串行通信接口8250

1、第第6 6章章 串行通信接口串行通信接口6.1 6.1 串行傳送的基本概念串行傳送的基本概念 串行通信是在單根導線上將二進制數(shù)一位一位地順序傳送串行通信是在單根導線上將二進制數(shù)一位一位地順序傳送 一、數(shù)據(jù)傳送的方式一、數(shù)據(jù)傳送的方式 串行通信中，數(shù)據(jù)通常是在二個站（點對點）之間進行串行通信中，數(shù)據(jù)通常是在二個站（點對點）之間進行傳送，按照數(shù)據(jù)流的方向可分成三種傳送模式傳送，按照數(shù)據(jù)流的方向可分成三種傳送模式: :1.1.全雙工全雙工(Full Duplex(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同數(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同時發(fā)送和接收的傳

2、輸線進行傳送，通信雙方都能在同一時刻時發(fā)送和接收的傳輸線進行傳送，通信雙方都能在同一時刻進行發(fā)送和接收操作，選擇的傳送方式稱為全雙工制。進行發(fā)送和接收操作，選擇的傳送方式稱為全雙工制。 特點：特點：每一端都有發(fā)送器和接收器每一端都有發(fā)送器和接收器 有二條傳送線有二條傳送線 應用：應用：交互式應用，遠程監(jiān)測控制交互式應用，遠程監(jiān)測控制2.2.半雙工（半雙工（Half DuplexHalf 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)，但不能同時發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器接收接收器器發(fā)送器發(fā)送器A站站B站站圖圖6.1 全雙工方式示意

3、圖全雙工方式示意圖收送數(shù)據(jù)，這樣的傳送方式就是半雙工（收送數(shù)據(jù)，這樣的傳送方式就是半雙工（Half DuplexHalf Duplex）制，）制，如圖如圖6.26.2所示。所示。發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器A站站B站站圖圖6.2 半雙工方式示意圖半雙工方式示意圖特點：特點：每端需有一個收每端需有一個收/ /發(fā)切換電子開關(guān)發(fā)切換電子開關(guān) 因有切換，會產(chǎn)生時間延遲因有切換，會產(chǎn)生時間延遲應用：應用：打印機串口，單向傳送設備，發(fā)送器打印機串口，單向傳送設備，發(fā)送器接收器接收器 3.3.單工（單工（Single DuplexSingle Duplex） 使用一根傳輸線，只能從使用一

4、根傳輸線，只能從A A到到B B發(fā)送發(fā)送 特點：特點：每一端都有發(fā)送器和接收器每一端都有發(fā)送器和接收器 有一條傳送線有一條傳送線 應用：應用：遠程控制、單向傳送設備遠程控制、單向傳送設備接收器接收器發(fā)送器發(fā)送器A站站B站站圖圖6.3 單工方式示意圖單工方式示意圖二、信號的調(diào)制和解調(diào)二、信號的調(diào)制和解調(diào) 計算機的通信是要求傳送數(shù)字信號，而在進行遠程數(shù)據(jù)通計算機的通信是要求傳送數(shù)字信號，而在進行遠程數(shù)據(jù)通信時，線路往往是借用現(xiàn)有的公用電話網(wǎng)，但是，電話網(wǎng)是為信時，線路往往是借用現(xiàn)有的公用電話網(wǎng)，但是，電話網(wǎng)是為音頻模擬信號的設計的。一般為音頻模擬信號的設計的。一般為3003003400Hz3400

5、Hz，不適合于數(shù)據(jù)，不適合于數(shù)據(jù)信號。信號。 因此需要對二進制信號進行調(diào)制，以適合在電話網(wǎng)上傳輸因此需要對二進制信號進行調(diào)制，以適合在電話網(wǎng)上傳輸相應的音頻信號，在接收時，需要進行解調(diào)，還原成數(shù)字信號。相應的音頻信號，在接收時，需要進行解調(diào)，還原成數(shù)字信號。計算機計算機MODEMMODEM模擬信號模擬信號數(shù)字信號數(shù)字信號數(shù)字信號數(shù)字信號CRT1 0 1 010 10 10 10圖圖6.3 調(diào)制電話線調(diào)制電話線1. 1. 什么叫調(diào)制什么叫調(diào)制? ? 所調(diào)調(diào)制就是進行波形變換?；蛘哒f進行頻譜變換，就所調(diào)調(diào)制就是進行波形變換?；蛘哒f進行頻譜變換，就是將基帶數(shù)字信號的頻譜變換成適合于在模擬信道中傳輸?shù)?/p>

6、是將基帶數(shù)字信號的頻譜變換成適合于在模擬信道中傳輸?shù)念l譜。頻譜。2. 2. 作用作用: : 調(diào)制器調(diào)制器(Modulator)(Modulator)是一個波形變換器是一個波形變換器, ,它將基帶數(shù)字的它將基帶數(shù)字的波形變換成適合于模擬信道傳輸?shù)牟ㄐ巍２ㄐ巫儞Q成適合于模擬信道傳輸?shù)牟ㄐ巍?解調(diào)器是一個波形識別器解調(diào)器是一個波形識別器, ,將模擬信號恢復成原來的數(shù)將模擬信號恢復成原來的數(shù)字信號。字信號。調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器010010010010最基本的調(diào)制方法有以下幾種：最基本的調(diào)制方法有以下幾種：（1 1）調(diào)幅（）調(diào)幅（AMAM）即載波的即載波的振幅振幅隨基帶數(shù)字信號而變化隨基帶數(shù)字信號而

