接口與通信 第9章 串行接口（3.2）.ppt

三 INS8250的接口信號(hào) INS8250是用來作為CPU與外設(shè)或調(diào)制解調(diào)器之間的接口 如圖8 24所示 可以看出 它的接口信號(hào)可以分為兩組 一組為與CPU接口的信號(hào) 另一組為與外設(shè) 或調(diào)制解調(diào)器 接口的信號(hào) 1 與CPU的接口信號(hào) 1 INS8250的外部三態(tài)數(shù)據(jù)總線D0 D7 引腳l 8 這組信號(hào)是雙向的 它可以連到CPU的數(shù)據(jù)總線上 CPU與INS8250之間的命令信息 數(shù)據(jù)以及狀態(tài)信息都是通過這組數(shù)據(jù)總線傳送的 2 片選信號(hào)CS0 CS1 CS2 這組信號(hào)是輸入信號(hào) 它們用來選擇INS8250 當(dāng)8250的CS0 1 CS1 1 CS2 0時(shí)芯片被選中 3 寄存器選擇信號(hào)A0 A1 A2 這組信號(hào)是輸入信號(hào) 當(dāng)8250芯片被選中后 這三個(gè)引腳上的信號(hào)用來選中要求讀出或?qū)懭氲膬?nèi)部寄存器 由于接收緩沖寄存器RBR 讀時(shí) 發(fā)送保持寄存器THR 寫時(shí) 和除數(shù)鎖存器的低位字節(jié)合用一個(gè)寄存器編號(hào)地址 中斷允許寄存器和除數(shù)鎖存器的高位字節(jié)合用一個(gè)寄存器編號(hào)地址 所以究竟是選擇上述寄存器還是除數(shù)鎖存器由通信線控制寄存器的最高位DLAB來選擇 4 數(shù)據(jù)輸入選通信號(hào)DISTR DISTR 這組信號(hào)是輸入信號(hào) 當(dāng)8250被選中后 為高電平或?yàn)榈碗娖綍r(shí) CPU可從8250中讀出數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息 當(dāng)不讀8250時(shí) 應(yīng)把DISTR DISTR信號(hào)置成無效狀態(tài) 5 數(shù)據(jù)輸出選通信號(hào)DOSTR DOSTR 這組信號(hào)是輸入信號(hào) 當(dāng)8250被選中后 為高電平或?yàn)榈碗娖綍r(shí) CPU可把數(shù)據(jù)或命令字寫入要求的寄存器中 當(dāng)不對8250進(jìn)行寫操作時(shí) 應(yīng)將DOSTR DOSTR置成無效狀態(tài) 6 地址選通信號(hào)ADS 此信號(hào)是輸入信號(hào) 此引腳為低電平時(shí) 將鎖存寄存器選擇信號(hào)A0 A1 A2和片選信號(hào)CS0 CS1 CS2 當(dāng)讀寫過程中 若A0 A1 A2不能保持穩(wěn)定的電平的話 應(yīng)將信號(hào)ADS置成有效狀態(tài) 以鎖存上述的A0 A1 A2 不用時(shí) 應(yīng)接地 7 中斷請求INTRPT 此信號(hào)是輸出信號(hào) 當(dāng)數(shù)據(jù)傳送過程中發(fā)生接收數(shù)據(jù)錯(cuò) 接收緩沖器寄存器滿 發(fā)送保持寄存器空 MODEM狀態(tài)發(fā)生了變化等情況 而且中斷允許寄存器相應(yīng)位是允許狀態(tài)的話 就通過此引腳向CPU提出中斷請求 此信號(hào)高電平有效 對此中斷的服務(wù)或主機(jī)復(fù)位將使INTRPT復(fù)位為0 8 禁止驅(qū)動(dòng)器信號(hào)DDIS 引腳23 這是一個(gè)輸出信號(hào) 此信號(hào)高電平有效 用來禁止掛在CPU和8250間數(shù)據(jù)線上的內(nèi)部收發(fā)器動(dòng)作 當(dāng)CPU從8250讀取數(shù)據(jù)時(shí) DDIS應(yīng)置成低電平 9 片選輸出信號(hào) 引腳24 這是一個(gè)輸出信號(hào) 此信號(hào)高電平有效 當(dāng)時(shí)表示8250已被 