第九章 可编程串行异步通信接口芯片8250

第九章可编程串行异步通信接口芯片82509.1串行通讯概述9.28250简介9.38250应用举例一、串并行通讯9.1串行通讯概述串行通信是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。其特点是：节省传输线，这是显而易见的。尤其是在远程通信时，此特点尤为重要。这也是串行通信的主要优点。数据传送效率低。与并行通信比，这也这是显而易见的。这也是串行通信的主要缺点。如果一组数据的各数据位在多条线上同时被传输，这种传输方式称为并行通信。并行通信时数据的各个位同时传送，可以字或字节为单位并行进行。其特点是：各数据位同时传输，传输速度快、效率高，多用在实时、快速的场合。并行传输的数据宽度可以是1-128位，甚至更宽，但是有多少数据位就需要多少根数据线，因此传输的成本较高。并行数据传输只适用于近距离的通信，通常传输距离小于30米。串行通信优点:便于长距离传送缺点:传送速度较慢计算机与外界信息交换称为通信。通信的基本方式可分为并行通信和串行通信：并行通信是数据的各位同时发送或同时接收；串行通信是数据的各位依次逐位发送或接收。并行通信优点:传送速度快缺点:不便长距离传送异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单、灵活，适用于数据的随机发送/接收，但因每个字节都要建立一次同步，即每个字符都要额外附加两位，所以工作速度较低，在单片机中主要采用异步通信方式。二、异步通信和同步通信串行通信按同步方式可分为异步通信和同步通信。1、异步通信异步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。异步通信数据传送按帧传输，一帧数据包含起始位、数据位、校验位和停止位。帧格式，一个字符由四部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。停止位（1）停止位用来表征字符的结束。停止位可以是1位、1.5位或2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕同步通信传输速度较快，但要求有准确的时钟来实现收发双方的严格同步，对硬件要求较高，适用于成批数据传送。2、同步通信同步通信依靠同步字符保持通信同步。同步通信是由1～2个同步字符和多字节数据位组成，同步字符作为起始位以触发同步时钟开始发送或接收数据；多字节数据之间不允许有空隙，每位占用的时间相等；空闲位需发送同步字符。波特率的倒数即为每位传输所需的时间。相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率，否则无法成功地完成串行数据通信。三、串行通信波特率波特率bps(bitpersecond)定义:每秒传输数据的位数，即：1波特=1位/秒（1bps）四、串行通信的制式串行通信按照数据传送方向可分为三种制式：单工制式是指甲乙双方通信时只能单向传送数据，发送方和接收方固定。1、单工制式（Simplex）半双工制式是指通信双方都具有发送器和接收器，既可发送也可接收，但不能同时接收和发送，发送时不能接收，接收时不能发送。2、半双工制式（HalfDuplex）全双工制式是指通信双方均设有发送器和接收器，并且信道划分为发送信道和接收信道，因此全双工制式可实现甲乙双方同时发送和接收数据，发送时能接收，接收时也能发送。3、全双工制式（FullDuplex）六、调制解调器计算机内的信息是由“0”和“1”组成数字信号，而在电话线上传递的却只能是模拟电信号。于是，当两台计算机要通过电话线进行数据传输时，就需要一个设备负责数模的转换。这个数模转换器就是Modem。计算机在发送数据时，先由Modem把数字信号转换为相应的模拟信号，这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程称为“解调”。正是通过间这样一个“调制”与“解调”的数模转换过程，从而实现了两台计算机远程通讯。9.28250简介一、PC中的UARTUART:UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置，UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上。1.INS82502.PC16450/PC16550带16字节的发送缓冲器和14字节的接收缓冲器FIFO我的电脑中串口配置二、UART的简单应用1.连线：RS232C接口标准，3线或7线连接方式2.编程：1）自己编写初始化及接收发送程序2）调用BIOS编程：INT14H3）调用DOS编程：INT21H，调用号03和044）DOS下按照文件编程，文件名就是COM1:或COM2:5）WINDOWS下VB编程，用MSCOMM控件编程6）WINDOWS下VC编程，用类、控件，或者按文件编程。7）用开发包编程：有很多，可以从网上下载。三、8250的管脚与结构1.管脚1D0D1D2D3RCLKSINSOUTDOSTRDOSTR4021VCCRIRLSDDSRCTSMROUT1DTROUTINTRNCA0ADS302535CS0CS1CS2BAUDOUTXTAL1GNDCSOUT234567891011121314151617181920D4D5D6D7XTAL2222324262728293132333436373839A1A2DDISDISTRDISTRRTS管脚信号说明数据总线缓冲器：D0～D7：双向数据线选择与控制逻辑：CS0、CS1、CS2-：输入片选信号A0、A1、A2：8250内部寄存器选择信号MR：主复位输入信号，高电平有效ADS-：地址选通信号=AENDISTR、DISTR-：数据输入选通信号DOSTR、DOSTR-：数据输出选通信号DDIS：驱动器禁止信号，在CPU从8250读取数据时为低电平，其他时间为高电平禁止外部收发器对系统总线的驱动CSOUT：片选输出信号XTAL1、XTAL2：外部时钟端中断控制逻辑：INTR：中断请求输出信号MODEM控制逻辑：CTS-：清除发送信号RTS-：请求发送信号DTR-：数据终端准备好信号DSR-：数据装置准备好信号RLSD-：接收线路信号检测信号RI-：振铃指示信号OUT1-：由用户编程指定的输出端OUT2-：与OUT1一样，可以由用户编程指定（PC用）发送移位寄存器SOUT：串行输出信号接收移位寄存器SIN：串行输入信号RCLK：接收时钟信号波特率发生器BAUDOUT：波特率输出2.