微機(jī)原理與接口技術(shù)第10章

1、10.1 概述,10.1.1 并行通信 1. 并行接口 并行接口中各位數(shù)據(jù)都是并行傳輸?shù)?，它以字?jié)（或字）為單位。并行通信以同步方式傳輸，其特點(diǎn)是：傳輸速度快；硬件開(kāi)銷(xiāo)大；只適合近距離傳輸。一個(gè)并行接口中包括狀態(tài)信息、控制信息和數(shù)據(jù)信息。 狀態(tài)信息 狀態(tài)信息表示外設(shè)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)。,第10章 并行和串行接口電路,控制信息 控制信息是由CPU發(fā)出的，用于控制外設(shè)接口的工作方式以及外設(shè)的啟動(dòng)和停機(jī)信息等。 數(shù)據(jù)信息 CPU與并行外設(shè)數(shù)據(jù)交換的內(nèi)容。 狀態(tài)信息、控制信息和數(shù)據(jù)信息，通常都是通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送，這些信息在外設(shè)接口中分別存放在不同的端口中。,寄存CPU對(duì)外設(shè)的操作命令,存放外設(shè)的信息，

2、CPU通過(guò)它了解外設(shè)的狀態(tài),暫存數(shù)據(jù)，因?yàn)镃PU的速度遠(yuǎn)高于外設(shè),撤銷(xiāo)“輸入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好” 在狀態(tài)寄存器中設(shè)置“準(zhǔn)備好輸入”狀態(tài)位,3. 數(shù)據(jù)輸入過(guò)程,CPU可以用軟件查詢方式，也可以用中斷的方式將接口中的數(shù)據(jù)輸入到CPU中。,3. 數(shù)據(jù)輸入過(guò)程,撤銷(xiāo)“輸入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好”,撤銷(xiāo)“輸出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好”,4. 數(shù)據(jù)輸出過(guò)程 當(dāng)數(shù)據(jù)輸出后，輸出緩沖寄存器“空”，狀態(tài)寄存的“輸出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好”位有效，CPU可以用軟件查詢方式查詢。同時(shí)接口也可向CPU發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，將CPU的數(shù)據(jù)輸出到接口。,4. 數(shù)據(jù)輸出過(guò)程,撤銷(xiāo)“輸出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好”,10.1.2 串行通信 串行通信是通過(guò)一位一位地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)通信

3、。串行通信具有傳輸線少，成本低等優(yōu)點(diǎn)，適合遠(yuǎn)距離傳送。缺點(diǎn)是速度慢，若并行傳送n位數(shù)據(jù)需時(shí)間T，則串行傳送的時(shí)間最少為nT。通過(guò)一對(duì)導(dǎo)線傳送信息。 1. 串行接口的組成 串行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4部分組成。,圖10.2 串行接口與CPU、外設(shè)的連接,數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)輸入寄存器：在輸入過(guò)程中，串行數(shù)據(jù)一位一位地從傳輸線進(jìn)入串行接口的移位寄存器，經(jīng)過(guò)串入并出(串行輸入并行輸出)電路的轉(zhuǎn)換，當(dāng)接收完一個(gè)字符之后，數(shù)據(jù)就從移位寄存器傳送到數(shù)據(jù)輸入寄存器，等待CPU讀取。 數(shù)據(jù)輸出寄存器：在輸出過(guò)程中，當(dāng)CPU輸出一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，先送到數(shù)據(jù)輸出緩沖寄存器，然后，數(shù)

4、據(jù)由輸出寄存器傳到移位寄存器，經(jīng)過(guò)并入串出(并行輸入串行輸出)電路的轉(zhuǎn)換一位一位地通過(guò)輸出傳輸線送到對(duì)方。,發(fā)送時(shí)鐘：串行數(shù)據(jù)的發(fā)送的時(shí)間間隔可由發(fā)送時(shí)鐘周期來(lái)劃分。 接收時(shí)鐘：傳輸線上送來(lái)的串行數(shù)據(jù)序列由接收時(shí)鐘作為移位寄存器的觸發(fā)脈沖，逐位打入移位寄存器。,2. 串行通信中使用的術(shù)語(yǔ) 發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘 把二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列稱(chēng)為比特組。每一位持續(xù)的時(shí)間是固定的，在發(fā)送時(shí)是以發(fā)送時(shí)鐘作為數(shù)據(jù)位的劃分界限，在接收時(shí)是以接收時(shí)鐘作為數(shù)據(jù)位的檢測(cè)。,3. 串行通信中的工作方式 單工工作方式 傳輸?shù)木€路用一根線連接，通信的一端連接發(fā)送器，另一端連接接收器，只允許數(shù)據(jù)按照一個(gè)固定的方向傳送。 半雙工工作方