選中 可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送了 10 主機(jī)復(fù)位信號(hào)MR 引腳35 這是一個(gè)輸入信號(hào) 此信號(hào)高電平有效 當(dāng)MR為高電平時(shí) 除接收緩沖器 發(fā)送保持寄存器 除數(shù)鎖存器外 8250的所有寄存器和控制邏輯均被清0 同時(shí)輸出信號(hào)也被復(fù)位 1 串行輸入數(shù)據(jù)信號(hào)SIN 引腳10 這是一個(gè)輸入信號(hào) 8250通過此引腳接收外設(shè) MODEM等數(shù)據(jù)裝置發(fā)來的串行數(shù)據(jù) 2 接收時(shí)鐘信號(hào)RCLK 引腳9 這是一個(gè)輸入信號(hào) 接16 波特率的接收時(shí)鐘信號(hào) 3 波特率輸出信號(hào)BAUDOUT 引腳15 這是一個(gè)8250向外界的輸出信號(hào) 該信號(hào)是供8250發(fā)送器使用的16 時(shí)鐘信號(hào) 其頻率等于 2 與外設(shè) 或MODEM 的接口信號(hào) 主參考晶體振蕩頻率被除數(shù)鎖存器分頻后的值 此分頻工作是由波特率發(fā)生器完成的 也可作為8250的接收時(shí)鐘信號(hào) 這時(shí)只要把它連在RCLK引腳上即可 4 串行數(shù)據(jù)輸出SOUT 這是一個(gè)輸出信號(hào) 8250發(fā)送時(shí) 通過此引腳將數(shù)據(jù)一位一位地串行輸出 5 請求發(fā)送 引腳32 這是一個(gè)輸出信號(hào) 低電平有效 為有效低電平時(shí) 通知MODEM或數(shù)據(jù)裝置 8250已準(zhǔn)備好 可以通信了 編程時(shí) 用指令將MODEM控制寄存器第1位 RTS 置成1 此引腳就置成有效的低電平 主機(jī)復(fù)位時(shí) RTS被置成高電平 6 清除發(fā)送CTS 引腳36 這是一個(gè)輸入信號(hào) 低電平有效 它是MODEM對8250的信號(hào)的響應(yīng) CPU可以通過檢查此引腳獲知MODEM是否可以接收數(shù)據(jù) CPU通過讀MODEM狀態(tài)寄存器獲得該引腳的狀態(tài)電平 假如MODEM狀態(tài)中斷未被禁止 只要的狀態(tài)發(fā)生了改變 自上次讀取MODEM狀態(tài)寄存器后 就在INTRPT引腳上產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào) 告訴CPU此時(shí)發(fā)生了狀態(tài)改變 7 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR 引腳33 這是一個(gè)輸出信號(hào) 低電平有效 當(dāng)為有效的低電平時(shí) 通知MODEM或數(shù)據(jù)裝置 8250已準(zhǔn)備好可以通信了 可以通過編程 用指令將MODEM控制寄存器第0位 DTR 置l 就將使該引腳變?yōu)榈陀行У碾娖叫盘?hào) 主機(jī)復(fù)位后 該引腳被置成高電平 8 數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好DSR 這是一個(gè)輸入信號(hào) 低電平有效 當(dāng)為有效的低電平時(shí) 表示MODEM或數(shù)據(jù)裝置已準(zhǔn)備好 可以同8250進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送 的狀態(tài)可以通過讀取MODEM狀態(tài)寄存器 寄存器的第5位 獲得 假如MODEM狀態(tài)不被禁止 只要的狀態(tài)發(fā)生了改變 自上次讀取MODEM狀態(tài)寄存器后 就在INTRPT引腳上產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào) 