7、變化. . “1 1”對應有載波對應有載波 “0 0” 對應無載波對應無載波3. 調(diào)制方法調(diào)制方法:（2 2）調(diào)頻（）調(diào)頻（FMFM） 即載波即載波頻率頻率隨數(shù)字信號而變化隨數(shù)字信號而變化 “0 0”對應對應”f1f1” “1 1”對應對應“f2f2”(3)(3)調(diào)相（調(diào)相（PMPM） 即載波初始相位隨基帶數(shù)字信號即載波初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化而變化. . “ 0 0”對應相位對應相位0 0度度 “1 1”對應相位對應相位180180度度f1f2FMAM0 1 0 0 1 10 0度度180180度度PM三、信息的檢錯與糾錯三、信息的檢錯與糾錯 串行數(shù)據(jù)在傳輸過程中，由于干擾而引起誤串行數(shù)

8、據(jù)在傳輸過程中，由于干擾而引起誤 碼是難免的，碼是難免的，這直接影響通信系統(tǒng)的可靠性，對通信中的檢這直接影響通信系統(tǒng)的可靠性，對通信中的檢/糾錯能力是衡是糾錯能力是衡是一個通信系統(tǒng)的重要內(nèi)容。一個通信系統(tǒng)的重要內(nèi)容。 檢錯：檢錯：如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，稱為檢錯。如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，稱為檢錯。 糾錯：糾錯：如何消除錯誤，稱為糾錯如何消除錯誤，稱為糾錯例：例：奇偶校驗檢錯奇偶校驗檢錯 方陣碼檢錯方陣碼檢錯 循環(huán)冗余碼（循環(huán)冗余碼（CRC）檢錯）檢錯 方陣碼檢錯技術(shù)：方陣碼檢錯技術(shù)： 采用奇偶校驗與采用奇偶校驗與“檢驗和檢驗和”的綜合。的綜合。 7位編碼后附加位編碼后附加1位奇偶位。位奇偶位。 若

9、干個字符組成一個數(shù)據(jù)塊列成方陣，列向接位相加產(chǎn)若干個字符組成一個數(shù)據(jù)塊列成方陣，列向接位相加產(chǎn)生一個單字節(jié)檢驗和附加到數(shù)據(jù)塊未尾。生一個單字節(jié)檢驗和附加到數(shù)據(jù)塊未尾。 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1四、傳輸速率四、傳輸速率1. 波特率：波特率： 是指在串行通信中，在基本波傳輸?shù)那闆r下，每秒鐘傳送是指在串行通信中，在基本波傳輸?shù)那闆r下，每秒鐘傳送的二進制脈沖的數(shù)目。的二進制脈沖的數(shù)目。 用波特率表示：用波特率表示： 即即1波特波特=bit

10、/s （位（位/秒）秒）奇偶位奇偶位 常用的標準波特率：常用的標準波特率：110110，300300，1K1K，1.2K1.2K，2.4K2.4K，4.8K4.8K，6.6K6.6K，16.2K16.2K，56K56K2.2.字符速率：字符速率： 是指每秒所傳輸?shù)淖址麛?shù)，這個概念使用少。是指每秒所傳輸?shù)淖址麛?shù)，這個概念使用少。 字符速率與波特率的關(guān)系：字符速率與波特率的關(guān)系： 1 1個字符：個字符：1 1個起始位個起始位+8+8個數(shù)據(jù)位個數(shù)據(jù)位+1+1個偶數(shù)位個偶數(shù)位+2+2個終止位個終止位=12=12位位 如果波特率：如果波特率：12000 12000 則字符速率：則字符速率：12000/1

11、2=100012000/12=1000字符字符/s/s6.2 6.2 串行通信的數(shù)據(jù)格式串行通信的數(shù)據(jù)格式 通信協(xié)議：通信協(xié)議： 是指通信雙方的一種約定，包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式，傳是指通信雙方的一種約定，包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式，傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式等問題作出統(tǒng)一規(guī)定。送速度、傳送步驟、檢糾錯方式等問題作出統(tǒng)一規(guī)定。也稱通信控制規(guī)程。也稱通信控制規(guī)程。同步協(xié)議同步協(xié)議異步協(xié)議異步協(xié)議分類分類面向字符（面向字符（character Oriented） 面向比特（面向比特（Bit）面向字節(jié)計數(shù)面向字節(jié)計數(shù)ISO（Inter national Standard Organization）

12、國際標準化組織。）國際標準化組織。OSI（Open System Interconnection）開放系統(tǒng)互連參考模）開放系統(tǒng)互連參考模型。型。一、起止式異步通信數(shù)據(jù)格式一、起止式異步通信數(shù)據(jù)格式1.1.格式格式每個字符總是以起始位開始（每個字符總是以起始位開始（“0 0”），以停止位（），以停止位（“1 1”）結(jié)束。）結(jié)束。11000010111000空空閑閑位位起始位起始位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位0低低高高校驗位校驗位停停止止位位應用：早期電傳機應用：早期電傳機字符之間沒有時間間隔要求字符之間沒有時間間隔要求字符后一位校驗位（可沒有）字符后一位校驗位（可沒有）2.2.特點：是一個字符一個字符傳輸特點：

