《微機(jī)原理與應(yīng)用教學(xué)資料》第十章：串行通信和8251a

1、編輯ppt210-1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念一、串行、并行通信一、串行、并行通信1、并行通信、并行通信 例：例：8255 特點(diǎn)：各位同時(shí)傳送特點(diǎn)：各位同時(shí)傳送 優(yōu)：數(shù)據(jù)傳輸速度快優(yōu)：數(shù)據(jù)傳輸速度快 適合：數(shù)據(jù)量大，短距離適合：數(shù)據(jù)量大，短距離2、串行通信、串行通信 特點(diǎn)：數(shù)據(jù)逐位傳送特點(diǎn)：數(shù)據(jù)逐位傳送 優(yōu)：優(yōu)： 傳輸線少，成本傳輸線少，成本 適合：長(zhǎng)距離，要求串行通信的外設(shè)（例：適合：長(zhǎng)距離，要求串行通信的外設(shè)（例：MODEM）二、串行通信的方向二、串行通信的方向數(shù)據(jù)在兩個(gè)設(shè)備之間傳送，按傳送方向分：圖數(shù)據(jù)在兩個(gè)設(shè)備之間傳送，按傳送方向分：圖10-11、單工：數(shù)據(jù)單向、單工：數(shù)據(jù)

2、單向 A B2、半雙工：數(shù)據(jù)雙向（不同時(shí)）、半雙工：數(shù)據(jù)雙向（不同時(shí)）A B 例：對(duì)講機(jī)例：對(duì)講機(jī)3、全雙工：數(shù)據(jù)雙向（同時(shí)）、全雙工：數(shù)據(jù)雙向（同時(shí)） A B 例：電話例：電話編輯ppt3三、串行通信的兩個(gè)基本工作方式三、串行通信的兩個(gè)基本工作方式協(xié)調(diào)收發(fā)端的工作協(xié)調(diào)收發(fā)端的工作1 1、異步方式、異步方式 例例 傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)01100100110010異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送格式異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送格式特點(diǎn)：特點(diǎn)：不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，空閑狀態(tài)，數(shù)據(jù)信號(hào)線為高電平不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，空閑狀態(tài)，數(shù)據(jù)信號(hào)線為高電平字符：起始位字符：起始位+ +數(shù)據(jù)位（數(shù)據(jù)位（5 58 8位）位）+ +校驗(yàn)位校驗(yàn)位+ +停止位（停止位

3、（1 12 2位）位） 例：字符例：字符ASCASC編碼，數(shù)據(jù)位占編碼，數(shù)據(jù)位占7 7位。位。兩個(gè)字符之間的間隔任意，雙方可用不同時(shí)鐘（接近）兩個(gè)字符之間的間隔任意，雙方可用不同時(shí)鐘（接近）起始位起始位D00D11D20D30D41D51D60奇偶奇偶校驗(yàn)校驗(yàn)停止位停止位（12位）位）空閑位空閑位編輯ppt42 2、同步方式、同步方式 不發(fā)送數(shù)據(jù)、空閑狀態(tài)不發(fā)送數(shù)據(jù)、空閑狀態(tài)數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：同步字符同步字符 + + 數(shù)據(jù)字符數(shù)據(jù)字符 （特殊字符，使收發(fā)雙方同步）（特殊字符，使收發(fā)雙方同步） （一個(gè)字符接一個(gè)字符）（一個(gè)字符接一個(gè)字符）同步傳輸不允許有間隙，在沒(méi)有信息要傳輸時(shí)，要填上同步傳輸不允許有

4、間隙，在沒(méi)有信息要傳輸時(shí)，要填上空字符空字符 雙方：同一時(shí)鐘雙方：同一時(shí)鐘傳輸效率高傳輸效率高空閑狀態(tài)空閑狀態(tài)同步字符同步字符1 同步字符同步字符2 數(shù)據(jù)字符數(shù)據(jù)字符數(shù)據(jù)字符數(shù)據(jù)字符編輯ppt5四、串行傳送速率四、串行傳送速率1 1、波特率（、波特率（BdBd）：每秒鐘所傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)）：每秒鐘所傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)2 2、常用的波特率為、常用的波特率為110110，300300，600600，12001200，24002400，48004800，96009600，1920019200例：已知波特率為例：已知波特率為12001200異步傳輸：每個(gè)字符包括異步傳輸：每個(gè)字符包括1 1個(gè)起始位，個(gè)起始位