5、式 一根線連接，發(fā)送和接收不可能同時(shí)進(jìn)行，這種傳輸方式稱(chēng)為半雙工工作方式。半雙工通信工方式類(lèi)似對(duì)講機(jī)，雙方不能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。,全雙工工作方式 分別用2根獨(dú)立的傳輸線(一般是雙絞線，或同軸電纜)來(lái)連接發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)，這樣發(fā)送方和接收方可同時(shí)進(jìn)行工作，稱(chēng)為全雙工的工作方式。全雙工通信工方式類(lèi)似電話機(jī)，雙方可以同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。,4. 同步通信和異步通信方式 同步通信方式 同步通信方式的特點(diǎn)是：由一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘控制發(fā)送方和接收方，字符要一個(gè)接著一個(gè)傳送；沒(méi)有字符時(shí)，也要發(fā)送“空閑”字符或者是同步字符。要求必須連續(xù)傳送字符，每個(gè)字符的位數(shù)要相同，中間不允許有間隔。 同步傳輸?shù)奶卣魇牵涸诿拷M

6、信息的開(kāi)始(常稱(chēng)為幀頭)要加上l一2個(gè)同步字符，后面跟著8位的字符數(shù)據(jù)。,異步通信方式 異步通信的特點(diǎn)是：字符是一幀一幀的傳送，每一幀字符的傳送靠起始位來(lái)同步。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，傳輸線上允許有空字符。在異步通信中兩個(gè)字符的時(shí)間間隔是不固定的，而在同一字符中的兩個(gè)相鄰代碼間的時(shí)間間隔是固定的通信。異步通信中發(fā)送方和接收方的時(shí)鐘頻率也不要求完全一樣。,5. 通信中必須遵循的規(guī)定 字符格式的規(guī)定 通信中，傳輸字符的格式要按規(guī)定寫(xiě)。,比特率、波特率(baudrate) 比特率：每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)的位數(shù)bit/s(位/秒) ，即每秒傳輸?shù)男盘?hào)脈沖數(shù)。 波特率：每秒鐘內(nèi)發(fā)生二進(jìn)制信號(hào)的事件數(shù)，用來(lái)表示一個(gè)

7、二進(jìn)制數(shù)據(jù)位的持續(xù)時(shí)間。即每秒傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)位數(shù)。,波特率1/二進(jìn)制位的持續(xù)時(shí)間 比特率可以大于或等于波特率，假定用正脈沖表示“1”，負(fù)脈沖表示“0”，這時(shí)比特率就等于波特率。假如每秒鐘要傳輸10個(gè)數(shù)據(jù)位，則其速率為l0波特，若發(fā)送到傳輸介質(zhì)時(shí)，把每位數(shù)據(jù)用10個(gè)脈沖來(lái)調(diào)制，則比特率就為100b/s，即比特率大于波特率。,10.2 可編程并行接口電路Intel 8255A,并行接口電路，在早期的微機(jī)中與串行口、軟盤(pán)接口、硬盤(pán)接口等都放在一塊多功能接口卡上，插在微機(jī)的擴(kuò)展槽上使用。現(xiàn)在這部分電路已在微機(jī)的主板上由與CPU配套的芯片組北橋來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。如果要在其他的場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)傳送，在電路設(shè)計(jì)

8、時(shí)采用專(zhuān)用的接口芯片最為方便。可編程的接口芯片8255A是完成并行通信的集成電路芯片。,10.2.1 8255A的主要性能和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8255A有三個(gè)端口(A、B和C端口)，每個(gè)端口8條線。,1. 三個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)口 8255A三個(gè)數(shù)據(jù)口彼此獨(dú)立。 1) A端口 A端口對(duì)應(yīng)一個(gè)8位的輸入鎖存器和一個(gè)8位的輸出鎖存器和緩沖器，適合用在雙向的數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合。 2) B端口和C端口 這兩個(gè)口分別是由一個(gè)8位的輸入緩沖器和一個(gè)8位的輸出鎖存器和緩沖器組成。B端口和C端口用作輸入口時(shí)，則不能對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)鎖存。,3. 讀寫(xiě)控制邏輯電路,2. A組控制電路和B組控制電路 A組控制電路控制A端口和C端口的高4位(P