13、是一個字符一個字符傳輸二、面向字符的同步通信格式二、面向字符的同步通信格式 1.1.功能：功能： 是一次傳送若干個字符組成的數(shù)據(jù)塊，并且規(guī)定了是一次傳送若干個字符組成的數(shù)據(jù)塊，并且規(guī)定了1010個特殊個特殊字符作為這個數(shù)據(jù)塊的開頭與結(jié)束標志以及整個傳輸過程的控字符作為這個數(shù)據(jù)塊的開頭與結(jié)束標志以及整個傳輸過程的控制信息。制信息。2.2.數(shù)據(jù)格式（一幀）數(shù)據(jù)格式（一幀）SYN SYN SOH 標題標題STX數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊 ETB/ETX塊校驗塊校驗3.3.特定字符的定義：特定字符的定義：SYNSYN：同步字符（同步字符（SynchronousSynchronous），表示一幀的開始；），表示一幀的

14、開始；SOHSOH：序始字符（序始字符（Start of HeaderStart of Header），表示標題的開始；），表示標題的開始；標題：標題：包括原地址，目的地址，路由指示等信息；包括原地址，目的地址，路由指示等信息；STXSTX：文始字符（文始字符（Start of TextStart of Text），表示正文開始。），表示正文開始。FTB/ETXFTB/ETX：組終組終/ /文終字符（文終字符（End of TextEnd of Text） ETBETB（End of Transmission BlockEnd of Transmission Block） 特點：特點：一次傳送

15、是一個數(shù)據(jù)塊，傳輸效率提高了；一次傳送是一個數(shù)據(jù)塊，傳輸效率提高了；采用了一些傳輸控制字，增加了通信控制能力和校驗能力；采用了一些傳輸控制字，增加了通信控制能力和校驗能力；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)義字符解，因此，在數(shù)據(jù)字符前插入轉(zhuǎn)義字符DLEDLE，以示區(qū)別。這種，以示區(qū)別。這種方式稱為方式稱為“字符填充字符填充”。三、面向比特的同步通信數(shù)據(jù)格式三、面向比特的同步通信數(shù)據(jù)格式1.1.最有代表性的是：最有代表性的是：IBMIBM的的SDLCSDLC（Synchronous Data Lin

16、k ControlSynchronous Data Link Control），同步數(shù)據(jù)），同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程。鏈路控制規(guī)程。ANSIANSI的的ADCCPADCCP（Advanced Data Communication Control Advanced Data Communication Control ProcedureProcedure）。）。ISOISO的的HDLCHDLC（High Level Data link ControlHigh Level Data link Control）高級數(shù)據(jù)鏈路）高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程?？刂埔?guī)程。DECDEC公司公司DDCMPDDCMP（Dig

17、ital Data Communication Message Digital Data Communication Message protocolprotocol）。）。2.2.協(xié)議的特點：協(xié)議的特點：1 1）所傳輸?shù)囊粠ㄋ鶄鬏數(shù)囊粠╢rameframe）數(shù)據(jù)（或稱數(shù)據(jù)包）可以是任意二進）數(shù)據(jù)（或稱數(shù)據(jù)包）可以是任意二進制位。制位。2 2）通過約定的位組合模式（標志字節(jié)）來標志幀的開始和結(jié)束。通過約定的位組合模式（標志字節(jié)）來標志幀的開始和結(jié)束。注意：注意：HDLCHDLC作為國際標準作為國際標準ISO3309ISO3309；ADCCPADCCP作為美國國家標準；作為美國國家標準；我國

18、相應國家標準我國相應國家標準GB-7496GB-7496，這幾個協(xié)議均大同小異。，這幾個協(xié)議均大同小異。3.HDLC 3.HDLC 格式：格式：01111110AC1FC01111110開始標志開始標志地址場地址場控制場控制場信息場信息場校驗場校驗場結(jié)束標志結(jié)束標志8位位8位位8位位16位位8位位0位位（1 1）標志場：）標志場： SDLC/HDLCSDLC/HDLC規(guī)定所有信息傳輸必須以一個標志字節(jié)開始中，規(guī)定所有信息傳輸必須以一個標志字節(jié)開始中，且以同一個字節(jié)結(jié)束，這個字節(jié)為且以同一個字節(jié)結(jié)束，這個字節(jié)為0111111001111110，二個標志字節(jié)之，二個標志字節(jié)之間構(gòu)成一個完整的信息單

19、位，稱為一幀（間構(gòu)成一個完整的信息單位，稱為一幀（frameframe）（2 2）地址場：）地址場：（Address FieldAddress Field） A A場用來規(guī)定與之通信的次站的地址。場用來規(guī)定與之通信的次站的地址。A A場的寬度：場的寬度：8 8（SDLCSDLC規(guī)定）規(guī)定） 任意長度任意長度HDLCHDLC（3 3）控制場）控制場（Control FieldControl Field） 用來規(guī)定若干命令。（用來規(guī)定若干命令。（8 8位：位：SDLC 16SDLC 16位：位：HDLCHDLC）（4 4）信息場）信息場（Information FieldInformation F

