微機原理上課可編程串行接口8251a

5.5可編程串行接口8251A一、概述二、8251A的基本性能三、8251A的基本工作原理四、8251A的對外信號五、8251A的初始化六、8251A的編程舉例一、概述串行通信涉及的幾個問題串行接口串行通信的物理標準（一）串行通信涉及的幾個問題1.全雙工方式和半雙工方式

全雙工——接口對接收信息和發(fā)送信息使用不同的通路。

半雙工——輸入過程和輸出過程使用同一通路。2.同步方式和異步方式

同步方式——將許多字符組成一個信息組，在每組信息的開始加上同步字符。

異步方式——兩個字符之間的傳輸間隔是任意的，在每個字符的前后都要用一些數(shù)位來作為分隔位。異步通信時的標準數(shù)據(jù)格式：起始位5到8個字符位1到0的跳變作為新字符的開始最低位最高位可選的奇偶校驗位字符之間的間隔1，11/2或2個停止位標識符（二）串行接口

狀態(tài)寄存器

控制寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器串行輸入/并行輸出并行輸入/串行輸出CSA0數(shù)據(jù)總線收發(fā)器聯(lián)絡(luò)信號邏輯中斷請求讀寫地址譯碼來自地址總線控制串行輸入串行輸出發(fā)送時鐘接收時鐘（三）串行通信的物理標準1.波特率

指每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)。2.RS－232－C標準

該標準對信號電平標準、控制信號的定義作了規(guī)定。接口MAX232或FC232TTL輸入TTL輸出RS－232－C輸入RS－232－C輸出RS－232－C對信號電平的規(guī)定：RS－232－C接口采用負邏輯規(guī)定邏輯電平，將－5V~－15V規(guī)定為邏輯“1”，＋5V~＋15V規(guī)定為邏輯“0”，因此TTL電平與RS－232－C的電平需要轉(zhuǎn)換。常用串行通信轉(zhuǎn)發(fā)器FC232，或MAX232實現(xiàn)。兩臺計算機通過電話網(wǎng)相連接的結(jié)構(gòu)：RS－232－C控制著DCE和DTE之間的通信。近距離的計算機通信可直接通過RS－232－C連接，此時可認為電纜是虛擬的傳輸器DCE。DTE：(DataTerminalEquipment)DCT:(DataCommunicationEquipment)公用電話網(wǎng)MODEMDCEMODEMDCE主機ADTE主機ADTE二、8251A的基本性能（1）既可以工作在同步方式也可以工作在異步方式。（2）同步方式：5~8位/字符；可以用外部同步，也可以內(nèi)部自動檢測同步字符而實現(xiàn)內(nèi)同步；可以自動插入同步字符。（3）異步方式：5~8位/字符；時鐘速率為波特率的1、16、64倍；能選擇1位、1.5位或2位停止位；可檢查假啟動位；可產(chǎn)生中止字符；也能自動檢測和處理中止字符。二、8251A的基本性能（4）波特率：同步方式下，0~64K，異步方式下，0~19.2K。（5）完全雙工作，具有雙緩沖的發(fā)送器和接收器。（6）具備奇偶校驗、溢出和幀錯誤檢測等功能電路。（7）全部輸入輸出電路是TTL電平。三、8251A的基本工作原理 1、編程結(jié)構(gòu)

2、功能結(jié)構(gòu)

3、8251A的發(fā)送和接收1.編程結(jié)構(gòu)

模式寄存器同步字符寄存器同步字符寄存器

控制寄存器接收移位寄存器數(shù)據(jù)輸入緩沖器數(shù)據(jù)輸出緩沖器發(fā)送移位寄存器狀態(tài)寄存器8286(可選）延遲譯碼電路IO/MABDBCBCLKD7~0RDWRCSRESETRxRDYTxRDYC/DVccGNDRxDTxETxDDSRDTRCTSRTSSYNDETRxCTxC2.功能結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線緩沖器

