《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課件-第9章8251串行通信

微機(jī)原理與接口技術(shù)第9章

可編程串行通信

接口芯片8251A本章內(nèi)容9.1串行通信概述

9.1.1并行通信與串行通信

9.1.2串行通信的基本概念

9.1.3串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)

9.1.4串行通信接口典型結(jié)構(gòu)9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.18251A的結(jié)構(gòu)和引腳

9.2.28251A的控制字及工作方式

9.2.38251A的初始化及應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例本章要點(diǎn)了解并行通信與串行通信的區(qū)別了解串行通信的基本概念了解串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)了解串行通信接口的基本組成了解可編程串行通信接口芯片8251A的結(jié)構(gòu)和引腳掌握可編程串行通信接口芯片8251A控制字含義掌握可編程串行通信接口芯片8251A初始化及應(yīng)用編程9.1串行通信概述9.1.1并行通信與串行通信CPU與外部的信息交換稱為通信(Communication)，基本的通信方式有兩種：并行通信和串行通信。（1）并行通信數(shù)據(jù)在多條并行1位寬的傳輸線上同時由源傳送到目的。（2）串行通信數(shù)據(jù)在單條1位寬的傳輸線上，一位一位地按順序分時傳送。9.1串行通信概述9.1.1并行通信與串行通信（3）并行通信與串行通信的比較①從距離上看：并行通信適用于近距離的數(shù)據(jù)傳送，通常小于30米，而串行通信適用于遠(yuǎn)距離傳送，可以從幾米到數(shù)千公里。②從速度上看：在短距離內(nèi)，并行接口的數(shù)據(jù)傳輸速度顯然比串行接口的傳輸速度高得多，另一方面串行和并行數(shù)據(jù)傳送速率與距離成反比。③從設(shè)備費(fèi)用上看：對遠(yuǎn)距離通信而言，串行通信的費(fèi)用顯然會低得多，另外串行通信還可利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，降低了通信費(fèi)用。9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念（1）單工（Simplex）：僅能進(jìn)行一個方向上的傳送，如圖9.1（a）所示。單工通信類似無線電廣播，電臺只能發(fā)送信號，收音機(jī)只能接收信號。1.傳送方式：按照數(shù)據(jù)流的方向，可以把串行通信分成三種基本的傳送模式：單工、半雙工和全雙工方式。9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念（2）半雙工（Half-Duplex）：能交替地進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送，但兩設(shè)備之間只有一根傳輸線，因此兩個方向的數(shù)據(jù)傳送不能同時進(jìn)行，如圖9.1（b）所示。半雙工通信類似對講機(jī)，某時刻一方發(fā)送另一方接收，雙方不能同時發(fā)送和接收。1.傳送方式：按照數(shù)據(jù)流的方向，可以把串行通信分成三種基本的傳送模式：單工、半雙工和全雙工方式。9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念（3）全雙工（Full-Duplex）：兩設(shè)備之間有兩條傳輸線，能在兩個方向上同時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，如圖所示。全雙工通信類似電話機(jī)，雙方可以同時發(fā)送和接收。9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念（1）控制數(shù)據(jù)傳輸率的意義和方法２．?dāng)?shù)據(jù)傳輸有關(guān)的基本概念■串行通信時，要求雙方的傳輸速率嚴(yán)格一致。并在傳輸開始之前，要預(yù)先設(shè)定，否則，會發(fā)生錯誤。因此，對傳輸速率要進(jìn)行控制。■數(shù)據(jù)傳輸率的控制是通過波特率時鐘發(fā)生器和設(shè)置波特率因子來實(shí)現(xiàn)的，為此，要求波特率時鐘發(fā)生器產(chǎn)生一系列標(biāo)準(zhǔn)的波特率，供用戶選用。波特率時鐘發(fā)生器，有的包含在串行通信接口芯片中，如8250/16450/16550UART中設(shè)置了波特率時鐘發(fā)生器；有的需要單獨(dú)設(shè)計(jì)，如825lUSART芯片中不包含波特率時鐘發(fā)生器，而需要利用82c54作為外加波特率時鐘發(fā)生器。9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念（2）波特率：（Baudrate）是每秒傳輸串行數(shù)據(jù)的位數(shù)。２．?dāng)?shù)據(jù)傳輸有關(guān)的基本概念位周期：是波特率的倒數(shù)，也來表示傳輸速率，即傳輸1位數(shù)據(jù)所需的時間。例：串行通信的數(shù)據(jù)傳輸率為1200b/s，則每一個數(shù)據(jù)位的傳輸時間Td為波特率的倒數(shù)：9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念（3）發(fā)送/接收時鐘：在發(fā)送時是以發(fā)送時鐘作為數(shù)據(jù)位的劃分界限，在接收時是以接收時鐘作為數(shù)據(jù)位的檢測標(biāo)準(zhǔn)。

