄存器接收移位寄存器同步控制8250SIN0/10/10/10/1雙緩沖寄存器結(jié)構(gòu)保證數(shù)據(jù)的連續(xù)接收第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)（3）數(shù)據(jù)總線緩沖器

數(shù)據(jù)總線緩沖器是CPU與8251A之間的數(shù)據(jù)接口。包含3個(gè)8位的緩沖寄存器：兩個(gè)寄存器分別用來存放CPU向8251A讀取的數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息。一個(gè)寄存器用來存放CPU向8251A寫入的數(shù)據(jù)或控制。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)（4）讀/寫控制電路讀/寫控制電路用來配合數(shù)據(jù)總線緩沖器的工作。功能如下：接收寫信號(hào)，并將來自數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)和控制字寫入8251A；接收讀信號(hào)，并將數(shù)據(jù)或狀態(tài)字從8251A送往數(shù)據(jù)總線；接收控制/數(shù)據(jù)信號(hào)C/，高電平時(shí)為控制字或狀態(tài)字；低電平時(shí)為數(shù)據(jù)。接收時(shí)鐘信號(hào)CLK完成8251A的內(nèi)部定時(shí)；接收復(fù)位信號(hào)RESET，使8251A處于空閑狀態(tài)。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)（5）調(diào)制解調(diào)控制電路調(diào)制解調(diào)控制電路用來簡(jiǎn)化8251A和調(diào)制解調(diào)器的連接

第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)6.3.38251A的引腳第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)

（1）

片選信號(hào)

CS：片選信號(hào)，它由CPU的地址信號(hào)通過譯碼后得到。（2）

數(shù)據(jù)信號(hào)

D0-D7：8位，三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)線，與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線相連。傳輸CPU對(duì)8251A的編程命令字和8251A送往CPU的狀態(tài)信息及數(shù)據(jù)。1.8251A和CPU之間的連接信號(hào)第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)(3)

讀/寫控制信號(hào)

RD：讀信號(hào)，低電平時(shí)，CPU當(dāng)前正在從8251A讀取數(shù)據(jù)或者狀態(tài)信息。

WR：寫信號(hào)，低電乎時(shí)，CPU當(dāng)前正在往8251A寫入數(shù)據(jù)或者控制信息。

C/D：控制/數(shù)據(jù)信號(hào)，用來區(qū)分當(dāng)前讀/寫的是數(shù)據(jù)還是控制信息或狀態(tài)信息。該信號(hào)也可看作是8251A數(shù)據(jù)口/控制口的選擇信號(hào)。由此可知，RD、WR、C/D這3個(gè)信號(hào)的組合，決定了8251A的具體操作，它們的關(guān)系如表6-2所示：注：數(shù)據(jù)輸入端口和數(shù)據(jù)輸出端口合用同一個(gè)偶地址，而狀態(tài)端口和控制端口合用同一個(gè)奇地址。1.8251A和CPU之間的連接信號(hào)（續(xù)）第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)(4)收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào)?TxRDY：發(fā)送器準(zhǔn)備好信號(hào)，用來通知CPU，8251A已準(zhǔn)備好發(fā)送一個(gè)字符。?TxE：發(fā)送器空信號(hào)，TXE為高電平時(shí)有效，用來表示此時(shí)8251A發(fā)送器中并行到串行轉(zhuǎn)換器空，說明一個(gè)發(fā)送動(dòng)作已完成。?RxRDY：接收器準(zhǔn)備好信號(hào)，用來表示當(dāng)前8251A已經(jīng)從外部設(shè)備或調(diào)制解調(diào)器接收到一個(gè)字符，等待CPU來取走。因此，在中斷方式時(shí)，RXRDY可用來作為中斷請(qǐng)求信號(hào)；在查詢方式時(shí)，RXRDY可用來作為查詢信號(hào)。?SYNDET：同步檢測(cè)信號(hào)，只用于同步方式。1.8251A和CPU之間的連接信號(hào)（續(xù)）第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)2.8251A與外部設(shè)備之間的連接信號(hào)(1)收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào)?

DTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好信號(hào)，通知外部設(shè)備，CPU當(dāng)前已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。?

DSR：數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)，表示當(dāng)前外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備好。?

RTS：請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)，表示CPU已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送。?

CTS：允許發(fā)送信號(hào)，是對(duì)的響應(yīng)，由外設(shè)送往8251A。實(shí)際使用時(shí)，這4個(gè)信號(hào)中通常只有必須為低電平，其它3個(gè)信號(hào)可以懸空。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)2.8251A與外部設(shè)備之間的連接信號(hào)（續(xù)）(2)數(shù)據(jù)信號(hào)?