20、ield） 包含有要傳送的數(shù)據(jù)，當上場為包含有要傳送的數(shù)據(jù)，當上場為0 0時，則這一幀主要是控時，則這一幀主要是控制命令。制命令。幀校驗場（幀校驗場（FCFC，F(xiàn)rame CheckFrame Check）3.3.實際應用時的兩個技術(shù)問題實際應用時的兩個技術(shù)問題（1 1）“0 0”位插入位插入/ /刪除技術(shù)刪除技術(shù) 存在問題的提出：如上所述，標志字節(jié)：以存在問題的提出：如上所述，標志字節(jié)：以0111111001111110，但，但在為了把它們區(qū)別開，采用了在為了把它們區(qū)別開，采用了“0 0”位插入和刪除技術(shù)。位插入和刪除技術(shù)。 方法：方法：遇到連續(xù)遇到連續(xù)5 5個個“1 1”就自動插入一個就自

21、動插入一個“0 0”。 如：如： 原始原始 插入后插入后 刪除后刪除后 01111110 01111101111110 0111110 010 0111111010 01111110 11111111 11111 11111111 111110 0111111 11111111 111111112. SDLC/HDLC2. SDLC/HDLC異常結(jié)束異常結(jié)束 若在發(fā)送過程中出現(xiàn)錯誤，則用異常結(jié)束符（若在發(fā)送過程中出現(xiàn)錯誤，則用異常結(jié)束符（A60HA60H）結(jié)束。）結(jié)束。 如：如： HDLC HDLC 規(guī)定：規(guī)定：7 7個連續(xù)個連續(xù)“1 1”為失效字符；為失效字符； SDLC SDLC 規(guī)定：規(guī)

22、定：8 8個連續(xù)個連續(xù)“1 1”為失效字符；為失效字符； 6.3 6.3 串行接口標準串行接口標準一、一、EIA-RS-232接口標準接口標準 RS-232RS-232標準是美國標準是美國EIAEIA（電子工業(yè)聯(lián)合會）與（電子工業(yè)聯(lián)合會）與BELLBELL等公司一等公司一起起開發(fā)的，開發(fā)的，19691969年公布的通信協(xié)議，適合的數(shù)傳率：年公布的通信協(xié)議，適合的數(shù)傳率：0 020Kbps20Kbps。1.1.電氣特性電氣特性 RS-232RS-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 邏輯邏輯“1 1”=-3V=-3V-15V -1

23、5V “0 0”=+3V=+3V+15V+15V 與與TTLTTL邏輯電平不一樣，可用邏輯電平不一樣，可用TTL/EIATTL/EIA電平轉(zhuǎn)換器進行，如電平轉(zhuǎn)換器進行，如MC1488MC1488，MC1489ICMC1489IC。MC1488MC1489RS-232TTLEIA電平電平+15V+15VTTL+15V 采用采用EIAEIA電平比電平比TTLTTL電平具有更強的抗干擾性能。電平具有更強的抗干擾性能。 另外，另外，MAX232MAX232省電可連接二對收省電可連接二對收/ /發(fā)線，只用單電源。發(fā)線，只用單電源。2.2.機械特性機械特性1 1）連接器（）連接器（ConnectorCon

24、nector） 常用二種：常用二種：DB-25DB-25型，型，2525腳，只用腳，只用9 9個信號（個信號（2 2個數(shù)據(jù)線，個數(shù)據(jù)線，6 6個控制線，個控制線，1 1個個地址），如下圖所示。地址），如下圖所示。1 12 23 34 4DB-25DB-25型連接器型連接器5 56 67 78 89 91111131325252222202018181414發(fā)送電流（發(fā)送電流（- -）發(fā)送電流（發(fā)送電流（+ +）DCDDCDGNDGNDDSRDSRCTSCTSRTSRTSR RX XD DT TX XD D（- -）接收電流）接收電流（+ +）接收電流）接收電流 DB-9DB-9型型 9 9針，

25、針，9 9針全針全用，如下圖。用，如下圖。1 12 23 34 45 56 67 78 89 9DSRDSRRTSRTSCTSCTSRIRIDCDDCDR RX XD DT TX XD DDTRDTRGNDGNDDB-9DB-9型連接器型連接器2.2.電纜長度電纜長度 RS-232RS-232直接連接的最大物理距離直接連接的最大物理距離15M15M，通信速率，通信速率20Kbps20Kbps。3.RS-232C3.RS-232C接口信號的定義。接口信號的定義。見書見書216216表表6.26.2。 2525線：數(shù)據(jù)線線：數(shù)據(jù)線4 4條（條（2 2，3 3，1414，1616） 控制線控制線11

26、11條（條（4 4，5 5，6 6，8 8，1212，1313，1919，2020，2222，2323） 定時信號線定時信號線3 3條（條（1515，1717，2424） 地線地線2 2條（條（1 1，7 7） 備用備用5 5條（條（9 9，1010，1111，1818，2525） 未定義未定義4.4.信號線的連接信號線的連接1 1）近距離連接（）近距離連接（15m15m15m）1 1）需用）需用MODEMMODEM和專用電話線和專用電話線2 2）需用）需用2 29 9條信號線（在接口與條信號線（在接口與MODEMMODEM之間）之間）計計算算機機接接口口調(diào)調(diào)制制解解調(diào)調(diào)器器DCDDCDR R