5、，7 7個(gè)數(shù)據(jù)位，個(gè)數(shù)據(jù)位，1 1個(gè)校驗(yàn)位，個(gè)校驗(yàn)位，1 1個(gè)停止位。個(gè)停止位。 則則 每秒鐘能傳送的最大字符數(shù)每秒鐘能傳送的最大字符數(shù)=1200/10=120=1200/10=120個(gè)個(gè)同步傳輸：用同步傳輸：用4 4個(gè)同步字符，每個(gè)字符個(gè)同步字符，每個(gè)字符7 7個(gè)數(shù)據(jù)位。個(gè)數(shù)據(jù)位。 則則 每秒鐘能傳送的最大字符數(shù)每秒鐘能傳送的最大字符數(shù) X=167X=167個(gè)個(gè) （X+4X+4）7=1200 7=1200 編輯ppt63 3、串行通信的物理標(biāo)準(zhǔn)：、串行通信的物理標(biāo)準(zhǔn)：RS-232-CRS-232-C標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)電特性：負(fù)邏輯電平電特性：負(fù)邏輯電平 -15V-15V-3V-3V：1 1 +3V+3

6、V+15V+15V：0 0 需電平轉(zhuǎn)換：需電平轉(zhuǎn)換：RS-232-CRS-232-CTTLTTL電平電平接口特性：接口特性：D D型型2525針接口或針接口或D D型型9 9針針適用條件：波特率適用條件：波特率20KBd 20KBd 距離距離15m15m五、串行接口芯片五、串行接口芯片目的：進(jìn)行串并行變換目的：進(jìn)行串并行變換 電路圖電路圖 UARTUART：通用異步收發(fā)器，僅用于異步通信：通用異步收發(fā)器，僅用于異步通信 USARTUSART：通用同步異步收發(fā)器，異步、同步通信。例：通用同步異步收發(fā)器，異步、同步通信。例：8251A8251A六六. . 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器電話線只能傳送電話線只

7、能傳送3003000hz3003000hz的音頻信號(hào)的音頻信號(hào)幅度調(diào)制幅度調(diào)制 圖圖10-51.頻率鍵移調(diào)制頻率鍵移調(diào)制 圖圖10-6編輯ppt7硬件硬件UART電路圖電路圖數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE 數(shù)據(jù)通信設(shè)備數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE數(shù)據(jù)通信設(shè)備數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE 傳輸線傳輸線數(shù)字?jǐn)?shù)字模擬模擬調(diào)制調(diào)制模擬模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字解調(diào)解調(diào)RS232CRS232CRXD串行移入串行移入并行輸出并行輸出DATA BUSClock 串行通信過(guò)程串行通信過(guò)程編輯ppt810-210-2可編程串行通信接口芯片可編程串行通信接口芯片8251A8251A兩個(gè)口兩個(gè)口 控制口控制口 同步方式

8、：同步方式： 內(nèi)同步內(nèi)同步 數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)口 外同步外同步 異步方式異步方式一、一、8251A8251A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳 圖圖10-7 10-7 1 1、數(shù)據(jù)總線緩沖器、數(shù)據(jù)總線緩沖器 包括狀態(tài)緩沖器、接收數(shù)據(jù)緩沖器、發(fā)送數(shù)據(jù)包括狀態(tài)緩沖器、接收數(shù)據(jù)緩沖器、發(fā)送數(shù)據(jù)/ /命令命令 D7D7D0D0：連系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線：連系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線2 2、接收緩沖器和控制電路、接收緩沖器和控制電路接收緩沖器：接收移位寄存器、串接收緩沖器：接收移位寄存器、串/ /并變換電路、同步字符并變換電路、同步字符寄存器寄存器編輯ppt9有關(guān)引腳：有關(guān)引腳：RxDRxD：接收數(shù)據(jù)：接收數(shù)據(jù) RxRDYR

