串行通信及接口電路實(shí)用教案

1、微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件本章主要(zhyo)內(nèi)容串行通信基礎(chǔ)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)可編程串行通信接口芯片(xn pin)Intel 8251A的結(jié)構(gòu)、編程及應(yīng)用第1頁/共49頁第一頁，共50頁。形形色色(xng xng s s)的串口設(shè)備微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件第2頁/共49頁第二頁，共50頁。并行(bngxng)通信和串行通信主要(zhyo)區(qū)別: 數(shù)據(jù)傳輸方式，連線數(shù)量微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件并行通信并行通信DnD0計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)或外設(shè)數(shù)據(jù)線信號(hào)地控制/聯(lián)絡(luò)線數(shù)據(jù)線信號(hào)地控制/聯(lián)絡(luò)線計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)或外設(shè)串行通信第3頁/共49頁第三頁，共50頁。8.1

2、8.1 串行通信(tng xn)(tng xn)基礎(chǔ) 串行通信：用一根信號(hào)線將數(shù)據(jù)逐位順序傳送 串行通信的優(yōu)勢：通信線路少，在遠(yuǎn)距離通信時(shí)可以極大(j d)地降低成本；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/顯示器與主機(jī)間亦采用串行數(shù)據(jù)傳送。微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件第4頁/共49頁第四頁，共50頁。一、串行通信(tng xn)的傳輸方式兩層含義(hny)： 信號(hào)傳輸方式信號(hào)原樣或調(diào)制成高頻載波信號(hào) 線路傳輸方式通信雙方線路的傳輸方式微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件1 1、信號(hào)傳輸方式：信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

3、數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)計(jì)算機(jī) MODEM計(jì)算機(jī) MODEM第5頁/共49頁第五頁，共50頁。 波形(b xn)的三個(gè)基本特性決定有三種對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)制技術(shù)：幅移鍵控、頻移鍵控和相移鍵控微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件2 2、線路傳輸方式：數(shù)據(jù)流向及線路使用(shyng)(shyng)方式全雙工A單工B半雙工ABAB復(fù)用器多工復(fù)用器S1SnS1Sn第6頁/共49頁第六頁，共50頁。二、串行通信(tng xn)的種類 串行異步通信不傳送時(shí)鐘信號(hào)，利用字符的再同步技術(shù)，實(shí)現(xiàn)(shxin)一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)傳送的通信方式 串行同步通信傳送時(shí)鐘信號(hào)，利用同步時(shí)鐘和同步字符技術(shù)，實(shí)現(xiàn)(shxin)一批數(shù)據(jù)

4、傳送的通信方式微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件第7頁/共49頁第七頁，共50頁。1. 同步通信通信雙方使用(shyng)同一時(shí)鐘 以數(shù)據(jù)塊（幀）為傳輸單位 雙方使用同一時(shí)鐘（主控方提供時(shí)鐘，被控方接收時(shí)鐘） 外同步：時(shí)鐘信號(hào)(xnho)另外安排一根傳輸線 自同步：發(fā)送時(shí)將時(shí)鐘信號(hào)(xnho)與數(shù)據(jù)混合編碼，接收時(shí)譯碼出時(shí)鐘（單同步、雙同步） 數(shù)據(jù)格式：每個(gè)數(shù)據(jù)塊前加12個(gè)同步字符（同步頭）進(jìn)行幀同步，一般采用CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 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，最常使用的同步通信協(xié)議有高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）微機(jī)原理(y

5、unl)及接口教 學(xué) 課 件第8頁/共49頁第八頁，共50頁。同步同步(tngb)(tngb)通信的數(shù)據(jù)格式：通信的數(shù)據(jù)格式：微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件同步字符數(shù)據(jù)場CRC 1CRC 2單同步格式同步字符1 1 同步字符2 2數(shù)據(jù)場CRC 1CRC 2雙同步格式數(shù)據(jù)場CRC 1 CRC 2外同步格式標(biāo)志符01111110地址符8位數(shù)據(jù)場CRC 1 CRC 2 SDLC格式標(biāo)志符01111110標(biāo)志符01111110地址符8位控制符8位數(shù)據(jù)信息CRC 1 CRC 2標(biāo)志符01111110 HDLC格式面向(min xin)字符面向位第9頁/共49頁第九頁，共50頁。2. 異步通信通