讀/寫控制邏輯電路

調(diào)制/

解調(diào)控制電路

發(fā)送緩沖器并串轉(zhuǎn)換

接收緩沖器串并轉(zhuǎn)換接收控制電路發(fā)送控制電路RESETCLKC/DRDWRCSD7~D0DSRDTRCTSRTSTxDTxRDYTxETxCRxDRxRDYRxCSYNDET四、8251A的對外信號對外信號分兩組：8251A和CPU之間的信號8251A和外部設(shè)備之間的信號首先看一下8251A的引腳圖。8251A的引腳圖：123456789101112131428272625242322212019181716158251AD2D3RXDGNDD4D5D6D7TXCWRCSC/DRDRXRDYD1D0VccRXCDTRRTSDSRRESETCLKTXDTXEMPTYCTSSYNDET/DBTXRDY8251A與CPU及外設(shè)的連接：8251A8086譯碼電路CLKD7~D0TxRDYTxERxRDYSYNDETRESETM/IOABA1CSC/DRDWR外設(shè)計數(shù)器/定時器TxCRxCDTRDSRRTSCTSTxDRxD1.8251A和CPU之間的連接信號8251A和CPU之間的連接信號可分4類：

（1）片選信號!CS

（2）數(shù)據(jù)信號D7~D0

（3）讀/寫控制信號!RD、!WR、C/!D!CSC/!D!RD!WR具體的操作0001CPU從8251A輸入數(shù)據(jù)0010CPU往8251A輸出數(shù)據(jù)0101CPU讀取8251A的狀態(tài)0110CPU往8251A寫入控制命令（4）收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號TxRDY—發(fā)送器準備好信號。用來告訴CPU，8251A已經(jīng)準備好發(fā)送一個字符。TxE—發(fā)送器空信號。用來表示此時8251A發(fā)送器中并行到串行轉(zhuǎn)換器空，它實際上指示了一個發(fā)送動作的完成。RxRDY—接收器準備好信號。用來表示當前8251A已經(jīng)從外部設(shè)備或調(diào)制解調(diào)器接收到一個字符，正等待CPU來取走。（4）收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號SYNDET—同步檢測信號。SYNDET工作在輸入還是輸出狀態(tài)，取決于8251A工作在內(nèi)同步情況還是外同步：內(nèi)同步：SYNDET作輸出端，如果8251A檢測到了所要求的同步字符，則SYNDET便變?yōu)楦唠娖剑脕肀砻?251A當前已經(jīng)達到同步。

外同步：SYNDET作輸入端，從這個輸入端進入的一個正跳變，會使8251A在RxC的下一個下降沿時開始裝配字符。2.8251A與外設(shè)之間的連接信號8251A與外設(shè)之間的連接信號分兩類： （1）收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號

DTR－數(shù)據(jù)終端準備好信號，8251A

外設(shè)。

DSR－數(shù)據(jù)設(shè)備準備好信號，外設(shè)

8251A。

RTS－請求發(fā)送信號，8251A

外設(shè)。

CTS－清除請求發(fā)送信號（準許發(fā)送），

外設(shè)

8251A。 （2）數(shù)據(jù)信號

TxD－發(fā)送器數(shù)據(jù)信號端

RxD－接收器數(shù)據(jù)信號端五、8251A的初始化1.端口地址：2個偶地址：完成數(shù)據(jù)的讀/寫

奇地址：完成對狀態(tài)R的讀出以及對控制、模式和同步字符R的寫入。五、8251A的初始化2.初始化（有關(guān)約定）（1）芯片復(fù)位以后，第一次用奇地址端口寫入的值作為模式（方式）字進入模式（方式）寄存器。（2）如果模式字中規(guī)定了8251A工作在同步模式，那么，CPU接送往奇地址端口輸出的1個或2個字節(jié)就是同步字符。（3）之后，只要不是復(fù)位命令，由奇地址端口寫入的值將作為控制（命令）字送到控制R，而用偶地址端口寫入的值將作為數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)輸出緩沖寄存器。流程圖見下頁復(fù)位操作輸出模式（方式）字同步方式兩個同步字符復(fù)位傳送完輸出第一個同步字符Y輸出控制（命令）字N輸出第二個同步字符YNY傳送數(shù)據(jù)NNY3.模式寄存器格式D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6EPPENL2L1B2B1D6(ESD)同步方式0：內(nèi)同步，SYNDET為輸出1：外同步，SYNDET為輸入D7(SCS)同步字符的數(shù)目0：2個同步字符1：1個同步字符同步S2S1停止位數(shù)