２．?dāng)?shù)據(jù)傳輸有關(guān)的基本概念①發(fā)送時鐘：串行數(shù)據(jù)的發(fā)送由發(fā)送時鐘TXC控制，數(shù)據(jù)發(fā)送過程是：把并行的數(shù)據(jù)序列送入移位寄存器，然后通過移位寄存器由發(fā)送時鐘觸發(fā)進(jìn)行移位輸出，數(shù)據(jù)位的時間間隔可由發(fā)送時鐘周期來劃分。②接收時鐘：串行數(shù)據(jù)的接收是由接收時鐘RXC來檢測，數(shù)據(jù)接收過程是：傳輸線上送來的串行數(shù)據(jù)序列由接收時鐘作為移位寄存器的觸發(fā)脈沖，逐位進(jìn)入移位寄存器，即將串行數(shù)據(jù)序列，逐位移入移位寄存器后組成并行數(shù)據(jù)序列的過程。9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念（4）波特率因子：２．?dāng)?shù)據(jù)傳輸有關(guān)的基本概念為了提高發(fā)送/接收時鐘對串行數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)位的定位采樣頻率，避免或減少假啟動和噪聲干擾，發(fā)送/接收時鐘的頻率，一般都設(shè)置為波特串的整數(shù)倍，如1、16、32、64倍。并且，把這個波特串的倍數(shù)叫做波特率因子（factor），或波特率系數(shù)。

波特率、波特率因子和發(fā)送/接收時鐘頻率三者之間的關(guān)系：發(fā)送/接收時鐘頻率=波特率因子×波特率9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念（4）波特率因子：２．?dāng)?shù)據(jù)傳輸有關(guān)的基本概念例：已知某一串行接口電路的波特率為1200b/s，波特率因子為16b-1，求發(fā)送時鐘的頻率。發(fā)送時鐘的頻率＝16b-1×1200b/s=19200Hz一般波特率因子取1，16或64b-1實(shí)際應(yīng)用中，通過編程可選擇各種不同的波特率因子，從而可以得到各種不同的數(shù)據(jù)傳輸率，十分靈活方便。發(fā)送/接收時鐘頻率=波特率因子×波特率9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念在串行通信中有兩種基本的通信方式：異步通信ASYNC(AsynchronousDataCommunication)和同步通信SYNC(SynchronousDataCommunication)。同步通信靠同步時鐘信號來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，而異步通信是一種利用一幀字符中的起始位和停止位來完成收發(fā)同步的通信方式。3.同步通信與異步通信

9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念（1）異步通信ASYNC

：指通信中兩個字符的時間間隔是不固定的，而在同一字符中的兩個相鄰代碼間的時間間隔是固定的通信。3.同步通信與異步通信

■異步通信的特點(diǎn)是：以“幀（Frame）”為傳送單位，每一幀字符的傳送靠起始位來同步，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩úㄌ芈剩┦请p方事先約定好的，發(fā)送方和接收方的時鐘頻率不要求完全一樣，但不能超過一定的允許范圍?！霎惒酵ㄐ诺臄?shù)據(jù)格式如圖所示。9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念（2）同步通信SYNC：指不僅字符內(nèi)部位與位之間的傳輸是同步的，并且字符與字符之間的傳輸也是同步的。3.同步通信與異步通信

■同步傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是：以數(shù)據(jù)塊(字符塊)為單位傳輸?shù)?，要求字符?nèi)部的位傳輸是同步的，字符與字符之間的傳輸也應(yīng)該是同步的，發(fā)送/接收兩端必須使用同一時鐘來控制數(shù)據(jù)塊傳輸時字符與字符、字符內(nèi)部位與位之間的定時?！鐾酵ㄐ诺臄?shù)據(jù)格式如圖所示。9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念異步通信方式的傳輸速率低，傳輸設(shè)備簡單，易于實(shí)現(xiàn)；而同步通信方式的傳輸速率高，傳輸設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高。因此，異步通信一般用在數(shù)據(jù)傳輸時間不能確定、發(fā)送數(shù)據(jù)不連續(xù)、數(shù)據(jù)量較少和數(shù)據(jù)傳輸速率較低的場合；而同步通信則用在要求快速、連續(xù)傳輸大批量數(shù)據(jù)的場合。3.同步通信與異步通信