6、信雙方使用(shyng)各自的時(shí)鐘 串行異步通信以字符為單位進(jìn)行傳輸，各個(gè)字符可以連續(xù)傳送，也可以間斷傳送。異步通信雙方各自用自己的時(shí)鐘信號(hào)來控制發(fā)送和接收，通信是隨機(jī)進(jìn)行的 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(guchng)）： 傳送速率/信息格式/位同步/幀同步/數(shù)據(jù)校驗(yàn)/錯(cuò)誤處理 數(shù)據(jù)格式：起止式異步通信協(xié)議（NRZ）微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件第10頁/共49頁第十頁，共50頁。起止(q zh)式異步通信協(xié)議：起始位每個(gè)字符開始(kish)傳送的標(biāo)志，起始位采用邏輯0電平微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件起

7、始位附加位停止位空閑位數(shù)據(jù)位低位高位字符0/10/1 0/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 1數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位緊跟著起始位傳送。由58個(gè)二進(jìn)制位組成，低位先傳送附加位該位可用于校驗(yàn)或數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)：可選擇奇檢驗(yàn)、偶校驗(yàn)或無校驗(yàn)位停止位表示該字符傳送結(jié)束。停止位為邏輯1電平，可選擇1、1.5、2位?？臻e位傳送字符之間的邏輯1電平，表示沒有進(jìn)行傳送第11頁/共49頁第十一頁，共50頁。異步串行格式(g shi)演示：微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件第12頁/共49頁第十二頁，共50頁。三、串行通信(tng xn)的傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率(sl)也稱比特率（Bit Rate）

8、 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)間長度都一樣，為數(shù)據(jù)傳輸速率(sl)的倒數(shù) 傳輸速率(sl)反映了串行通信的速率(sl)，也反映了對(duì)傳輸通道的要求 每位傳送時(shí)間的倒數(shù)，當(dāng)進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)碼傳輸，且每位時(shí)間長度相等時(shí)，比特率還等于波特率（Baud Rate），使用調(diào)相技術(shù)可以同時(shí)傳輸2位或4位，這時(shí)，傳輸速率(sl)大于波特率。 過去，串行通信（異步）的數(shù)據(jù)傳輸速率(sl)限制在50 bps到9600 bps之間。 現(xiàn)在，串行通信可以達(dá)到115200 bps或更高微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件第13頁/共49頁第十三頁，共50頁。三、串行通信(tng xn)的傳輸速

9、率微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件舉例：在異步傳輸過程中，設(shè)每個(gè)字符對(duì)應(yīng)舉例：在異步傳輸過程中，設(shè)每個(gè)字符對(duì)應(yīng)1 1個(gè)起始個(gè)起始(q sh)(q sh)位，位，7 7個(gè)數(shù)據(jù)位，個(gè)數(shù)據(jù)位，1 1個(gè)奇偶校驗(yàn)位和個(gè)奇偶校驗(yàn)位和1 1個(gè)停止位，如果波特率為個(gè)停止位，如果波特率為12001200，請(qǐng)計(jì)算每秒最多能傳輸多少個(gè)，請(qǐng)計(jì)算每秒最多能傳輸多少個(gè)字符？若同樣波特率，用同步傳輸，用字符？若同樣波特率，用同步傳輸，用4 4個(gè)同步字符作信息幀，每秒最多能傳輸個(gè)同步字符作信息幀，每秒最多能傳輸多少個(gè)字符？多少個(gè)字符？解：異步傳輸，每個(gè)字符共有解：異步傳輸，每個(gè)字符共有1010位位 每秒最多能傳輸字符

10、為每秒最多能傳輸字符為 1200 1200位位/ /秒秒1010位位/ /字符字符=120=120（字符（字符/ /秒）秒） 同步傳輸，傳輸同步傳輸，傳輸100100個(gè)字符所用的時(shí)間為個(gè)字符所用的時(shí)間為 7 7* *（100+4100+4）/1200=0.6067/1200=0.6067秒秒 每秒最多能傳輸字符為每秒最多能傳輸字符為 100 100字符字符 0.6067 0.6067秒秒=165=165（字符（字符/ /秒）秒）由此得出結(jié)論：在同樣的傳輸速率下，同步傳輸?shù)淖址犬惒絺鬏數(shù)亩?。由此得出結(jié)論：在同樣的傳輸速率下，同步傳輸?shù)淖址犬惒絺鬏數(shù)亩?。?4頁/共49頁第十四頁，共50頁。四