TxD：發(fā)送器數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。當(dāng)CPU送往8251A的并行數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)變?yōu)榇袛?shù)據(jù)后，通過TXD送往外設(shè)。

?

RxD：接收器數(shù)據(jù)輸入信號(hào)。用來接收外設(shè)送來的串行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)進(jìn)入8251A后被轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿蟹绞?。?章（上）串并行通信和接口技術(shù)2.8251A與外部設(shè)備之間的連接信號(hào)（續(xù)）（3）時(shí)鐘、電源和地8251A除了與CPU及外設(shè)的連接信號(hào)外，還有電源端、地端和3個(gè)時(shí)鐘端。?

CLK：時(shí)鐘輸入，用來產(chǎn)生8251A器件的內(nèi)部時(shí)序。同步方式下，大于接收數(shù)據(jù)或發(fā)送數(shù)據(jù)的波特率的30倍，異步方式下，則要大于數(shù)據(jù)波特率的4.5倍。?

TxC：發(fā)送器時(shí)鐘輸入，用來控制發(fā)送字符的速度。同步方式下，TxC的頻率等于字符傳輸?shù)牟ㄌ芈?，異步方式下，TxC的頻率可以為字符傳輸波特率的1倍、16倍或者64倍。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)?

RxC:接收器時(shí)鐘輸入，用來控制接收字符的速度，和TxC一樣。在實(shí)際使用時(shí)，RxC和TxC往往連在一起，由同一個(gè)外部時(shí)鐘來提供，CLK則由另一個(gè)頻率較高的外部時(shí)鐘來提供。?

VCC：電源輸入?

GND：地2.8251A與外部設(shè)備之間的連接信號(hào)（續(xù)）第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)1．8251內(nèi)部有哪些寄存器？分別舉例說明它們的作用和使用方法。2．8251內(nèi)部有哪幾個(gè)端口？它們的作用分別是什么？3．8251的引腳分為哪幾類？分別說明它們的功能。習(xí)題與思考：第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)回顧：8251A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，8251A的引腳功能。本講重點(diǎn)：

8251A的編程，8251A應(yīng)用舉例。

6.3.4可編程串行接口芯片8251A第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)編程的內(nèi)容包括兩大方面：⑴是由CPU發(fā)出的控制字，即方式選擇控制字和操作命令控制字；⑵是由8251A向CPU送出的狀態(tài)字。1．8251A的編程第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)（1）方式選擇控制字（模式字）

方式選擇控制字的格式如圖所示。第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)（2）操作命令控制字（控制字）

操作命令控制字的格式如下：第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)（3）狀態(tài)字狀態(tài)字的格式如下：例如，若要查詢8251A接收器是否準(zhǔn)備好，則可用下列程序段完成：

MOVDX，0FFF2H

；狀態(tài)口

L：

INAL，DX

；讀狀態(tài)口

ANDAL，02H

；查Dl＝1？即準(zhǔn)備好了嗎？

JZL；未準(zhǔn)備好，則等待

MOVDX，

OFFF0H

；數(shù)據(jù)口

INAL，DX；已準(zhǔn)備好則輸入數(shù)據(jù)第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)2．8251A的初始化

(1)芯片復(fù)位以后，第一次用奇地址端口寫入的值作為模式字進(jìn)入模式寄存器。(2)如果模式字中規(guī)定了8251A工作在同步模式，(3)由CPU用奇地址端口寫入的值將作為控制字送到控制寄存器，而用偶地址端口寫入的值將作為數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)輸出緩沖寄存器。流程圖如右圖：

第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)6.3.58251A應(yīng)用舉例1．異步模式下的初始化程序舉例

模式字和控制字都必須寫入“奇”地址端口，假設(shè)為42H；設(shè)置模式字時(shí)，設(shè)定了字符用7位二進(jìn)制數(shù)表示，帶1個(gè)偶校驗(yàn)位、2個(gè)停止位；異步模式下必須給出波特率因子為16?？刂谱衷O(shè)為37H，它清除出錯(cuò)標(biāo)志，即讓出錯(cuò)指示處于初始狀態(tài)，并使請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)處于有效電平；此外，這個(gè)控制字使數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好信號(hào)DTR處于有效電平，以通知調(diào)制解調(diào)器，CPU已準(zhǔn)備就緒；使發(fā)送允許信號(hào)TxEN為高電平，從而讓發(fā)送器處于啟動(dòng)狀態(tài)；控制字37H還使接收允許位RxE為1，從而讓接收器也處在啟動(dòng)狀態(tài)11111010模式字FAH00111110控制字37H第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)MOVAL，