27、X XD DT TX XD DRTSRTSCTSCTSSGSGDSRDSR調(diào)調(diào)制制解解調(diào)調(diào)器器DCDDCDR RX XD DT TX XD DRTSRTSCTSCTSSGSGDSRDSR終終端端專用電話線專用電話線2 22 2采用采用MODEMMODEM時時RS-232RS-232信號線的使用信號線的使用二、二、RS-422/RS-423接口標準接口標準1.1.特點特點： （1）采用平衡發(fā)送器和差動接收器，由于是雙線傳輸，大大提采用平衡發(fā)送器和差動接收器，由于是雙線傳輸，大大提高了抗共模干擾的能力。高了抗共模干擾的能力。因為是兩條傳輸線的電位差決定邏輯電平因為是兩條傳輸線的電位差決定邏輯電平A

28、AAA -BD -BD -2V +2V +2V，表示，表示“0 0”（2 2）傳輸速率）傳輸速率 10Mbps10Mbps（15m15m時）時） 90Kbps90Kbps（1200m1200m時）時）2.2.連接連接MC3487MC3486BTTLRS-422A電平電平平衡發(fā)送器平衡發(fā)送器差動接收器差動接收器B AA 2 2）RS-423RS-4231.1.連接：連接：2.2.特點：特點：采用單端發(fā)送器和差動接收器，由于是差動接收器，提高了抗采用單端發(fā)送器和差動接收器，由于是差動接收器，提高了抗 共模干擾能力。共模干擾能力。數(shù)傳率：數(shù)傳率：100Kbps/90m100Kbps/90m時時 1K

29、bps/1200m1Kbps/1200m時時邏輯邏輯“1 1”，4V4V6V6V 邏輯邏輯“0 0”，-4V-4V-6V-6VTTLRS-423A電平電平單端發(fā)送器單端發(fā)送器差動接收器差動接收器+-三、三、RS-485RS-485接口標準接口標準1.1.特點特點：（1 1）兼容）兼容RS-422ARS-422A，擴展，擴展RS-422ARS-422A的功能；的功能；（2 2）允許在電路中有多個發(fā)送器和允許一個發(fā)送器驅(qū)動多個）允許在電路中有多個發(fā)送器和允許一個發(fā)送器驅(qū)動多個接收器，多達接收器，多達3232個收個收/ /發(fā)器；發(fā)器；（3 3）搞干擾能力強，傳送距離遠，傳輸速率高。）搞干擾能力強，傳

30、送距離遠，傳輸速率高。 數(shù)傳率：數(shù)傳率：100Kbps 1.2Km 100Kbps 1.2Km 不用不用MODEMMODEM 6.6Kbps 15Km 6.6Kbps 15Km 10Mbps 15m 10Mbps 15m四、幾種標準的比較四、幾種標準的比較 見書見書224224，表，表6.56.5列出，列出，RS-232RS-232，423423，422422，485485幾種標準的幾種標準的工作方式，直接傳輸最大距離，最大數(shù)傳率等參數(shù)。工作方式，直接傳輸最大距離，最大數(shù)傳率等參數(shù)。6.4 串行通信接口任務串行通信接口任務一、串口的基本任務一、串口的基本任務（1 1）進行串，并轉(zhuǎn)換）進行串，并

31、轉(zhuǎn)換（2 2）實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)格式化）實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)格式化（3 3）可靠性檢驗）可靠性檢驗（4 4）實施接口與）實施接口與DCEDCE之間聯(lián)絡控制之間聯(lián)絡控制二、串口電路的組成二、串口電路的組成可編程的串行接口芯片、波特率發(fā)生器、可編程的串行接口芯片、波特率發(fā)生器、EIAEIA與與TTLTTL電平轉(zhuǎn)換器、地址譯碼電路電平轉(zhuǎn)換器、地址譯碼電路6.5 8251A6.5 8251A串行接口串行接口一、一、8251A的內(nèi)部邏輯與的內(nèi)部邏輯與外部信號外部信號1.1.結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖 8251A8251A是通用同步異步是通用同步異步接收接收/ /發(fā)送器發(fā)送器 USARTUSARTUniversal/Synchr

32、onous Universal/Synchronous Asynchronous Asynchronous Receiver and Receiver and TransmitterTransmitter）功能：功能：異步起止協(xié)議異步起止協(xié)議 同步面向字符協(xié)議同步面向字符協(xié)議組成組成：接收器、發(fā)送器、調(diào)制控制、讀接收器、發(fā)送器、調(diào)制控制、讀/ /寫控制、數(shù)據(jù)總線緩沖器寫控制、數(shù)據(jù)總線緩沖器數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線緩沖器緩沖器讀讀/寫寫控制邏輯控制邏輯調(diào)制控制調(diào)制控制發(fā)送緩沖器發(fā)送緩沖器發(fā)送控制發(fā)送控制接收緩沖器接收緩沖器接收控制接收控制TXDTXRDYTXE TXCRXDRXRDYSYNDET/BDR

