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微机系统串行通信微机系统串行通信第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信一、串行通信基础一、串行通信基础F串行通信的概念串行通信的概念所谓串行通讯是指外设和计算机间使用一根数据信号所谓串行通讯是指外设和计算机间使用一根数据信号线一位一位地传输数据，每一位数据都占据一个固定线一位一位地传输数据，每一位数据都占据一个固定的时间长度。的时间长度。“串行串行”是指外设与接口电路之间的信息传送方式，是指外设与接口电路之间的信息传送方式，CPU与接口之间仍按并行方式工作。与接口之间仍按并行方式工作。2第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F串行通信的类型串行通信的类型串行通讯可以分为两种类型：串行通讯可以分为两种类型：同步通讯同步通讯、异步通讯异步通讯异步通讯异步通讯一个字符一个字符地传输，每个字符一位一位地传一个字符一个字符地传输，每个字符一位一位地传输，传输一个字符时，以输，传输一个字符时，以起始位起始位开始，然后传输字开始，然后传输字符本身的各位，接着传输符本身的各位，接着传输校验位校验位，最后以，最后以停止位停止位结结束该字符的传输。束该字符的传输。一次传输的起始位、字符各位、校验位、停止位构一次传输的起始位、字符各位、校验位、停止位构成一组完整的信息，称为成一组完整的信息，称为帧（帧（Frame）帧与帧之间可有任意个帧与帧之间可有任意个空闲位空闲位9第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信异步通讯的信息格式异步通讯的信息格式起始位起始位逻辑逻辑01位位数据位数据位 逻辑逻辑0或或15位、位、6位、位、7位、位、8位位校验位校验位逻辑逻辑0或或11位或无位或无停止位停止位逻辑逻辑11位、位、1.5位或位或2位位空闲位空闲位逻辑逻辑1任意数量任意数量 F串行通信的类型串行通信的类型异步通讯异步通讯10第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信例：传送例：传送8位数据位数据45H（0100,0101B），奇校验，），奇校验，1个停止位，则信号线上的波形为个停止位，则信号线上的波形为F串行通信的类型串行通信的类型异步通讯异步通讯11第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信同步通讯同步通讯靠同步字符完成收发双方同步靠同步字符完成收发双方同步多个字符成组传送，在每组信息的开始，加上同步多个字符成组传送，在每组信息的开始，加上同步字符，字符组和同步字符以及需要的其他字符构成字符，字符组和同步字符以及需要的其他字符构成一个信息帧一个信息帧同步字符同步字符 字符字符1 字符字符2 字符字符n 校验字符校验字符数据块数据块F串行通信的类型串行通信的类型12第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F串行通信的接口标准串行通信的接口标准在串行通信中，在串行通信中，DTE和和DCE之间的连接要符合接口标准之间的连接要符合接口标准计算机通信中使用最普遍的是计算机通信中使用最普遍的是RS-232C标准标准PC机上的机上的COM1、COM2接口，就是接口，就是RS-232C接口，使接口，使用用9针和针和25针连接器针连接器13第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F串行通信的接口标准串行通信的接口标准TxD发送数据（发送数据（DTEDCE）RxD接收数据（接收数据（DCEDTE）SG信号地信号地DSRDCE就绪（就绪（DCEDTE）DTRDTE就绪（就绪（DTEDCE）RTS请求发送（请求发送（DTEDCE）CTS清除发送（清除发送（DCEDTE）DCE允许允许DTE发送发送,该信该信 号是对号是对RTS信号的回答。信号的回答。DCD数据载波检出（数据载波检出（DCEDTE）当本地当本地DCE收到对方的收到对方的DCE设备送来的载波信号时，使设备送来的载波信号时，使DCD有效，通知有效，通知DTE准备接收，并且由准备接收，并且由DCE将接收到的将接收到的载波信号解调为数字信号，经载波信号解调为数字信号，经RxD线送给线送给DTE。RI振铃信号（振铃信号（DCEDTE）当当DCE收到交换机送来的振铃呼叫信号时，使该信号有收到交换机送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效，通知效，通知DTE已被呼叫。已被呼叫。