第九章串行輸入輸出系統(tǒng)

1、Page 19.1 9.1 串行接口系統(tǒng)概述串行接口系統(tǒng)概述9.2 9.2 可編程串行口控制器可編程串行口控制器825082509.1Page 2數(shù)據在單條傳輸線上，一比特接一比特地按順序數(shù)據在單條傳輸線上，一比特接一比特地按順序傳送的方式稱為串行通信。傳送的方式稱為串行通信。特點適用場合特點適用場合Page 3適合于遠距離傳送，可以從幾米到數(shù)千適合于遠距離傳送，可以從幾米到數(shù)千公里。公里。對于長距離、低速率的通信，串行通信對于長距離、低速率的通信，串行通信往往是唯一的選擇。往往是唯一的選擇。串行通串行通信特點信特點優(yōu)點：優(yōu)點：節(jié)省通信線路節(jié)省通信線路。缺點：缺點：數(shù)據傳輸效率低數(shù)據傳輸效率低

2、。適用適用場合場合內容簡介內容簡介Page 4u9.1.1串行串行I/O接口接口u9.1.2串行通信基礎串行通信基礎u9.1.3串行通訊協(xié)議串行通訊協(xié)議u9.1.4 RS-232C串行通信標準串行通信標準9.1.1Page 5串行通串行通信方式信方式異步方式異步方式同步方式同步方式串行異步接口串行異步接口串行同步接口串行同步接口通用異步收發(fā)器通用異步收發(fā)器通用同步收發(fā)器通用同步收發(fā)器串口的基本功能串口的基本功能Page 6串行接口串行接口與輸入輸出設備之間以串行方式傳送數(shù)據；與輸入輸出設備之間以串行方式傳送數(shù)據； 與與CPUCPU之間以并行方式傳送數(shù)據。之間以并行方式傳送數(shù)據。 CPUCPU串

3、行串行接口接口外部外部設備設備串行串行并行并行基本功能基本功能Page 7u實現(xiàn)串行和并行數(shù)據格式之間的轉換。實現(xiàn)串行和并行數(shù)據格式之間的轉換。u實現(xiàn)數(shù)據緩沖功能。實現(xiàn)數(shù)據緩沖功能。u控制功能。接收控制功能。接收CPU的命令，輸出接口的狀態(tài)等。的命令，輸出接口的狀態(tài)等。串口的基本結構串口的基本結構Page 8二、串行接口的基本結構二、串行接口的基本結構 狀態(tài)狀態(tài) 寄存器寄存器 控制控制 寄存器寄存器 數(shù)據輸入寄存器數(shù)據輸入寄存器 數(shù)據輸出寄存器數(shù)據輸出寄存器 輸入移位寄存器輸入移位寄存器 輸出移位寄存器輸出移位寄存器 串行輸出串行輸出 串行輸入串行輸入 接收時鐘接收時鐘 發(fā)送時鐘發(fā)送時鐘 聯(lián)絡

4、信號聯(lián)絡信號 數(shù)據總線數(shù)據總線 收發(fā)器收發(fā)器 控制控制 信號信號 邏輯邏輯 中斷請求中斷請求 讀讀 寫寫 地址地址 譯碼譯碼 cs 各種寄存器作用各種寄存器作用Page 9（1 1）輸出緩沖寄存器：）輸出緩沖寄存器： 接收接收CPUCPU從數(shù)據總線上送來的并行數(shù)據，并加從數(shù)據總線上送來的并行數(shù)據，并加以保存。以保存。 （2 2）輸出移位寄存器：）輸出移位寄存器： 它接收從輸出緩沖器送來的并行數(shù)據，以發(fā)送時它接收從輸出緩沖器送來的并行數(shù)據，以發(fā)送時鐘的速率把數(shù)據逐位移出，即將并行數(shù)據轉換為串行鐘的速率把數(shù)據逐位移出，即將并行數(shù)據轉換為串行數(shù)據輸出。數(shù)據輸出。 繼續(xù)繼續(xù)Page 10（4 4）輸入

5、緩沖寄存器：）輸入緩沖寄存器： 它從輸入移位寄存器中接收并行數(shù)據，然后由它從輸入移位寄存器中接收并行數(shù)據，然后由CPUCPU取走。取走。 （3 3）輸入移位寄存器：）輸入移位寄存器： 它以接收時鐘的速率把出現(xiàn)在串行數(shù)據輸入線它以接收時鐘的速率把出現(xiàn)在串行數(shù)據輸入線上的數(shù)據逐位移入，當數(shù)據裝滿后，并行送往輸入上的數(shù)據逐位移入，當數(shù)據裝滿后，并行送往輸入緩沖寄存器，即將串行數(shù)據轉換成并行數(shù)據。緩沖寄存器，即將串行數(shù)據轉換成并行數(shù)據。 控制寄存器控制寄存器Page 11（5 5）控制寄存器：）控制寄存器： 它接收它接收CPUCPU送來的控制字，由控制字的內容，決送來的控制字，由控制字的內容，決定通信

6、時的傳輸方式以及數(shù)據格式等。定通信時的傳輸方式以及數(shù)據格式等。 例如：例如： 采用異步方式還是同步方式；采用異步方式還是同步方式； 數(shù)據字符的位數(shù)；數(shù)據字符的位數(shù)； 有無奇偶校驗，是奇校驗還是偶校驗；有無奇偶校驗，是奇校驗還是偶校驗； 停止位的位數(shù)等參數(shù)。停止位的位數(shù)等參數(shù)。 狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器Page 12（6 6）狀態(tài)寄存器：）狀態(tài)寄存器： 狀態(tài)寄存器中存放著接口的各種狀態(tài)信息，如：狀態(tài)寄存器中存放著接口的各種狀態(tài)信息，如：輸出緩沖區(qū)是否空，輸入字符是否準備好等。輸出緩沖區(qū)是否空，輸入字符是否準備好等。 在通信過程中，當符合某種狀態(tài)時，接口中的在通信過程中，當符合某種狀態(tài)時，接口中的狀態(tài)