33、XCDTRDSRRTSCTS RESETCLKC/DRDWRCS同步字符寄存器 1同步字符寄存器 2方式寄存器狀態(tài)寄存器控制寄存器數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯RESETCLKC/DRDWRCS調(diào)制/解調(diào) 器控 制邏 輯DSRDTRCTSRTS發(fā)送緩沖器發(fā)送移位寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器接收緩沖器接收移位寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器計數(shù)器發(fā)送控制器計數(shù)器接收控制器D7D0內(nèi)部數(shù)據(jù)總線TXDTXRDYTXETXCRXDRXRDYRXCSYNDETC/D- :C/D- :地址信號線（地址信號線（command/datacommand/data）：高電平為工作方式寄存）：高電平為工作方式寄存器、工作命令寄存器、狀態(tài)

34、寄存器、單器、工作命令寄存器、狀態(tài)寄存器、單/ /雙同步字符寄存器；雙同步字符寄存器；低電平為數(shù)據(jù)寄存器低電平為數(shù)據(jù)寄存器1.1.發(fā)送器發(fā)送器T TX XRDYRDY（Transmitter ReadyTransmitter Ready）：發(fā)送器準備好，高電平有效）：發(fā)送器準備好，高電平有效T TX XE E（Transmitter EmptyTransmitter Empty）：發(fā)送器空，狀態(tài)線，高有效）：發(fā)送器空，狀態(tài)線，高有效T TX XD D：發(fā)送數(shù)據(jù)線：發(fā)送數(shù)據(jù)線 T TX XC C：發(fā)送器輸入時鐘：發(fā)送器輸入時鐘2.2.接收器接收器R RX XD D：接收數(shù)據(jù)線：接收數(shù)據(jù)線 R R

35、X XRDYRDY：接收器準備好：接收器準備好Syndet/BDSyndet/BD：同步：同步/ /間斷間斷 R RX XC C：接收器輸入時鐘：接收器輸入時鐘3.3.與調(diào)制器的接口接號與調(diào)制器的接口接號DTRDTR：數(shù)據(jù)終端準備好：數(shù)據(jù)終端準備好 RTSRTS：請求發(fā)送：請求發(fā)送DSRDSR：數(shù)據(jù)裝置準備好：數(shù)據(jù)裝置準備好 CTSCTS：清除傳送：清除傳送二、二、8251的控制字的控制字與狀態(tài)字與狀態(tài)字系 統(tǒng) 復 位輸 入 方 式 指 令異 步 方 式 ?輸 入 第 一 個 同 步 字 符一 個 同 步 字 符 ？輸 入 第 二 個 同 步 字 符輸 入 命 令 指 令內(nèi) 部 復 位 ？傳

36、送 數(shù) 據(jù)完 成 ？YYYNYNNN結(jié) 束1.1.工作方式字工作方式字 約定雙方的通信方式，數(shù)據(jù)格式，傳送速率約定雙方的通信方式，數(shù)據(jù)格式，傳送速率a.a.作用：作用：對對8251A8251A工作方式進行選擇，是異步方式還工作方式進行選擇，是異步方式還是同步方式是同步方式b.b.格式：格式：S1S0EPPENL1L0B1B0D7D6D5D4D3D2D1D0停止位停止位奇偶校驗奇偶校驗字符長度字符長度波特因子波特因子（同步）（同步） （異步）（異步）0=內(nèi)同步內(nèi)同步 00=不用不用1=外同步外同步 01=1位位0=雙同步雙同步 10=1.5位位1=單同步單同步 11=2位位0=無校驗無校驗01=

37、奇校驗奇校驗11=偶校驗偶校驗00=5位位01=6位位10=7位位11=8位位00=同步同步01=1 異步異步10=16 11=64 例例1 1：異步通信中，若幀數(shù)據(jù)格式為：字符長度異步通信中，若幀數(shù)據(jù)格式為：字符長度8 8位，位，1 1位起始位，位起始位，2 2位停止位停止位，奇校驗，波特率因數(shù)是位，奇校驗，波特率因數(shù)是1616，則工作字是：，則工作字是：11011110B=DEH11011110B=DEH MOV DX MOV DX，309H 309H ；82518251命令口命令口 MOV ALMOV AL，0DEH 0DEH ；異步工作方式字；異步工作方式字 OUT DXOUT DX，

38、AL AL 例例2 2：同步通信中，若幀數(shù)據(jù)格式為：字符長度同步通信中，若幀數(shù)據(jù)格式為：字符長度8 8位，雙同步位，雙同步字符字符(55 AA)(55 AA)，內(nèi)同步方式，奇校驗，則工作字是：，內(nèi)同步方式，奇校驗，則工作字是：00011100B=1CH00011100B=1CH。 MOV DXMOV DX，309H 309H ；82518251命令口命令口 MOV ALMOV AL，1CH 1CH ；同步工作方式字；同步工作方式字 OUT DXOUT DX，AL AL ；緊接著可以寫同步字符（；緊接著可以寫同步字符（309H309H） MOV AL,55HMOV AL,55H OUT DX,