11、、信息(xnx)的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)（差錯(cuò)控制技術(shù)） 檢錯(cuò)：發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤 奇偶檢驗(yàn) 方陣碼檢驗(yàn) 循環(huán)冗余碼CRC檢驗(yàn) 糾錯(cuò)(ji cu)：消除錯(cuò)誤的方法 重發(fā)糾錯(cuò)(ji cu) 自動(dòng)糾錯(cuò)(ji cu) 混合糾錯(cuò)(ji cu)微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件第15頁/共49頁第十五頁，共50頁。8.2 8.2 串行接口標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)RS-232C(biozhn)RS-232C 美國(mi u)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與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE的標(biāo)

12、準(zhǔn)接口， 只控制DTE與DCE之間的通信 DTE數(shù)據(jù)終端設(shè)備，例如計(jì)算機(jī) DCE數(shù)據(jù)通信設(shè)備（數(shù)傳機(jī)），例如調(diào)制解調(diào)器） DTE實(shí)際上是數(shù)據(jù)的信源或信宿，而DCE則完成數(shù)據(jù)由信源到信宿的傳輸任務(wù) 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：物理層微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件第16頁/共49頁第十六頁，共50頁。微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件DTEDCEDCEDTE調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)電話線RS-232C接口(ji ku)RS-232C接口(ji ku)RS-232CRS-232C接口的使用場合：第17頁/共49頁第十七頁，共50頁。一

13、、一、 RS-232C RS-232C的機(jī)械電氣的機(jī)械電氣(dinq)(dinq)特性特性 232C接口(ji ku)標(biāo)準(zhǔn)使用一個(gè)25針連接器，包括4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時(shí)線、7條備用和未定義線 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接口(ji ku)信號(hào)面向使用調(diào)制解調(diào)器的串行異步通信，可支持兩個(gè)通信信道： 主信道：用于數(shù)據(jù)傳送 次信道：次信道為輔助串行通道，主要提供通道控制，但其傳輸速率比主信道要低得多，其他跟主信道相同，通常較少使用微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件第18頁/共49頁第十八頁，共50頁。RS-232CRS-232C的引腳定義的引腳定

14、義(dngy)(dngy)： 3組重要(zhngyo)信號(hào) TXD/RXD,RTS/CTS,DTR/DSR微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件RI9CTS8RTS7DSR6GND5DTR4TXD3RXD2DCD1第19頁/共49頁第十九頁，共50頁。RS-232CRS-232C的引腳（的引腳（1 1）：）： TxD： （Transmitted data）發(fā)送數(shù)據(jù)(shj)（終端數(shù)傳機(jī)） 串行數(shù)據(jù)(shj)的發(fā)送端 RxD： （Received data）接收數(shù)據(jù)(shj)（終端數(shù)傳機(jī)） 串行數(shù)據(jù)(shj)的接收端微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件第20頁/共49頁第二十頁，共50頁。

15、RS-232CRS-232C的引腳（的引腳（2 2）：）： DTR：（Data set ready) 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（終端數(shù)傳機(jī)） 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：(Data set ready)數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（終端數(shù)傳機(jī)） 通常表示數(shù)據(jù)通信設(shè)備（即數(shù)據(jù)裝置）已接通(ji tn)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,此兩信號(hào)只表示設(shè)備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進(jìn)行通信了微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件第21頁/共49頁第二十一頁，共50頁。RS-232CRS

16、-232C的引腳（的引腳（3 3）：）： RTS:(Request to send)請(qǐng)求發(fā)送（終端(zhn dun)數(shù)傳機(jī)） 當(dāng)數(shù)據(jù)終端(zhn dun)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:(Clear to send-CTS）清除發(fā)送（允許發(fā)送） （終端(zhn dun)數(shù)傳機(jī)） 當(dāng)數(shù)據(jù)通信設(shè)備已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)終端(zhn dun)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(zhn dun)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)微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件第22頁/共49頁第二十二頁，共