9、xRDY：接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，輸出，高電平有效：接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，輸出，高電平有效 有效時(shí)，表示有效時(shí)，表示8251A8251A已收到一個(gè)字符，作為已收到一個(gè)字符，作為 中斷方式：中斷請(qǐng)求中斷方式：中斷請(qǐng)求 查詢方式：狀態(tài)信號(hào)查詢方式：狀態(tài)信號(hào) 等待等待CPUCPU取走，當(dāng)取走，當(dāng)CPUCPU取走字符后，自動(dòng)復(fù)位取走字符后，自動(dòng)復(fù)位 SYNDET/BRKDETSYNDET/BRKDET：同步檢測(cè)：同步檢測(cè)/ /斷點(diǎn)檢測(cè)斷點(diǎn)檢測(cè) 輸入或輸出輸入或輸出 同步方式同步方式(SYNDET) (SYNDET) ：同步檢測(cè)：同步檢測(cè) 內(nèi)同步：輸出信號(hào)內(nèi)同步：輸出信號(hào) “1”1”表示達(dá)到同步表示達(dá)到同步 外同步：

10、輸入信號(hào)外同步：輸入信號(hào) 異步方式異步方式(BRKDET)(BRKDET)：斷點(diǎn)檢測(cè)、輸出：斷點(diǎn)檢測(cè)、輸出“1”1”表示當(dāng)前線路表示當(dāng)前線路 上無(wú)數(shù)據(jù)可讀上無(wú)數(shù)據(jù)可讀編輯ppt10RxC RxC ：接收時(shí)鐘，外部輸入：接收時(shí)鐘，外部輸入 決定決定8251A8251A接收數(shù)據(jù)的速率接收數(shù)據(jù)的速率 波特率系數(shù)波特率系數(shù)（收發(fā)時(shí)鐘頻率（收發(fā)時(shí)鐘頻率= =收發(fā)波特率收發(fā)波特率波特率系數(shù)）波特率系數(shù)） 同步方式：波特率系數(shù)同步方式：波特率系數(shù)=1=1 異步方式：波特率系數(shù)異步方式：波特率系數(shù)=1=1，1616，64 64 由軟件定義由軟件定義接收過(guò)程：接收過(guò)程：CPUCPU發(fā)出允許接受數(shù)據(jù)命令后，接受緩

11、沖器監(jiān)視發(fā)出允許接受數(shù)據(jù)命令后，接受緩沖器監(jiān)視RxDRxD端端異步：當(dāng)異步：當(dāng)RxDRxD端出現(xiàn)低電平，若波特率系數(shù)為端出現(xiàn)低電平，若波特率系數(shù)為1616，在第，在第8 8個(gè)個(gè)脈沖時(shí)，若仍為低電平，則確認(rèn)為一個(gè)數(shù)據(jù)的起始位，脈沖時(shí)，若仍為低電平，則確認(rèn)為一個(gè)數(shù)據(jù)的起始位，以后每隔以后每隔1616個(gè)脈沖，采樣一位數(shù)據(jù)。個(gè)脈沖，采樣一位數(shù)據(jù)。同步：檢測(cè)同步字符同步：檢測(cè)同步字符 串行數(shù)據(jù)由串行數(shù)據(jù)由RxDRxD端送入接收移位寄存器端送入接收移位寄存器由串由串/ /并變換電路，并變換電路，生成并行數(shù)據(jù)生成并行數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)部總線送數(shù)據(jù)總線緩沖器經(jīng)內(nèi)部總線送數(shù)據(jù)總線緩沖器使使RxRDYRxRDY輸出高電平，