内部结构数据接收寄存器数据发送寄存器接收移位寄存器发送移位寄存器线路控制寄存器线路状态寄存器除数寄存器高位除数寄存器低位波特率发生器MODE控制寄存器MODE状态寄存器中断允许寄存器中断识别寄存器控制逻辑控制逻辑数据总线缓冲器读写控制逻辑内部数据总线D0~D7CS0CS1CS2A2A1A0ADSDISTRDISTRDOSTRDOSTRDDISMROOOSOUTSINXTAL2XTAL1BAUDOUTRTSCTSDTRDSRRLSDRIOUT1OUT2INTRPTRCLK发送器控制逻辑接收器控制逻辑3.连接PC/XT异步通信适配器电路四、寄存器与BPS1.地址分配及其复用3根地址信号线：A2A1A08个地址，7个可用，10个可编程物理端口，复用。2.10个寄存器及其每位的作用(1)通信控制寄存器该控制字主要决定在串行通信时所使用的数据格式，例如数据位数、奇偶校验及停止位的多少。同时，特别注意该控制字的D7。当我们需要读写除数锁存器时，必须先将该寄存器的D7置1。而在读写其他寄存器时，又要使其为0。(2)通信状态寄存器通信状态寄存器的作用在于通过其状态说明在通信过程中8250接收和发送数据的情况。(3)发送数据寄存器这是一个8位的寄存器，发送数据时，处理器将数据写入寄存器。只要发送移位寄存器空，该发送数据寄存器的数据便会由8250硬件自动并行送到移位寄存器中，以便串行移出。(4)接收数据寄存器是一个8位的寄存器，当8250接收到一个完整的字符时，会将该字符由接收移位寄存器传送到接收数据寄存器。处理器可直接由此寄存器读取数据。(5)除数锁存器（波特率因子寄存器）该锁存器为16位，外部时钟被除数锁存器中的除数相除，可以获得所得的波特率。如果外部时钟频率f已知，而8250所要求的波特率F也已规定。那么，就可以由下式求出除数锁存器应锁存的除数：波特率因子=1.8432Mhz/（1200*16）=96例如，当输入时钟频率为1.8432MHZ时，若要求使用1200波特来传送数据，这时可算出锁存于除数锁存器的除数应为96。在8250工作前首先要将除数写到除数锁存器中，以便产生所希望的波特率。为了写入除数，首先在通信控制寄存器中将D7置为1，而后就可以将16位除数先低8位，后高8位写入除数锁存器中。（6）中断允许寄存器中断允许寄存器只用D0～D3这四位，每位的0或1编码分别允许或禁止8250的四种中断源提出中断。在中断允许字中，接收线路状态包括越限错、奇偶错、结构错、间断等中断源引起的中断。而MODEM状态引起的中断见下面对MODEM状态寄存器的解释。（7）中断标志寄存器中断标志寄存器为8位，高五位为0，只用低三位来实现8250的中断标志。8250有四个中断源，在8250内不按排优先级的顺序为：最高优先极为接收器线路状态中断，包括越限、奇偶错、结构错、间断等。读通信状态寄存器可使此中断复位。下一优先级是接收寄存器满中断。读接收寄存器可复位此中断。再下一优先级为发送数据寄存器空中断。写发送数据寄存器克使这一中断复位。最高优先级为MODEM状态中断，包括发送结束、数传机准备好、振铃指示、接收线路信号检测等为MODEM状态中断源。读MODEM状态寄存器可复位该中断。（8）MODEM控制寄存器这是一个8位的寄存器，用以控制MODEM或其他数字设备。（9）MODEM状态寄存器MODEM状态寄存器提供了与8250相连接的MODEM或其他外设加到8250上的控制线的信号状态以及这些控制线的状态变化。当由MODEM来的控制线变化时，MODEM状态寄存器的低4位被相应的置1。再读此寄存器时，使这4位同时清零。3.波特率因子波特率因子（BRD）是16位数，它与8250的数据传输速率（波特率）有关。当使用8250的内部时钟频率为1.8432MHz时，则波特率因子BRD与波特率Baud之间的关系如下式所示：BRD=时钟频率/（16×Baud）。例如，若要计算波特率为1200b/s的波特率除数，则有：BDR=1843200/（16×1200）=0060H=96。端口地址初始化顺序1、通信线路控制器(011BPC机地址3FBH）D0D1D2D3D4D5D6D700：5位01：6位10：7位11：8位字符长停止位0：1个停止位1：1.5个停止位(字符长5位)2个停止位(字符长6~8位)0:无校验位1:有校验位校验类型0:奇校验,1:偶校验固定奇偶位,既当D4,D3=11时(偶校验),D5=0当D4,D3=01时(奇校验),D5=10表示正常收发D7=0寻址TBR、RBRIERD7=1寻址DLL、DHL选择异步通信格式D0D1D2D3D4D5D6D72、通信状态寄存器LSR（1013FDH）DROEPEFEBITHRETSRE01：接收数据就绪1：溢出错1：奇偶较验错1：幀错误1：正在传输中止符1：发送缓冲器空发送移位寄存器空3、分频次数锁存器DLH和DLL（3F9H，3F8H）1.8432MHZ基准时钟，进行1~65535次分频后由BAUDOUT引脚输出的频率为16×b/s的时钟。8250初始化时，必须将16位的分频次数分两次写入高低两个8位分频次数锁存器DLH和DLL分频次数=1843200HZ/16×波特率（基准时钟）D0D1D2D3D4D5D6D7DTRRTSOUT1OUT2LOOP0004、调制解调控制寄存器MCR（100B3FCH）其中D0~D3位对应8250的四个引脚，当该位为1时，相应的引脚输出有效的低电平。当D4=1时，8250工作循环回送状态。（此时8250发送的数据被自身接收。用于自检）D