常用接口芯片及應(yīng)用

8253的引線功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)D7～D0控制字寄存器內(nèi)部數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線緩沖器讀寫控制邏輯RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2與處理器接口5.4可編程串行接口8250教學(xué)重點(diǎn)

異步通信協(xié)議和RS232C接口

8250的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和編程

一.概述串行通信：將數(shù)據(jù)分解成二進(jìn)制位用一條信號線，一位一位順序傳送的方式串行通信的優(yōu)勢：用于通信的線路少，因而在遠(yuǎn)距離通信時可以極大地降低本錢。串行通信適合于遠(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)傳送串行通信時的數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)信息都使用同一根信號線傳送收發(fā)雙方必須遵守共同的通信協(xié)議（通信規(guī)程），才能解決傳送速率、信息格式、位同步、字符同步、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等問題串行通信根本通信方式：同步通信、異步通信1.同步通信發(fā)送端和接收端頻率嚴(yán)格一致(同步)以一個數(shù)據(jù)塊（幀）為傳輸單位，每個數(shù)據(jù)塊附加1個或2個同步字符，最后以校驗(yàn)字符結(jié)束同步通信的數(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)中最常使用高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議HDLC~~~~同步字符數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)校驗(yàn)字符2.異步通信PC系列機(jī)上有兩個串行異步通信接口、鍵盤、鼠標(biāo)器與主機(jī)間采用串行數(shù)據(jù)傳送串行異步通信以字符為單位進(jìn)行傳輸，其通信協(xié)議是起止式異步通信協(xié)議8250實(shí)現(xiàn)起止式異步通信協(xié)議起止式異步通信協(xié)議起始位——每個字符開始傳送的標(biāo)志，起始位采用邏輯0電平起始位校驗(yàn)位停止位空閑位數(shù)據(jù)位低位高位字符0/10/10/10/110111…數(shù)據(jù)位——數(shù)據(jù)位緊跟著起始位傳送。由5～8個二進(jìn)制位組成，低位先傳送校驗(yàn)位——用于校驗(yàn)是否傳送正確；可選擇奇檢驗(yàn)、偶校驗(yàn)或不傳送校驗(yàn)位停止位——表示該字符傳送結(jié)束。停止位采用邏輯1電平，可選擇1、1.5或2位空閑位——傳送字符之間的邏輯1電平，表示沒有進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率也稱比特率（BitRate）每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)bps字符中每個二進(jìn)制位持續(xù)的時間長度都一樣，為數(shù)據(jù)傳輸速率的倒數(shù)過去，串行異步通信的數(shù)據(jù)傳輸速率限制在50bps到9600bps之間。現(xiàn)在，可以到達(dá)115200bps或更高3.傳輸制式全雙工站A站B站A站B站A站B半雙工單工4.調(diào)制解調(diào)器調(diào)制（Modulating）把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為線路傳送的模擬信號解調(diào)（Demodulating）將線路的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)器MODEM具有調(diào)制和解調(diào)功能的器件合制在一個裝置二.串行通信總線(串行接口標(biāo)準(zhǔn))RS-232C電子工業(yè)協(xié)會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-232設(shè)計目的是用于連接調(diào)制解調(diào)器現(xiàn)已成為數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（例如計算機(jī)）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（例如調(diào)制解調(diào)器）的標(biāo)準(zhǔn)接口可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，也可近距離連接兩臺微機(jī)屬于網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中的最低層：物理層1.RS-232C的引腳定義232C接口標(biāo)準(zhǔn)使用一個25針連接器絕大多數(shù)設(shè)備只使用其中9個信號，所以就有了9針連接器RS-232C的引腳（1）TxD：發(fā)送數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)的發(fā)送端RxD：接收數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)的接收端TxC：發(fā)送器時鐘控制數(shù)據(jù)終端發(fā)送串行數(shù)據(jù)的時鐘信號RxC：接收器時鐘控制數(shù)據(jù)終端接收串行數(shù)據(jù)的時鐘信號GND：信號地為所有的信號提供一個公共的參考電平需掌握RS-232C的引腳（2）一般了解RTS：請求發(fā)送當(dāng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備準(zhǔn)備好送出數(shù)據(jù)時，就發(fā)出有效的RTS信號，用于通知數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)CTS：去除發(fā)送（允許發(fā)送）當(dāng)數(shù)據(jù)通信設(shè)備已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)終端設(shè)備的傳送數(shù)據(jù)時，發(fā)出CTS有效信號來響應(yīng)RTS信號