9、C4PC7)。B組控制電路控制B端口和C端口的低4位(PC0PC3)。,1. 與CPU相連的引腳 RESET：芯片的復(fù)位信號(hào)。復(fù)位后把8255A內(nèi)部的所有寄存器都清0，并將三個(gè)數(shù)據(jù)口自動(dòng)設(shè)置為輸入口。 CS：片選信號(hào)，低電平時(shí)有效。 RD：讀信號(hào)，低電平有效。 WR：寫(xiě)信號(hào)，低電平有效。 A1、A0：端口譯碼信號(hào)。用來(lái)選擇8255A內(nèi)部的三個(gè)數(shù)據(jù)端口和一個(gè)控制端口的地址。其中對(duì)控制口只能進(jìn)行寫(xiě)操作。,10.2.2 8255A的外部特性,(1) 當(dāng)A1A0=00時(shí)，選中A端口。 (2) 當(dāng)A1A0=01時(shí)，選中B端口。 (3) 當(dāng)A1A0=10時(shí)，選中C端口。 (4) 當(dāng)A1A0=11時(shí)，選中控

10、制端口。 D7D0：雙向三態(tài)8位數(shù)據(jù)線，與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線相連接。,2. 和外設(shè)端相連的引腳 PA7PA0：A端口的輸入/輸出引腳 PB7PB0：B端口的輸入/輸出引腳 PC7PC0：C端口的輸入/輸出引腳,10.2.3 8255A的控制字和編程 8255A的控制字分為兩種，分別稱(chēng)為方式選擇控制字和端口C置1/置0控制字。 1. 方式選擇控制字 方式選擇控制字決定三個(gè)數(shù)據(jù)端口的工作方式。,圖10.8 8255A的方式選擇控制字,例：要求8255A的A端口作輸入，B端口和C端口作輸出，A組工作在方式0，B組工作在方式1。,MOV AL，94H ；方式選擇控制字送AL MOV DX，控制端口地址（地

11、址長(zhǎng)度大于8位） OUT DX，AL ；方式選擇控制字輸出給控制端口,圖10.9 8255A的C端口置1/置0控制字,2. C端口置1/置0控制字 此控制字可以單獨(dú)設(shè)置C端口某一位為0或?yàn)?。 D71：方式選擇控制字 D70：C端口置1/置0控制字,都是發(fā)送到控制端口,例如，要將C端口的PC3置0，PC7置1。 MOV AL，06H ；PC3置0控制字送AL MOV DX，控制端口地址 OUT DX，AL ；對(duì)PC3完成置0操作 MOV AL，0FH ；PC7置1控制字送AC OUT DX，AL ；完成對(duì)PC7置1操作,10.2.4 8255A的工作方式 8255A有方式0，方式1和方式2三種

12、工作方式。 A端口可以工作在方式0、方式1和方式2 ； B端口可以工作在方式0和方式1； C端口只能工作在方式0，在方式1或2下，C端口變?yōu)锳、B端口的附屬引腳。,1. 方式0：基本的輸入/輸出方式 方式0稱(chēng)為基本的輸入/輸出方式，在這種方式下，A端口、B端口和C端口的輸入和輸出操作不需要應(yīng)答式聯(lián)絡(luò)信號(hào)。,方式0一般用于無(wú)條件傳送的場(chǎng)合，不需要應(yīng)答式聯(lián)絡(luò)信號(hào)，外設(shè)總是處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)，因此可以直接使用輸入指令(IN)和輸出(OUT)指令對(duì)A、B、C端口進(jìn)行讀寫(xiě)。,2. 方式1：選通輸入/輸出方式 當(dāng)A端口或B端口工作于方式1時(shí)，必須利用C端口中的固定位來(lái)作為選通和應(yīng)答等控制信號(hào)。 方式1分成2

13、組(A組和B組)，每組包含一個(gè)8位的數(shù)據(jù)端口和幾個(gè)控制/狀態(tài)線。 A組：A端口（8位數(shù)據(jù)端口）C端口某幾位作為選通和應(yīng)答信號(hào)線。 B組：B端口（8位數(shù)據(jù)端口）C端口某幾位作為選通和應(yīng)答信號(hào)線。,1) 選通的輸入方式 當(dāng)8255A的A端口或B端口工作在選通輸入方式時(shí)，規(guī)定PC3PC5分配給A端口，PC0PC2分配給B端口。 剩下的PC7、PC6由于沒(méi)有使用，繼續(xù)工作于方式0。控制字的D3位為“1”時(shí)，PC7、PC6作輸入；控制字的D3位為“0”時(shí)，PC7、PC6作輸出。,圖10.12 方式1選通輸入下對(duì)應(yīng)的控制信號(hào) (a) 對(duì)A端口；(b) 對(duì)B端口,各控制信號(hào)的意義如下： STB(Strobe