12、通知輸出高電平，通知CPUCPU取數(shù)據(jù)取數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線緩沖器并數(shù)據(jù)總線緩沖器并行讀入行讀入CPUCPU編輯ppt113、發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器和控制電路、發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器和控制電路 有關(guān)信號(hào)：有關(guān)信號(hào)：TxD：發(fā)送數(shù)據(jù)，輸出：發(fā)送數(shù)據(jù)，輸出TxRDY：發(fā)送器準(zhǔn)備好，輸出：發(fā)送器準(zhǔn)備好，輸出,高電平有效。高電平有效。 有效時(shí)，表示有效時(shí)，表示8251A準(zhǔn)備好，準(zhǔn)備好， 允許允許CPU并行并行送數(shù)據(jù)至送數(shù)據(jù)至 8251A 可供查詢或用作中斷請(qǐng)求信號(hào)可供查詢或用作中斷請(qǐng)求信號(hào)TxE(transmitter Empty) 發(fā)送器空，輸出發(fā)送器空，輸出,高電平有效高電平有效 有效時(shí)，表示緩沖器中無(wú)數(shù)據(jù)可發(fā)送有效時(shí)，

13、表示緩沖器中無(wú)數(shù)據(jù)可發(fā)送 異步：輸出空閑位異步：輸出空閑位 同步：輸出同步字符同步：輸出同步字符TxC ：發(fā)送時(shí)鐘，輸入：發(fā)送時(shí)鐘，輸入 決定決定8251A的發(fā)送速率的發(fā)送速率編輯ppt124、讀、讀/寫控制電路寫控制電路RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入，高電平有效：復(fù)位信號(hào)，輸入，高電平有效CLK：時(shí)鐘信號(hào)，輸入。作用：產(chǎn)生：時(shí)鐘信號(hào)，輸入。作用：產(chǎn)生8251A內(nèi)部的定時(shí)信內(nèi)部的定時(shí)信號(hào)號(hào) CLK頻率頻率/ TxC,RxC頻率要求：頻率要求： 同步方式：同步方式：30倍倍異步方式：倍異步方式：倍 RD 、 WR：讀寫：讀寫 信號(hào)信號(hào) CS ：片選信號(hào)，接：片選信號(hào)，接74LS138輸出輸出C/ D

14、 ：控制：控制/數(shù)據(jù)信號(hào)，輸入，地址線數(shù)據(jù)信號(hào)，輸入，地址線片內(nèi)選址：片內(nèi)選址： 0 0：輸入、輸出數(shù)據(jù)口：輸入、輸出數(shù)據(jù)口 發(fā)送、接收緩沖器共享發(fā)送、接收緩沖器共享 一個(gè)地址一個(gè)地址 1 1：控制口，狀態(tài)口：控制口，狀態(tài)口 命令、狀態(tài)緩沖器共享一命令、狀態(tài)緩沖器共享一 個(gè)地址個(gè)地址兩個(gè)地址兩個(gè)地址編輯ppt135 5、調(diào)制解調(diào)器控制電路、調(diào)制解調(diào)器控制電路當(dāng)終端與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通行時(shí)，需要遠(yuǎn)程通信：當(dāng)終端與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通行時(shí)，需要遠(yuǎn)程通信： 8251A8251AMODEMMODEM標(biāo)準(zhǔn)電話線，圖標(biāo)準(zhǔn)電話線，圖10-1010-10DTRDTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好，：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好，L L

15、 輸出輸出 MODEMMODEMDSRDSR：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好，：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好，L L 輸入輸入 MODEMMODEMMODEM MODEM 終端（終端（CPU)CPU)RTSRTS：請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)，輸出：請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)，輸出 MODEMMODEMCTSCTS：清除發(fā)送信號(hào)，輸入：清除發(fā)送信號(hào)，輸入 MODEMMODEM終端終端 MODEMMODEM數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)編輯ppt146 6、8251A8251A和和CPUCPU及外設(shè)的連接及外設(shè)的連接 圖圖10-1110-118251A8251A與與CPUCPU之間的連接之間的連接 D7D7D0D0、CSCS、C/DC/D、RESETRESET、RDRD、WRWR 收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào)收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào) TxRDYTxRDY、TxETxE、RxRDYRxRDY、BRKDETBRKDET8251A8251A與外設(shè)與外設(shè) RXDRXD： TXDTXD： RS-232-CRS-232-C