7、檢測邏輯將狀態(tài)寄存器的相應位置狀態(tài)檢測邏輯將狀態(tài)寄存器的相應位置“1”1”，以便，以便讓讓CPUCPU查詢。查詢。 串口工作過程串口工作過程Page 13三、串行接口的工作過程三、串行接口的工作過程CPUCPU串行串行接口接口外部外部設備設備接收接收發(fā)送發(fā)送串行接口將串行接口將CPUCPU送來的并行數(shù)據轉換成串行數(shù)送來的并行數(shù)據轉換成串行數(shù)據，并對有效數(shù)據據，并對有效數(shù)據“包裝包裝”，即：加上起始位、即：加上起始位、產生奇偶校驗位和停止位，再發(fā)送出去。產生奇偶校驗位和停止位，再發(fā)送出去。發(fā)送發(fā)送數(shù)據數(shù)據接收接收數(shù)據數(shù)據串行接口將串行輸入的數(shù)據轉換成并行數(shù)據，并串行接口將串行輸入的數(shù)據轉換成并行

8、數(shù)據，并要對有效數(shù)據進行要對有效數(shù)據進行“解包解包”（去掉起始位、校驗（去掉起始位、校驗位和停止位）和奇偶校驗，然后等待位和停止位）和奇偶校驗，然后等待CPUCPU取走。取走。 發(fā)送過程發(fā)送過程Page 14發(fā)送發(fā)送過程過程 狀態(tài) 寄存器 控制 寄存器 數(shù)據輸入寄存器 數(shù)據輸出寄存器 輸入移位寄存器 輸出移位寄存器 串行輸出 串行輸入 接收時鐘 發(fā)送時鐘 聯(lián)絡信號 數(shù)據總線 收發(fā)器 控制 信號 邏輯 中斷請求 讀 寫 地址 譯碼 cs CPUCPU外部設備外部設備接收過程接收過程12223Page 15接收接收 過程過程 狀態(tài) 寄存器 控制 寄存器 數(shù)據輸入寄存器 數(shù)據輸出寄存器 輸入移位寄存

9、器 輸出移位寄存器 串行輸出 串行輸入 接收時鐘 發(fā)送時鐘 聯(lián)絡信號 數(shù)據總線 收發(fā)器 控制 信號 邏輯 中斷請求 讀 寫 地址 譯碼 cs CPUCPU外部設備外部設備9.1.2串行通信基礎串行通信基礎12223Page 16u一一. 數(shù)據傳輸率數(shù)據傳輸率u二二. 串行通信的連接方式串行通信的連接方式u三三. 信號的調制和解調信號的調制和解調u四四. 串行通信的檢錯和糾錯串行通信的檢錯和糾錯一一.數(shù)據傳輸速率數(shù)據傳輸速率Page 171. 1. 比特率波特率比特率波特率一、數(shù)據傳輸率一、數(shù)據傳輸率 數(shù)據傳輸率：是指單位時間內傳輸?shù)男畔⒘?，可用比?shù)據傳輸率：是指單位時間內傳輸?shù)男畔⒘?，可用比?/p>

10、率和波特率來表示。特率和波特率來表示。 比特率：比特率：每秒傳輸?shù)拿棵雮鬏數(shù)亩M制位數(shù)二進制位數(shù)，單位為，單位為bit/s bit/s （ bpsbps）表示。）表示。 波特率：波特率：每秒傳輸?shù)拿棵雮鬏數(shù)姆枖?shù)符號數(shù)，若每個符號所含的，若每個符號所含的信息量為信息量為1 1比特，則波特率等于比特率。單位為比特，則波特率等于比特率。單位為BaudBaud。2.發(fā)送發(fā)送/接收時鐘接收時鐘Page 182. 2. 發(fā)送發(fā)送/ /接收時鐘（接收時鐘（Txc /RxcTxc /Rxc）發(fā)送數(shù)據時，發(fā)送數(shù)據時，發(fā)送器在發(fā)送時發(fā)送器在發(fā)送時鐘作用下將輸出移位寄存器的鐘作用下將輸出移位寄存器的數(shù)據按位串行移

11、位輸出；數(shù)據按位串行移位輸出；接受數(shù)據時，接受數(shù)據時，接受器在接收時接受器在接收時鐘作用下對來自通信線上的串鐘作用下對來自通信線上的串行數(shù)據按位串行移入輸入移位行數(shù)據按位串行移入輸入移位寄存器。寄存器。 狀 態(tài) 寄 存 器 控 制 寄 存 器 數(shù) 據 輸 入 寄 存 器 數(shù) 據 輸 出 寄 存 器 輸 入 移 位 寄 存 器 輸 出 移 位 寄 存 器 串 行 輸 出 串 行 輸 入 接接 收收 時時 鐘鐘 發(fā)發(fā) 送送 時時 鐘鐘 聯(lián) 絡 信 號 數(shù) 據 總 線 收 發(fā) 器 控 制 信 號 邏 輯 中 斷 請 求 讀 寫 地 址 譯 碼 cs 繼續(xù)繼續(xù)Page 19直接決定了通信線路上數(shù)據傳輸

