串行通信簡(jiǎn)介

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第7章

常用數(shù)字接口電路2串行通信基本概念串行通信：

●每個(gè)時(shí)間單位僅傳送一位信息；

●每個(gè)字符(字節(jié))的各位依次傳送；

●字符之間的間隔不定。優(yōu)點(diǎn)：

●傳輸線少，成本低，傳輸距離遠(yuǎn)31.串行通信工作方式單工通信——只能由一方發(fā)送，例：廣播半雙工通信——某一時(shí)刻只能由一方發(fā)送，例：對(duì)講機(jī)全雙工通信——雙方可同時(shí)傳輸，例：電話同步通信——雙方對(duì)每一位的收發(fā)時(shí)序完全一致，統(tǒng)一時(shí)鐘異步通信——收發(fā)雙方時(shí)鐘不統(tǒng)一4單工/雙工操作發(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：半雙工方式：全雙工方式：A站B站5串行通信主要用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。問(wèn)題：干擾、衰減，信號(hào)畸變解決方法：差錯(cuò)控制技術(shù)——檢測(cè)、糾正常用的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法：奇偶校驗(yàn)：以字符為單位進(jìn)行校驗(yàn)發(fā)送方使發(fā)送的每個(gè)字節(jié)中’1’的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)；接收方檢查收到的每個(gè)字節(jié)中’1’的個(gè)數(shù)是否符合雙方的事先約定。奇偶校驗(yàn)可以檢查出一個(gè)字節(jié)中發(fā)生的單個(gè)錯(cuò)誤。奇偶校驗(yàn)不能自動(dòng)糾錯(cuò)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后需“重傳”。2.數(shù)據(jù)校驗(yàn)64.同步通信與異步通信所有串行通信都需要一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)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(lái)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，分為同步傳輸和異步傳輸兩種。同步傳輸用一個(gè)時(shí)鐘脈沖確定一個(gè)數(shù)據(jù)位,異步傳輸用多個(gè)時(shí)鐘脈沖確定一個(gè)數(shù)據(jù)位(如16個(gè))同步傳輸以數(shù)據(jù)塊(當(dāng)作“位流”看待)為單位傳輸，異步傳輸以字符為單位傳輸，但都稱為幀(Frame)7同步通信的時(shí)鐘定時(shí)方法數(shù)據(jù)（62H）01100010同步傳輸先發(fā)送高位(MSB)發(fā)送方在時(shí)鐘信號(hào)的下降沿發(fā)送字節(jié)接收方在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿接收字節(jié)時(shí)鐘（發(fā)送時(shí)鐘與接收時(shí)鐘完全同步）LSBMSB8異步通信的時(shí)鐘定時(shí)方法數(shù)據(jù)（62H）000011停止位異步傳輸先發(fā)送低位(LSB)發(fā)送方利用發(fā)送時(shí)鐘來(lái)決定發(fā)送每個(gè)位的時(shí)刻接收方檢測(cè)起始位的下降沿，并用它來(lái)同步接收時(shí)鐘，然后利用接收時(shí)鐘從每一位的中間接收該位1起始位LSBMSB0奇偶校驗(yàn)位00/111接收/發(fā)送時(shí)鐘9異步通信時(shí)數(shù)據(jù)位的檢測(cè)起始位波特率因子K=16TdTc111000000000連續(xù)8個(gè)0第9個(gè)仍為0以后每隔16個(gè)Tc檢測(cè)一次數(shù)據(jù)的其他位發(fā)送/接收時(shí)鐘周期：Tc，數(shù)據(jù)位間隔：Td

Tc=Td/K，其中K稱為波特率因子（16，32，64）10異步通信的一般格式每個(gè)字符由起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位構(gòu)成。起始位和停止位用于字符的同步。起始位最低位最高位5～8個(gè)數(shù)據(jù)位可選的奇偶校驗(yàn)位1,11/2或2個(gè)停止位117.4.2串行通信的接口標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械特性：連接器的尺寸、引腳分布信號(hào)特性：信號(hào)電平、通信速率功能特性：引腳功能、控制時(shí)序最常見(jiàn)的串行通信標(biāo)準(zhǔn)是RS-232C。12RS-232C標(biāo)準(zhǔn)外形為25針或9針的D型連接器通信速率：波特率Baud(符號(hào)數(shù)/s)