39、AL OUT DX, AL MOV AL,0AAH MOV AL,0AAH OUT DX,AL OUT DX,ALEHIRRTSERSBRKRXEDTRTXEND7D6D5D4D3D2D1D0進入進入搜索搜索方式方式內(nèi)部內(nèi)部復位復位發(fā)送發(fā)送請求請求錯誤錯誤標志標志復位復位發(fā)發(fā)中止中止字符字符接收接收允許允許數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)終端終端準備好準備好發(fā)送發(fā)送允許允許D7=1 有效有效D6=1 有效有效D5=1 有效有效D4=1 復位復位ERD3=1,發(fā)中止字符（空號）發(fā)中止字符（空號） =0，正常操作，正常操作D2=1,允許接收允許接收 =0，禁止接收，禁止接收D0=1,允許發(fā)送允許發(fā)送 =0，禁止發(fā)送，禁止

40、發(fā)送D1=1,已準備好已準備好 =0，正常操作，正常操作2.2.工作命令字工作命令字a.a.作用：作用：是確定是確定8251A8251A的實際操作，迫使的實際操作，迫使8251A8251A進行某種操作或進行某種操作或工作狀態(tài)，以便接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。工作狀態(tài)，以便接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。b.b.格式格式 例例3：使使8251內(nèi)部復位，并且允許接收，又允許發(fā)送，則程序段為：內(nèi)部復位，并且允許接收，又允許發(fā)送，則程序段為： MOV DXMOV DX，309H 309H ；82518251命令口命令口 MOV ALMOV AL，01000000B 01000000B ；置；置D6=1D6=1，使內(nèi)部復位，使內(nèi)部

41、復位 OUT DXOUT DX，AL AL ；為保證正確可以寫；為保證正確可以寫3 3次次 。；寫工作方式字。；寫工作方式字/ /同步字符同步字符 MOV ALMOV AL，00010101B 00010101B ；置；置D0=1D0=1，D2=1D2=1，允許接收和發(fā)送，允許接收和發(fā)送 OUT DXOUT DX，AL AL 3.3.狀態(tài)字狀態(tài)字a.a.作用：作用：8251A8251A執(zhí)行命令進行數(shù)據(jù)傳送后的狀態(tài)字存放在狀態(tài)寄執(zhí)行命令進行數(shù)據(jù)傳送后的狀態(tài)字存放在狀態(tài)寄存器中，存器中，CPUCPU通過讀出狀態(tài)字進行分析和判斷，以決定下一步的通過讀出狀態(tài)字進行分析和判斷，以決定下一步的操作。操作。

42、b.b.格式格式DSRSYNDETFEOEPETXERXRDY TXRDYD7D6D5D4D3D2D1D0數(shù)傳機數(shù)傳機就緒就緒同步同步檢出檢出格格式式錯錯溢溢出出錯錯奇奇偶偶錯錯發(fā)送器發(fā)送器空空接收接收準備好準備好發(fā)送發(fā)送準備好準備好 例例4 4：若查詢?nèi)舨樵?251A8251A接收器是否準備好，則用下列程序段：接收器是否準備好，則用下列程序段： MOV DXMOV DX，309H 309H ；狀態(tài)口；狀態(tài)口L L： IN ALIN AL，DX DX ；讀狀態(tài)字；讀狀態(tài)字 AND ALAND AL，02H 02H ；查；查D D1 1=1=1？（？（R RX XRDY=1?RDY=1?） JZ

43、 L JZ L ；未準備好，則等待；未準備好，則等待 MOV DXMOV DX，308H 308H ；數(shù)據(jù)口；數(shù)據(jù)口 例例5 5：檢查出錯信息，則用下列程序段檢查出錯信息，則用下列程序段 MOV DXMOV DX，309H 309H ；狀態(tài)口；狀態(tài)口 IN ALIN AL，DX DX TEST AL TEST AL，38H 38H ；檢查；檢查D D5 5D D4 4D D3 3三位（三位（FEFE，OEOE，PEPE） JNZ ERROR JNZ ERROR ；若其中有一位為；若其中有一位為1 1，則出錯，則出錯4.8251A4.8251A的方式字和命令的使用的方式字和命令的使用（1 1）方

44、式字：）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)。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：命令字：規(guī)定是發(fā)送數(shù)據(jù)，還是接收數(shù)據(jù)。規(guī)定是發(fā)送數(shù)據(jù)，還是接收數(shù)據(jù)。 狀態(tài)字：狀態(tài)字：何時發(fā)何時發(fā)/ /收、取決于狀態(tài)字。收、取決于狀態(tài)字。（2 2）使用的順序：）使用的順序： 寫寫3 3個個0 0 復位復位方式字方式字命令字命令字1 1 命令字命令字2 2三、三、8251A8251A應用舉例應用舉例1.1.要求要求 在甲乙二臺在甲乙二臺PCPC之間進行串行通信，甲發(fā)送乙接收，要求把之間進行串行通信，甲發(fā)送乙接收，要求把甲機上開發(fā)應用程序（其長度為甲機上開發(fā)應用程序（其長度為

45、2DH2DH）傳送到乙機中去。）傳送到乙機中去。采用：采用：起止式異步方式，起止式異步方式，字符長度為字符長度為8 8位，位，2 2位停止位，位停止位，波特率因子為波特率因子為6464，無校驗，無校驗，波特率為波特率為48004800，CPUCPU與與8251A8251A之間用查詢方式交換數(shù)據(jù)口地址分配是：之間用查詢方式交換數(shù)據(jù)口地址分配是：309H309H為為狀態(tài)命令狀態(tài)命令/ /狀態(tài)口，狀態(tài)口，308H308H為數(shù)據(jù)口為數(shù)據(jù)口2.2.分析分析 由于是近距離傳輸，可以不設由于是近距離傳輸，可以不設MODEMMODEM，直接互連，同時，是，直接互連，同時，是采用查詢采用查詢I/OI/O方式，故