RTS和CTS是數(shù)據(jù)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)通信設(shè)備間一對用于數(shù)據(jù)發(fā)送的聯(lián)絡(luò)信號DTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好通常當(dāng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備一加電，該信號就有效，說明數(shù)據(jù)終端設(shè)備準(zhǔn)備就緒DSR：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好通常表示數(shù)據(jù)通信設(shè)備（即數(shù)據(jù)裝置）已接通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，例如應(yīng)答數(shù)據(jù)接收保護(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)備的使用規(guī)定，連接到設(shè)備的外殼或大地CD：載波檢測（DCD）當(dāng)本地調(diào)制解調(diào)器接收到來自對方的載波信號時，該引腳向數(shù)據(jù)終端設(shè)備提供有效信號RI：振鈴指示當(dāng)調(diào)制解調(diào)器接收到對方的撥號信號期間，該引腳信號作為鈴響的指示、保持有效2.RS-232C的連接方法1：微機(jī)利用232C接口連接調(diào)制解調(diào)器，用于實(shí)現(xiàn)通過線路的遠(yuǎn)距離通信方法2：微機(jī)利用232C接口直接連接進(jìn)行短距離通信。不使用調(diào)制解調(diào)器。連接調(diào)制解調(diào)器電話線MODEM微機(jī)2345678202223456782022MODEM23456782022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請求發(fā)送RTS允許發(fā)送CTS信號地GND載波檢測CD振鈴指示RI微機(jī)23456782022直接連接微機(jī)TxDRxDGND微機(jī)為了交換信息，TxD和RxD應(yīng)當(dāng)交叉連接。程序中不必使RTS和DTR有效，也不應(yīng)檢測CTS和DSR是否有效