9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念■調(diào)制器（Modulator）：把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號?！鼋庹{(diào)器（Demodulator）：把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。如圖9.4所示。其中，F(xiàn)SK（FrequencyShiftKeying）是一種常用的調(diào)制方法：它把數(shù)字信號的“1”與“0”調(diào)制成不同頻率(易于鑒別)的模擬信號。

4.信號的調(diào)制與解調(diào)9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念■數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DataTerminalEquipment，DTE）是對屬于用戶所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和工作站的統(tǒng)稱，它們是數(shù)據(jù)的源或目的地址，或者即是源又是目的。例如，數(shù)據(jù)輸入/輸出設(shè)備，通信處理機(jī)或各種大、中、小型計(jì)算機(jī)等。DTE可以根據(jù)協(xié)議來控制通信的功能。■數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DataCommunicationEquipment，DCE），是對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)稱，該設(shè)備為用戶設(shè)備提供入網(wǎng)的連接點(diǎn)。自動呼叫/應(yīng)答設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器Modem和其他一些中間設(shè)備均屬DCE。5.數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念（1）誤碼率的控制所謂誤碼率，是指數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸后發(fā)生錯誤的位數(shù)與總傳輸位數(shù)之比。在計(jì)算機(jī)通信中，一般要求誤碼率達(dá)到10-6數(shù)量級。為減少誤碼串，應(yīng)從兩方面做工作：一方面從硬件和軟件著手對通信系統(tǒng)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，以達(dá)到盡量少出差錯的目的；另一方面是對所傳輸?shù)男畔⒉捎脵z糾錯編碼技術(shù)，以便及時發(fā)現(xiàn)和糾正傳輸過程出現(xiàn)的差錯。６．串行通信中的差錯控制9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念６．串行通信中的差錯控制（2）檢糾錯編碼方法的使用在實(shí)際應(yīng)用中，具體實(shí)現(xiàn)檢錯編碼的方法很多，常用的有奇偶檢驗(yàn)、循環(huán)冗余碼檢驗(yàn)（CRC）、海明碼校驗(yàn)、交叉奇偶校驗(yàn)等。而在串行通信中應(yīng)用最多的是奇偶校驗(yàn)和循環(huán)冗余碼校驗(yàn)。前者易于實(shí)現(xiàn)，后者適于逐位出現(xiàn)的信號的運(yùn)算（3）錯誤狀態(tài)的分析與處理異步串行通信過程中常見的錯誤有奇偶檢驗(yàn)錯、溢出錯、幀格式錯。

9.1串行通信概述9.1.2串行通信的基本概念６．串行通信中的差錯控制（2）檢糾錯編碼方法的使用在實(shí)際應(yīng)用中，具體實(shí)現(xiàn)檢錯編碼的方法很多，常用的有奇偶檢驗(yàn)、循環(huán)冗余碼檢驗(yàn)（CRC）、海明碼校驗(yàn)、交叉奇偶校驗(yàn)等。而在串行通信中應(yīng)用最多的是奇偶校驗(yàn)和循環(huán)冗余碼校驗(yàn)。前者易于實(shí)現(xiàn)，后者適于逐位出現(xiàn)的信號的運(yùn)（3）錯誤狀態(tài)的分析與處理異步串行通信過程中常見的錯誤有奇偶檢驗(yàn)錯、溢出錯、幀格式錯。（4）錯誤校驗(yàn)只在接收方進(jìn)行，并且是采用軟件方法進(jìn)行檢測。

9.1串行通信概述9.1.3串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)1.RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)為了使通信能夠順利地進(jìn)行，通信雙方必須就通信的規(guī)則事前進(jìn)行約定，這種約定好的并在通信過程中雙方共同遵守的通信規(guī)則稱為通信協(xié)議。它包括收、發(fā)雙方的同步方式、數(shù)據(jù)格式、傳輸速率、差錯檢驗(yàn)方式及其糾正方式、通信進(jìn)程的控制等。目前使用最廣泛的串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C提供了一個利用公用電話網(wǎng)絡(luò)作為傳輸媒體，并通過調(diào)制解調(diào)器將遠(yuǎn)程設(shè)備連接起來的技術(shù)規(guī)定，它對串行接口電路中所使用信號名稱和功能、信號電平等作了統(tǒng)一的規(guī)定。259.1串行通信概述RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下：

