深圳大学微机原理与接口技术PPT第六章

第6章串并行通信和接口技术教学建议，本章重点为•8251A的功能结构；•8251A的工作原理；•8251A约定的初始化流程；•8251A的编程方法；•8255A的结构；•8255A的两类控制字；•8255A的工作方式；•8255A的编程方法。6.1串行接口和串行通信串行数据传送方式波特率和发送/接收时钟串行通信的基本方式串行接口的任务返回控制总线地址总线数据总线CPU接口外设1外设2外设N……RXDTXDCPU串行接口外设i数据总线地址总线控制总线－－－串行通信一根线CPU并行接口外设j数据总线地址总线控制总线并行通信多根线串行：将数据分解成二进制位，用一条信号线，一位一位顺序传送的方式优势：用于通信的线路少，成本低廉1串行数据传送方式①全双工②半双工③单工返回①单工•系统只能在一个方向上传输信息，即只能发送或只能接收。返回②半双工•若使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工（HalfDuplex）制。A站B站发送器发送器接收器接收器图2半双工方式示意图返回③全双工•当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工（FullDuplex）制。发送器发送器接收器接收器B站A站图1全双工方式示意图返回2波特率和发送/接收时钟①波特率②发送/接收时钟返回•并行通信中，传输速度以每秒传输的字节（B/s）表示。在串行通信中，传输速率用波特率来表示。•所谓波特率，是指单位时间内传送二进制数据的位数，单位为位/秒（b/s）。•每秒钟所传输的字符数（字符速率）和波特率是两种概念①波特率②发送/接收时钟–发送端使用的用于决定数据位宽度的时钟称为发送时钟。–接收端使用的用于测定每一位输入数据位宽度的时钟称为接收时钟。–接收/发送时钟频率＝n·波特率•（n＝1，16，32，64）•n称为波特率因子3串行通信的基本方式①异步通信②同步通信返回①异步通信返回采用异步方式通信时，收发双方不用统一的时钟进行定时，异步通信的一个信息帧只含一个字符，是靠起始位和停止位来识别信息帧的，两个字符之间的传输间隔是任意的。①异步通信00/10/10/1…0/10/10/111100/1起始位奇偶校验位（可有可无）5～8位数据位（先送最低位）LSBMSB空闲位停止位（1，11/2或2位）第n个字符（8～12位）第n＋1个字符图6-1异步串行通信格式图6.1标准的异步通信数据格式②同步通信•同步通信方式下，收/发双方采用同一个时钟信号来定时，一个信息帧可含有多个字符，每个信息帧的开始要加上同步字符，在没有信息传输时，必须填上空字符，因为同步传输不允许有间隙。同步传输靠同步字符来识别信息帧。•比较起来，在传输率相同时，同步通信的信息有效率比异步通信方式高，因为同步方式下的非数据信息比例比较小，但同步方式下，在传输数据的同时，必须传输时钟信号。串行通信的传输率例１、异步传输过程：设每个字符对应1个起始位、7个信息位、1个奇偶校验位和1个停止位，如果波特率为1200bps，那么，每秒钟能传输的最大字符数为1200/10＝120个。例2.同步传输：用1200bps的波特率工作，用4个同步字符作为信息帧头部，但不用奇偶校验，那么，传输100个字符所用的时间为7(100+4)/1200＝0.6067s，这就是说，每秒钟能传输的字符数可达到100/0.6067＝165个。可见，在同样的传输率下，同步传输时实际字符传输率要比异步传输时高。4串行接口的任务①进行串－并转换②实现串行数据格式化③可靠性检验④实施接口与通信设备之间的联络控制返回6.1.2串行接口•串行接口部件4个主要寄存器–控制寄存器–状态寄存器–数据输入寄存器–数据输出寄存器6.1.2串行接口•可编程串行接口的典型结构6.2可编程串行接口8251A•6.2.18251A的基本性能•6.2.28251A的基本工作原理•6.2.38251A的对外信号•6.2.48251A的初始化编程•6.2.58251A应用举例返回6.2.18251A的基本性能可以工作在同步或异步方式。