微机原理与接口技术课件10串口.ppt
第十讲第十讲 串口与82511主要内容n串行通信的相关概念串行通信的相关概念;n82518251的组成和工作方式的组成和工作方式;n82518251的应用的应用;2串行通信与并行通信并行通信和串行通信3串行通信的基本概念串行通信的基本概念 串行通信：在单根导线上将二进制数一位一串行通信：在单根导线上将二进制数一位一位顺序传输。位顺序传输。每个时间单位仅传送一位信息；每个时间单位仅传送一位信息；每个数据的各位依次传送。每个数据的各位依次传送。优点：优点：传输线的数目少，成本低，传输距离远；传输线的数目少，成本低，传输距离远；可利用电话线进行信息传送。可利用电话线进行信息传送。4串行数据传送方向n单单 工：一条数据通路，数据单向传送；工：一条数据通路，数据单向传送；n半双工：一条数据通路，分时复用半双工：一条数据通路，分时复用n全双工：两条数据通路，数据双向传送；全双工：两条数据通路，数据双向传送；发送器接收器发送器/接收器发送器/接收器发送器/接收器发送器/接收器5传输速率本章首页本章首页本章首页本章首页1.1.波特率：是指在串行通信中，每秒钟传送的二波特率：是指在串行通信中，每秒钟传送的二进制数据的数目，是衡量数据传输速度快慢进制数据的数目，是衡量数据传输速度快慢的重要指标。的重要指标。单位：单位：bit/s bit/s（位（位/秒）；秒）；2.2.常用的标准波特率：常用的标准波特率：110110，300300，1K1K，56K56K6串行通信的数据格式 通信协议：通信双方的一种约定，包括数据格式，通信协议：通信双方的一种约定，包括数据格式，同步方式，传送步骤，纠错方式等内容。同步方式，传送步骤，纠错方式等内容。7同步通信和异步通信同步通信同步通信：通信双方用统一时钟控制通信过程通信双方用统一时钟控制通信过程,信息传输信息传输组成数据包组成数据包(数据帧数据帧)。每帧头尾是控制代码。每帧头尾是控制代码,中间是数据块，中间是数据块，可有数百字节。不同的同步传输协议有不同的数据帧格式。可有数百字节。不同的同步传输协议有不同的数据帧格式。异步通信异步通信:通信双方无统一时钟同步，传送的信息以一个通信双方无统一时钟同步，传送的信息以一个字符数据为单位，开头与结尾均有特别的位码供接收方识字符数据为单位，开头与结尾均有特别的位码供接收方识别，信息格式双方事先约定。别，信息格式双方事先约定。8起止式异步通信数据格式起止式异步通信数据格式11000010111000空闲位起始位数据位0低高校验位停止位应用：早期电传机每个字符总是以起始位开始（每个字符总是以起始位开始（“0”0”），以停止位（），以停止位（“1”1”）结）结束。束。字符之间没有时间间隔要求字符之间没有时间间隔要求字符后一位校验位（可没有）字符后一位校验位（可没有）2.特点：是一个字符一个字符传输特点：是一个字符一个字符传输9 面向字符的同步通信格式面向字符的同步通信格式 1.1.功能：功能：是一次传送若干个字符组成的数据块是一次传送若干个字符组成的数据块(数据帧数据帧)，并且，并且规定了规定了1010个特殊字符作为这个数据块的开头与结束标志以个特殊字符作为这个数据块的开头与结束标志以及整个传输过程的控制信息。及整个传输过程的控制信息。2.2.数据格式（一帧）数据格式（一帧）SYNSYNSOH标题标题STX数据块数据块ETB/ETX块校验块校验103.3.特定字符的定义：特定字符的定义：SYNSYN：同步字符（同步字符（SynchronousSynchronous），表示一帧的开始；），表示一帧的开始；SOHSOH：序起字符（序起字符（Start of HeaderStart of Header），表示标题的开始；），表示标题的开始；标题：标题：包括原地址，目的地址，路由指示等信息；包括原地址，目的地址，路由指示等信息；STXSTX：文始字符（文始字符（Start of TextStart of Text），表示正文开始。），表示正文开始。