微機(jī)原理與接口技術(shù)10

第10章：串行通信串行通信基礎(chǔ)串行異步通信接口芯片8250串行通信程序設(shè)計(jì)串行通信接口芯片8251A串行通信的特點(diǎn)同步異步通信的特點(diǎn)、異步通信的幀格式、波特率、串行數(shù)據(jù)傳輸方式8251A的特點(diǎn)

本章重點(diǎn)并行通信

多位二進(jìn)制數(shù)據(jù)可以同時(shí)傳輸；提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?；每一位都要有自己的傳輸線和發(fā)送接收器件。串行通信

在單根導(dǎo)線上將二進(jìn)制數(shù)一位一位順序傳送；傳輸線少，成本低，傳輸距離遠(yuǎn)。通信基本方式

所有串行通信都需要一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來作為數(shù)據(jù)的定時(shí)參考。發(fā)送器和接收器用時(shí)鐘來決定何時(shí)發(fā)送和讀取每一個(gè)數(shù)據(jù)位。根據(jù)傳輸時(shí)采用的是統(tǒng)一時(shí)鐘還是本地局部時(shí)鐘，分：異步通信同步通信串行通信異步通信一個(gè)幀0/1奇偶校驗(yàn)起始位0停止位1、1.5、2位10/10/10/10/10/10/10/1低位高位有效數(shù)據(jù)5~8位以“字符”為單位；用起始位和停止位來完成收發(fā)；起始位為“0”，停止位為“1”；

兩個(gè)字符間的傳輸間隔是任意的；起始位與停止位之間用空閑位隔開。幀錯(cuò)誤

停止位發(fā)生錯(cuò)誤校驗(yàn)錯(cuò)校驗(yàn)位發(fā)生錯(cuò)誤溢出錯(cuò)前一字符還未取走，后一字符已經(jīng)到來。異步通信常見錯(cuò)誤同步通信同步字符數(shù)據(jù)CRC1CRC2一幀（單同步）同步字符同步字符數(shù)據(jù)CRC1CRC2（雙同步）一幀以“數(shù)據(jù)塊”為基本單位；

靠“同步字符”來完成收發(fā)同步；

將許多字符組成一個(gè)信息組（稱為幀），字符一個(gè)接一個(gè)地傳輸，在每幀的開始處加上同步字符，沒有信息傳輸時(shí)，填上空字符，同步傳輸不允許字符與字符之間有間隙。

需使用同一時(shí)鐘作為發(fā)送接收設(shè)備的同步信號(hào)。異步與同步的區(qū)別異步串行通信同步串行通信在通信的數(shù)據(jù)流中，字符間異步，字符內(nèi)各位間同步。使用多個(gè)時(shí)鐘。在通信的數(shù)據(jù)流中，字符與字符之間以及字符內(nèi)部的位與位之間都必須保持同步。需使用一個(gè)時(shí)鐘。信息傳送單位（1幀數(shù)據(jù)）為1個(gè)字符，即1幀數(shù)據(jù)中只包括1個(gè)字符的有效數(shù)據(jù)。字符與字符之間通信沒有嚴(yán)格定時(shí)要求。信息傳送單位（1幀數(shù)據(jù)）為數(shù)據(jù)塊（字符塊），即1幀數(shù)據(jù)中包括1個(gè)或多個(gè)字符的有效數(shù)據(jù)。傳輸方式發(fā)送器接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器單工方式如：廣播、有線電視半雙工方式如：對講機(jī)全雙工方式如：電話通信協(xié)議通信雙方對數(shù)據(jù)傳送控制的一種約定。約定中包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速率、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問題作統(tǒng)一規(guī)定。通信雙方必須共同遵守。通信協(xié)議波特率波特率（通信速率）每秒鐘傳送0、1代碼的位數(shù)。單位：波特

1波特＝1位／秒（1bps）常用波特率：

110、300、600、1200、2400、48009600、19200收發(fā)雙方的通信速率必須一致。波特率與時(shí)鐘頻率同步通信

收/發(fā)時(shí)鐘頻率=波特率異步通信收/發(fā)時(shí)鐘頻率=n*波特率（n為波特率系數(shù)，取1，16，64）例：某系統(tǒng)利用8251A芯片發(fā)送字符，字符格式由1個(gè)起始位、奇校驗(yàn)、8位數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位組成，波特率為2200。試問：（1）該系統(tǒng)每分鐘發(fā)送字符多少個(gè)？（2）若波特率因子為16，求發(fā)送的時(shí)鐘頻率？接口標(biāo)準(zhǔn)：RS-232C