12、的速率，對于收直接決定了通信線路上數(shù)據傳輸?shù)乃俾?，對于?發(fā)發(fā)雙方之間數(shù)據傳輸?shù)耐接惺种匾淖饔?。雙方之間數(shù)據傳輸?shù)耐接惺种匾淖饔?。為了提高串行通信的抗干擾能力，往往用多個時鐘調制一個二為了提高串行通信的抗干擾能力，往往用多個時鐘調制一個二進制數(shù)據。進制數(shù)據。3.波特因子波特因子Page 203. 波特因子（Factor）波特因子：波特因子：是發(fā)送是發(fā)送/ /接收接收1 1位所需要的時鐘脈沖個數(shù)；位所需要的時鐘脈沖個數(shù)； 單位是個單位是個/ /位。位。波特因子波特率的頻頻接收/發(fā)送時鐘收收/發(fā)時鐘頻率與波特率之間的關系：發(fā)時鐘頻率與波特率之間的關系：一般波因子取一般波因子取1, 16

13、, 32和和64等。等。 對于異步通信，常采用對于異步通信，常采用16； 對于同步通信，則必須取對于同步通信，則必須取1。 二二.串行通信的串行通信的連接方式連接方式Page 21二、串行通信的連接方式1. 單工連接2. 半雙工連接3. 全雙工連接A AB BA AB BA AB B用一條線，只能一個方向傳送。用一條線，只能一個方向傳送。用一條線，兩個設備用一條線，兩個設備A A、B B之間可交替地進行雙向數(shù)據傳送，之間可交替地進行雙向數(shù)據傳送，但不能同時發(fā)送或同時接收。但不能同時發(fā)送或同時接收。用兩條線，兩個設備用兩條線，兩個設備A A、B B之間可同時進行雙向數(shù)據傳送。之間可同時進行雙向數(shù)

14、據傳送。三三.信號的調制信號的調制解調解調Page 22三、信號的調制和解調三、信號的調制和解調計算機通過串行口發(fā)送出去或接收到的信息一般只能是調幅制的計算機通過串行口發(fā)送出去或接收到的信息一般只能是調幅制的數(shù)字信息。這種數(shù)字信息，只適合于近距離的通信。數(shù)字信息。這種數(shù)字信息，只適合于近距離的通信。遠程有線通信大都數(shù)是通過電話線傳輸?shù)?，而電話線只能傳輸調遠程有線通信大都數(shù)是通過電話線傳輸?shù)?，而電話線只能傳輸調頻制的音頻信息。頻制的音頻信息。如果數(shù)字信號直接在公用電話網的傳輸線上傳送，高次諧波的衰如果數(shù)字信號直接在公用電話網的傳輸線上傳送，高次諧波的衰減會很厲害，從而使信號到了接收端后將發(fā)生嚴重

15、畸變和失真。減會很厲害，從而使信號到了接收端后將發(fā)生嚴重畸變和失真。 一般的一般的modemmodem都具有調制和解調雙重功能。都具有調制和解調雙重功能。 四四.檢錯糾錯檢錯糾錯Page 23u在串行通信中，由于線路長和噪聲干擾的存在，會導致信息在串行通信中，由于線路長和噪聲干擾的存在，會導致信息傳輸過程中出現(xiàn)錯誤。為保證信息傳輸?shù)恼_性，必須對傳傳輸過程中出現(xiàn)錯誤。為保證信息傳輸?shù)恼_性，必須對傳輸?shù)臄?shù)據信息進行差錯檢查和校正，即檢錯和糾錯。輸?shù)臄?shù)據信息進行差錯檢查和校正，即檢錯和糾錯。u檢錯：如何發(fā)現(xiàn)錯誤；檢錯：如何發(fā)現(xiàn)錯誤；u糾錯：發(fā)現(xiàn)糾錯：發(fā)現(xiàn) 錯誤后如何消除錯誤。錯誤后如何消除錯誤。

16、u方法：方法：在基本通信協(xié)議中，一般采用奇偶檢驗或方陣碼檢錯，在基本通信協(xié)議中，一般采用奇偶檢驗或方陣碼檢錯，以反饋重發(fā)方式糾錯。以反饋重發(fā)方式糾錯。在高級通信協(xié)議中，一般采用循環(huán)衷冗余碼（在高級通信協(xié)議中，一般采用循環(huán)衷冗余碼（CRC）檢）檢錯，以自動糾錯方式來糾錯。錯，以自動糾錯方式來糾錯。1.奇偶校驗奇偶校驗Page 241. 奇偶校驗基本原理：基本原理：在所傳輸?shù)脑谒鶄鬏數(shù)挠行?shù)據有效數(shù)據中附加冗余位（即：中附加冗余位（即：校驗位校驗位），），使整個信息位（包括有效位和校驗位）中使整個信息位（包括有效位和校驗位）中“1”1”的個數(shù)具有奇數(shù)的個數(shù)具有奇數(shù)（奇校驗奇校驗）或偶數(shù)（）或偶數(shù)（

17、偶校驗偶校驗）的特性。）的特性。整個信息位經過線路傳輸后，整個信息位經過線路傳輸后，若原來所具有的若原來所具有的“1”1”的個數(shù)的奇偶性發(fā)生了變化，則說明出現(xiàn)的個數(shù)的奇偶性發(fā)生了變化，則說明出現(xiàn)了傳輸錯誤，可由專門的檢測電路檢測出來。了傳輸錯誤，可由專門的檢測電路檢測出來。例子例子Page 25有效信息位是有效信息位是10111011011101，采用偶校驗，采用偶校驗，則附加的校驗位是則附加的校驗位是1 1；最后得到的信息是最后得到的信息是101110110111011 1。有效信息位是有效信息位是10110111011011，采用奇校驗，采用奇校驗，則附加的校驗位是則附加的校驗位是0 0；