比較的內(nèi)容EIATTL邏輯關(guān)系負(fù)邏輯正邏輯邏輯電平高（±15V）低（±5V）電壓擺幅大（-15V～+15V）小（0～5V）（1）機(jī)械特性RS-232C的機(jī)械特性規(guī)定使用一個25芯或9芯標(biāo)準(zhǔn)連接器。兩種不同的連接器，其引腳號的功能定義與排列也各不相同，使用時要特別注意。（2）電氣特性RS-232C的電氣特性規(guī)定邏輯“1”的電平為-15～-5V,邏輯“0”的電平為+5～+15V?？梢姡琑S-232C采用的是負(fù)邏輯，并且邏輯電平幅值很高，擺幅很大。EIA與TTL之間的差異如下表所示。9.1串行通信概述1.RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)EIA與計(jì)算機(jī)或終端所采用的TTL邏輯電平和邏輯關(guān)系并不兼容。因此，在兩者之間通常需加電平轉(zhuǎn)換電路，如圖所示。MC1488和MC1489電路是專用于TTL和RS-232C之間的電平轉(zhuǎn)換器件。

9.1串行通信概述1.RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)（3）信號線功能特性

RS-232C的功能特性定義了25芯標(biāo)準(zhǔn)連接器中的20根信號線，其中2根地線，4根數(shù)據(jù)線，11根控制線，3根定時信號線，剩下的5根線做備用或未定義。下表給出了部分常用信號的定義。符號方向功能9針連接器引腳號25針連接器引腳號TXDDTE→DCE發(fā)送數(shù)據(jù)32RXDDCE→DTE接收數(shù)據(jù)23DTE→DCE請求發(fā)送74DCE→DTE發(fā)送允許85DCE→DTE數(shù)據(jù)設(shè)備就緒66GND信號地57DCE→DTE載波檢測18DTE→DCE數(shù)據(jù)終端就緒420DCE→DTE響鈴指示9229.1串行通信概述2.RS-485標(biāo)準(zhǔn)由于RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)，采用單端發(fā)送和單端接收，易受共模干擾，所以直接傳輸距離短，傳輸速率低，且只能單點(diǎn)對單點(diǎn)通信。為了實(shí)現(xiàn)更大距離的直接傳輸和更高的傳輸速率，在RS-232C的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，制訂出新的接口標(biāo)準(zhǔn)，如RS-422和RS-485標(biāo)準(zhǔn)。RS-485標(biāo)推，目前己在許多方面得到應(yīng)用，尤其是在不使用MODEM的情況下、多點(diǎn)對多點(diǎn)通信系統(tǒng)中，如工業(yè)集散分市式系統(tǒng)、商業(yè)POS收銀機(jī)、考勤機(jī)，以及智能大樓的聯(lián)網(wǎng)中用得很多，是一個很有發(fā)展前途的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。