14、)：選通輸入信號(hào)。當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)，從外部設(shè)備來(lái)的8位數(shù)據(jù)送入到8255A的輸入緩沖器中。,IBF(Input Buffer Full)：輸入緩沖器滿信號(hào)。當(dāng)8255A的輸入緩沖區(qū)已有一個(gè)新數(shù)據(jù)后，輸出這個(gè)信號(hào)?？赏ㄟ^(guò)此信號(hào)通知外設(shè)數(shù)據(jù)已接收到，也可通知CPU有新數(shù)據(jù)到達(dá)。,INTR(Interrupt Request)：中斷請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)輸入緩沖器滿時(shí)，由INTR信號(hào)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，請(qǐng)求CPU讀取數(shù)據(jù)。,INTE(Interrupt Enable)：中斷允許信號(hào)。INTE不是引腳信號(hào)，而是由C端口置1/置0控制字來(lái)控制的。在A組中，使PC4置“1”后INTEA變高；在B組中，使PC2置

15、“1”后INTEB變高。只有在INTE有效時(shí)，才允許輸出INTR中斷請(qǐng)求信號(hào)。,選通輸入方式的工作過(guò)程是： 1、外設(shè)先發(fā)出STB，把數(shù)據(jù)送到8255A的A或B端口的數(shù)據(jù)線上。 2、如果A或B端口沒(méi)有數(shù)據(jù)，則數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)鎖存到8255A的A或B端口里面。 3、IBF變?yōu)楦唠娖?，代表輸入緩沖器滿，阻止外設(shè)輸入新的數(shù)據(jù)，同時(shí)可供CPU來(lái)查詢。同時(shí)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)INTR(要在中斷允許的情況下, 也就是要使PC4或PC2置1) 。 4、查詢方式下，當(dāng)CPU發(fā)現(xiàn)IBF有效時(shí)讀入A或B端口數(shù)據(jù)；中斷方式下CPU響應(yīng)INTR申請(qǐng)后將數(shù)據(jù)讀入。 5、當(dāng)數(shù)據(jù)被讀取后IBF、INTR變無(wú)效，由IBF通知

16、外設(shè)可以輸入新的數(shù)據(jù)。,圖10.13 8255A方式l輸入時(shí)序,2) 選通的輸出方式 對(duì)應(yīng)的C端口也是固定分配，規(guī)定是PC3、PC6、PC7分配給A端口；PC2、PC1、PC0分配給B端口。剩下的PC5、PC4由于沒(méi)有使用，繼續(xù)工作于方式0。 當(dāng)控制字的D3位為“1”時(shí)，PC4、PC5作輸入；當(dāng)控制字的D3位為“0”時(shí)，PC4、PC5作輸出。,圖10.14 方式l輸出時(shí)C端口對(duì)A、B端口的控制 (a) 對(duì)A端口；(b) 對(duì)B端口,各控制信號(hào)的意義如下： OBF(Output Buffer Fu11)：輸出緩沖器滿信號(hào)。當(dāng)CPU向8255A的A或B端口中傳送了數(shù)據(jù)，OBF有效，通知外設(shè)可以把數(shù)據(jù)

17、取走。 ACK(Acknowledge)：數(shù)據(jù)接收應(yīng)答信號(hào)。這是外設(shè)的響應(yīng)信號(hào)，當(dāng)數(shù)據(jù)已由外設(shè)接收后，外設(shè)就向8255A回送一個(gè)低電平的應(yīng)答信號(hào)ACK。,INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)外設(shè)通過(guò)ACK通知數(shù)據(jù)已經(jīng)被接收后，8255A向CPU發(fā)出INTR中斷請(qǐng)求，要求CPU輸出下一個(gè)新的數(shù)據(jù)。,INTE：中斷允許信號(hào)。INTE通過(guò)對(duì)C端口置1/置0的控制字來(lái)設(shè)置的。當(dāng)PC6置1時(shí)，A端口允許中斷；PC2置1，B端口允許中斷。,選通輸出方式的工作過(guò)程是： 1、當(dāng)CPU把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到A或B端口時(shí)，8255A令OBF有效，通知外設(shè)接收數(shù)據(jù)，同時(shí)把數(shù)據(jù)從A或B端口送出。 2、當(dāng)外設(shè)收到數(shù)據(jù)后，發(fā)出ACK通知82