18、最后得到的信息是最后得到的信息是101101110110110 0。例例1 1例例2 22.方陣碼校驗方陣碼校驗Page 262. 方陣碼校驗 基本原理：基本原理：先在每個先在每個7 7位編碼的字符后附加位編碼的字符后附加1 1位奇偶校驗位，使整個字符的位奇偶校驗位，使整個字符的“1”1”的個數(shù)為偶數(shù)或奇數(shù)。的個數(shù)為偶數(shù)或奇數(shù)。然后使若干個字符組成一個數(shù)據塊，列成方陣，再在縱向按位加，然后使若干個字符組成一個數(shù)據塊，列成方陣，再在縱向按位加，產生一個字符的檢驗字符，并將它附在數(shù)據的末尾。產生一個字符的檢驗字符，并將它附在數(shù)據的末尾。這一檢驗字符這一檢驗字符是所有數(shù)據字符是所有數(shù)據字符“異或異或

19、”的結果，反映了整個數(shù)據的結果，反映了整個數(shù)據的奇偶性。的奇偶性。在數(shù)據接收過程中，數(shù)據塊讀出產生一個檢驗字符，并與發(fā)送來在數(shù)據接收過程中，數(shù)據塊讀出產生一個檢驗字符，并與發(fā)送來的檢驗字符進行比較，若兩者不同，說明出現(xiàn)差錯，則以反饋重的檢驗字符進行比較，若兩者不同，說明出現(xiàn)差錯，則以反饋重發(fā)來糾錯。若兩者相同，表示接收數(shù)據正確。發(fā)來糾錯。若兩者相同，表示接收數(shù)據正確。例子例子Page 27 字符代碼 奇偶位（偶校驗位） 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

20、0 0 0 0 檢驗字符 方陣檢驗字符生成原理9.1.3串行通信協(xié)議串行通信協(xié)議Page 28一、概述一、概述發(fā)、收動作一旦失步，就不能正確傳輸信息，結果會產生差錯。發(fā)、收動作一旦失步，就不能正確傳輸信息，結果會產生差錯?！?“同步同步”：就是互相通信的雙方協(xié)調發(fā)送和接收之間的動作。就是互相通信的雙方協(xié)調發(fā)送和接收之間的動作。為了實現(xiàn)同步，互相通信的雙方必須就數(shù)據傳輸方式、同步控制為了實現(xiàn)同步，互相通信的雙方必須就數(shù)據傳輸方式、同步控制方式、差錯處理、應答方式和信號格式等問題作出共同遵守的一方式、差錯處理、應答方式和信號格式等問題作出共同遵守的一組規(guī)定，這種規(guī)定稱為組規(guī)定，這種規(guī)定稱為通信協(xié)議

21、通信協(xié)議。串行傳輸中同步的方法兩種：串行傳輸中同步的方法兩種：異步方式異步方式同步方式同步方式異步通信協(xié)議異步通信協(xié)議同步通信協(xié)議同步通信協(xié)議異步通信協(xié)議異步通信協(xié)議Page 29二、串行異步通信協(xié)議二、串行異步通信協(xié)議 異步方式通信是以字符為單位進行傳輸?shù)?，字符之間沒有固異步方式通信是以字符為單位進行傳輸?shù)?，字符之間沒有固定的時間間隔要求，而每個字符中的各位則以固定的時間傳送。定的時間間隔要求，而每個字符中的各位則以固定的時間傳送。 收、發(fā)雙方取得同步的方法是采用在字符格式中設置起始位收、發(fā)雙方取得同步的方法是采用在字符格式中設置起始位和停止位。和停止位。 然而，一旦傳送開始，收然而，一旦傳

22、送開始，收/發(fā)雙方則以預先約定的傳輸速發(fā)雙方則以預先約定的傳輸速率，在時鐘的作用下，傳送這個字符中的每一位。率，在時鐘的作用下，傳送這個字符中的每一位。數(shù)據格式數(shù)據格式Page 30u起始位每個字符開始傳送的標志，起始位采用邏輯0電平n數(shù)據位數(shù)據位數(shù)據位緊跟著起始位傳送。數(shù)據位緊跟著起始位傳送。由由5 58 8個二進制位組成，低位先傳送個二進制位組成，低位先傳送n校驗位校驗位用于校驗是否傳送正確；可用于校驗是否傳送正確；可選擇奇檢驗、偶校驗或不傳送校驗位選擇奇檢驗、偶校驗或不傳送校驗位n停止位停止位表示該字符傳送結束。停止表示該字符傳送結束。停止位采用邏輯位采用邏輯1 1電平，可選擇電平，可選

23、擇1 1、1.51.5或或2 2位位n空閑位空閑位傳送字符之間的邏輯傳送字符之間的邏輯1 1電平，電平，表示沒有進行傳送表示沒有進行傳送起始位起始位校驗位校驗位 停止位停止位空閑位空閑位數(shù)據位數(shù)據位低位低位高位高位字符字符0/10/1 0/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 11 1、數(shù)據格式、數(shù)據格式例子例子Page 31比如比如ASCII 字符字符 A, 二進制是二進制是0100 0001(8位位)，它們，它們在起始位和在起始位和2位停止位之間傳送，并使用了位停止位之間傳送，并使用了1位偶校驗位偶校驗位。位。 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 12.數(shù)據接