告訴CPU發(fā)生了狀態(tài)改變 9 接收端通信線信號(hào)檢查 載波檢測 RLSD 這是一個(gè)輸入信號(hào) 低電平有效 為有效低電平時(shí) 表示MODEM或數(shù)據(jù)裝置已檢查了數(shù)據(jù)載體 的狀態(tài)可以通過讀取MODEM狀態(tài)寄存器得知 自上次讀取MODEM狀態(tài)寄存器后 引腳狀態(tài)改變與否由狀態(tài)寄存器的第3位指出 當(dāng)MODEM狀態(tài)中斷未被禁止時(shí) 只要的狀態(tài)發(fā)生了改變 就在INTRPT引腳上產(chǎn)生中斷請求信號(hào) 10 振鈴指示RI 這是一個(gè)輸入信號(hào) 低電平有效 當(dāng)為有效的低電平信號(hào)時(shí)表示MODEM或數(shù)據(jù)裝置收到了電話振鈴信號(hào)的狀態(tài)可以通過讀取MODEM狀態(tài)寄存器獲得 自上次讀取MODEM狀態(tài)寄存器后 是否從低電平變成高電平 由狀態(tài)寄存器的第2位TERI指出 當(dāng)MODEM狀態(tài)中斷未被禁止時(shí) 只要從高電平變成低電平 就在INTRPT引腳上產(chǎn)生中斷請求信號(hào) 11 輸出1 OUT1 這是一個(gè)輸出信號(hào) 低電平有效 可以通過編程用指令將MODEM控制寄存器的第2位置1 來將引腳置成有效的低電平 主機(jī)復(fù)位后 被復(fù)位成高電平 12 輸出2 OUT2 這是一個(gè)輸出信號(hào) 低電平有效 可以通過編程用指令將MODEM控制寄存器的第3位置l來將引腳置成有效的低電平 主機(jī)復(fù)位后 被復(fù)位成高電平 3 除了上述兩類接口信號(hào)外 其他剩余引腳定義如下 1 5V電源UCC 引腳40 通過將 5V電源加到此引腳給8250提供能量 2 地GND 引腳20 將此引腳連到電路的邏輯地線上 提供邏輯參考地 3 外部時(shí)鐘輸入XTALl 引腳16 這是一個(gè)輸入信號(hào) 通過此引腳向8250提供工作時(shí)鐘 4 外部時(shí)鐘輸出XTAL2 引腳17 8250通過此引腳向外輸出時(shí)鐘 5 8250的29引腳沒有定義 上面 我們詳細(xì)地介紹了INS8250芯片的40個(gè)引腳 使用此芯片做串行接口時(shí) 大家一定要理解了各引腳的信號(hào)定義 才能保證此芯片在接口電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用正確 四 INS8250的內(nèi)部寄存器 動(dòng)畫演示INS8250內(nèi)部寄存器種類 CPU到底訪問哪個(gè)寄存器由8250的引腳A2 A0來指定 要注意的是 接收緩沖器 讀時(shí) 發(fā)送保持寄存器 寫時(shí) 同除數(shù)鎖存器低位字節(jié) LSB 合用一個(gè)寄存器地址編號(hào) 中斷允許寄存器同除數(shù)鎖存器的高位字節(jié) MSB 合用一個(gè)寄存器編號(hào)地址 前面我們已講過 它們是通過通信線控制寄存器的最高位DLAB來區(qū)分識(shí)別的 表9 4給出了這些寄存器編號(hào)地址 8250的內(nèi)部各寄存器格式 表9 48250的內(nèi)部寄存器 1 除數(shù)鎖存器當(dāng)通信線控制寄存器的最高位DLAB 1 并且A2 A1 A0 0時(shí) 則CPU尋址的是除數(shù)鎖存器低8位 LSB 當(dāng)DLAB 1 并且A2 A1 0 A0 1時(shí) 則CPU尋址的是除數(shù)鎖存器的高8位 MSB 除數(shù)值是16位的二進(jìn)制數(shù) 即1到216 1 8250芯片內(nèi)的可編程的波特率發(fā)生器將從XTAL1引腳輸入的1 8432MHZ的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行1 216 1的分頻 產(chǎn)生所需要的波特率 除數(shù)鎖存器的格式為 15870 表9 