18、55A數(shù)據(jù)已經(jīng)接收，接著8255A使OBF無(wú)效，表示A或B端口中已無(wú)數(shù)據(jù)。 INTR變有效。 3、中斷方式下，當(dāng)INTR有效時(shí)，CPU執(zhí)行中斷程序，送出下一個(gè)數(shù)據(jù)。查詢方式下，當(dāng)CPU發(fā)現(xiàn)OBF無(wú)效時(shí)，送出下一個(gè)數(shù)據(jù)。,圖10.15 8255A方式1輸出時(shí)序,10.2.5 8255A的應(yīng)用舉例 8255A必須先初始化（寫(xiě)入控制字，指定工作方式），然后才能通過(guò)編程讓它工作。 例：通過(guò)8255A把CPU中的數(shù)據(jù)輸出到打印機(jī)上，采用查詢方式傳送數(shù)據(jù)。A端口作為8位數(shù)據(jù)的輸出端口，工作在方式1輸出方式。C端口作為狀態(tài)端口和控制端口使用。,打印機(jī)的主要控制狀態(tài)信號(hào)線： 1、BUSY：高電平表示打印機(jī)處于

19、“忙”狀態(tài)； 2、DATASTB：當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)，通知打印機(jī)要打印的字符正輸出到打印機(jī)中，即通知打印機(jī)要打印的字符到達(dá)； 3、ACK是打印機(jī)對(duì)主機(jī)的應(yīng)答信號(hào)，當(dāng)打印機(jī)接收完字符后發(fā)出這個(gè)信號(hào)。 當(dāng)DATASTB信號(hào)有效時(shí)，如果打印機(jī)空閑（不“忙”）時(shí)，打印機(jī)接收數(shù)據(jù)，接收完后ACK有效。如果BUSY變?yōu)榈碗娖綗o(wú)效，表示數(shù)據(jù)已經(jīng)打印完畢。,通過(guò)查看了解打印機(jī)狀態(tài),(a)其他總線下的查詢方式 (b)8086總線下的查詢方式,單穩(wěn)用來(lái)展寬脈沖，滿足DATASTB的時(shí)間寬度要求。,查詢方式下8255A與打印機(jī)的接線,當(dāng)打印機(jī)處于空閑時(shí)，代表數(shù)據(jù)已經(jīng)接收并完成打印，CPU通過(guò)查看PC4來(lái)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù),

20、當(dāng)打印機(jī)接收了數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)ACK應(yīng)答，OBF變無(wú)效，代表8255A的數(shù)據(jù)已經(jīng)送出，CPU通過(guò)查看PC4來(lái)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù),假設(shè)地址譯碼接線如圖，則8255A的片選地址為： 11111000XXB (3E0H3E3H) A端口：3E0H C端口：3E2H 控制字：3E3H,編寫(xiě)程序輸出數(shù)據(jù)段的500個(gè)字符到打印機(jī)： DATA SEGMENT Buffer DB HELLO 先設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)段，擺放500個(gè)字符 DATA ENDS 500個(gè)字符 代碼段程序： PortA EQU 3E0H ；定義PortA變量等于A端口地址 PortC EQU 3E2H ；定義PortC變量等于C端口地址 PortCtr

21、EQU 3E3H ；定義PortCtr變量等于控制端口地址 MOV AL，0A8H ；10101000B，A端口方式1輸出，PC4輸入 MOV DX，PortCtr ；控制口送DX OUT DX，AL ；輸出控制字，初始化,MOV DI，OFFSET Buffer ；送字符緩沖區(qū)首址 MOV CX，500 ；傳送500個(gè)字符 對(duì)于循環(huán)次數(shù)確定的，可以用LOOP指令 LOOP1：MOV AL，DI ；取字符 MOV DX，PortA ；A端口地址送DX OUT DX，AL ；從A端口輸出一個(gè)字符 MOV DX，PortC ；C端口地址送DX NEXT：IN AL，DX ；從C端口讀入打印機(jī)狀態(tài)