24、收數(shù)據接收Page 322、數(shù)據接收l 開始前，約定起止格式和傳輸速率開始前，約定起止格式和傳輸速率l 開始后開始后檢測起始位檢測起始位接收數(shù)據位、校驗位和停止位接收數(shù)據位、校驗位和停止位去掉停止位去掉停止位奇偶校驗奇偶校驗注意注意Page 33接收端采樣時鐘頻率為位頻率的接收端采樣時鐘頻率為位頻率的1616倍，采樣倍，采樣時間基準應確保采樣時刻在每一位的中間。時間基準應確保采樣時刻在每一位的中間。注意注意3.特點特點Page 343、特點（3） 傳輸數(shù)據對收發(fā)雙方的時鐘同步要求不高，發(fā)送器和接收器傳輸數(shù)據對收發(fā)雙方的時鐘同步要求不高，發(fā)送器和接收器可以不用共同的時鐘。可以不用共同的時鐘。 數(shù)

25、據格式數(shù)據格式（包括數(shù)據位的位數(shù)、校驗位的設置以及停止位包括數(shù)據位的位數(shù)、校驗位的設置以及停止位的位數(shù)）的位數(shù)）都可以根據實際需要都可以根據實際需要，通過可編程串行接口電路，用，通過可編程串行接口電路，用軟件命令的方式進行設置。在不同傳輸系統(tǒng)中，這些通信格式軟件命令的方式進行設置。在不同傳輸系統(tǒng)中，這些通信格式的設定完全可以不同；但在同一系統(tǒng)，必須一致。的設定完全可以不同；但在同一系統(tǒng)，必須一致。 附加信息位（額外開銷），使通信效率降低。附加信息位（額外開銷），使通信效率降低。三三.串行同步通信協(xié)議串行同步通信協(xié)議Page 35三、串行同步通信協(xié)議三、串行同步通信協(xié)議 數(shù)據流中的字符與字符之間

26、和字符內部的位與數(shù)據流中的字符與字符之間和字符內部的位與位之間都同步。位之間都同步。 串行同步通信是以串行同步通信是以數(shù)據塊數(shù)據塊（字符塊）為信息單（字符塊）為信息單位傳送，而每幀信息包括成百上千個字符；位傳送，而每幀信息包括成百上千個字符； 因此因此1.特點特點Page 361、特點（4）要求對傳送數(shù)據的每一位都必須在收、發(fā)兩端嚴格保持同步，要求對傳送數(shù)據的每一位都必須在收、發(fā)兩端嚴格保持同步，即所謂即所謂“位同步位同步”。因此，收、發(fā)兩端需用同一個時鐘源作為時。因此，收、發(fā)兩端需用同一個時鐘源作為時鐘信號。鐘信號。沒有起始位和停止位，不是用起始位表示字符的開始。沒有起始位和停止位，不是用起

27、始位表示字符的開始。(3) (3) 通信時，字符數(shù)據不允許有空隙。當線路空閑或沒有字符可通信時，字符數(shù)據不允許有空隙。當線路空閑或沒有字符可發(fā)送時，可發(fā)送收、發(fā)雙方約定的同步字符。發(fā)送時，可發(fā)送收、發(fā)雙方約定的同步字符。(4)(4)傳輸效率高，適合于快速、大量數(shù)據的傳送。傳輸效率高，適合于快速、大量數(shù)據的傳送。2.同步通信同步通信協(xié)議分類協(xié)議分類Page 372、同步通信協(xié)議分類 面向字符的同步通信協(xié)議，面向字符的同步通信協(xié)議，這類協(xié)議目前有兩種：這類協(xié)議目前有兩種： BM國際標準化組織國際標準化組織ISO提出的基本型同步通信協(xié)議；提出的基本型同步通信協(xié)議； BSC IBM公司提出的二進制同步

28、通信協(xié)議。公司提出的二進制同步通信協(xié)議。 面向比特的同步通信協(xié)議（面向比特的同步通信協(xié)議（4 4種）：種）： HDLC 國際標準化組織國際標準化組織ISO提出的高級鏈路控制協(xié)議；提出的高級鏈路控制協(xié)議； SDLC IBM公司提出的同步數(shù)據鏈路控制協(xié)議；公司提出的同步數(shù)據鏈路控制協(xié)議； ADCCP 美國國家標準化協(xié)會美國國家標準化協(xié)會ANSI提出的先進數(shù)據通信協(xié)議；提出的先進數(shù)據通信協(xié)議； X.25 第二級第二級國際電報電話咨詢委員會國際電報電話咨詢委員會CCITT提出的協(xié)議；提出的協(xié)議；BSC的幀格式的幀格式Page 38 面向字符的同步通信協(xié)議面向字符的同步通信協(xié)議BSC的幀格式的幀格式SY

29、N SYN SOH 標題標題 STX 數(shù)據塊數(shù)據塊 ETB或或ETX 塊校驗塊校驗SYN是同步字符，每幀開始有若干個是同步字符，每幀開始有若干個SYN。SOH（Start of Header）表明標題的開始，稱為序始符。）表明標題的開始，稱為序始符。標題中可以包括源地址、目的地址和路由指標等信息。標題中可以包括源地址、目的地址和路由指標等信息。STX（Start of Text）稱為文始符，標志著傳送數(shù)據正文的開始。）稱為文始符，標志著傳送數(shù)據正文的開始。數(shù)據塊是傳送正文的內容。數(shù)據塊是傳送正文的內容。ETB（End of Transmission Block）稱為組終符）稱為組終符ETX（E