7列出了15種波特率與其對應(yīng)的除數(shù)鎖存器的值 并給出了由這些分頻值產(chǎn)生的波特率與理論上的誤差 8250發(fā)送或接收串行數(shù)據(jù)時(shí) 使用的時(shí)鐘信號(hào)的頻率是數(shù)據(jù)傳送波特率的16倍 因此 除數(shù)鎖存器內(nèi)的除數(shù)值可以用下式計(jì)算 除數(shù)值 1843200 16 波特率 表9 7波特率除數(shù)鎖存器的值與波特率的對應(yīng)表 說明 表中波特率除數(shù)寄存器的值與波特率的對應(yīng)是假定輸入時(shí)鐘頻率為1 8432MHz計(jì)算得出的 2 通信線控制寄存器LCR 通信線控制寄存器LCR是用來指定異步通信的數(shù)據(jù)格式 此寄存器是可讀 可寫的 CPU既可以將控制字寫入LCR 也可以將LCR的內(nèi)容讀出 LCR的格式如下76543210 1 WLSl WLS0 位1 位0 字符代碼長度選擇位1 0 用來指定發(fā)送或接收串行字符代碼的長度 WLSl WLS0 00 指定發(fā)送或接收字符代碼的長度為5位 WLSl WLS0 01 指定發(fā)送或接收字符代碼的長度為6位 WLSl WLS0 10 指定發(fā)送或接收字符代碼的長度為7位 WLSl WlS0 11 指定發(fā)送或接收字符代碼的長度為8位 2 STB 位2 用來指定發(fā)送或接收串行字符的停止位位數(shù) STB 0 指定一位停止位 STB 1 此時(shí)停止位的位數(shù)由字符代碼的長度決定 當(dāng)字符代碼的長度是5位時(shí) 指定位停止位 當(dāng)字符代碼的長度是6 7 8位時(shí) 指定2位停止位 3 PEN 位3 指定有無奇偶校驗(yàn) PEN 0 無奇偶校驗(yàn) PEN l 有奇偶校驗(yàn) 4 EPS 位4 指定奇偶校驗(yàn)的類型 EPS 0 奇校驗(yàn) EPS 1 偶校驗(yàn) 5 SPB 位5 附著奇偶校驗(yàn) SPB 0 該位無效 SPB 1 奇偶校驗(yàn)位恒為l 當(dāng)PEN 1 EPS 0時(shí) 奇偶校驗(yàn)位恒為0 當(dāng)PEN 1 EPS 1時(shí) 無奇偶校驗(yàn)位 當(dāng)PEN 0時(shí) 6 SBRK 位6 間斷位設(shè)置控制位 SBRK 0 抑制 正常數(shù)據(jù)傳送 SBRK 1 強(qiáng)迫8250連續(xù)輸出空白狀態(tài) 邏輯0 7 DLAB 位7 尋址位 DLAB 0 尋址8250的中斷允許寄存器或者接收緩沖器 讀時(shí) 或者發(fā)送保持寄存器 寫時(shí) DLAB 1 尋址8250的除數(shù)鎖存器 通信線狀態(tài)寄存器LSR提供數(shù)據(jù)發(fā)送和接收時(shí)的狀態(tài) 供CPU讀取處理 CPU不僅可以對LSR進(jìn)行讀出 也可以對其進(jìn)行寫入 除位6以外 供系統(tǒng)檢查時(shí)使用 LSR的格式如下 76543210 1 DR 位0 接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 3 通信線狀態(tài)寄存器LSR DR 1表示8250已把整個(gè)數(shù)據(jù)字符接收了 并已送至接收緩沖寄存器 當(dāng)CPU讀取了接收緩沖器的數(shù)據(jù)后 DR被清0 CPU也可以向該位寫0使其復(fù)位 2 OE 位1 超越錯(cuò) OE 1表示在CPU未把接收緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)讀取以前又有新的數(shù)據(jù)被送入該寄存器 以前數(shù)據(jù)被破壞 即發(fā)生了 超越 該位可通過CPU讀LSR使其復(fù)位 清0 3 PE 位2 奇偶校驗(yàn)錯(cuò)指示位 PE 1表示數(shù)據(jù)傳送過程中發(fā)生了奇偶校驗(yàn)錯(cuò) 該位可通過CPU讀LSR使其復(fù)位 4 FE 位3 