不使用聯(lián)絡(luò)信號的3線相連方式使用聯(lián)絡(luò)信號的多線相連方式微機(jī)DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微機(jī)通信比較可靠所用連線較多，不如前者經(jīng)濟(jì)3.RS-232C的電氣特性232C接口采用EIA電平高電平為＋3V～＋15V低電平為－3V～－15V實(shí)際常用±12V或±15V標(biāo)準(zhǔn)TTL電平高電平：＋2.4V～＋5V低電平：0V～0.4V相互轉(zhuǎn)換三.可編程串行接口INS8250實(shí)現(xiàn)串行異步通信串行傳輸，需要并行到串行和串行到并行的轉(zhuǎn)換，并按照傳輸協(xié)議發(fā)送和接收每個字符（或數(shù)據(jù)塊）IBMPC/XT機(jī)的串行口INS8250后來使用NS165501.8250的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8250實(shí)現(xiàn)了起止式串行異步通信協(xié)議，支持全雙工通信通信字符可選擇數(shù)據(jù)位為5～8位停止位1、1.5或2位可進(jìn)行奇偶校驗(yàn)具有奇偶、幀和溢出錯誤檢測電路可編程串行通信接口82502.8250的引腳分成連接CPU的局部和連接外設(shè)的局部注意：8250不是Intel公司的產(chǎn)品(Intel8251)，所以該芯片引腳名稱與前面學(xué)習(xí)的8253、8255等Intel產(chǎn)品有所不同，但是引腳功能卻是類似的與處理器接口串行接口(RS-232)1231045967158121314112832278250362633253722382139193418312330243540162017D0D1D2D3D4D5D6D7CS0CS1CS2A0A1A2ADSDISTRDISTRDOSTRDOSTRDDISCSOUTMRXTAL1XTAL2SINRCLKBAUDOUTSOUTRTSCTSDTRDSRRLSDRIOUT1OUT2INTR+5VGND(1)處理器接口引腳（1）數(shù)據(jù)線D0～D7：在CPU與8250之間交換信息地址線A0～A2：尋址8250內(nèi)部存放器片選線：8250設(shè)計了3個片選輸入信號CS0、CS1、CS2*和一個片選輸出信號CSOUT。3個片選輸入都有效時，才選中8250芯片，同時CSOUT輸出高電平有效。地址選通信號ADS*：當(dāng)該信號低有效時，鎖存上述地址線和片選線的輸入狀態(tài)，保證讀寫期間的地址穩(wěn)定處理器接口引腳（2）讀控制線數(shù)據(jù)輸入選通DISTR（高有效）和DISTR*（低有效）有一個信號有效，CPU從8250內(nèi)部存放器讀出數(shù)據(jù)相當(dāng)于I/O讀信號寫控制線數(shù)據(jù)輸出選通DOSTR（高有效）和DOSTR*（低有效）有一個有效，CPU就將數(shù)據(jù)寫入8250內(nèi)部存放器相當(dāng)于I/O寫信號8250讀寫控制信號有兩對，每對信號作用完全相同，只不過有效電平不同而己處理器接口引腳（3）驅(qū)動器禁止信號DDIS：CPU從8250讀取數(shù)據(jù)時，DDIS引腳輸出低電平，用來禁止外部收發(fā)器對系統(tǒng)總線的驅(qū)動；其他時間，DDIS為高電平主復(fù)位線MR：硬件復(fù)位信號RESET中斷請求線INTR：8250有4級共10個中斷源，當(dāng)任一個未被屏蔽的中斷源有請求時，INTRPT輸出高電平向CPU請求中斷(2)時鐘信號時鐘輸入引腳XTAL1：8250的基準(zhǔn)工作時鐘時鐘輸出引腳XTAL2：基準(zhǔn)時鐘信號的輸出端波特率輸出引腳BAUDOUT*：基準(zhǔn)時鐘經(jīng)8250內(nèi)部波特率發(fā)生器分頻后產(chǎn)生發(fā)送時鐘接收時鐘引腳RCLK：接收外部提供的接收時鐘信號；假設(shè)采用發(fā)送時鐘作為接收時鐘，則只要將RCLK引腳和BAUDOUT*引腳直接相連(3)串行異步接口引腳8250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)SOUT(TXD)接收數(shù)據(jù)SIN(RXD)請求發(fā)送RTS*允許發(fā)送CTS*信號地GND載波檢測RLSD*(CD)振鈴指示RI*對應(yīng)RS-232TXDRXDRTSCTSDSRDTRGNGCDRI(4)輸出線OUT1*和OUT2*：兩個一般用途的輸出信號由調(diào)制解調(diào)器控制存放器的D2和D3使其輸出低電平有效信號復(fù)位使其恢復(fù)為高3.內(nèi)部存放器8250內(nèi)部有9種可訪問的存放器，除數(shù)存放器是16位的，占用兩個連續(xù)的8位端口內(nèi)部存放器用引腳A0～A2來尋址；同時還要利用通信線路控制存放器的最高位，即除數(shù)存放器訪問位DLAB，來區(qū)別共用兩個端口地址的不同存放器圖.8250的連接分頻次數(shù)鎖存器DLH和DLL（除數(shù)鎖存器）分頻系數(shù)＝基準(zhǔn)時鐘頻率÷（16×比特率）傳輸線控制存放器LCR（通信控制存放器）指定串行異步通信的字符格式傳輸線狀態(tài)存放器LSR（通信狀態(tài)存放器）提供串行異步通信的當(dāng)前狀態(tài)供CPU讀取和處理為1使DTR*引腳為低否則為高M(jìn)ODEM控制存放器MCR設(shè)置8250與數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間聯(lián)絡(luò)應(yīng)答的輸出信號000LOOP