30、nd of Text）稱為文終符（正文很長，分為很多數(shù)據塊時，）稱為文終符（正文很長，分為很多數(shù)據塊時，用于最后一個數(shù)據塊中。用于最后一個數(shù)據塊中。塊校驗是對前面從塊校驗是對前面從SOH開始，直到開始，直到ETX（或（或ETB）進行檢驗產）進行檢驗產生的校驗碼。生的校驗碼。9.1.4RS232Page 39u機械特性：連接器的尺寸、引腳分布機械特性：連接器的尺寸、引腳分布u信號特性：信號電平、通信速率信號特性：信號電平、通信速率u功能特性：引腳功能、控制時序功能特性：引腳功能、控制時序 u最常見的串行通信標準是最常見的串行通信標準是RS-232C。最初是為遠程通信連接數(shù)據終端設備最初是為遠程通

31、信連接數(shù)據終端設備DTE (Data Terminal Equipment)與數(shù)據通信設備與數(shù)據通信設備DCE（Data Communication Equipment)而制定的。而制定的。繼續(xù)繼續(xù)Page 40數(shù)據源和目的地數(shù)據源和目的地使數(shù)據符合線路要求使數(shù)據符合線路要求 1.連接器的機械特性連接器的機械特性Page 41u外形為外形為25針或針或9針的針的D型連接器型連接器u通信速率：波特率通信速率：波特率Baud(符號數(shù)符號數(shù)/s)100、300、600、1200、2400、4800、9600、19.2K、33.6K、56KuPC機上的機上的COM1、COM2接口，就是接口，就是RS-

32、232C接口。接口。2.接口信號接口信號Page 422. RS-232C的接口信號4 4條數(shù)據線、條數(shù)據線、1111條控制線、條控制線、3 3條定時線、條定時線、7 7條備用和未定義線條備用和未定義線常用的只有常用的只有9 9根根共有共有2525根信號線根信號線9根的解釋根的解釋Page 43TxD發(fā)送數(shù)據（發(fā)送數(shù)據（DTEDCE）RxD接收數(shù)據（接收數(shù)據（DCEDTE）SG信號地信號地DTRDTE就緒（就緒（DTEDCE）DSRDCE就緒（就緒（DCEDTE） RTS請求發(fā)送（請求發(fā)送（DTEDCE）CTS清除發(fā)送（清除發(fā)送（DCEDTE） DCE允許允許DTE發(fā)送發(fā)送,該信該信 號是對號

33、是對RTS信號的回答。信號的回答。DCD數(shù)據載波檢出（數(shù)據載波檢出（DCEDTE）當本地當本地DCE收到對方的收到對方的DCE設備送來的載波信號時，使設備送來的載波信號時，使DCD有效有效，通知，通知DTE準備接收，并且由準備接收，并且由DCE將接收到的載波信號解調為數(shù)將接收到的載波信號解調為數(shù)字信號，經字信號，經RxD線送給線送給DTE。RI振鈴信號（振鈴信號（DCEDTE）當當DCE收到交換機送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效，通知收到交換機送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效，通知DTE已被呼叫。已被呼叫。信號時序信號時序Page 44u設備握手設備握手DTR：PCM（保持，表示（保持，表

34、示PC已可以工作）已可以工作）DSR：PCM（保持，表示（保持，表示M已可以工作）已可以工作）u監(jiān)視載波信號監(jiān)視載波信號DCD：PCM載波（表示數(shù)據鏈已建立）載波（表示數(shù)據鏈已建立）u接收數(shù)據接收數(shù)據RxD： PCM數(shù)據調制信號數(shù)據調制信號u結束通信結束通信DCD消失、消失、PC撤除撤除DTR、Modem撤除撤除DSR信號發(fā)送時序信號發(fā)送時序Page 45u設備握手設備握手DTR：PCM（保持）（保持）DSR：PCM（保持）（保持）u請求發(fā)送請求發(fā)送RTS：PCM（保持），（保持），M載波，在對方產生載波，在對方產生DCDCTS：PCM（保持）（保持）u發(fā)送數(shù)據發(fā)送數(shù)據TxD：PCM數(shù)據調制信

35、號數(shù)據調制信號u結束通信結束通信PC撤除撤除RTS/DTRModem撤除撤除CTS/DSR，停止發(fā)送載波，停止發(fā)送載波3.電氣特性電氣特性Page 463. 電氣特性邏輯電平邏輯電平邏輯邏輯1 1（MARKMARK）= -3V= -3V-15V-15V邏輯邏輯0 0（SPACESPACE）= +3= +315V 15V 在在TxDTxD和和RxDRxD上上信號有效（接通，信號有效（接通，ONON狀態(tài)，正電壓）狀態(tài)，正電壓）= +3V= +3V+15V+15V信號無效（斷開，信號無效（斷開，OFFOFF狀態(tài)，負電壓）狀態(tài)，負電壓）= -3V= -3V-15V-15V在在RTSRTS、CTSCTS

36、、DSRDSR、DTRDTR和和DCDDCD等控制線上等控制線上TTL-EIA電平轉換電平轉換Page 47TTL-EIATTL-EIA電平轉換電平轉換為了能夠同計算機接為了能夠同計算機接口或終端的口或終端的TTLTTL器件連器件連接，必須在接，必須在EIA-RS-EIA-RS-232C232C與與TTLTTL電路之間進電路之間進行電平和邏輯關系的行電平和邏輯關系的變換。變換。 集成轉換器件集成轉換器件TTLEIATTLEIAMC1488MC1488、SN75150SN75150EIATTLEIATTLMC1489MC1489、SN75154SN75154TTLEIA TTLEIA MAX23