00無效

011個

1011/2個

112個Y

波特率因子00同步模式01異步（1）10異步（16）11異步（64）

字符長度005位016位107位118位校驗允許：1－允許，0－禁止奇/偶：1－偶，0－奇注：TxC(RxC)的時鐘頻率＝波特率因子×波特率4.控制寄存器的格式D7D6D5D4D3D2D1D0EHIRRTSERSBRKRxEDTRTxEN進入搜索方式1－允許搜索同步字符內(nèi)部復(fù)位1－使8251A返回到模式命令格式請求發(fā)送1－迫使RTS輸出為“0”錯誤標志復(fù)位1－使全部錯誤標志PE、OE、FE復(fù)位發(fā)送允許1－允許0－禁止數(shù)據(jù)終端準備好1－使DTR輸出為0接收允許：1－允許

0－禁止發(fā)送終止字符1－迫使TxD低電平0－正常工作5.狀態(tài)寄存器的格式D7D6D5D4D3D2D1D0DSRSYNDETFEOEPETxERxRDYTxRDY數(shù)據(jù)設(shè)備準備好1－DSR引腳為低電平幀錯誤（FramingError)

只用于異步方式，當在任一字符的結(jié)尾沒有檢測到有效的停止位時，這個標志置位。這個標志由控制R的ER位復(fù)位。出現(xiàn)幀錯誤并不禁止8251A工作除TxRDY，與管腳定義相同奇偶錯誤(ParityError)

當檢測到奇偶錯誤時使該位置位，由控制R的ER位復(fù)位。奇偶錯誤不禁止8251A工作。溢出錯誤(OverrunError)

在下一個輸入字符變?yōu)榭捎们?，CPU沒有把字符讀走，OE標志置位。它由控制R的ER位復(fù)位。此標志并不禁止8251A工作，但發(fā)生此錯誤時上一個字符已丟失。注：引腳TxRDY必須在數(shù)據(jù)緩沖器空，CTS為低電平且TxEN為高電平時，才為1，即TxRDY＝數(shù)據(jù)緩沖區(qū)空?CTS?TxEN六、8251A的編程舉例設(shè)異步方式，波特率因子16，用7個數(shù)據(jù)位，2個停止位，偶檢驗端口地址：F0H，F(xiàn)2H。（AB的A1接8251A的C/!D端，CPU為8086）模式寄存器：11111010B＝FAH控制寄存器：00110111B＝37H程序開始由控制口送三次0，一次40H，作為復(fù)位。然后進行8251A的初始化。例1：利用查詢方式進行檢測，異步發(fā)送數(shù)據(jù)

256個。程序清單：；復(fù)位

MOVAL,00H

OUT0F2H,AL CALLDELAY MOVAL,00H

OUT0F2H,AL

CALLDELAY MOVAL,00H

OUT0F2H,AL

CALLDELAY MOVAL,40H

OUT0F2H,AL

CALLDELAY；初始化

MOVAL,0FAH

OUT0F2H,AL MOVAL,37H

OUT0F2H,ALLEABX,BUFFER

MOVCX,100HAG:INAL,0F2H

TESTAL,01H

JZAGMOVAL,[BX]

OUT0F0H,ALINCBX

LOOPAG例2：串行數(shù)據(jù)測試(連續(xù)發(fā)送“7”，供測量波形)8251RxCTxCTxRDYRxRDY8259IR41.8432MHzOUT18253CLK程序：；8253初始化（40H，41H，42H，43H）MOV AL，76H