17、50頁。RS-232CRS-232C的引腳（的引腳（4 4）：）： GND：信號(hào)地 為所有的信號(hào)提供一個(gè)(y )公共的參考電平 CD：載波檢測（DCD） （終端數(shù)傳機(jī)） 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（終端數(shù)傳機(jī)） 當(dāng)MODEM收到交換臺(tái)送來的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），通知終端，已被呼叫微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件第23頁/共49頁第二十三頁，共50頁。RS-232CRS-232C的引腳（的引腳（5 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(shyng)規(guī)定，連接到設(shè)備的

18、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)微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件第24頁/共49頁第二十四頁，共50頁。RS-232CRS-232C的電氣的電氣(dinq)(dinq)特性：特性： 232C接口采用EIA電平(din pn)（負(fù)邏輯） “0” 電平(din pn)為3V15V “1”電平(din pn)為3V15V 實(shí)際常用12V或15V微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件n標(biāo)準(zhǔn)TTL電平（正邏輯）n“1”電平：2.4V5Vn“0”電平：0V0.8V相互轉(zhuǎn)換相互轉(zhuǎn)換MAX232+5V第25頁/

19、共49頁第二十五頁，共50頁。二、二、 RS-232C RS-232C的連接的連接(linji)(linji) 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(xinl)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（Null Modem）連接微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件第26頁/共49頁第二十六頁，共50頁。1 1、連接、連接(linji)(linji)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件電話線MODEM微機(jī)(wi (wi j)j)2345678202223456782022MODEM2

20、3456782022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CD振鈴指示RI微機(jī)23456782022第27頁/共49頁第二十七頁，共50頁。2 2、不使用聯(lián)絡(luò)信號(hào)、不使用聯(lián)絡(luò)信號(hào)(xnho)(xnho)的的3 3線相連方式線相連方式微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件微機(jī)(wi (wi j)j)TxDRxDGND微機(jī)為了交換信息，為了交換信息，TxD和和RxD交叉連接，程序中不必交叉連接，程序中不必使使RTS和和DTR有效，也不檢測有效，也不檢測CTS和和DSR是否有效是否有效 TxDRxD第28頁/共49頁第二

21、十八頁，共50頁。3 3、“偽偽”使用聯(lián)絡(luò)使用聯(lián)絡(luò)(linlu)(linlu)信號(hào)的信號(hào)的3 3線相連方線相連方式式微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件RTS和和CTS各自互接，各自互接，DTR和和DSR各自互接，表明請(qǐng)求傳各自互接，表明請(qǐng)求傳送總是允許送總是允許(ynx)、數(shù)據(jù)裝置總是準(zhǔn)備好、數(shù)據(jù)裝置總是準(zhǔn)備好微機(jī)DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微機(jī)TxDRxDDSRDTRRTSCTS第29頁/共49頁第二十九頁，共50頁。4 4、使用聯(lián)絡(luò)信號(hào)、使用聯(lián)絡(luò)信號(hào)(xnho)(xnho)的多線相連方式的多線相連方式微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件通信比較可靠通信比較可靠(kk

22、o)，所用連線較多，不如前者經(jīng)，所用連線較多，不如前者經(jīng)濟(jì)濟(jì)微機(jī)DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微機(jī)DSRDTRTxDRxDRTSCTS第30頁/共49頁第三十頁，共50頁。三、其它三、其它(qt)串行總線串行總線 RS-422A總線采用平衡輸出的發(fā)送器，差分輸入的接收器。輸出信號(hào)線間的電壓為2v，接收器的識(shí)別電壓為0.2v。共模范圍25v RS-485適用(shyng)于收發(fā)雙方共用一對(duì)線進(jìn)行通信，也適用(shyng)于多個(gè)點(diǎn)之間共用一對(duì)線路進(jìn)行總線方式聯(lián)網(wǎng)，通信只能是半雙工 USB IEEE1394 微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件-+TTLTTLRS422第31頁/共4