37、2 MAX232 u232C接口采用接口采用EIA電平電平高電平為高電平為3V15V低電平為低電平為3V15V實際常用實際常用12V或或15Vn標準標準TTL電平電平n高電平：高電平：2.4V5Vn低電平：低電平：0V0.4V相互轉換相互轉換4.串口的互連串口的互連Page 48（1）采用）采用Modem(DCE)和電話網通信時的信號連接和電話網通信時的信號連接4.4.串行口互連串行口互連（2）Page 49（2）采用專用線通訊時的信號連接）采用專用線通訊時的信號連接（3）（）（4）Page 50（3）無）無Modem的標準連接的標準連接（4）無）無Modem 的最簡連接的最簡連接9.2 82

38、50uTxDTxD與與RxDRxD交叉相連交叉相連: :可實現(xiàn)全雙工通信可實現(xiàn)全雙工通信uDTRDTR與與DSRDSR反饋相連反饋相連: :只要終端準備好只要終端準備好uRTSRTS與與CTSCTS反饋相連反饋相連: :隨時都可以發(fā)送隨時都可以發(fā)送uTxDTxD與與RxDRxD互連互連: :全雙工通信全雙工通信uDTRDTR與對方與對方DSRDSR、RIRI相連相連: :一方一方DTE準備好準備好,對方就認為對方就認為DCEDCE準備好準備好( (實際不存在實際不存在) )uRTSRTS與與CTSCTS反饋相連并與對方反饋相連并與對方DCDDCD相連相連: :隨時可發(fā)隨時可發(fā), ,并讓對方準備

39、好接收并讓對方準備好接收Page 51u串口接口芯片有兩類：串口接口芯片有兩類：USRT（Universal Synchronous Receiver and Trasmitter通用同步收發(fā)器）通用同步收發(fā)器）INT8251UART （Universal Asynchronous Receiver and Trasmitter通用異步收發(fā)器）通用異步收發(fā)器）INS8250、MC6850、PC16450、 PC16550、INT8251等等8250主要內容主要內容Page 52主要內容：主要內容： 1. 8250的引腳及功能的引腳及功能 2. 與系統(tǒng)的連接與系統(tǒng)的連接 3. 內部結構與內部寄存

40、器內部結構與內部寄存器 4. 8250的編程的編程1Page 53分類介紹分類介紹Page 54u面向面向CPU的引腳：的引腳： D0D7 雙向數(shù)據線。與系統(tǒng)數(shù)據總線雙向數(shù)據線。與系統(tǒng)數(shù)據總線DB相連接，用以傳送數(shù)據、控制信相連接，用以傳送數(shù)據、控制信息和狀態(tài)信息。息和狀態(tài)信息。 CS0，CS1，CS2 片選信號，當它們同時有效時，該片選信號，當它們同時有效時，該8250芯片被選中。芯片被選中。 CSOUT 片選輸出信號。當片選輸出信號。當8250的的CS0、CS1和和CS2同時有效時，同時有效時，CSOUT為高電平。為高電平。 MR 主復位信號，對主復位信號，對8250內部進行復位。內部進行

41、復位。 繼續(xù)繼續(xù)Page 55A0A2 8250內部寄存器的選擇信號。不同的編碼對應于不同的寄存器。內部寄存器的選擇信號。不同的編碼對應于不同的寄存器。ADS 地址選通信號。有效時可將地址選通信號。有效時可將CS0，CS1，CS2及及A0-A2鎖存于鎖存于8250內部。內部。DISTR 讀選通信號。通常與系統(tǒng)總線的讀選通信號。通常與系統(tǒng)總線的IOR信號相連接。信號相連接。DOSTR 寫選通信號。通常與系統(tǒng)總線的寫選通信號。通常與系統(tǒng)總線的IOW信號相連接。信號相連接。INTR 中斷請求信號。當允許中斷請求信號。當允許8250中斷時，接收出錯、接收數(shù)據寄存器滿、中斷時，接收出錯、接收數(shù)據寄存器滿

42、、發(fā)送數(shù)據寄存器空以及發(fā)送數(shù)據寄存器空以及MODEM的狀態(tài)均能夠產生有效的的狀態(tài)均能夠產生有效的INTR信號。信號。面向設備的引腳面向設備的引腳Page 56u面向通信設備的引腳信號面向通信設備的引腳信號SIN, SOUT: 串行輸入串行輸入/輸出端輸出端CTS, RTS, DTR, DSR:（同（同RS232標準中的信號）標準中的信號）RLSD: 即即RS232C標準中的標準中的DCD信號信號RI:（同（同RS232標準中的信號）標準中的信號）OUT1, OUT2: 可由用戶編程確定其狀態(tài)的輸出端可由用戶編程確定其狀態(tài)的輸出端BAUDOUT: 波特率信號輸出（頻率波特率信號輸出（頻率=fCL

43、K/分頻值）分頻值）XTAL1, XTAL2: 接外部晶振，作為基準時鐘接外部晶振，作為基準時鐘fCLKRCLK: 接收時鐘輸入，為接收時鐘輸入，為UART的的16倍頻時鐘。倍頻時鐘。2.與系統(tǒng)連接與系統(tǒng)連接Page 573.內部寄存器內部寄存器系統(tǒng)總線D7-D0DISTRDOSTRINTRMRA0A1A2ADSDISTRDOSTRCS2CS1CS0+5VCSD7-D0# IOR# IOWINTRRESETA0A1A2電平轉換/驅動器14881489到RS232接口XTAL1XTAL2BAUDOUTRCLK SOUTSINRTSDTRDSRDCDCTSRI8250XTAL譯譯碼碼M/IOA9A