0FAH；送模式字MOVDX，0042HOUTDX，

AL；異步方式，7位/字符，偶校驗(yàn)，2個(gè)停止位，波特率因子16

MOVAL，37H；設(shè)置控制字，使發(fā)送、接收允許，清出錯(cuò)標(biāo)志，使RTS、DTR有效OUTDX，

AL；第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)2．同步模式下的初始化程序舉例

模式字和控制字都必須寫入“奇”地址端口，假設(shè)為42H；按照初始化流程，程序往此端口中設(shè)置的數(shù)據(jù)依次作為模式字、同步字符和控制字。模式字為38H，它規(guī)定同步字符的數(shù)目2個(gè)，采用內(nèi)同步模式，偶校驗(yàn)、7位數(shù)據(jù)。控制字設(shè)為97H，它使8251A對(duì)同步字符進(jìn)行檢索；同時(shí)使?fàn)顟B(tài)寄存器中的3個(gè)出錯(cuò)標(biāo)志復(fù)位；此外，使82151A的發(fā)送器啟動(dòng)，接收器也啟動(dòng)；控制字還通知8251A，CPU已準(zhǔn)備好進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。00111000模式字38H10011110控制字97H第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)MOVAL，

38H；送模式字MOVDX，0042H；同步方式，7位數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)，2個(gè)停止位

OUTDX，

AL

MOVAL，16H；兩個(gè)同步字符均為16H

OUTDX，

ALOUTDX，

AL

MOVAL，97H；設(shè)控制字，使發(fā)送器啟動(dòng)，接收器啟動(dòng)，并設(shè)置其他有關(guān)信號(hào)

OUTDX，AL第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)3．兩臺(tái)微型計(jì)算機(jī)通過8251A相互通信的舉例通過8251A實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的兩臺(tái)微型計(jì)算機(jī)相互通信的系統(tǒng)連接簡(jiǎn)化框圖如下。這時(shí)，利用兩片8251A通過標(biāo)準(zhǔn)串行接口RS-232C實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)8086微機(jī)之問的串行通信，可采用異步或同步工作方式。

第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)分析：設(shè)系統(tǒng)采用查詢方式控制傳輸過程，異步傳送。初始化程序由兩部分組成：⑴是將一方定義為發(fā)送器。發(fā)送端CPU每查詢到TXRDY有效，則向8251A并行輸出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)；⑵是將對(duì)方定義為接收器。接收端CPU每查詢到RXRDY有效，則從8251A輸入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，一直進(jìn)行到全部數(shù)據(jù)傳送完畢為止。3．兩臺(tái)微型計(jì)算機(jī)通過8251A相互通信的舉例（續(xù)）第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)STT：

MOVDX，8251A控制端口

MOVAL，7FH

OUTDX，AL

；將825lA定義為異步方式，8位數(shù)據(jù)，1位停止位

MOVAL，11H

；偶校驗(yàn)，取波特率系數(shù)為64，允許發(fā)送。

OUTDX，ALMOVDI，發(fā)送數(shù)據(jù)塊首地址

；設(shè)置地址指針

MOVCX，發(fā)送數(shù)據(jù)塊字節(jié)數(shù)

；設(shè)置計(jì)數(shù)器初值NEXT：MOVDX，8251A控制端口

INAL，DX

ANDAL，01H

；查詢TXRDY有效否?JZNEXT

；無效則等待

MOVDX，8251A數(shù)據(jù)端口、

MOVAL，[DI]；

；向8251A輸出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。

OUTDX，AL

INCDI；修改地址指針

LOOPNEXT

；未傳輸完，則繼續(xù)下一個(gè)

HLT發(fā)送端初始化程序與發(fā)送控制程序如下所示：第6章（上）串并行通信和接口技術(shù)SRR：MOVDX，8251A控制端口

MOVAL，7FH

OUTDX，AL

；初始化8251A，異步方式，8位數(shù)據(jù)

MOVAL，

14H

；1位停止位，偶校驗(yàn)，波特率系數(shù)64，允許接收。

OUTDX，AL

MOVDI，接收數(shù)據(jù)塊首地址

；設(shè)置地址指針

MOVCX，接收數(shù)據(jù)塊字節(jié)數(shù)

；設(shè)置計(jì)數(shù)器初值

COMT：

MOVDX，8251A控制端口

INAL，DX

RORAL，1

；查詢RXRDY有效否?

RORAL，1

JNCCOMT；無效則等待

RORAL，1

RORAL，1

；有效時(shí)，進(jìn)一步查詢是否有奇偶校驗(yàn)錯(cuò)。

JCERR；有錯(cuò)時(shí)，轉(zhuǎn)出錯(cuò)處理

MOVDX，8251A數(shù)據(jù)端口

INAL，DX

；無錯(cuò)時(shí)，輸入一個(gè)字節(jié)到接收數(shù)據(jù)塊。

MOV[DI]，AL

INCDI