22、TEST AL，10H ；測(cè)試BUSY信號(hào)（PC4） JNZ NEXT ；如果打印機(jī)忙，等待 （JZ NEXT） 如果用OBF接PC4時(shí) INC DI ；緩沖區(qū)首址加1 LOOP LOOP1 ；繼續(xù)輸出下一個(gè)字符,10.3 可編程串行接口電路Intel 8251A,10.3.1 8251A的主要性能和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 825lA是可編程的串行通信接口芯片，它的基本性能如下： (1) 可工作在同步方式、異步方式。 (2) 在同步方式時(shí)，由內(nèi)部自動(dòng)檢測(cè)同步字符或由外部給出同步信號(hào)兩種方法實(shí)現(xiàn)同步。允許同步方式下增加奇/偶校驗(yàn)位進(jìn)行校驗(yàn)。 (3) 在異步方式下，用1位作奇偶校驗(yàn)?？捎密浖x時(shí)鐘速率，能自動(dòng)

23、為每個(gè)被輸出的數(shù)據(jù)增加1個(gè)起始位，設(shè)置1位、1.5位或2位停止位。 (4) 能進(jìn)行出錯(cuò)檢測(cè)。,8251A的內(nèi)部結(jié)構(gòu),2) 讀/寫(xiě)控制邏輯,表10-7 8251A的控制信號(hào)與執(zhí)行的操作之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,1) 數(shù)據(jù)總線緩沖器 數(shù)據(jù)總線緩沖器通過(guò)D7D0和CPU的數(shù)據(jù)總線相連。,3) 發(fā)送緩沖器與發(fā)送控制器 發(fā)送緩沖器包括發(fā)送移位寄存器和數(shù)據(jù)輸出寄存器，發(fā)送移位寄存器通過(guò)TXD管腳將串行數(shù)據(jù)發(fā)送出去。數(shù)據(jù)輸出寄存器寄存來(lái)自CPU的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)送移位寄存器空時(shí)，數(shù)據(jù)輸出寄存器的內(nèi)容送給移位寄存器。 發(fā)送控制電路對(duì)串行數(shù)據(jù)實(shí)行發(fā)送控制。發(fā)送器的另一個(gè)功能是發(fā)送中止符(BREAK) 。,4) 接收緩沖器與接收

24、控制器 接收緩沖器包括接收移位寄存器和數(shù)據(jù)輸入寄存器。串行輸入的數(shù)據(jù)通過(guò)RXD管腳逐位進(jìn)入接收移位寄存器，然后進(jìn)入數(shù)據(jù)輸入寄存器，等待CPU取走。接收控制電路是用來(lái)控制數(shù)據(jù)接收工作。,10.3.2 8251A的外部特性,5) 調(diào)制/解調(diào)器控制邏輯 調(diào)制解調(diào)器控制電路是專(zhuān)為調(diào)制解調(diào)器提供控制信號(hào)用的。,1. 8251A與CPU的接口信號(hào) 1) 雙向的數(shù)據(jù)信號(hào)線D7D0 825lA有8條數(shù)據(jù)線D7D0。數(shù)據(jù)線上傳輸數(shù)據(jù)信息、編程命令字和狀態(tài)信息。 2) CS：片選信號(hào)，低電平時(shí)有效。 RD：讀信號(hào)，讀取數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息。 WR：寫(xiě)信號(hào)，寫(xiě)入數(shù)據(jù)或控制字。 C/D：為控制/數(shù)據(jù)信號(hào)。用來(lái)區(qū)分當(dāng)前讀/寫(xiě)

25、的是數(shù)據(jù)還是控制信息或狀態(tài)信息。 CLK：為主時(shí)鐘信號(hào)，用于芯片內(nèi)部的定時(shí)。 8251A共有三種時(shí)鐘信號(hào)：CLK、 TxC和RxC 。其中發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘由波特率和波特率因子來(lái)決定。,3) 與發(fā)送有關(guān)的聯(lián)絡(luò)信號(hào) TXRDY：發(fā)送器準(zhǔn)備好信號(hào)。表示已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送一個(gè)字符，用于通知CPU可以輸入數(shù)據(jù)。 TxEMPTY：為發(fā)送器空信號(hào)， 控制8251A發(fā)送器發(fā)送字符的速度。對(duì)于同步方式，它的輸入時(shí)鐘頻率應(yīng)等于發(fā)送數(shù)據(jù)的波特率，對(duì)于異步方式，它的頻率應(yīng)等于發(fā)送波特率和波特率因子的乘積。,) 與接收有關(guān)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。 RXRDY：接收器準(zhǔn)備好信號(hào)。表示825lA已從外部設(shè)備收到一個(gè)字符，等待CPU取走。