14第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F串行通信的接口标准串行通信的接口标准RS-232-C采用负逻辑，且信号电平与采用负逻辑，且信号电平与TTL不兼容不兼容串行接口芯片串行接口芯片8250、8251均使用均使用TTL电平，应使用电平，应使用电平转换电路与电平转换电路与RS-232C连接器连接。连接器连接。MC1488：TTL电平电平RS232电平电平（用于发送（用于发送方）方）MC1489：TTL电平电平RS232电平电平（用于接收（用于接收方）方）15第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F串行通信的接口标准串行通信的接口标准采用采用Modem(DCE)和电话网通信时的信号连接和电话网通信时的信号连接16第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F串行通信的接口标准串行通信的接口标准采用专用线通讯时的信号连接采用专用线通讯时的信号连接17第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F串行通信的接口标准串行通信的接口标准无无Modem的标准连接的标准连接18第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F串行通信的接口标准串行通信的接口标准无无Modem 的最简连接的最简连接19第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F典型的串行接口的结构典型的串行接口的结构由于由于CPU与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有“接收移接收移位寄存器位寄存器”（串（串并）和并）和“发送移位寄存器发送移位寄存器”（并（并串）。串）。20第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信二、可编程串行异步通信接口芯片二、可编程串行异步通信接口芯片8250F8250的内部结构与引脚功能的内部结构与引脚功能21第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信二、可编程串行异步通信接口芯片二、可编程串行异步通信接口芯片82508250INTRPT8259OUT2#IR4CPUINTINTR8250中断请求信号与中断请求信号与CPU的连接的连接F8250的内部结构与引脚功能的内部结构与引脚功能22第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8250的内部寄存器的内部寄存器8250内部有内部有10个可寻址的寄存器，分为数据、控制、状态三组个可寻址的寄存器，分为数据、控制、状态三组8250有有7个端口地址：个端口地址：主串口主串口(COM1)地址：地址：3F8H3FEH辅串口辅串口(COM2)地址：地址：2F8H2FEH发送保持寄存器（发送保持寄存器（3F8H/2F8H）:保存待发送的并行数据保存待发送的并行数据接收缓冲寄存器（接收缓冲寄存器（3F8H/2F8H）:保存接收到的一个字符保存接收到的一个字符23第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8250的内部寄存器的内部寄存器通信线状态寄存器（通信线状态寄存器（3FDH/2FDH）该寄存器提供数据传输的状态信息，各位含义如下：该寄存器提供数据传输的状态信息，各位含义如下：D0位：接收数据准备好位：接收数据准备好接收缓冲器满）标志位。接收缓冲器满）标志位。D0=1，表示接，表示接收器已接收到一帧完整的数据，并以转换成并行数据，存入接收收器已接收到一帧完整的数据，并以转换成并行数据，存入接收缓冲寄存器。缓冲寄存器。D1位：溢出错标志位。位：溢出错标志位。D1=1，表示接收缓冲器中的字符未取走。，表示接收缓冲器中的字符未取走。8250又接收到新输入的数据，造成前一数据被破坏。又接收到新输入的数据，造成前一数据被破坏。D2位：奇偶错标志位。位：奇偶错标志位。D2=1，表示接收到的数据有奇偶错。，表示接收到的数据有奇偶错。D3位：帧错（接收格式错）标志位。位：帧错（接收格式错）标志位。D3=1，表示接收的数据没，表示接收的数据没有正确的停止位。有正确的停止位。D4位：线路间断标志位。位：线路间断标志位。D4=1，表示收到长时间，表示收到长时间“0”信号（即终信号（即终止信号）。止信号）。24第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8250的内部寄存器的内部寄存器D5位：发送保持寄存器空闲标志位。