ETB/ETXETB/ETX：组终组终/文终字符（文终字符（End of TextEnd of Text）ETBETB（End of Transmission BlockEnd of Transmission Block）特点：特点：一次传送是一个数据块，传输效率提高了；一次传送是一个数据块，传输效率提高了；采用了一些传输控制字，增加了通信控制能力和校验能力；采用了一些传输控制字，增加了通信控制能力和校验能力；11 8251A 8251A的基本性能的基本性能8251A8251A是通用同步异步接收是通用同步异步接收/发送器发送器USARTUSART同步传输：每个字符可设为58位，可内同步或外同步，内同步自动插入同步字符；传输速率可达64Kbps。异步传输：每个字符可设为58位，传输速率可达，收发时钟速率可为传输波特率的1、16或64倍，可编程产生1、或2位的停止位，能检测假起始位，自动检测奇偶错、格式错和溢出错。完全双工，具有双缓冲的接收器和发送器。所有输入输出电平与TTL兼容。12 用用8251A8251A组成的串行接口组成的串行接口一、一、8251A8251A的内部逻辑与外部信号的内部逻辑与外部信号n功能：异步起止协议功能：异步起止协议 同步面向字符协议同步面向字符协议n组成组成：接收器、发送器、调制控制、读：接收器、发送器、调制控制、读/写控制、写控制、数据总线缓冲器数据总线缓冲器13数据总线数据总线缓冲器缓冲器读读/写写控制逻辑控制逻辑调制控制调制控制发送缓冲器发送缓冲器发送控制发送控制接收缓冲器接收缓冲器接收控制接收控制TXDTXRDYTXEMPTYTXCRXDRXRDYSYNDET/BDRXCDTRDSRRTSCTSRESETCLKC/DRDWRCS 8251A内部结构内部结构148251A的引脚信号的引脚信号 151.发送器发送器TXRDYTXRDY（Transmitter ReadyTransmitter Ready）：发送器准备好，高电平有效）：发送器准备好，高电平有效TXETXE（Transmitter EmptyTransmitter Empty）：发送器空，状态线，高有效）：发送器空，状态线，高有效TXDTXD：发送数据线：发送数据线TXCTXC：发送器输入时钟：发送器输入时钟2.接收器接收器RXDRXD：接收数据线接收数据线RXRDYRXRDY：接收器准备好接收器准备好SYNDET/BD SYNDET/BD：双功能引脚：双功能引脚TXCTXC：接收器输入时钟接收器输入时钟16 8251的控制字与状态字的控制字与状态字 1.1.工作方式字工作方式字 约定双方的通信方式，数据格式，传送速率约定双方的通信方式，数据格式，传送速率a.a.作用：对作用：对8251A8251A工作方式进行选择，是异步方式还是同步方式工作方式进行选择，是异步方式还是同步方式b.b.格式：格式：S1S0EPPENL1L0B1B0D7D6D5D4D3D2D1D0停止位停止位奇偶校验奇偶校验字符长度字符长度波特因子波特因子（同步）（同步）（异步）（异步）0=内同步内同步 00=不用不用1=外同步外同步 01=1位位0=双同步双同步 10=1.5位位1=单同步单同步 11=2位位0=无校验无校验01=奇校验奇校验11=偶校验偶校验00=5位位01=6位位10=7位位11=8位位00=同步同步01=1 异步异步10=16 11=64 17 例例1 1：异步通信中，若帧数据格式为：字符长度：异步通信中，若帧数据格式为：字符长度8 8位，停止位位，停止位2 2位，奇校验，波特率因数是位，奇校验，波特率因数是1616，则工作字是：，则工作字是：11011110B=DEH11011110B=DEH 例例2 2：同步通信中，若帧数据格式为：字符长度：同步通信中，若帧数据格式为：字符长度8 8位，双同步位，双同步字符，内同步方式，奇校验，则工作字是：字符，内同步方式，奇校验，则工作字是：00011100B=1CH00011100B=1CH。2.2.工作命令字工作命令字a.a.作用：是确定作用：是确定8251A8251A的实际操作，迫使的实际操作，迫使8251A8251A进行某种操作或进行某种操作或工作状态，以便接收或发送数据。