23、9頁第三十一頁，共50頁。8.3 8.3 可編程串行通信接口芯片(xn (xn pin)8251Apin)8251A主要(zhyo)內(nèi)容微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件 8251A 8251A的功能特點(diǎn)的功能特點(diǎn) 8251A 8251A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8251A 8251A的外部引腳的外部引腳 8251A 8251A的編程的編程第32頁/共49頁第三十二頁，共50頁。一、一、8251A8251A的功能的功能(gngnng)(gngnng)特點(diǎn)特點(diǎn) 使用單一 +5V電源和單相時(shí)鐘。 接收、發(fā)送數(shù)據(jù)分別有各自的緩沖器，可以進(jìn)行全雙工通信。 提供與外部設(shè)備，特別是調(diào)制解調(diào)器的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，

24、便于直接和通信線路相連接。 可以設(shè)定奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)。校驗(yàn)位的插入、檢錯(cuò)及剔除都由芯片本身完成。 用于異步通信時(shí)，每個(gè)字符的位數(shù)可以是58位，停止(tngzh)位可選1位、1.5位或2位，波特率為019200波特，時(shí)鐘頻率可設(shè)為波特率的1倍、16倍或64倍。 用于同步通信時(shí)，每個(gè)字符的位數(shù)58位可選，波特率的范圍為096000波特?？稍O(shè)為單同步、雙同步或者外同步，同步字符可由用戶自行設(shè)定。微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件第33頁/共49頁第三十三頁，共50頁。二、二、8251A8251A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件發(fā)送器發(fā)送控制 TxD TxRDY TxE

25、 TxC接收器接收控制 RxD RxRDY SYNDET RxC讀/寫控制邏輯RESETCLKC/DRDWRCS調(diào)制/解調(diào)控制DTRDSRRTSCTSD7D0狀態(tài)字緩沖寄存器接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器發(fā)送數(shù)據(jù)/命令緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器第34頁/共49頁第三十四頁，共50頁。8251A8251A接收器的工作接收器的工作(gngzu)(gngzu)過程：過程： 8251A在異步方式接收中，當(dāng)接收器接收到有效的起始位后，便接收后續(xù)(hux)的數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位等。然后將數(shù)據(jù)送入寄存器。此后RxRDY輸出高電平，表示已收到一個(gè)字符，CPU可以來讀取。 8251A在同步方式接收中，若程序設(shè)定8251A外

26、同步接收，則SYNDET用于輸入外同步信號(hào)（來自MODEM），SYNDET的正跳變啟動(dòng)接收數(shù)據(jù)。若程序設(shè)定8251A內(nèi)同步接收，則8251A先搜索同步字符（同步字符事先由程序裝在同步字符寄存器中）。每當(dāng)RxD線上收到一位信息就移入接收寄存器并和同步字符寄存器內(nèi)容比較，若不相等則接收下一位后比較，直到兩者相等。此時(shí)SYNDET輸出高電平，表示已搜索到同步字符。接下來便把接收到的數(shù)據(jù)逐個(gè)地裝入接收數(shù)據(jù)寄存器。 微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件第35頁/共49頁第三十五頁，共50頁。8251A8251A發(fā)送器的工作發(fā)送器的工作(gngzu)(gngzu)過程：過程： 8251A異步方式發(fā)送(

27、f sn)中，發(fā)送(f sn)器在數(shù)據(jù)前加上起始位，并根據(jù)編程設(shè)定在數(shù)據(jù)后加上校驗(yàn)位和停止位等，然后作為一幀信息從TxD端逐位發(fā)送(f sn)。 8251A同步方式發(fā)送(f sn)中，發(fā)送(f sn)器先發(fā)送(f sn)同步字符，然后逐位發(fā)送(f sn)數(shù)據(jù)。若CPU沒有及時(shí)把數(shù)據(jù)寫入發(fā)送(f sn)緩沖器，則8251A用同步字符填充，直至CPU寫入新的數(shù)據(jù)。微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件第36頁/共49頁第三十六頁，共50頁。三、三、8251A8251A的引腳（與的引腳（與CPUCPU接口接口(ji ku)(ji ku)信號(hào)）信號(hào)） D7D0：雙向、三態(tài)數(shù)據(jù)線。 CLK：時(shí)鐘信號(hào)，