26、它可以作為中斷請(qǐng)求信號(hào)或查詢聯(lián)絡(luò)信號(hào)與CPU聯(lián)系。,SYNDET/BRKDET：同步檢測(cè)/斷缺檢測(cè)信號(hào)。 同步方式下，此引腳為SYNDET，執(zhí)行同步檢測(cè)功能。 同步檢測(cè)分為內(nèi)同步和外同步兩種方式： 當(dāng)8251A工作在內(nèi)同步方式時(shí)，是在8251A內(nèi)部檢測(cè)同步字符。 SYNDET作為輸出端。如果8251A檢測(cè)到所要求的同步字符時(shí)，SYNDET輸出高電平，表示已達(dá)到同步，接著收到有效數(shù)據(jù)。 當(dāng)8251A工作在外同步方式時(shí)，SYNDET作為輸入端。 外同步是由外部其他機(jī)構(gòu)來(lái)檢測(cè)同步字符，當(dāng)外部檢測(cè)到同步字符以后，從SYNDET端輸入高電平信號(hào)，表示已達(dá)到同步，接收器可以串行接收數(shù)據(jù)。,異步方式下，此引

27、腳為BRKDET，實(shí)現(xiàn)斷缺檢測(cè)功能。 當(dāng)RXC端連續(xù)收到8個(gè)0信號(hào)時(shí)，BRKDET端呈高電平，表示當(dāng)前處于數(shù)據(jù)斷缺狀態(tài)， RXC端沒(méi)有收到數(shù)據(jù)。當(dāng)RXC端收到1信號(hào)時(shí)，BRKDET端變?yōu)榈碗娖健?2. 8251A與外部裝置之間的接口信號(hào) 8251A與外部裝置進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信時(shí)，一般要通過(guò)調(diào)制解調(diào)器連接。 1) 數(shù)據(jù)信號(hào) TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)端。 RXD：接收數(shù)據(jù)信號(hào)端。,2) 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的聯(lián)絡(luò)信號(hào) RTS：請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)。這是8251A向調(diào)制解調(diào)器或外設(shè)發(fā)送的控制信息，表示CPU請(qǐng)求通過(guò)825lA向調(diào)制解調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)。 CTS：發(fā)送允許信號(hào)。這是由調(diào)制解調(diào)器或外設(shè)送給8251A的信號(hào)，是RTS對(duì)的

28、響應(yīng)信號(hào)，只有當(dāng)CTS為低電平時(shí)，825lA才能執(zhí)行發(fā)送操作。,3) 接收數(shù)據(jù)時(shí)的聯(lián)絡(luò)信號(hào) DTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好信號(hào)。表示為接收數(shù)據(jù)做好了準(zhǔn)備，CPU可以通過(guò)8251A從調(diào)制解調(diào)器接收數(shù)據(jù)。 DSR ：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好信號(hào)。這是由調(diào)制解調(diào)器或外設(shè)向8251A送入的、DTR的回答信號(hào)。 DTR可以作為一個(gè)CPU發(fā)出的選通信號(hào)，DSR可以作為外設(shè)的狀態(tài)信號(hào)。,10.3.3 8251A的編程地址 8251A實(shí)際上只有數(shù)據(jù)端口和控制端口兩個(gè)端口地址。數(shù)據(jù)輸入、輸出合用一個(gè)端口；狀態(tài)端口和控制端口也合用一個(gè)端口。用RD和WR區(qū)分是數(shù)據(jù)輸入還是數(shù)據(jù)輸出，是狀態(tài)端口還是控制端口（因?yàn)闋顟B(tài)端口只能讀）。,由于

29、825lA的D7D0通常與數(shù)據(jù)總線的低8位相連，又由于低8位的數(shù)據(jù)線是和內(nèi)存的偶地址相連，因而8251A的數(shù)據(jù)用偶地址傳送正好和內(nèi)存的低8位數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。讀寫(xiě)時(shí)，當(dāng)?shù)刂房偩€的A0=0時(shí)，必定選中偶地址0。但C/D端要求兩種狀態(tài)，C/D0要求選中數(shù)據(jù)輸入/輸出寄存器；C/D1要求選中方式寄存器，同步字符寄存器、控制寄存器和狀態(tài)寄存器。C/D端要求有0和1兩種電平，為滿足這種要求，又要保持A0總是為0，因此將地址線的A0和C/D相連接，片選通過(guò)地址譯碼得到，RD、WR分別與控制總線的IOR和IOW相連。,圖10.21 8251A異步通信方式的連接,圖10.22 8251A同步通信方式的連接,異步方式