100、300、600、1200、2400、48009600、19.2K、33.6K、56K

信號(hào)電平：邏輯“1”：-3V～-15V邏輯“0”：+3V～+15VTTL電平與RS232電平轉(zhuǎn)換：TTL→RS232:MC1488RS232→TTL:MC148913主要引腳的功能14信號(hào)時(shí)序（接收）設(shè)備握手DTR：PC→M（保持，表示PC已可以工作）DSR：PC←M（保持，表示M已可以工作）監(jiān)視載波信號(hào)DCD：PC←M←載波（表示數(shù)據(jù)鏈已建立）接收數(shù)據(jù)RD：PC←M←數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào)結(jié)束通信DCD消失、PC撤除DTR、Modem撤除DSR15信號(hào)時(shí)序（發(fā)送）設(shè)備握手DTR：PC→M（保持）DSR：PC←M（保持）請(qǐng)求發(fā)送RTS：PC→M（保持），M→載波，在對(duì)方產(chǎn)生DCDCTS：PC←M（保持）發(fā)送數(shù)據(jù)TD：PC→M→數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào)結(jié)束通信PC撤除RTS/DTRModem撤除CTS/DSR，停止發(fā)送載波16RS-232C接口連接方式17RS-232C接口連接方式（續(xù)）一種簡(jiǎn)化的連接方式（NullModem）適用于雙機(jī)直連TDRDRTSCTSDCDGNDDTRDSRRITDRDRTSCTSDCDGNDDTRDSRRI187.4.3可編程串行通信接口8250主要內(nèi)容： 1）8250的引腳及功能

2）與系統(tǒng)的連接

3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)與內(nèi)部寄存器4）8250的編程191.8250的引腳及功能面向系統(tǒng)的引腳：D0～D7

雙向數(shù)據(jù)線。與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線DB相連接，用以傳送數(shù)據(jù)、控制信息和狀態(tài)信息。CS0，CS1，CS2

片選信號(hào)，當(dāng)它們同時(shí)有效時(shí)，該8250芯片被選中。CSOUT

片選輸出信號(hào)。當(dāng)8250的CS0、CS1和CS2同時(shí)有效時(shí)，CSOUT為高電平。MR主復(fù)位信號(hào)，復(fù)位后8250的狀態(tài)見(jiàn)P331表7-5。A0～A28250內(nèi)部寄存器的選擇信號(hào)。不同的編碼對(duì)應(yīng)于不同的寄存器。ADS

地址選通信號(hào)。有效時(shí)可將CS0，CS1，CS2及A0-A2鎖存于8250內(nèi)部。不需要鎖存時(shí)，ADS可直接接地。DISTR讀選通信號(hào)。通常與系統(tǒng)總線的IOR信號(hào)相連接。DOSTR寫選通信號(hào)。通常與系統(tǒng)總線的IOW信號(hào)相連接。INTR

中斷請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)允許8250中斷時(shí)，接收出錯(cuò)、接收數(shù)據(jù)寄存器滿、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空以及MODEM的狀態(tài)均能夠產(chǎn)生有效的INTR信號(hào)。218250的引腳及功能(續(xù))面向通信設(shè)備的引腳信號(hào)SIN,SOUT:串行輸入/輸出端CTS,RTS,DTR,DSR:（同RS232標(biāo)準(zhǔn)中的信號(hào)）RLSD:即RS232C標(biāo)準(zhǔn)中的DCD信號(hào)RI:（同RS232標(biāo)準(zhǔn)中的信號(hào)）OUT1,OUT2:可由用戶編程確定其狀態(tài)的輸出端BAUDOUT:波特率信號(hào)輸出（頻率=fCLK/分頻值）XTAL1,XTAL2:接外部晶振，作為基準(zhǔn)時(shí)鐘fCLKRCLK:接收時(shí)鐘輸入（可直接與BAUDOUT相連）224.3238250與8088系統(tǒng)的連接系統(tǒng)總線D7-D0DISTRDOSTRINTRMRA0A1A2ADSDISTRDOSTRCS2CS1CS0+5VCSD7-D0#IOR#IOWINTRRESETA0A1A2電平轉(zhuǎn)換/驅(qū)動(dòng)器14881489到RS232接口XTAL1XTAL2BAUDOUTRCLK