幀錯(cuò)誤指示位 FE 1表示接收數(shù)據(jù)沒有正確的停止位 即跟在數(shù)據(jù)最末位或校驗(yàn)位后的停止位為0 空格態(tài) FE 0表示接收數(shù)據(jù)正常 有正確的停止位 5 BI 位4 間斷中斷指示位 BI l表示接收到的數(shù)據(jù)在大于整個(gè)字符傳送時(shí)間內(nèi)均為邏輯0 即空白 狀態(tài) 即邏輯0狀態(tài)時(shí)間 起始位 數(shù)據(jù) 校驗(yàn)位 停止位 的傳輸時(shí)間 6 THRE 位5 發(fā)送保持寄存器空指示位 THRE 1表示數(shù)據(jù)已從發(fā)送保持寄存器送入發(fā)送移位寄存器 發(fā)持保持寄存器空 8250已準(zhǔn)備好接收下一個(gè)待發(fā)送的數(shù)據(jù) 當(dāng)數(shù)據(jù)被送入發(fā)送保持寄存器后 THRE被清零 當(dāng)發(fā)送保持寄存器空中斷未被禁止的話 高電平 該位將導(dǎo)致8250產(chǎn)生一個(gè)中斷請求信號(hào) 7 TSRE 位6 發(fā)送移位寄存器空指示位 TSRE 1表示發(fā)送移位寄存器空 當(dāng)發(fā)送保持寄存器的內(nèi)容被送入發(fā)送移位寄存器后 該位馬上被清0 該狀態(tài)位只能讀 不能寫 8 LSR的位7沒有定義 總是0 需要說明的是 LSR的位1 4是錯(cuò)誤標(biāo)志位 當(dāng)他們對應(yīng)的中斷未被禁止的話 一旦出現(xiàn)上述的各個(gè)錯(cuò)誤都將導(dǎo)致8250產(chǎn)生中斷 4 調(diào)制解調(diào)器控制寄存器MCRMCR是個(gè)8位寄存器 用來設(shè)置控制字 控制8250與MODEM 數(shù)據(jù)裝置或模擬MODEM外設(shè)的接口 MCR的格式如下 76543210 1 DTR 8250數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR輸出端控制位 該位置成1時(shí) 8250的DTR輸出端將輸出邏輯0電平 該位置成0時(shí) 8250的DTR輸出端將輸出邏輯1電平 2 RTS 位1 8250請求發(fā)送RTS輸出端控制位 該位置成1時(shí) 8250RTS輸出端將輸出邏輯0電平 該位置成0時(shí) 8250RTS輸出端將輸出邏輯1電平 3 OUTl 位2 8250OUTl輸出端控制位 該位置成1時(shí) 8250OUTl輸出端將輸出邏輯0電平 該位置成0時(shí) 8250OUTl輸出端將輸出邏輯1電平 4 OUT2 位3 8250OUT2輸出端控制位 該位置成1時(shí) 8250OUT2輸出端將輸出邏輯0電平 該位置成0時(shí) 8250OUT2輸出端將輸出邏輯1電平 5 LOOP 位4 診斷測試8250的循環(huán)回送控制位 當(dāng)LOOP 1時(shí) 8250的異步通信接口信號(hào)處于循環(huán)回送態(tài) 可以進(jìn)行診斷測試 這時(shí) 傳送移位寄存器的輸出送到接收移位寄存器的輸入 8250的SIN輸入被斷開 而SOUT輸出為高電平 同時(shí) 4個(gè)輸入信號(hào) CTS DSR RLSD和RI 被斷開 從內(nèi)部同4個(gè)控制輸出信號(hào) DTR RTS OUT1和OUT2 相連接 這樣 在診斷方式下 傳送的數(shù)據(jù)被立即接收 而且中斷控制邏輯可以照常工作 CPU在與外部通信線路隔離的情況下 能夠檢查8250的傳送和接收通路 在正常數(shù)據(jù)發(fā)送或接收時(shí) 應(yīng)使LOOP 0 6 MCR的位5 位6 位7總是0 沒有具體定義 5 調(diào)制解調(diào)器狀態(tài)寄存器MSR調(diào)制解調(diào)器狀態(tài)寄存器MSR提供輸入控制信號(hào)的當(dāng)前狀態(tài) 以及這些信號(hào)的變化信息 自上一次CPU對MSR讀以后 