OUT2OUT1RTS

DTR為1使RTS*引腳為低否則為高為1使OUT1*引腳為低否則為高為1使OUT2*引腳為低否則為高為1使8250為循環(huán)工作方式否則為正常工作方式△CTS位1=CTS引腳電平發(fā)生變化△DSR位1=DSR引腳電平發(fā)生變化△RI位1=RI引腳電平發(fā)生變化△RLSD位1=RLSD引腳電平發(fā)生變化0=CTS引腳為高電平1=CTS引腳為低電平0=DSR引腳為高電平1=DSR引腳為低電平0=RI引腳為高電平1=RI引腳為低電平0=RLSD引腳為高電平1=RLSD引腳為低電平D7D6D5D4D3D2D1D0MODEM狀態(tài)存放器MSR反映4個控制輸入信號的當(dāng)前狀態(tài)及其變化MSR高4位中某位為1，說明相應(yīng)輸入信號當(dāng)前為低有效，否則為高電平MSR低4位中某位為1，則說明從上次CPU讀取該狀態(tài)字后，相應(yīng)輸入信號已發(fā)生改變，從高變低或反之中斷允許存放器IER8250設(shè)計有2個中斷存放器(IER、IIR)和4級中斷4級中斷的優(yōu)先權(quán)，是按照串行通信過程中事件的緊迫程度安排的、是固定不變的用戶可利用IER中斷允許或禁止進(jìn)行控制中斷允許存放器的低4位控制8250這4級中斷是否被允許某位為1，則對應(yīng)的中斷被允許否則，被禁止接收數(shù)據(jù)錯誤中斷D2接收數(shù)據(jù)存放器滿(準(zhǔn)備好)中斷D0發(fā)送數(shù)據(jù)存放器空中斷D1調(diào)制解調(diào)器狀態(tài)發(fā)生變化中斷D3優(yōu)先權(quán)高優(yōu)先權(quán)高優(yōu)先權(quán)低中斷識別存放器IIR（中斷標(biāo)志存放器）保存正在請求中斷的優(yōu)先權(quán)最高的中斷級別編碼00000ID1ID0IP0有中斷1無中斷ID1ID0優(yōu)先權(quán)中斷類型111001001234接收錯誤接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好發(fā)送數(shù)據(jù)存放器空調(diào)制解調(diào)器狀態(tài)變化作業(yè)預(yù)習(xí)8255與小鍵盤接口實(shí)驗(yàn)8255端口地址為318H~31BH,請編程實(shí)現(xiàn)通過A口讀取鍵盤各值并在PC上顯示要求在分析參考程序根底上編出程序復(fù)習(xí)匯編語言程序的調(diào)試PA0~PA7PB0~PB18255鍵盤4.8250編程舉例例：設(shè)數(shù)據(jù)傳輸速率1200波特，通信格式為7位/字符，2位停止位，奇校驗(yàn)，數(shù)據(jù)傳輸不采用中斷方式，則其初始化程序段為：MOV DX，2FBH ；LCR的口地址MOV AL，80H ；將DLAB位置1OUT DX，ALMOV DX，2FBH ；DLL的口地址MOV AL，60H ；寫入1200波特的DLL值，通過查表可知1200對應(yīng)的DLHDLL值分別為0060HOUT DX，AL

MOV DX，2F9H ；DLH口地址MOV AX，0OUT DX，AX ；寫入12000波特的DLH值MOV DX，2FBH ；設(shè)定LCR的口地址MOV AL，0EH ；7位字符，2位停止位，奇校驗(yàn)OUT DX，AL ；寫入LCR控制字MOV DX，2FCH ；設(shè)定MCR口地址MOV AL，03H ；置MCR控制字OUT DX，ALMOV DX，2F9H ；設(shè)定IER口地址MOV AL，0 ；禁止一切中斷OUT DX，AL ；置IER控制字8.4異步通信適配器IBMPC/XT機(jī)的串行異步通信適配器以8250為核心完成發(fā)送時的并轉(zhuǎn)串和