SOUTSINRTSDTRDSRDCDCTSRI8250XTAL242.8250的內(nèi)部寄存器共10個(gè)可編程（尋址）的寄存器線路控制寄存器（LCR）——BASE+3線路狀態(tài)寄存器（LSR）——BASE+5發(fā)送保持寄存器（THR）——BASE+0（寫）接收緩沖寄存器（RBR）——BASE+0（讀）除數(shù)鎖存器低8位（DLL）——BASE+0（DL=1）除數(shù)鎖存器高8位（DLH）——BASE+1（DL=1）中斷允許寄存器（IER）——BASE+1中斷識(shí)別寄存器（IIR）——BASE+2Modem控制寄存器（MCR）——BASE+4Modem狀態(tài)寄存器（MSR）——BASE+6258250的內(nèi)部寄存器（續(xù)）除數(shù)鎖存器（DLL，DLH）—BASE+0,1用來(lái)保存分頻系數(shù)，以獲得所需的波特率。波特率可以簡(jiǎn)單地看成每秒傳送多少二進(jìn)制位PC機(jī)中基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率fCLK=1.8432MHz，波特率因子K=16。所以，對(duì)于指定的波特率B

除數(shù)值=1843200/(B×16)=115200/B例如，通信速率為9600波特時(shí)，除數(shù)值=12。注意：寫除數(shù)前，必須把LCR的最高位(DL位)置1268250的內(nèi)部寄存器（續(xù)）線路控制寄存器（LCR）—BASE+3決定傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)幀格式（通信雙方必須一致）D7D6D5D4D3D2D1D0DL位：0＝正常操作1＝寫除數(shù)寄存器0＝正常操作1＝SOUT強(qiáng)制為1