28、輸入。 RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入，高電平有效(yuxio)。 CS：片選信號(hào)，輸入，低電平有效(yuxio)。 C/D：控制/數(shù)據(jù)端口選擇輸入線。 RD，WR：讀選通信號(hào)，寫選通信號(hào)，輸入，低電平有效(yuxio)。 RxRDY：接收準(zhǔn)備好狀態(tài)，輸入，高電平有效(yuxio)。 SYNDET：同步狀態(tài)輸出信號(hào)，或者外同步輸入信號(hào)。 TxRDY：發(fā)送準(zhǔn)備好狀態(tài)，輸出，高電平有效(yuxio)。 TxE：發(fā)送緩沖器空閑狀態(tài)，輸出。微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件RDRD* * SYN/BRKD2 D1D2 D1D3 D0D3 D0RXD VCCRXD VCCGND RXCGND RXC*

29、 *D4 DTRD4 DTR* *D5 RTSD5 RTS* * D6 DSRD6 DSRD7 RESETD7 RESETTXCTXC* * CLK CLK WRWR* * TXD TXDCS CS TXEMPTTXEMPTC/DC/D* * CTS CTS* *RXRDY TXRDYRXRDY TXRDY8251A第37頁/共49頁第三十七頁，共50頁。三、三、8251A8251A的引腳（與外設(shè)接口的引腳（與外設(shè)接口(ji ku)(ji ku)信號(hào)）信號(hào)） RxD ，TxD：串行數(shù)據(jù)(shj)輸入，串行數(shù)據(jù)(shj)輸出。 RxC，TxC：接收器時(shí)鐘輸入，發(fā)送器時(shí)鐘輸入。 DTR：數(shù)據(jù)(sh

30、j)終端（CPU）準(zhǔn)備好狀態(tài)，輸出，低電平有效。 DSR：數(shù)據(jù)(shj)裝置（MODEM）準(zhǔn)備好狀態(tài)，輸入，低電平有效。 RTS：請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)，輸出，低電平有效。 CTS：允許傳送信號(hào)，輸入，低電平有效。微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件第38頁/共49頁第三十八頁，共50頁。四、四、8251A8251A的編程的編程 8251A的串行通信要靠命令控制和狀態(tài)查詢等配合完成。 8251A除了發(fā)送(f sn)、接收數(shù)據(jù)字符以外，還有與之相關(guān)的方式控制字、命令控制字和狀態(tài)字的操作。 微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件第39頁/共49頁第三十九頁，共50頁。1 1、方式、方式(fngsh)(

31、fngsh)控制字控制字 決定( judng)8251的工作方式微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件波特率系數(shù)00: 同步101: 異步110: 異步1611: 異步6400: 5位數(shù)據(jù)位01: 6位數(shù)據(jù)位10: 7位數(shù)據(jù)位11: 8位數(shù)據(jù)位0: 不校驗(yàn)0 1: 奇校驗(yàn)1 1: 偶校驗(yàn)0: 內(nèi)同步0 1: 雙同步字1 1: 單同步字00: 無效01: 1位停止位10: 1.5位停止位11: 2位停止位D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0異步同步方式?同步第40頁/共49頁第四十頁，共50頁。2 2、命令、命令(mng lng)(mng lng)控制字控制字 給定(i dn)825

32、1命令使其處于某種允許狀態(tài)微機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件請(qǐng)求發(fā)送1：迫使RTS輸出0進(jìn)入搜索方式1：進(jìn)行SYNC搜索內(nèi)部復(fù)位1：8251A內(nèi)部復(fù)位出錯(cuò)復(fù)位1：復(fù)位錯(cuò)誤標(biāo)志D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ENI RRTSERSBRKRXEDTRTXEN發(fā)送允許1：允許，0：禁止接收允許1：允許，0：禁止發(fā)送斷點(diǎn)字符1：迫使TxD為低，0：正常數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好1：迫使DTR輸出0第41頁/共49頁第四十一頁，共50頁。3 3、狀態(tài)字、狀態(tài)字 反映(fnyng)8251內(nèi)部和引腳狀態(tài)微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件1：發(fā)送緩沖器空，CPU可送數(shù)。 0：稍等D0D1D2D