9.1串行通信概述2.RS-485標(biāo)準(zhǔn)（1）RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)①由于采用差動發(fā)送/接收和雙絞線平衡傳輸，所以共模抑制比高、抗干擾能力強(qiáng)。因此，特別適合在干擾比較嚴(yán)重的環(huán)境下工作，如大型商場和車間使用。②傳輸速率高，可達(dá)10Mb/s（傳輸15m），傳輸信號擺幅小（200mV）。③傳播距離長，不使用MODEM，采用雙絞線，傳輸距離為1.2km（100kb/s）。④能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對多點(diǎn)通信。9.1串行通信概述2.RS-485標(biāo)準(zhǔn)（2）RS-232C與RS-485的轉(zhuǎn)換■發(fā)送端：在接口電路的發(fā)送數(shù)據(jù)線TXD上加接平衡發(fā)送器MAX485(半雙工)或MAX491(全雙工)，將單根數(shù)據(jù)信號線TXD轉(zhuǎn)換為差動信號線AA與BB，并通過兩根雙續(xù)線發(fā)送出去?！鼋邮斩耍涸诮邮斩思咏硬顒咏邮掌鱉AX485(半雙工)或MAX491(全雙工)，將從兩根雙絞線AA與BB上傳來的差動信號轉(zhuǎn)換為單根數(shù)據(jù)信號，通過接口電路的接收數(shù)據(jù)線RXD接收進(jìn)來。9.1串行通信概述9.1.4串行通信接口典型結(jié)構(gòu)串行通信接口主要由控制寄存器、狀態(tài)寄存器、數(shù)據(jù)輸入寄存器和數(shù)據(jù)輸出寄存器四部分組成，其典型結(jié)構(gòu)及與CPU、外設(shè)連接情況如圖9.6所示。9.2可編程串行通信接口芯片8251AIntel8251A是可編程串行通信接口芯片，其主要特點(diǎn)如下：（１）可用于同步和異步通信。（２）接收、發(fā)送數(shù)據(jù)分別有各自的緩沖器，可以進(jìn)行全雙工通信。（３）提供與外部設(shè)備特別是調(diào)制解調(diào)器的聯(lián)絡(luò)信號，便于直接和通信線路連接。（４）每個字符的位數(shù)可以是5～8位，可以設(shè)定奇或偶校驗(yàn)，也可不設(shè)校驗(yàn)。具有奇偶、溢出、幀錯誤等檢測電路。檢驗(yàn)位的插入、檢錯及剔除都由芯片自動完成。（５）異步通信時，停止位可選1位、1.5位或2位，波特率為0～19.2k波特，時鐘頻率可設(shè)為波特率的1、16或64倍。（6）同步通信時，波特率的范圍為0～56k波特。可設(shè)為單同步、雙同步或者外同步，同步字符可由用戶自行設(shè)定。9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.18251A的結(jié)構(gòu)和引腳1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能8251A主要由數(shù)據(jù)總線緩沖器、接收器、發(fā)送器、讀/寫控制邏輯調(diào)制/解調(diào)控制邏輯電路組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖所示。9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.18251A的結(jié)構(gòu)和引腳（2）引腳定義及功能8251A是一個采用NMOS工業(yè)制造，單一+5V電源，28引腳雙列直插式封裝的集成電路。其外部引腳圖如圖9.8所示。36讀/寫控制邏輯:接受CPU的下列控制信號RESET:復(fù)位信號使8251A進(jìn)入IDLE狀態(tài)CLK:8251A用來產(chǎn)生內(nèi)部的定時信號/WR:低有效,CPU對8251A進(jìn)行寫操作/RD:低有效,CPU對8251A進(jìn)行讀操作/CS:片選信號有效時才可對8251A進(jìn)行操作C/D:Control/Data,數(shù)據(jù)總線傳送的是控制信號,狀態(tài)字/數(shù)據(jù)RxD:接收數(shù)據(jù)，輸入RxRDY:接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，輸出SYNDET:同步檢測/斷點(diǎn)檢測RxC:接收時鐘(同步:FreqofRxC=BaudRate)(異步:FreqofRxC=BaudRate*BaudFactor)TxD:發(fā)送數(shù)據(jù)TxRDY:發(fā)送準(zhǔn)備好TxE:發(fā)送器空TxC:發(fā)送器時鐘(同步:FreqofTxC=BaudRate)(異步:FreqofTxC=BaudRate*BaudFactorHandshakingsignalsbetweenCPUandModemDTR:數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DSR:數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好RTS:請求發(fā)送CTS:清除發(fā)送信號3738C/DRDWRCS端口選擇和操作0010CPU從8251A接收數(shù)據(jù)寄存器讀數(shù)據(jù)0100CPU向8251A發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器寫數(shù)據(jù)1010CPU從8251A狀態(tài)寄存器讀狀態(tài)1100CPU向8251A寫控制字（先方式字寄存器、后命令字寄存器）XXX1數(shù)據(jù)總線懸空8251A讀寫操作端口選擇表39RS232C接口波特率發(fā)生器&G1A7,A6,A5D7-D0/G2A/G2BCBAA4M/IOA3A2A0A1RESET/RD/WR/Y0/CSC/DRESET/RD/WRTxRDYTxERxRDYBRKDETRxDTxD/RxC/TxC外設(shè)80868251A74LS138A7A6A5=111時，G1=1A4=1時，/G2A=0M/IO=0時，/G2B=0此時,當(dāng)A3A2A0=000時，譯碼器/Y0輸出低電平，其它輸出高。8251A被選中。A1=1時,選中控制字，A7-A0=11110010=F2H。A1=0時，選中數(shù)據(jù)口，A7-A0=11100000=F0H。40編程流程10.2.28251A編程9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.28251A的控制字及工作方式8251A是一個可編程串行通信接口芯片，所以它的工作方式和操作過程都可通過程序的方法進(jìn)行設(shè)定和控制。這是通過CPU向8251A的有關(guān)內(nèi)部寄存器寫入指定格式的控制信息來實(shí)現(xiàn)的。

8251A有兩組CPU可訪問的內(nèi)部寄存器，一組是數(shù)據(jù)寄存器，包括數(shù)據(jù)輸入寄存器和數(shù)據(jù)輸出寄存器；另一組是控制及狀態(tài)寄存器，包括方式選擇寄存器、操作命令寄存器和狀態(tài)寄存器。