OUT 43H，ALMOV AL，30H

OUT 41H，ALMOV AL，00H

OUT 41H，AL；8251復(fù)位（C0H，C1H）MOV AL，00H

OUT 0C1H，AL

CALL DELAYOUT 0C1H，AL

CALL DELAYOUT 0C1H，AL

CALL DELAYfclk=1.8432MHz波特率=2400波特率因子=16收發(fā)時鐘頻率=2400*16

=38400時間常數(shù)＝fclk/收發(fā)時鐘頻率＝48＝30H程序：（續(xù)） MOV

AL，40H

OUT

0C1H，AL

CALL

DELAY；8251初始化

MOV

AL，7AH

OUT

0C1H，AL

CALL

DELAY MOV

AL，31H

OUT

0C1H，AL

CALL

DELAY；發(fā)送數(shù)據(jù)NEXT：MOV

AL，37H

OUT

0C0H，AL JMP NEXT功能：連續(xù)發(fā)7到串口輸出DELAY： PUSH CX

MOV CX，3000H

KK： LOOP KK

POP CX

RET例：異步接收數(shù)據(jù)的例子D7~D0CSC/DRDWRRESET

8251TxDDTRRxDDSRCLKRxDDSRTxDDTR譯碼D7~D0IOABA1IORIOWRESET8086CPUMax232Max232OUT2CLK28MHzTxCRxC續(xù)：計算機通過8251A接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。8251A的收發(fā)時鐘由8253的通道2供給。端口地址0F0H，0F2H。8251A的信號為TTL電平。與RS－232－C的串行設(shè)備連接時，需要轉(zhuǎn)換成RS－232－C電平，這里用max232來完成工作。在使用8251A進行數(shù)據(jù)傳送前，先對8251A進行初始化編程。程序清單：

LEA BX,BUFFER MOV AL,0 MOV CX,3LP1: CALLOUTCHAR;輸出0到0F2H口

LOOPLP1 ;重復(fù)3次

MOV AL,40H

;復(fù)位字送AL CALLOUTCHAR;送8251 MOV AL,0FAH；模式字＝11111010B OUT 0F2H,AL;輸出方式指令

MOV AL,37H；控制字＝00110111B OUT 0F2H,AL;輸出命令指令

MOV CX,100H;字符計數(shù)LP2: IN AL,0F2H;讀8251A狀態(tài)字

TEST AL,02H JZ LP2;如果RxRDY＝0，繼續(xù)測試（續(xù)：）

IN

AL,0F0H;從8251A讀一字符

MOV

[BX],AL;保存該字符

INC BX;修改指針

IN AL,0F2H;讀狀態(tài)字

TEST

AL,38H JNZ ERROR;如果有錯，去ERROR LOOP

LP2;重復(fù)100次

JMP

EXITOUTCHAR:OUT

0F2H,AL;輸出到0F2H口

PUSH

CX

;推入堆棧

MOV

CX,10HDELAY:LOOP

DELAY

;等待輸出結(jié)束

POP

CX RETERROR：……EXIT: ……例：利用中斷方式進行異步發(fā)送數(shù)據(jù)256個。設(shè)異步方式，波特率因子16，用7個數(shù)據(jù)位，2個停止位，偶檢驗端口地址：0C0H，0C1H。（AB的A0接8251A的C/!D端，CPU為8088）方式寄存器：11111010B＝FAH命令寄存器：00110111B＝37H程序開始由控制口送三次0，一次40H，作為復(fù)位。然后進行8251A的初始化。TxRDY接在8259A的IRQ4，中斷類型碼為0CH，故中斷矢量表的地址為0CH×4＝0030H。程序清單：；填中斷矢量

MOVWORDPTR[0030H],INT_IP

MOVWORDPTR[0032H],INT_CS；8253初始化（40H，41H，42H，43H）MOV AL，76H

OUT 43H，AL

MOV AL，30H

OUT 41H，AL

MOV AL，00H

OUT 41H，AL程序清單：；8251A復(fù)位（端口地址C0H、C1H）

MOV

AL,00H

OUT0C1H,AL

CALL

DELAY

MOV

AL,00H

OUT

0C1H,AL

CALL

DELAY

MOV

AL,00H

OUT

0C1H,AL

CALL

DELAY

MOV

AL,40H

OUT

0C1H,AL

CALL

DELAY；8251A初始化

MOV

AL,0FAH

OUT

0C1H,AL

CALL

DELAYMOV

AL,37H

OUT

0C1H,AL

CALL

DELAY；修改OCW1

IN

AL,21H

AND

AL,0EFH

OUT

21H,ALSTIMO