在同步方式时，能用5、6、7或8位代表字符能自动检测同步字符允许奇偶校验。在异步方式下能用5、6、7或8位代表字符，用1位作为奇偶校验。能增加1个启动位能增加1个、1.5个或2个停止位。8251A的引脚功能56789101112123428272625242322212019181714131615C/DRDWRCSTxCD4D7D6D5GNDRxDD3D2RxRDYD1D0Vcc(+5V)RxCDTRRTSDSRCTSRESETCLKTxDTxESYNDETTxRDY8251A6.2.28251A的基本工作原理•8251A的功能结构6.2.28251A的基本工作原理•8251A的功能结构8251A由7个模块组成：①接收缓冲器②接收控制电路③发送缓冲器④发送控制电路⑤数据总线缓冲器⑥读写控制逻辑电路⑦调整/解调控制电路8251A的异步方式8251A的同步方式两种同步方式内同步：同步字符找到后，SYNDET引脚输出高电平。外同步：SYNDET引脚输人高电平维持1个接收时钟周期，确认完成外同步。6.2.38251A的对外信号8251A和CPU之间的连接信号8251A与外部设备之间的连接信号1.8251A和CPU之间的连接信号(1)片选信号CS#为低电平时，8251A被选中CS#为高电平时，8251A的数据线处于高阻状态。(2)数据信号D7～D0与系统的数据总线相连，可传送数据、状态和控制信息。(3)读写控制信号RD#为读信号。WR#为写信号。C/D#为控制/数据信号。6.2.38251A的对外信号•C/D#、RD#、WR#的编码和对应的操作(4)收发联络信号TXRDY为发送器准备好信号：当CTS#为低电平且TXEN位为1，且发送缓冲器为空时，TXRDY为高电平。当8251A从CPU得到一个字符后，TXRDY为低电平。TXE发送器空信号RXRDY接收器准备好信号SYNDET同步检测信号：内同步输出；外同步输入6.2.38251A的对外信号•8251A和CPU之间的连接信号–片选信号–数据信号–读/写控制信号–收发联络信号图6.68251A与CPU及外设的连接关系2.8251A与外部设备之间的连接信号(1)收发联络信号DTR#数据终端准备好信号DSR#数据设备准备好信号这两个信号连接接收器，其中DTR#是8251A发送给外设的，可通过控制寄存器对应位设置，DSR#是外设送给8251A的，可反映到状态寄存器的对应位。RTS#请求发送信号CTS#清除请求发送信号这两个信号连接发送器，其中RTS#是8251A发送给外设的，CTS#是外设送给8251A的,它会影响TXRDY。(2)数据信号TXD发送器数据信号端RXD接收器数据信号端(3)其它信号TXC#发送器时钟信号端RXC#接收器时钟信号端CLK内部时钟信号端6.2.48251A的编程1•8251A的初始化–8251A初始化的约定：①复位后，第一次写入的值作为模式字②如为同步模式，则接着同步字符③此后不管是同步模式还是异步模式，奇地址端口写入的值作为控制字，偶地址端口写入的值为数据图6.78251A的初始化流程图6.2.48251A的编程2•模式寄存器的格式图6.88251A模式寄存器的格式(a)异步模式；(b)同步模式6.2.48251A的编程3•控制寄存器的格式6.2.48251A的编程4•状态寄存器的格式6.2.58251A编程举例1•8251A和调制解调器连接的例子图6.118251A和调制解调器的连接(a)异步模式；(b)同步模式•单片机的串口有很大一部分是使用TTL电平标准的（PIC的可以直接连接在电脑串口），它的逻辑1电平是5V，逻辑0电平是0V，而电脑串行口所使用的是RS232C的电平标准，它的逻辑1电平是-3V－-12V，逻辑0电平是+3V－+12V。