我們把CPU寫入方式選擇寄存器的內(nèi)容稱為“方式選擇控制字”（或方式字），寫入操作命令寄存器的內(nèi)容稱為“操作命令控制字”（或命令字）。9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.28251A的控制字及工作方式

１．方式字方式字用以確定8251A的通信方式（同步/異步）、校驗(yàn)方式（奇校驗(yàn)/偶校驗(yàn)/不校驗(yàn)）、波特率等參數(shù)。它應(yīng)在復(fù)位后寫入，且只需寫入一次。同步和異步方式字設(shè)置不同。（1）同步方式下的方式字格式9.2可編程串行通信接口芯片8251A（1）同步方式下的方式字格式例：要求8251A作為外同步通信接口，數(shù)據(jù)位8位，兩個同步字符，偶校驗(yàn)，寫出其方式字。解：01111100B=7CH9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.28251A的控制字及工作方式（2）異步方式下的方式字格式9.2可編程串行通信接口芯片8251A（2）異步方式下的方式字格式例：要求8251A作為異步通信接口，波特率為64，數(shù)據(jù)位8位，奇校驗(yàn)，兩個停止位，寫出其方式字。解：11011111B=DFH9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.28251A的控制字及工作方式

２．命令字命令字直接讓8251A實(shí)現(xiàn)某種操作或進(jìn)入規(guī)定的工作狀態(tài)，它只有在設(shè)定了方式字后，才能由CPU寫入。方式字和命令字本身無特征標(biāo)志，使用相同的端口地址，8251A是根據(jù)寫入先后次序來區(qū)分這兩者的：先寫入的為方式字，后寫入的為命令字。8251A的命令字格式如下圖所示。9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.28251A的控制字及工作方式３．狀態(tài)字

CPU可在8251A工作過程中利用輸入指令（IN指令）讀取當(dāng)前8251A的狀態(tài)字，從而可以檢測接口和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)。8251A的狀態(tài)字格式如下圖所示。9.2可編程串行通信接口芯片8251A■

異步方式下8251A的初始化過程如下：9.2.38251A的初始化及應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例1．8251A的初始化像所有的可編程器件一樣，8251A在使用前也要進(jìn)行初始化。對8251A的初始化編程，必須在復(fù)位操作之后。（1）寫入方式字；（2）寫入命令字。■

同步方式下8251A的初始化過程如下：（1）寫入方式字；（2）寫入同步字符（1個或2個）；（3）寫入命令字。9.2可編程串行通信接口芯片8251A例9.1若已知8251A的控制口地址為51H，數(shù)據(jù)口地址為50H，按要求對8251A初始化，寫出初始化程序段。（設(shè)在此之前已對8251A進(jìn)行了復(fù)位操作）（1）異步方式，波特率因子為64，每字符7個數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)，2位停止位。（2）允許發(fā)送和接收，使?fàn)顟B(tài)寄存器中的3個錯誤標(biāo)志位復(fù)位，使數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好信號輸出低電平。（3）查詢8251A狀態(tài)字，接收準(zhǔn)備就緒時，從8251A輸入數(shù)據(jù)，否則等待。9.2.38251A的初始化及應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例

2．8251A初始化編程舉例

（1）異步方式下的初始化編程舉例分析：根據(jù)題目要求，方式字如下：9.2可編程串行通信接口芯片8251A例9.1若已知8251A的控制口地址為51H，數(shù)據(jù)口地址為50H，按要求對8251A初始化，寫出初始化程序段。（設(shè)在此之前已對8251A進(jìn)行了復(fù)位操作）（1）異步方式，波特率因子為64，每字符7個數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)，2位停止位。（2）允許發(fā)送和接收，使?fàn)顟B(tài)寄存器中的3個錯誤標(biāo)志位復(fù)位，使數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好信號輸出低電平。（3）查詢8251A狀態(tài)字，接收準(zhǔn)備就緒時，從8251A輸入數(shù)據(jù)，否則等待。9.2.38251A的初始化及應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例

2．8251A初始化編程舉例

（1）異步方式下的初始化編程舉例分析：根據(jù)題目要求，命令字如下：狀態(tài)字：查D1（RXRDY）是否等于1。9.2可編程串行通信接口芯片8251A初始化程序如下：MOVDX,51H;8251A控制端口地址