位：发送保持寄存器空闲标志位。D5=1，表示数据已从发送，表示数据已从发送保持寄存器转移到发送移位寄存器，发送保持寄存器空闲，保持寄存器转移到发送移位寄存器，发送保持寄存器空闲，CPU可以写入新数据。当新数据送入发送保持寄存器后，可以写入新数据。当新数据送入发送保持寄存器后，D5置置0。D6位：发送移位寄存器空闲标志位。位：发送移位寄存器空闲标志位。D6=1，表示一帧数据已发，表示一帧数据已发送完毕。当下一个数据由发送保持寄存器移入发送移位寄存器时，送完毕。当下一个数据由发送保持寄存器移入发送移位寄存器时，该位被置该位被置0。D7位：恒为位：恒为0。25第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信中断允许寄存器（中断允许寄存器（3F9H/2F9H）F8250的内部寄存器的内部寄存器中断识别寄存器（中断识别寄存器（3FAH/2FAH）D00：有中断待处理；有中断待处理；1：无中断待处理：无中断待处理D2D1 11：接收数据错；：接收数据错；10：接收缓冲器满：接收缓冲器满 01：发送保持器空；：发送保持器空；00：MODEM状态改变状态改变26第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信MODEM控制寄存器（控制寄存器（3FCH/2FCH）控制与控制与MODEM的接口信号的接口信号F8250的内部寄存器的内部寄存器27第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信除数寄存器（高除数寄存器（高8位位3F9H/2F9H，低，低8位位3F8H/2F8H）8250使用使用1.8432MHz的基准时钟输入信号，通过内部分频产生的基准时钟输入信号，通过内部分频产生发送时钟频率和接收时钟频率。发送时钟频率和接收时钟频率。波特率因子固定为波特率因子固定为16，所以，所以16*波特率波特率=1843200/分频系数分频系数分频系数即为除数分频系数即为除数除数除数=1843200/(16*波特率波特率)除数要由程序员分两次写入除数寄存器的高除数要由程序员分两次写入除数寄存器的高8位和低位和低8位位F8250的内部寄存器的内部寄存器28第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8250的内部寄存器的内部寄存器通信线控制寄存器（通信线控制寄存器（3FBH/2FBH）:用于指定异步串行通信的数据格式用于指定异步串行通信的数据格式29第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信MODEM状态寄存器（状态寄存器（3FEH/2FEH）提供与提供与DCE之间联络信号的状态信息之间联络信号的状态信息F8250的内部寄存器的内部寄存器30第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信9.3 串行端口的中断服务功能9.3.1AH=00子功能子功能9.3.2AH=01/02子服务功能子服务功能9.3.3AH=03子服务功能子服务功能9.3.4AH=04/05子服务功能子服务功能返回本章首页返回本章首页31第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信9.3.1 AH=00子功能表7.10 AH=00的参数设置返回本节返回本节32第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信9.3.2 AH=01/02子服务功能表7.11 AH=01/02子服务功能返回本节返回本节33第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信9.3.3 AH=03子服务功能 表表7.12列出了列出了AH=03子服务功能，该功能专子服务功能，该功能专门用于读通信进程中的状态。在门用于读通信进程中的状态。在AH中返回线路状中返回线路状态，在态，在AL中返回中返回MODEM状态。状态。表7.12 AH=03子服务功能返回本节返回本节34第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信9.3.4 AH=04/05子服务功能表7.13 AH=04/05的扩展子服务功能返回本节返回本节35第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8250通信编程通信编程1.