（Break符號(hào)）xx0＝無(wú)校驗(yàn)001＝奇校驗(yàn)011＝偶校驗(yàn)101＝恒為1111＝恒為00＝1位停止位1＝2位停止位10＝7位數(shù)據(jù)位11＝8位數(shù)據(jù)位278250的內(nèi)部寄存器（續(xù)）線路狀態(tài)寄存器（LSR）—BASE+5反映傳輸時(shí)的通信線狀態(tài)0D6D5D4D3D2D1D0發(fā)送移位寄存器空發(fā)送保持寄存器空檢測(cè)到Break接收緩沖寄存器滿溢出錯(cuò)奇偶錯(cuò)格式錯(cuò)（停止位個(gè)數(shù)不符）288250的內(nèi)部寄存器（續(xù)）發(fā)送保持寄存器（THR）——BASE+0要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入此寄存器。當(dāng)發(fā)送移位寄存器TSR空時(shí)，THR中的內(nèi)容移入TSR被發(fā)送出去。只有THR空時(shí)，CPU才能寫入下一個(gè)要發(fā)送的數(shù)據(jù)接收緩沖寄存器（RBR）——BASE+0RSR收到一個(gè)完整的數(shù)據(jù)后，就將其送入RBR中。CPU可從RBR中讀取收到的數(shù)據(jù)。RBR只能緩沖一個(gè)數(shù)據(jù)，當(dāng)CPU未能及時(shí)取走上一個(gè)數(shù)據(jù)，下一個(gè)數(shù)據(jù)又送入RBR時(shí)，會(huì)產(chǎn)生溢出錯(cuò)298250的內(nèi)部寄存器（續(xù)）中斷允許寄存器（IER）——BASE+1決定哪類中斷可以產(chǎn)生（也可禁止所有中斷產(chǎn)生）0000D3D2D1D01＝允許RBR滿中斷1＝允許THR空中斷1＝允許線路狀態(tài)中斷（溢出錯(cuò)、奇偶錯(cuò)、格式錯(cuò)、Break）1＝允許Modem狀態(tài)中斷308250的內(nèi)部寄存器（續(xù)）中斷識(shí)別寄存器（IIR）——BASE+2用于識(shí)別產(chǎn)生中斷的原因00000D2D1D00＝無(wú)中斷1＝有中斷00＝Modem狀態(tài)中斷（優(yōu)先級(jí)最低）01＝THR空中斷10＝RBR滿中斷11＝線路狀態(tài)中斷318250的內(nèi)部寄存器（續(xù)）Modem控制寄存器（MCR）—BASE+4產(chǎn)生RTS、DTR信號(hào)產(chǎn)生OUT1、OUT2信號(hào)設(shè)置循環(huán)自檢狀態(tài)000D4D3D2D1D0DTRRTSOUT1OUT2LOOP328250的內(nèi)部寄存器（續(xù)）Modem狀態(tài)寄存器（MSR）—BASE+6反映RS232接口的狀態(tài)△CTS△DSR△RI△RLSDCTSD7D6D5D4D3D2D1D0RLSDRIDSR反映4個(gè)引腳的當(dāng)前狀態(tài)（反相值）反映了自上次讀MSR后這4個(gè)引腳是否發(fā)生了變化(1＝發(fā)生了變化)338250發(fā)送數(shù)據(jù)的工作過(guò)程1）CPU(數(shù)據(jù))→8250的THR；2）TSR移空時(shí)，THR→TSR，LSR中“數(shù)據(jù)發(fā)送保持寄存器空”狀態(tài)位置位；3）TSR根據(jù)LCR中規(guī)定的格式從低到高逐位發(fā)送數(shù)據(jù)；4）LSR中“數(shù)據(jù)發(fā)送保持寄存器空”狀態(tài)位可用來(lái)產(chǎn)生中斷，也可查詢?cè)摖顟B(tài)位，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)發(fā)送。TSRTHR串行數(shù)據(jù)輸出并行數(shù)據(jù)LSRINTLCR數(shù)據(jù)狀態(tài)1)2)3)2)4)4)348250接收數(shù)據(jù)的工作過(guò)程1）SIN引腳上的串行數(shù)據(jù)逐位進(jìn)入RSR；2）RSR根據(jù)LSR中規(guī)定的數(shù)據(jù)位數(shù)確定是否收到了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)，收到后將數(shù)據(jù)→RBR；3）RBR收到RSR的數(shù)據(jù)后，將LSR寄存器中“接收緩沖寄存器滿”的狀態(tài)位置位；4）LSR中“接收緩沖寄存器滿”狀態(tài)位可用來(lái)產(chǎn)生中斷，也可查詢?cè)摖顟B(tài)位，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)接收。RSRRBR串行數(shù)據(jù)輸入并行數(shù)據(jù)LSRINTLCR數(shù)據(jù)狀態(tài)1)2)3)4)353.8250的初始化流程初始化程序程序例子見(jiàn)P338-339流程圖見(jiàn)右圖使LCR的最高位＝1寫除數(shù)寄存器寫LCR寄存器，同時(shí)使LCR的最高位＝0寫MCR寄存器寫IER寄存器36用BIOS功能初始化8250PC機(jī)有兩個(gè)串行接口：COM1(基地址3F8H),COM2(基地址2F8H)BIOS通過(guò)中斷14H提供串行通信功能功能0：初始化串行接口功能1：發(fā)送一個(gè)字符功能2：接收一個(gè)字符功能3：讀串行接口狀態(tài)INT14H僅提供了查詢方式的通信服務(wù)要使用中斷方式進(jìn)行發(fā)送和接收必須自行編程37用BIOS功能初始化8250功能0（初始化）的入口參數(shù)為：AH=0AL=初始化參數(shù)DX=串口編號(hào)（0=COM1,1=COM2）初始化參數(shù)定義如下：D7D6D5D4D3D2D1D0波特率100＝1200101＝2400110＝4800111＝9600奇偶校驗(yàn)x0＝無(wú)校驗(yàn)01＝奇校驗(yàn)11＝偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)位數(shù)00＝5位01＝6位10＝7位11＝8位停止位0＝1位1＝2位MOVAH,0MOVAL,初始化參數(shù)MOVDX,0INT14H388250的數(shù)據(jù)發(fā)送程序(查詢)LEASI,DATA_BUFFERMOVCX,DATA_BYTESL1:MOVDX,BASE+5;LSR地址

INAL,DXTESTAL,00100000B;THR空?JZL1LODSB

MOVDX,BASE+0;THR地址OUTDX,ALLOOPL1……THR空？輸出一個(gè)字節(jié)輸出完？NYYN398250的數(shù)據(jù)接收程序(查詢)LEADI,DATA_BUFFERMOVCX,DATA_BYTESL1:MOVDX,BASE+5;LSR地址

INAL,DXTESTAL,00011110B;有錯(cuò)誤?JNZERRORTESTAL,00000001B;收到數(shù)據(jù)?JZL1

MOVDX,BASE+0;RBR地址INAL,DXSTOSBLOOPL1……有錯(cuò)誤？讀入數(shù)據(jù)收到數(shù)據(jù)？N