MOVAL,FBH;寫入方式字

OUTDX,ALMOVAL,17H;寫入命令字

OUTDX,ALWT:MOVDX,51H;8251A控制端口地址

INAL,DX;讀狀態(tài)字

TESTAL,02H;檢查RXRDY=1?JZWT;RXRDY≠1，等待

MOVDX,50H;8251A數(shù)據(jù)端口地址

INAL,DX;讀數(shù)據(jù)9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.38251A的初始化及應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例

2．8251A初始化編程舉例

（2）同步方式下的初始化編程舉例分析：例9.2若已知8251A的控制口地址為51H，數(shù)據(jù)口地址為50H，按要求對8251A初始化，寫出初始化程序段。（設(shè)在此之前已對8251A進(jìn)行了復(fù)位操作）（1）同步方式，兩個同步字符，內(nèi)同步，同步字符為16H，每字符7個數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)。（2）允許發(fā)送和接收，使?fàn)顟B(tài)寄存器中的3個錯誤標(biāo)志位復(fù)位，開始搜索同步字符，并通知調(diào)制解調(diào)器，數(shù)據(jù)終端設(shè)備已準(zhǔn)備就緒。根據(jù)題目要求，方式字如下：9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.38251A的初始化及應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例

2．8251A初始化編程舉例

（2）同步方式下的初始化編程舉例分析：例9.2若已知8251A的控制口地址為51H，數(shù)據(jù)口地址為50H，按要求對8251A初始化，寫出初始化程序段。（設(shè)在此之前已對8251A進(jìn)行了復(fù)位操作）（1）同步方式，兩個同步字符，內(nèi)同步，同步字符為16H，每字符7個數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)。（2）允許發(fā)送和接收，使?fàn)顟B(tài)寄存器中的3個錯誤標(biāo)志位復(fù)位，開始搜索同步字符，并通知調(diào)制解調(diào)器，數(shù)據(jù)終端設(shè)備已準(zhǔn)備就緒。根據(jù)題目要求，命令字如下：9.2可編程串行通信接口芯片8251A初始化程序如下：MOVDX,51H;8251A控制端口地址MOVAL,38H;寫入方式字OUTDX,ALMOVAL,16H;寫入兩個同步字符，同步字符為16HOUTDX,ALOUTDX,ALMOVAL,97H;寫入命令字OUTDX,AL9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.38251A的初始化及應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例3．8251A應(yīng)用設(shè)計(jì)編程舉例（1）利用8251A實(shí)現(xiàn)與終端的串行通信終端通常包括鍵盤和顯示器兩部分，所以計(jì)算機(jī)與終端之間需進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，即一方面要把使用者在鍵盤上敲入的命令和數(shù)據(jù)輸入給計(jì)算機(jī)，以供計(jì)算機(jī)執(zhí)行和處理；另一方面還要把計(jì)算機(jī)的執(zhí)行結(jié)果和運(yùn)行狀態(tài)輸出給顯示器，以供使用者閱讀分析。以8251A為主要部件構(gòu)成的計(jì)算機(jī)串行接口與終端的連接如圖9.13所示。用8251A實(shí)現(xiàn)與終端的通信

例9.3若已知8251A的控制口地址為D1H，數(shù)據(jù)口地址為D0H，采用查詢方式編寫8251A通信控制程序（包括初始化程序），實(shí)現(xiàn)把單個字符“J”（ASCII碼為4AH）由串行接口發(fā)送到顯示器去。（設(shè)在此之前已對8251A進(jìn)行了復(fù)位操作）。其中8251A通信設(shè)置如下：1）異步方式，波特率因子為16，每字符7位數(shù)據(jù)位，奇校驗(yàn)，1位停止位2）允許發(fā)送和接收，使?fàn)顟B(tài)寄存器中的3個錯誤標(biāo)志位復(fù)位，和輸出低電平。9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.38251A的初始化及應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例3．8251A應(yīng)用設(shè)計(jì)編程舉例（1）利用8251A實(shí)現(xiàn)與終端的串行通信①傳送單個字符到顯示器的程序程序如下：BEGIN:MOVDX,D1H；8251A控制端口地址

MOVAL,5AH；寫入方式字

OUTDX,AL；

MOVAL,37H；寫入命令字

OUTDX,ALSTATE:MOVDX,D1H；8251A控制端口地址

INAL,DX；讀狀態(tài)字

TESTAL,01H；測試狀態(tài)位TXRDY=1?JZSTATE；發(fā)送未準(zhǔn)備好，則繼續(xù)查詢

MOVDX,D0H；8251A數(shù)據(jù)端口地址

MOVAL,4AH；輸出字符J的ASCII碼4AHOUTDX,AL；發(fā)送數(shù)據(jù)