連接器：外形為25針或9針的D型RS-232C電平：負(fù)邏輯

“1”：－3V～－15V

“0”：

+3V～+15VTTL電平：正邏輯

“1”：3.6V～

5V

“0”：

0V～

2.4V電平轉(zhuǎn)換:

TTL→RS232:MC1488RS232→TTL:MC1489調(diào)制：將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)解調(diào)：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)器（MODEM）：既調(diào)制，又解調(diào)方法：根據(jù)載波Acos(t+)的三個(gè)參數(shù)：幅度、頻率、相位，產(chǎn)生常用的三種調(diào)制技術(shù)：1.

振幅鍵控

Amplitude-ShiftKeying(ASK)2.

頻移鍵控

Frequency-ShiftKeying(FSK)3.

相移鍵控

Phase-ShiftKeying(PSK)信號(hào)的調(diào)制解調(diào)8251A8251A是通用串行接口；是可編程的同步/異步、接收器/發(fā)送器。

兩個(gè)命令字：方式選擇命令字、工作命令字一個(gè)狀態(tài)字方式選擇命令字僅僅對8251A的工作方式做了規(guī)定，并不能使其啟動(dòng)工作。因此在方式選擇命令字后必須寫入一個(gè)工作命令字，以便接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。兩個(gè)命令字在對8251A初始化編程時(shí)必須完成，否則芯片將不工作。兩個(gè)命令字都寫入同一控制口，無特征位，所以必須按順序完成。8251A命令字方式選擇命令字D7D6D5D4D3D2D1D0通信方式與波特率選擇00：同步01：異步110：異步1611：異步64數(shù)據(jù)長度00：5位01：6位10：7位11：8位同步/幀控制D1D0≠00時(shí)：00：不確定01：1個(gè)停止位10：1.5個(gè)11：2個(gè)停止位奇偶校驗(yàn)×0：無01：奇校驗(yàn)11：偶校驗(yàn)例：某系統(tǒng)利用8251A芯片傳送字符，字符格式由1個(gè)起始位、奇校驗(yàn)、8位數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位組成，波特率為2200，時(shí)鐘頻率為35.2kHz。確定方式選擇命令字。工作命令字初始化是在芯片復(fù)位的前提下進(jìn)行的，所以需先向控制口寫入40H，令8251A復(fù)位。初始化寫工作命令字時(shí)，一般定工作命令字為：

00010101B（15H）D7D6D5D4D3D2D1D01：允許發(fā)送0：禁止發(fā)送TXENRXENERSBRKDTRRTSIREH1：允許接收0：禁止接收1：錯(cuò)誤標(biāo)志復(fù)位1：復(fù)位數(shù)據(jù)終端是否準(zhǔn)備好1：發(fā)送終止字符0：正常工作1：發(fā)送請求1：搜索同步字符只用于內(nèi)同步狀態(tài)字為了監(jiān)視和檢查芯片的工作狀態(tài)。D7D6D5D4D3D2D1D0發(fā)送準(zhǔn)備好TXRDYRXRDYOEPEFESYNDETDSR發(fā)送器空溢出錯(cuò)同步檢測接收準(zhǔn)備好奇偶錯(cuò)格式錯(cuò)TXE數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好初始化編程步驟向控制口寫入3個(gè)0保證芯片處于命令狀態(tài)向控制口寫入40H延時(shí)（＞28*TCLK）寫方式選擇命令字寫工作命令字令芯片復(fù)位返回空閑狀態(tài)等待內(nèi)部狀態(tài)轉(zhuǎn)換完畢確定工作方式及幀格式控制實(shí)際操作8251A舉例設(shè)8251A工作在異步通信方式，字符為8位，偶校驗(yàn)，2位停止位，傳輸率為9600波特，發(fā)送接收時(shí)鐘TxC和RxC接153.6kHz，8251A端口地址為C0H、C2H。初始化編程如下：波特率系數(shù)=153600/9600=16由于是異步方式，因此只需要向8251送方式選擇字（奇地址端口）和工作命令字（奇地址端口）方式選擇字為：