46、收方式，故收/ /發(fā)程序中只需檢查發(fā)發(fā)程序中只需檢查發(fā)/ /收準備好的收準備好的狀態(tài)是否置位，即可收發(fā)狀態(tài)是否置位，即可收發(fā)1 1個字節(jié)。個字節(jié)。3.3.設計設計1 1）硬件連接）硬件連接 DTEDTE（DataData Terminal Equipment Terminal Equipment） 根據(jù)以上分析把二臺根據(jù)以上分析把二臺PCPC機都當作數(shù)據(jù)終端設備機都當作數(shù)據(jù)終端設備DTEDTE，它們之，它們之間只需間只需T TX XD D，R RX XD D和和SGSG三根線連接就能通信。三根線連接就能通信。 主要電路：主要電路：82518251串行口串行口TTL/EIATTL/EIA變換器變

47、換器波特率發(fā)生器波特率發(fā)生器地址譯碼電路地址譯碼電路2 2）軟件編程）軟件編程發(fā)送程序：包括初始化，狀態(tài)查詢，發(fā)送程序：包括初始化，狀態(tài)查詢，I/OI/OCSEG SEGMENTCSEG SEGMENT ASSUME CS ASSUME CS：CSEGCSEG，DSDS：CSEGCSEGTRA PROC FARTRA PROC FARSTARTSTART：MOV DXMOV DX，309H 309H ；命令口；命令口 MOV ALMOV AL，00H 00H ；空操作，向命令口送任意數(shù)；空操作，向命令口送任意數(shù) MOV CX,3 MOV CX,3 L: OUT DXL: OUT DX，AL A

48、L NOP NOP LOOP L LOOP L; ;經(jīng)常送經(jīng)常送3 3次次 MOV ALMOV AL，40H 40H ；內(nèi)部復位（使；內(nèi)部復位（使D D6 6=1=1） OUT DXOUT DX，AL AL NOP NOP MOV AL MOV AL，0CFH 0CFH ；方式命令字（異步，；方式命令字（異步，2 2位停止位，字符長度為位停止位，字符長度為8 8位，無校驗，波特率因子為位，無校驗，波特率因子為6464個個/ /位）位） OUT DXOUT DX，ALAL MOV ALMOV AL，37H 37H ；工作命令字（；工作命令字（RTSRTS、ERER、R RX XE E、 DTRD

49、TR、T TX XENEN均置均置1 1） OUT DXOUT DX，ALAL MOV CX MOV CX，2DH 2DH ；傳送字節(jié)數(shù)；傳送字節(jié)數(shù) MOV SIMOV SI，300H 300H ；發(fā)送區(qū)首址；發(fā)送區(qū)首址 L1L1：MOV DXMOV DX，309H 309H ；狀態(tài)口；狀態(tài)口 IN ALIN AL，DX DX ；查狀態(tài)位；查狀態(tài)位D D0 0 （T TX XRDYRDY）=1?=1? AND AL AND AL，01H 01H JZ L1 JZ L1 MOV DX MOV DX，308H 308H ；發(fā)送未準備好，則等待；發(fā)送未準備好，則等待 MOV ALMOV AL，SI

50、SI ；數(shù)據(jù)口；數(shù)據(jù)口 OUT DXOUT DX，AL AL INC SI INC SI ；內(nèi)存地址加；內(nèi)存地址加1 1 DEC CX DEC CX ；字節(jié)數(shù)減；字節(jié)數(shù)減1 1 JNZ L1 JNZ L1 ；未發(fā)送完，繼續(xù)；未發(fā)送完，繼續(xù) MOV AXMOV AX，4C00H 4C00H ；已送完，回；已送完，回DOSDOS INT 21H INT 21HTRA ENDPTRA ENDPCSEG ENDSCSEG ENDS END START END START接收程序（略）接收程序（略） 先判錯誤？先判錯誤？ 再判是否準備好？再判是否準備好？ 再讀數(shù)據(jù)再讀數(shù)據(jù)6.6 6.6 采用采用RS-2

51、32CRS-232C標準的全雙工異步標準的全雙工異步 串行口通信接口電路設計串行口通信接口電路設計一、要求一、要求甲乙兩臺微機之間，按甲乙兩臺微機之間，按EIA-RS-232CEIA-RS-232C標準進行零標準進行零MODEDMMODEDM方式、方式、全雙工異步串行通信，雙方在各自鍵盤上按鍵向?qū)Ψ桨l(fā)送字符全雙工異步串行通信，雙方在各自鍵盤上按鍵向?qū)Ψ桨l(fā)送字符時，同時又可接收對方發(fā)來的字符。字符數(shù)據(jù)格式為起止位：時，同時又可接收對方發(fā)來的字符。字符數(shù)據(jù)格式為起止位：1 1位停止位，位停止位，7 7位數(shù)據(jù)位，無校驗，波特率因子為位數(shù)據(jù)位，無校驗，波特率因子為16.16.發(fā)送的字符和接收的字符均在