44、3Page 58A A2 2A A1 1A A0 0DLABDLABRD#RD#有效有效WR#WR#有效有效0000000 0接收緩沖寄存器接收緩沖寄存器RBRRBR發(fā)送保持寄存器發(fā)送保持寄存器THRTHR1 1波特率除數(shù)寄存器波特率除數(shù)寄存器DLL(DLL(低字節(jié)低字節(jié)) )0010010 0中斷允許寄存器中斷允許寄存器IERIER1 1波特率除數(shù)寄存器波特率除數(shù)寄存器DLH(DLH(高字節(jié)高字節(jié)) )010010X X中斷識別寄存器中斷識別寄存器IIRIIR011011X X線路控制寄存器線路控制寄存器 LCRLCR100100X XMODEMMODEM控制寄存器控制寄存器MCRMCR10

45、1101X X線路狀態(tài)寄存器線路狀態(tài)寄存器LSRLSR110110X XMODEMMODEM狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器MSRMSR111111X XScratchScratch寄存器寄存器說明：說明：DLABDLAB為線路控制寄存器為線路控制寄存器LCRLCR的的D7D7位；位；82508250無此無此REGREG8250內部有內部有10個可尋址的寄存器，個可尋址的寄存器，7個端口地址個端口地址各個寄存器功能各個寄存器功能Page 59u（1）線路控制寄存器（）線路控制寄存器（LCR）決定傳輸時的數(shù)據幀格式（通信雙方必須一致）決定傳輸時的數(shù)據幀格式（通信雙方必須一致） D7 D6 D5 D4 D3

46、D2 D1 D0DL位：位：0正常操作正常操作1寫除數(shù)鎖存寄寫除數(shù)鎖存寄存器存器0正常操作正常操作1SOUT強制為強制為0 （Break符號）符號）xxxx0無校驗無校驗001奇校驗奇校驗011偶校驗偶校驗101恒為恒為1111恒為恒為0005位數(shù)位數(shù)016位數(shù)位數(shù)107位數(shù)據位位數(shù)據位118位數(shù)據位位數(shù)據位2.除數(shù)鎖存器除數(shù)鎖存器Page 60u（2）除數(shù)鎖存器（）除數(shù)鎖存器（DLL，DLH）用來保存分頻系數(shù)，以獲得所需的用來保存分頻系數(shù)，以獲得所需的波特率波特率。除數(shù)鎖存器值除數(shù)鎖存器值=基準時鐘頻率基準時鐘頻率/(波特率波特率16)例如，例如，PC機中基準時鐘頻率機中基準時鐘頻率fCLK

47、=1.8432MHz，波特，波特因子為因子為16，通信速率為，通信速率為9600波特時，求除數(shù)值？波特時，求除數(shù)值？除數(shù)值除數(shù)值=1843200/(960016)=12。注意：寫除數(shù)前，必須把注意：寫除數(shù)前，必須把LCR的最高位的最高位(DL位位)置置1應用：串行通信中應用：串行通信中信息傳輸率信息傳輸率的選擇可通過設置除數(shù)鎖存的選擇可通過設置除數(shù)鎖存器的不同的值來實現(xiàn)。器的不同的值來實現(xiàn)。表表16108432. 16除數(shù)鎖存器值波特率Page 61波特率除數(shù)鎖存器值11030012002400480096001920038400576001152001047380964824126321 3

48、.線路狀態(tài)寄存器線路狀態(tài)寄存器Page 62u（3）線路狀態(tài)寄存器（）線路狀態(tài)寄存器（LSR）反映傳輸時的通信線狀態(tài)反映傳輸時的通信線狀態(tài) 0 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0發(fā)送移位寄存器空發(fā)送移位寄存器空發(fā)送保持寄存器空發(fā)送保持寄存器空是否檢測到中止是否檢測到中止Break接收緩沖寄存器滿接收緩沖寄存器滿溢出錯溢出錯奇偶錯奇偶錯格式錯（停止位個數(shù)不符）格式錯（停止位個數(shù)不符）發(fā)送發(fā)送/接收相關接收相關Page 63u（4）發(fā)送保持寄存器（）發(fā)送保持寄存器（THR）要發(fā)送的數(shù)據寫入此寄存器。當發(fā)送移位寄存器要發(fā)送的數(shù)據寫入此寄存器。當發(fā)送移位寄存器TSR空空時，時，THR中的內容移入

49、中的內容移入TSR被發(fā)送出去。被發(fā)送出去。只有只有THR空時，空時，CPU才能寫入下一個要發(fā)送的數(shù)據才能寫入下一個要發(fā)送的數(shù)據u（5）接收緩沖寄存器（）接收緩沖寄存器（RBR）RSR收到一個完整的數(shù)據后，就將其送入收到一個完整的數(shù)據后，就將其送入RBR中。中。CPU可從可從RBR中讀取收到的數(shù)據。中讀取收到的數(shù)據。RBR只能緩沖一個數(shù)據，當只能緩沖一個數(shù)據，當CPU未能及時取走上一個數(shù)未能及時取走上一個數(shù)據，下一個數(shù)據又送入據，下一個數(shù)據又送入RBR時，會產生溢出錯。時，會產生溢出錯。6.中斷允許寄存器中斷允許寄存器Page 64u（6）中斷允許寄存器（）中斷允許寄存器（IER）決定哪類中斷可以產生（也可禁止所有中斷產生）決定哪類中斷可以產生（也可禁止所有中斷產生） 0 0 0 0 D3 D2 D1 D01允許允許RBR滿中斷滿中斷1允許允許THR空中斷空中斷1允許線路狀態(tài)中斷允許線路狀態(tài)中斷 （溢出錯、奇偶錯、格式錯、（溢出錯、奇偶錯、格式錯、Break）1允許允許Modem狀態(tài)改變中斷狀態(tài)改變中斷7.中