30、時(shí)，TXRDY和RXRDY作為中斷申請(qǐng)信號(hào)使用，與外部中斷源連接；同步方式時(shí)，TXRDY和RXRDY與調(diào)制解調(diào)器連接。 8251A初始化編程的流程如圖10.23所示。初始化編程主要是對(duì)8251A的方式寄存器、控制寄存器和狀態(tài)寄存器進(jìn)行編程設(shè)置。,同步方式(一個(gè)同步字符),圖10.23 8251A初始化編程流程圖,同步方式(兩個(gè)同步字符),異步方式,輸入方式選擇字,輸入第一個(gè)同步字符,輸入第一個(gè)同步字符,輸入第二個(gè)同步字符,輸入控制字,注：這里各種輸入都是C/D=1，即同一個(gè)端口,10.3.4 8251A的控制字 1. 方式選擇字（方式寄存器） 方式寄存器用于保存方式選擇字。方式選擇字最低2位全

31、為0時(shí)表示是同步方式，最低2位不全為0時(shí)表示是異步方式： 1) 8251A工作在同步方式下方式選擇字格式,2) 8251A工作在異步方式下方式選擇字格式,圖10.25 8251A異步方式下方式寄存器的格式,2. 控制字（控制寄存器） 寫(xiě)入了方式選擇字后，接著要寫(xiě)入的是命令字，才能啟動(dòng)串行通信。,調(diào)制解調(diào)器控制電路的DTR和RTS的有效電平不是由8251A內(nèi)部產(chǎn)生，而是通過(guò)對(duì)控制字的編程來(lái)設(shè)置，這樣可便于CPU與外設(shè)直接聯(lián)系。,(7) D6(IR)：當(dāng)該位被置1后，使8251A內(nèi)部復(fù)位。當(dāng)對(duì)8251A初始化時(shí)，使用同一個(gè)奇地址，先寫(xiě)入方式選擇字，接著寫(xiě)入同步字符(異步方式時(shí)不寫(xiě)入同步字符)，最后

32、寫(xiě)入的才是控制字，這個(gè)順序不能改變。但是，當(dāng)初始化以后，如果再通過(guò)這個(gè)奇地址寫(xiě)入的字，都將進(jìn)入控制寄存器，因此控制字可以隨時(shí)寫(xiě)入。 如果要內(nèi)部復(fù)位，命令字須為40H，使8251A返回到初始化前的狀態(tài)。當(dāng)然，用外部的復(fù)位RESET，也可使825lA復(fù)位。 (8) D7(EH)：該位只對(duì)同步方式才起作用。當(dāng)D7=l時(shí)表示開(kāi)始搜索同步字符，但同時(shí)要求D2(RXEN)l，D4(ER)1，同步接收工作才開(kāi)始進(jìn)行。,3. 狀態(tài)寄存器 狀態(tài)寄存器只能讀出，不能寫(xiě)入，地址與控制寄存器相同，在8251A初始化后用IN指令來(lái)讀取。,圖10.27 8251A的狀態(tài)寄存器格式,Dl、D2、D6、D7這4位的狀態(tài)與82

33、51A芯片外部同名管腳的狀態(tài)完全相同，反映這些管腳當(dāng)前的狀態(tài)。 PE=1，OE1和FE1只是記錄接收時(shí)的三種錯(cuò)誤，并沒(méi)有終止8251A工作的功能，由CPU通過(guò)IN指令讀取狀態(tài)寄存器來(lái)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。,10.3.5 8251A的編程應(yīng)用舉例 1. 同步方式下的初始化 同步方式下8251A的工作特點(diǎn)是：發(fā)送方和接收方是同一時(shí)鐘源。也就是說(shuō)數(shù)據(jù)和發(fā)送時(shí)鐘(或接收時(shí)鐘)是同步的。,圖10.22 8251A同步通信方式的連接,例：要求2個(gè)同步字符，外同步，奇校驗(yàn)，每個(gè)字符8位，方式選擇字應(yīng)是：01011100B=5CH。工作狀態(tài)要求出錯(cuò)標(biāo)志復(fù)位。啟動(dòng)發(fā)送器和接收器，控制字應(yīng)是10110111BB7H。第一個(gè)同步字符為A5H，第二個(gè)同步字符為E7H(2