11111110：

2位停止位，偶校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)，系數(shù)16舉例工作命令字：要求首先復(fù)位所有出錯(cuò)標(biāo)志，請求發(fā)送/RTS有效，數(shù)據(jù)終端就緒/DTR有效，發(fā)送允許TxEN有效，接收允許RxE有效（全雙工）。

即工作字為：001

10111外同步內(nèi)部復(fù)位RTS有效復(fù)位出錯(cuò)標(biāo)志不發(fā)連續(xù)空號(hào)RxE有效DTR有效TxEN有效由于8251端口地址為C0H、C2H，因此，8251的偶地址是C0H，奇地址實(shí)際上是C2H

初始化編程為：

MOV AL， 1111,1110B OUT 0C2H, AL MOV AL, 0011,0111B OUT 0C2H, AL8251A舉例例2：查詢8251A狀態(tài)字，實(shí)現(xiàn)異步方式串行接收100個(gè)數(shù)據(jù)，放入BUFFER緩沖區(qū)，接收完后，發(fā)送一個(gè)結(jié)束標(biāo)志字符給對方。通信格式同例1。解：8251編程約定，在初始化之前，先送3個(gè)0到奇地址，再送40H將8251A復(fù)位，之后，才進(jìn)行初始化設(shè)置。要用軟件不斷檢測RxRDY標(biāo)志位（讀奇地址），看是否接收到一個(gè)字符；若接收到字符，還要判斷標(biāo)志字的3、4、5位，看是否出現(xiàn)奇/偶錯(cuò)、覆蓋錯(cuò)和幀格式錯(cuò)；若無錯(cuò)，則讀偶地址，接收一個(gè)數(shù)據(jù)，讀取一個(gè)數(shù)據(jù)后，RxRDY會(huì)自動(dòng)復(fù)位。發(fā)送時(shí)，首先判斷狀態(tài)字中的TxRDY是否為1（發(fā)送緩沖器空），若為1，則輸出一個(gè)數(shù)據(jù)（通過偶地址口）8251A舉例8251A初始化讀狀態(tài)寄存器RxRDY=1？接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)出錯(cuò)？讀狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)接收完？錯(cuò)誤處理讀狀態(tài)寄存器TxRDY=1？發(fā)送結(jié)束符結(jié)束是是是是否否否8251A舉例程序如下：

XOR AL，AL ；AL清0 OUT 0C2H，AL CALL DELAY ；調(diào)用延遲子程序

OUT 0C2H，AL CALL DELAY OUT 0C2H，AL CALL DELAY MOV AL，0100，0000B ；8251內(nèi)部復(fù)位命令字

OUT 0C2H，AL CALL DELAY MOV AL,1111,1110B ；8251A初始化

OUT 0C2H,AL MOV AL,0011,0111B OUT 0C2H,AL

LEA BX,BUFFER ;接收緩沖區(qū)首地址

MOV DI,0 MOV CX,100 ；計(jì)數(shù)初值口）INCHR:IN AL,0C2H ；讀狀態(tài)字

TEST AL，00000010B ；測試RxRDY位

JZ INCHR ；未收到數(shù)據(jù)，繼續(xù)接收

IN AL，C0H MOV [BX][DI]，AL ；放入BUFFER INC DI IN AL，0C2H ；再讀狀態(tài)字

TEST AL，00111000B ；測試PE、OE、FE JNZ ERR ；剛才接收到的數(shù)據(jù)出錯(cuò)，出錯(cuò)處理

LOOP INCHR ；循環(huán)直到接收完100個(gè)數(shù)據(jù)TRANS:IN AL,0C2H ；接收結(jié)束，讀狀態(tài)字準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)

TEST AL，00000001B ；判斷TxRDY JZ TRANS MOV AL，’E’ ；發(fā)送結(jié)束標(biāo)志字符‘E’ OUT 0C0H，AL JMP EXITERR： CALL ERRPRO8251A舉例編寫8251異步模式下的發(fā)送和接收程序：完成256個(gè)字符的發(fā)送和接收；設(shè)端口地址：208H，209H；波特率因子16，1個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)，每字符8位。發(fā)送程序

MOVDX，209HMOVAL，01001110B ；方式選擇命令字

OUTDX，ALMOVAL，00110111B；工作命令字

OUTDX，ALMOVCX，256 ；發(fā)送256字節(jié)NEXT：MOVDX，209HINAL，DX