两者的电平范围相差很远，所以连接时需要用到电平转换电路。6.2.58251A编程举例2•异步模式下的初始化程序举例MOVAL，0FAHOUT42H，ALMOVAL，37HOUT42H，AL6.2.58251A编程举例3•同步模式下的初始化程序举例MOVAL，38HOUT42H，ALMOVAL，16HOUT42H，ALOUT42H，ALMOVAL，97HOUT42H，AL6.2.58251A编程举例4•利用状态字进行编程的举例MOVAL,0FAHOUT42H,ALMOVAL,35HOUT42H,ALMOVDI,0MOVCX,80BEGIN:INAL,42HTESTAL,02HJZBEGININAL,40HMOVDX,OFFSETBUFFERMOV[DX+DI],ALINCDIINAL,42HTESTAL,38HJNZERRORLOOPBEGINJMPEXITERROR:CALLERR_OUTEXIT:…-6.2.68251A的使用实例图6.12用8251A作为CRT接口的实际例子使8251A复位的方法一般采用先送3个00H，再送1个40H的方法。6.2.68251A的使用实例INIT:XORAX，AXMOVCX，0003MOVDX，00DAHOUT1：CALLKKKLOOPOUT1MOVAL，40HCALLKKKMOVAL，4EHCALLKKKMOVAL，27HCALLKKK……KKK：OUTDX，ALPUSHCXMOVCX，0002ABC：LOOPABCPOPCXRET6.2.68251A的使用实例•往CRT输出一个字符的例子CHAROUT：MOVDX，0DAHSTATE：INAL，DXTESTAL，01JZSTATEMOVDX，0D8HPOPAXOUTDX，AL例5，例6•例5串行通信时，在发送程序中，需查状态字的D0位是否置1，即查TxRDY＝1？其程序段为：–L：MOVDX，309H–INAL，DX–ANDAL，01H–JZL•例6串行通信时，在接收程序中，需查状态字的D1位是否置1，即查RxRDY＝1？其程序段为：–L1：MOVDX，309H–INAL，DX–ANDAL，02H–JZL1返回例7•编写一段通过8251A采用查询方式接收数据的程序。将8251A定义为异步传送方式，波特率因子为64，采用偶校验，1位停止位，7位数据位。•设8251A数据口地址为04A0H，控制口地址为04A2H。–MOVDX，04A2H–MOVAL，7BH；写方式控制字–OUTDX，AL–MOVAL，14H；写操作控制字–OUTDX，AL–WAIT：INAL，DX；读入状态字–ANDAL，02H–JZWAIT；检查RxRDY是否为1–MOVDX，04A0H–INAL，DX；输入数据返回例8•编写使8251A发送数据的程序。将8251A定义为异步传送方式，波特率因子为64。采用偶校验，1位停止位，7位数据位。8251A与外设有握手信号，采用查询方式发送数据。•设8251A数据口地址为04A0H，控制口地址为04A2H。–MOVDX，04A2H–MOVAL，7BH；写方式控制字–OUTDX，AL–MOVAL，31H；写操作控制字–OUTDX，AL–WAIT：INAL，DX；读入状态字–ANDAL，01H；检查TxRDY是否为1–JZWAIT–MOVDX，04A0H–MOVAL，36H；输出的数据送AL–OUTDX,，AL–┇返回例9•编写接收数据的初始化程序。要求8251A采用同步传送方式，2个同步字符，内同步，偶校验，7位数据位和同步字符为16H。•设8251A数据口地址为04A0H，控制口地址为04A2H。–MOVDX，04A2H；控制口地址送DX–MOVAL，38H；写方式控制字–MOVDX，AL–MOVAL，16H；同步字符送AL–OUTDX，AL–OUTDX，AL；输入两个同步字符–MOVAL，96H；写操作控制字–OUTDX，AL–┇返回8251A应用举例•例10以两台微机之间进行双机串行通