HLT；發(fā)送完暫停例9.4若已知8251A的控制口地址為D1H，數(shù)據(jù)口地址為D0H，采用查詢方式編寫8251A通信控制程序（包括初始化程序），實(shí)現(xiàn)使串行接口接收從終端（鍵盤）輸入的一個字符，并立即將同一個字符回送到終端（顯示器）去。（設(shè)在此之前已對8251A進(jìn)行了復(fù)位操作）。其中8251A通信設(shè)置如下：1）異步方式，波特率因子為16，每字符7位數(shù)據(jù)位，奇校驗(yàn)，1位停止位。2）允許發(fā)送和接收，使?fàn)顟B(tài)寄存器中的3個錯誤標(biāo)志位復(fù)位，和輸出低電平。9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.38251A的初始化及應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例3．8251A應(yīng)用設(shè)計(jì)編程舉例（1）利用8251A實(shí)現(xiàn)與終端的串行通信②字符回送程序程序如下：

MOVDX,D1H；8251A控制端口地址

MOVAL,5AH；寫入方式字

OUTDX,AL；

MOVAL,37H；寫入命令字

OUTDX,ALSTATE1:MOVDX,D1H；8251A控制端口地址

INAL,DX；讀狀態(tài)字

TESTAL,02H；測試狀態(tài)位RXRDY=1?JZSTATE1；接收未準(zhǔn)備好，則繼續(xù)查詢

MOVDX,D0H；8251A數(shù)據(jù)端口地址

INDX,AL；接收數(shù)據(jù)

MOVAL,BL；接收數(shù)據(jù)暫存BL寄存器中STATE2:MOVDX,D1H；8251A控制端口地址

INAL,DX；讀狀態(tài)字

TESTAL,01H；測試狀態(tài)位TXRDY=1?JZSTATE2；發(fā)送未準(zhǔn)備好，則繼續(xù)查詢

MOVDX,D0H；8251A數(shù)據(jù)端口地址

MOVAL,BL；將剛接收到的字符回送給終端

OUTDX,AL；

JMPSTATE1；繼續(xù)準(zhǔn)備接收

HLT；接收完暫停利用8251A實(shí)現(xiàn)相距較近（不超過15m）的兩臺微機(jī)相互通信，其硬件連接圖如圖9.14所示。9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.38251A的初始化及應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例3．8251A應(yīng)用設(shè)計(jì)編程舉例（２）利用8251A實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信■甲、乙兩機(jī)可進(jìn)行半雙工或全雙工通信。■

CPU與接口之間可按查詢方式或中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。■為了避免把方式字寫入其他寄存器，可以在初始化開始之前，向控制端口先后寫入三個“00H”，一個“40H”。前面的三個“00H”是無效命令，用來跨過方式字和同步字符階段，最后一個“40H”作為命令字寫入控制端口，對8251A進(jìn)行內(nèi)部復(fù)位。此后再對8251A進(jìn)行正式的初始化編程。9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.38251A的初始化及應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例3．8251A應(yīng)用設(shè)計(jì)編程舉例（２）利用8251A實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信例9.5若已知8251A的控制口地址為D1H，數(shù)據(jù)口地址為D0H，采用查詢方式編寫8251A實(shí)現(xiàn)半雙工雙機(jī)通信的初始化及控制程序。其中8251A通信設(shè)置如下：（1）異步方式，波特率因子為16，每字符7位數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)，1位停止位。（2）使?fàn)顟B(tài)寄存器中的3個錯誤標(biāo)志位復(fù)位，發(fā)送端允許發(fā)送，發(fā)送請求有效；接收端允許接收，數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好有效。9.2可編程串行通信接口芯片8251A9.2.38251A的初始化及應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例3．8251A應(yīng)用設(shè)計(jì)編程舉例（２）利用8251A實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信發(fā)送端程序如下：START:MOVDX,D1H；8251A控制端口地址

MOVAL,00H；向8251A連續(xù)三次寫入00HOUTDX,AL；

OUTDX,AL；

OUTDX,AL；

MOVAL,40H；向8251A寫入一次40H，內(nèi)部復(fù)位

OUTDX,AL；

MOVAL,7AH；寫入方式字

OUTDX,AL；

MOVAL,31H；寫入命令字

OUTDX,ALMOVSI,發(fā)送數(shù)據(jù)塊首地址

MOVCX,發(fā)送數(shù)據(jù)塊字節(jié)數(shù)WAIT:MOVDX,D1H；8251A控制端口地址