初始化编程初始化编程 包括设置波特率、串行通信数据格式、工作方式包括设置波特率、串行通信数据格式、工作方式设波特率为设波特率为9600，则除数为，则除数为1843200/(9600*16)=12=000CHMOV DX,3FBHMOV AL,80H;访问除数寄存器访问除数寄存器 OUT DX,ALMOV DX,3F8hMOV AX,000CHOUT DX,AL;除数的低除数的低8位写入位写入3F8HINC DXMOV AL,AHOUT DX,AL;除数的高除数的高8位写入位写入3F9H36第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8250通信编程通信编程1.初始化编程初始化编程数据格式为数据格式为8位数据位，位数据位，1位停止位，奇校验位停止位，奇校验MOV AL,0BH;00001011MOV DX,3FBHOUT DX,AL8250的工作方式由的工作方式由MODEM控制寄存器设置控制寄存器设置设置自环工作方式设置自环工作方式MOV AL,13HMOV DX,3FChOUT DX,AL37第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8250通信编程通信编程2.查询方式通信编程查询方式通信编程读线路状态寄存器读线路状态寄存器3FDH查相应状态位（查相应状态位（D0和和D5位）位）发送程序：发送程序：MOV DX,3FDHIN AL,DXTEST AL,20H;D5位是否为位是否为1JZ TRMOV AL,SI;从从SI取出取出MOV DX,3F8H;发送数据发送数据OUT DX,ALTR:接收程序：接收程序：MOV DX,3FDHIN AL,DXTEST AL,1;D0位是否为位是否为1JZ REMOV DX,3F8HIN AL,DXMOV DI,AL;读入数据存入读入数据存入DI中中RE:38第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8250通信编程通信编程3.中断方式通信编程中断方式通信编程设置中断向量：对设置中断向量：对IRQ4，中断类型号为中断类型号为0CH设置中断允许寄存器设置中断允许寄存器例如，允许发送与接收中断请求例如，允许发送与接收中断请求MOV AL,3MOV DX,3F9HOUT DX,AL中断服务程序中断服务程序需读取中断识别寄存器的内容以判断到底是哪一中断，并转需读取中断识别寄存器的内容以判断到底是哪一中断，并转相应的处理程序相应的处理程序MOV DX,3FAHIN AL,DXAND AL,7CMP AL,4JZ ReCMP AL,2JZ Tr 39第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信三、可编程串行通信接口三、可编程串行通信接口8251通过编程，可以实现异步通讯协议或面向字符的同通过编程，可以实现异步通讯协议或面向字符的同步通讯协议，波特率：同步方式下：步通讯协议，波特率：同步方式下：0-64Kbps；异；异步方式下：步方式下：0-19.2Kbps。同步方式下，每字符为同步方式下，每字符为5，6，7，8位，能自动检测位，能自动检测同步字符，自动添加奇偶校验。同步字符，自动添加奇偶校验。异步方式下，每字符可为异步方式下，每字符可为5，6，7，8位，自动增加位，自动增加起始位、停止位和校验位。起始位、停止位和校验位。40第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8251的结构的结构模式寄存器模式寄存器决定工作于同步决定工作于同步或异步模式以及或异步模式以及接收和发送的字接收和发送的字符格式符格式同步字符寄存器同步字符寄存器存放同步模式下存放同步模式下的同步字符的同步字符41第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8251的引脚信号的引脚信号C/D#:该信号一般连至地址线该信号一般连至地址线A0，用于选择控制端口，用于选择控制端口/数据端口。数据输入输出寄存器合用一个端口，控数据端口。数据输入输出寄存器合用一个端口，控制寄存器与状态寄存器合用一个端口。制寄存器与状态寄存器合用一个端口。TxE：通知通知CPU发送移位寄存器空。此时，在状态寄发送移位寄存器空。此时，在状态寄存器的存器的TxE位置位置1。CPU可以查询可以查询TxE信号或状态寄存信号或状态寄存器的器的TxE位位TxRDY:告诉告诉CPU，8251已准备好发送，已准备好发送，CPU可以为可以为其提供需要发送的字符。其提供需要发送的字符。CPU可以查询该信号，或可以查询该信号，或把该信号作为中断请求信号。把该信号作为中断请求信号。RxRDY:通知通知CPU，8251已从外部设备收到一个字符，已从外部设备收到一个字符，等待等待CPU读取。读取。