當(dāng)來自MODEM的控制信號(hào)狀態(tài)發(fā)生了改變時(shí) MSR的低四位中的相應(yīng)位被置1 當(dāng)CPU讀MSR時(shí) 這些位被清0 高4位是送到MSR對應(yīng)位的控制輸入信號(hào) MSR的格式如下 76543210 1 CTS 清除發(fā)送狀態(tài)變化指示位 指示在上次CPU讀取MSR后 8250的輸入端是否改變了狀態(tài) CTS l表示狀態(tài)發(fā)生了變化 CTS 0則表示狀態(tài)未發(fā)生變化 2 DSR 數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好狀態(tài)變化指示位 指示在上次CPU讀取MSR后 8250的輸入端是否改變了狀態(tài) DSR 1表示狀態(tài)發(fā)生了變化 DSR 0則表示狀態(tài)未發(fā)生變化 3 TERI 位2 振鈴指示下降沿探測位 TERI 1表示RI輸入端從ON變成OFF 4 RLSD 載波檢測狀態(tài)變化指示位 指示在上次CPU讀取MSR后 8250的輸入端是否改變了狀態(tài) RLSD 1表示狀態(tài)發(fā)生了變化 RLSD 0則表示狀態(tài)未發(fā)生變化 注意 上面4位中的任何一位被置成1 都將導(dǎo)致8250產(chǎn)生MODEM狀態(tài)中斷 5 指示8250清除發(fā)送輸入端的狀態(tài) 以反相形式給出 若MCR的第4位為l 則本位等于MCR的RTS位 6 指示8250數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好輸入端的狀態(tài) 以反相形式給出 若MCR的第4位為1 則本位等于MCR的DTR位 7 RI 位6 指示8250的振鈴指示輸入端的狀態(tài) 以反相形式給出 若MCR的第4位為1 本位等于MCR的OUTl位 8 RLSD 位7 指示8250的載波檢測輸入端的狀態(tài) 以反相形式給出 若MCR的第4位為1 本位等于MCR的OUT2位 6 中斷識(shí)別寄存器IIRINS8250本身具有很強(qiáng)的中斷控制和優(yōu)先權(quán)裁決處理 能力 當(dāng)接收數(shù)據(jù)錯(cuò) 即由LSR中錯(cuò)誤條件位OE PE FE或BI置1產(chǎn)生的中斷 其優(yōu)先級(jí)最高 接收緩沖寄存器滿 優(yōu)先級(jí)次高 發(fā)送保持寄存器空 優(yōu)先級(jí)再次之 輸入控制信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生變化 優(yōu)先級(jí)最低 并且允許中斷時(shí) 8250的中斷請求輸出信號(hào)INTRPT成為高電平 8250有兩個(gè)輸出信號(hào)和 可以對調(diào)制解調(diào)器控制寄存器MCR進(jìn)行編程來指定它們的輸出電平 同時(shí)也受主復(fù)位信號(hào)MR的控制 在上述四種類型的中斷事件中有一種或多種出現(xiàn)時(shí) 8250便輸出高電平的中斷請求信號(hào)INTRPT 為了具體識(shí)別究竟是由誰引起的中斷 以便對其進(jìn)行相應(yīng)的中斷服務(wù) 8250內(nèi)部設(shè)有中斷識(shí)別寄存器IIR 它保持正在請求中斷的優(yōu)先級(jí)最高的中斷類型編碼 在這個(gè)中斷請求被CPU服務(wù)之前 不接受其他的中斷請求 中斷識(shí)別寄存器IIR的格式如下 76543210 1 IP 位0 有無中斷指示位 IP 0表示有中斷 IP 1表示無中斷 2 ID1 ID0 位2 位1 中斷識(shí)別位 中斷識(shí)別位IDl ID0用來識(shí)別正在請求的最高優(yōu)先級(jí)的中斷 識(shí)別位的功能如表8 8所示 3 IIR的位7至位3總是0 IIR是只讀寄存器 表8 8中斷識(shí)別功能 7 中斷允許寄存器IERINS8250的中斷優(yōu)先權(quán)順序是按照通信過程中中斷事件的緊迫程度