工作状态，以便接收或发送数据。8251的控制字与状态字的控制字与状态字18b.b.格式：格式：EHIRRTSERSBRKRXEDIRTXEND7D6D5D4D3D2D1D0进入搜索方式内部复位发送请求错误标志复位发中止字符接收允许数据终端准备好发送允许D7=1有效D6=1有效D5=1有效D4=1复位ERD3=1,发中止字符（空号）=0，正常操作D2=1,允许接收=0，禁止接收D0=1,允许发送=0，禁止发送D1=1,已准备好=0，正常操作例例3 3：使使82518251内部复位，并且允许接收，内部复位，并且允许接收，又允许发送，则程序段为：又允许发送，则程序段为：1901000000B 01000000B ；置；置D6=1D6=1，使内部复位，使内部复位00000101B 00000101B ；置；置D0=1D0=1，D2=1D2=1，允许接收和发送，允许接收和发送 3.3.状态字状态字a.a.作用：作用：8251A8251A执行命令进行数据传送后的状态字存放在状态寄执行命令进行数据传送后的状态字存放在状态寄存器中，存器中，CPUCPU通过读出状态字进行分析和判断，以决定下一步的通过读出状态字进行分析和判断，以决定下一步的操作。操作。b.b.格式：格式：DSRSYNDETTEOEPETXERXRDY TXRDYD7D6D5D4D3D2D1D0数传机数传机就绪就绪同步同步检出检出格格式式错错溢溢出出错错奇奇偶偶错错发送器发送器空空接收接收准备好准备好发送发送准备好准备好 8251的控制字与状态字的控制字与状态字20 8251A的方式字和命令的使用（1 1）方式字：）方式字：约定双方通信的方式，数据格式，传送速率等参数。约定双方通信的方式，数据格式，传送速率等参数。命令字：规定是发送数据，还是接收数据。命令字：规定是发送数据，还是接收数据。状态字：何时发状态字：何时发/收、取决于状态字。收、取决于状态字。21 8251A8251A的初始化编程的初始化编程 n异步方式下的初始化异步方式下的初始化 8251A8251A的初始化总是从设置方式指令开始，命令指令不能放的初始化总是从设置方式指令开始，命令指令不能放在方式指令之前。而方式指令必须紧跟在复位之后。如果在在方式指令之前。而方式指令必须紧跟在复位之后。如果在使用过程中改变使用过程中改变8251A8251A的工作方式，也必须先用命令指令的的工作方式，也必须先用命令指令的D6D6l l使使825lA825lA复位。复位。n同步方式下的初始化同步方式下的初始化 初始化的流程是：程序往此端口输出的依次为方式字、同步初始化的流程是：程序往此端口输出的依次为方式字、同步字符和控制字。字符和控制字。22发送方程序发送方程序1 1：Outportb(0 x3f9,00);Outportb(0 x3f9,00);/8251/8251空操作空操作Outportb(0 x3f9,0 x40);Outportb(0 x3f9,0 x40);/8251 /8251软件复位软件复位Outportb(0 x3f9,0 xcf);/8251Outportb(0 x3f9,0 xcf);/8251方式字方式字Outportb(0 x3f9,0 x37);/Outportb(0 x3f9,0 x37);/工作命令字工作命令字:置位置位RTSERRxEDTRTxENRTSERRxEDTRTxEN23发送方程序发送方程序2 2：While(id=data_num)While(id=data_num)dodostatus=inportb(0 x3f9);/status=inportb(0 x3f9);/读状态字读状态字status=status&0 x01;/status=status&0 x01;/发送准备好？发送准备好？while(status=0);while(status=0);outportb(0 x3f8,DATAid);outportb(0 x3f8,DATAid);id+;id+;24