CPU可以查询该信号，或把该信号作可以查询该信号，或把该信号作为中断请求信号。为中断请求信号。42第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信SYNDET:同步检测信号，只用于同步方式同步检测信号，只用于同步方式TXC、RXC:8251没有内置的波特率发生器，必须由外部产生建没有内置的波特率发生器，必须由外部产生建立波特率的时钟信号，立波特率的时钟信号，TXC、RXC通常与通常与8253连接连接F8251的引脚信号的引脚信号43第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8251的命令字与初始化编程的命令字与初始化编程方式选择命令字的格式方式选择命令字的格式44第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8251的命令字与初始化编程的命令字与初始化编程工作命令字与状态字的格式工作命令字与状态字的格式45第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8251的命令字与初始化编程的命令字与初始化编程流程流程46第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8251与与CPU的数据交换的数据交换查询方式查询方式/中断方式中断方式采用查询方式，在数据交换前应读取状态寄存器。采用查询方式，在数据交换前应读取状态寄存器。状态寄存器状态寄存器D0=1，CPU可以向可以向8251数据端口写入数据端口写入数据，完成串行数据的发送数据，完成串行数据的发送状态寄存器状态寄存器D1=1，CPU可以从可以从8251数据端口读出数据端口读出数据，完成一帧数据的接收数据，完成一帧数据的接收47第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8251与与CPU的数据交换的数据交换中断方式中断方式8251没有单独的中断请求引脚：没有单独的中断请求引脚：TXRDY引脚可以作为发送中断请求引脚可以作为发送中断请求RXRDY引脚可以作为接收中断请求引脚可以作为接收中断请求收发均采用中断方式时，收发均采用中断方式时，TXRDY、RXRDY可以通过可以通过或门与系统总线的中断请求线连接。在或门与系统总线的中断请求线连接。在CPU响应中断转响应中断转到到ISP中时，再对状态寄存器进行查询，以区分是发送中中时，再对状态寄存器进行查询，以区分是发送中断还是接收中断断还是接收中断48第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信F8251编程示例编程示例例例：编写：编写8251异步模式下的接收和发送程序，完成异步模式下的接收和发送程序，完成256个字符的发送和接收，设端口地址：个字符的发送和接收，设端口地址：208H，209H，波特率因子，波特率因子16，1起始位，起始位，1停止位，无奇偶校验，停止位，无奇偶校验，每字符每字符8位。位。49第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信MOV DX,209HMOV AL,40H；复位命令。；复位命令。OUT DX，ALMOV AL，01001110B；方式选择命令字；方式选择命令字MOV DX，ALMOV AL，0011，0111B；工作命令字（控制字）；工作命令字（控制字）OUT DX，ALMOV CX，256；发送；发送256字节字节NEXT：MOV DX,209HIN AL，DX；状态字；状态字AND AL，01H；TXRDY？JZ NEXTMOV AL，CLMOV DX，208HOUT DX，AL；发送；发送LOOP NEXT发送程序发送程序50第第9 9章章 微机系统串行通信微机系统串行通信接收程序接收程序接收接收256字节，放在字节，放在buf中中Data segmentbuf DB 256 dup(?)Data ends MOV DX,209HMOV AL,40H；复位；复位OUT DX，ALMOV AL，0100,1110B；模式字；模式字OUT DX，ALMOV AL，0011,0111B；控制字；控制字OUT DX，ALMOV CX，256；接收；接收256字节字节MOV SI，0NEXT：MOV DX，209HIN AL，DX；状态字；状态字AND AL，02H；RXRDY？JZ NEXTMOV DX，208HIN AL，DX；接收；接收1字符字符MOV bufSI，ALINC SILOOP NEXT51结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！52