33、3D4D5D6D7TXRDYRXRDYTXEPEOEFESYNDSR1：CPU可取數(shù) 0：稍等1：發(fā)送器（并/串轉(zhuǎn)換器）空1：奇偶錯(cuò)1：溢出錯(cuò)未取走字符，又輸入了下一個(gè)字符1：幀格錯(cuò)未檢測到有效停止位1：找到同步字符（SYNDEN引腳的狀態(tài)位）1：DSR = 0（DSR引腳的狀態(tài)位）第42頁/共49頁第四十二頁，共50頁。4 4、8251A8251A的編程設(shè)置的編程設(shè)置(shzh)(shzh) 8251A的初始化流程在確保8251A復(fù)位情況下進(jìn)行。 首先輸入方式控制字，以決定通信方式、數(shù)據(jù)位數(shù)、校驗(yàn)方式等，若是同步通信方式則緊接著輸入1/2個(gè)同步字符，若是異步方式則這一步可省略，最后送入命令控

34、制字。 8251A初始化過程(guchng)的信息全部寫入控制端口，特征是C/D=1。微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件N8251A復(fù)位設(shè)置方式控制字同步方式輸入同步字符輸入第2個(gè)同步字符設(shè)置命令控制字傳送數(shù)據(jù)YYNNNYY復(fù)位8251?傳送完?雙同步第43頁/共49頁第四十三頁，共50頁。5 5、8251A8251A的應(yīng)用的應(yīng)用(yngyng)(yngyng)微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件【例【例1 1】 設(shè)設(shè)8251A8251A工作于異步方式，波特率系數(shù)為工作于異步方式，波特率系數(shù)為6464，字符總長度為，字符總長度為1111位，位，接收允許，發(fā)送允許，錯(cuò)誤接收允許，發(fā)送允

35、許，錯(cuò)誤(cuw)(cuw)位復(fù)位，設(shè)位復(fù)位，設(shè)8251A8251A的端口號(hào)為的端口號(hào)為FEHFEH，試進(jìn)行初始化編程。試進(jìn)行初始化編程。解：方式選擇控制字為：11111011B11111011B 命令控制字為：00010101B00010101B MOV AL,11111011B MOV AL,11111011B OUT 0FEH,AL OUT 0FEH,AL MOV AL, 00010101B MOV AL, 00010101B OUT 0FEH,AL OUT 0FEH,AL第44頁/共49頁第四十四頁，共50頁。5 5、8251A8251A的應(yīng)用的應(yīng)用(yngyng)(yngyng) 微

36、機(jī)(wi j)原理及接口教 學(xué) 課 件解：MAX232MAX232實(shí)現(xiàn)TTLTTL電平與EIAEIA電平轉(zhuǎn)換。 8251A 8251A的CLKCLK時(shí)鐘頻率2MHz2MHz，發(fā)送時(shí)鐘TxCTxC和接收時(shí)鐘RxCRxC由82538253的計(jì)數(shù)器2 2的輸出OUT2OUT2提供。82538253的計(jì)數(shù)器2 2工作于方波方式，分頻值5252，則OUT2OUT2輸出頻率約為38.46KHz38.46KHz。要求(yoqi)8251A(yoqi)8251A的波特率為24002400，波特率因子選1616。 8251A 8251A的片選信號(hào)由CPUCPU的地址線A7-A2A7-A2譯碼輸出，奇端口地址0D

37、AH0DAH，偶端口地址0D8H0D8H。 8251A 8251A設(shè)置方式字之前，先送3 3個(gè)0 0再送40H40H，確保8251A8251A復(fù)位?！纠? 2】 在微機(jī)系統(tǒng)中，8251A8251A作為CRTCRT顯示器、鍵盤串行通信接口，要求對(duì)8251A8251A進(jìn)行初始化編程，并編寫發(fā)送程序和接收程序。第45頁/共49頁第四十五頁，共50頁。電路圖：電路圖：微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件譯碼器A7A2 CLKTxC TxDRxC DTRRD 8251AWRC/DD7D0 DSR RxDCS CTSMAX232+5V主頻2MHz+5VTxDTDRDSRRxDIORIOWA0A1D7D0CLK28253 RD WR A0 OUT2 A1 CS+5V第46頁/共49頁第四十六頁，共50頁。程序程序(chngx)(chngx)：微機(jī)原理(yunl)及接口教 學(xué) 課 件; ;初始化編程初始化編程CSHCX: MOV AX,0CSHCX: MOV AX,0 MOV CX,03H MOV CX,03H MOV DX,0DAH MOV DX,0DAH BBB: CALL YYY BBB: CALL Y