第08章_串行输入输出接口精选文档.ppt

第08章_串行输入输出接口本讲稿第一页，共九十页8.1概述 一、串行数据一、串行数据 计算机与外部信息交换方式有两种，计算机与外部信息交换方式有两种，一种是并行通信，另一种是串行通信。一种是并行通信，另一种是串行通信。并行通信时，数据各位同时传送。而串并行通信时，数据各位同时传送。而串行通信时，数据和控制信息是一位接一行通信时，数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去。这样，虽然速度会位串行地传送下去。这样，虽然速度会慢一些，但传送距离比并行通信长，硬慢一些，但传送距离比并行通信长，硬件电路也相应简单些。件电路也相应简单些。本讲稿第二页，共九十页1 串行通信的基本特点串行通信与并行通信比较，有以下几个不同的特点：串行通信是在1根传输线上,一位一位地传输信息,并且,在1根线上既传输数据,又传输联络控制信号。数据与联络控制信号混在一起。为了识别在一根线上串行传输的信息流中，哪一部分是联络信号？哪一部分是数据信号？要求串行传输的数据有固定的格式。这个格式有异步数据格式和同步数据格式之分。本讲稿第三页，共九十页1 串行通信的基本特点 串行通信，采用负逻辑和高压电平，对信号的逻辑定义与TTL不兼容，因此，在通信设备与计算机之间需要进行逻辑关系及逻辑电平的转换。串行通信既可用于近距离，又可以用于远距离。而后者需要外加MODEM。串行通信要求双方的速率必须一致，故需进行传输速率控制。串行通信易受干扰，出错难以避免，故需要进行差错控制。本讲稿第四页，共九十页2 串行通信接口电路需要解决的问题n怎样才能知道数据传输的开始和结束？可用数据格式化，如异步帧格式或同步帧格式。n怎样判断所接收数据的正确性？可采用检纠错方法，如奇偶校验或CRC。n如何进行传输速度控制？可采用波特率发生器。本讲稿第五页，共九十页2 串行通信接口电路需要解决的问题n如何进行通信双方的外部连接？可采用串行通信接口标准，如RS232C或RS485。n如何进行信号的电平转换与逻辑转换？可采用电平转换器和正负逻辑转换器。n如何进行数据的串/并转换？可采用串/并转换器，如移位寄存器。n实际上，串行接口设计正是围绕这些问题展开的。并且，从硬件和软件两方面来解决这些问题。本讲稿第六页，共九十页 现在的台式现在的台式PCPC机一般至少有两个机一般至少有两个RSRS232232串行口串行口COM1COM1和和COM2COM2，通常，通常COM1COM1使用的是使用的是9 9针针D D形连接器，形连接器，而而COM2COM2使用的是老式的使用的是老式的DB25DB25针连接器。针连接器。本讲稿第七页，共九十页二、二、串行通信的实现串行通信的实现 1 1 1 1、并行通信和串行通、并行通信和串行通、并行通信和串行通、并行通信和串行通 信的特点：信的特点：信的特点：信的特点：串行通信是逐位传送数据，串行通信是逐位传送数据，串行通信是逐位传送数据，串行通信是逐位传送数据，所以一个多位数据需要多所以一个多位数据需要多所以一个多位数据需要多所以一个多位数据需要多次传送。比如一个次传送。比如一个次传送。比如一个次传送。比如一个8 8 8 8位的字位的字位的字位的字节型数据至少需要节型数据至少需要节型数据至少需要节型数据至少需要8 8 8 8次传送。次传送。次传送。次传送。它有如下特点：它有如下特点：它有如下特点：它有如下特点：uu速度较慢；速度较慢；速度较慢；速度较慢；uu引线少；引线少；引线少；引线少；uu距离长。距离长。距离长。距离长。本讲稿第八页，共九十页2 2、串行通信的硬件条件、串行通信的硬件条件 在硬件上，串行通信系统的核心部件在硬件上，串行通信系统的核心部件是移位寄存器，其中在发端要有一个是移位寄存器，其中在发端要有一个并入串出移位寄存器，在收端要有一并入串出移位寄存器，在收端要有一个串入并出移位寄存器。个串入并出移位寄存器。本讲稿第九页，共九十页001100000000110000000010001D7D0本讲稿第十页，共九十页 3 3、串行通信的同步、串行通信的同步 为了可靠的串行通信，同步信号起到至关重为了可靠的串行通信，同步信号起到至关重要的作用。在理想情况下，同步信号应该在要的作用。在理想情况下，同步信号应该在数据信号线上出现有效数据期间的中心点有数据信号线上出现有效数据期间的中心点有效，因为这时数据线上的数据是最稳定的。效，因为这时数据线上的数据是最稳定的。本讲稿第十一页，共九十页 但在典型的串行通信系统中，但在典型的串行通信系统中，是不存是不存在同步信号线的！在同步信号线的！如何实现串行通信的如何实现串行通信的中数据传送的同步呢？系统从软件和硬中数据传送的同步呢？系统从软件和硬件两方面采取了如下三个措施：件两方面采取了如下三个措施：本讲稿第十二页，共九十页（1 1）设置波特率波特率是指单位时间内传送的位数，设置波特率波特率是指单位时间内传送的位数，单位是比特单位是比特/秒。秒。n波特率（Baud）是每秒传输串行数据的位数。其单位是b/s（位/秒，也可写成bps）。波特率用来衡量串行数据传输速率。虽然波特率可以由通信双方任意定义为每秒多少位，但在串行通信中，是采用标准的波特率系列，如110，150，300，600，1200，2400，4800，9600，19200,115200,38400b/s等。n有时也用“位周期”来表示传输速率，即传输1位数据所需的时间。显然，位周期是波特率的倒数。例如，串行通信的数据传输率为1200b/s,则每一个数据位的传输时间Td为波特率的倒数：n Td=1位/Baud=1b/(1200b/s)=0.833ms 本讲稿第十三页，共九十页（2 2）设置数据的传送格式，一般地串行通信在传）设置数据的传送格式，一般地串行通信在传送数据时，并不是单纯地传送数据位信息。为了送数据时，并不是单纯地传送数据位信息。为了使数据传送可靠，还设定了其他一些辅助位。使数据传送可靠，还设定了其他一些辅助位。本讲稿第十四页，共九十页（3）设置波特率因子设置波特率因子在异步通信方式进行通信时，发送端需要用时钟来决定每在异步通信方式进行通信时，发送端需要用时钟来决定每1 1位对应的时间长度，接收端也需要用一个时钟来测定每位对应的时间长度，接收端也需要用一个时钟来测定每1 1位的位的时间长度，前一个时钟叫时间长度，前一个时钟叫发送时钟发送时钟，后一个时钟叫，后一个时钟叫接收时接收时钟钟。这两个时钟的频率可以是波特率的数倍，一般取。这两个时钟的频率可以是波特率的数倍，一般取1616倍、倍、3232倍或倍或6464倍。这个倍数就称为倍。这个倍数就称为波特率因子波特率因子,或波特率系数。或波特率系数。异步通信常采用异步通信常采用16b16b-1-1；同步通信则必须取；同步通信则必须取factorfactor1b1b-1-1。n发发/收时钟脉冲与波特率之间的关系是：收时钟脉冲与波特率之间的关系是：nTXC=Baud*Factor本讲稿第十五页，共九十页n例如，某一串行接口电路的波特率为1200b/s,波特因子为16b-1，则发送时钟的频率：n TxC=16b-11200b/s=19200Hz n实际上，波特率因子可理解为发送/接收1位数据所需的时钟脉冲个数，即：在发送端，需要多少个发送时钟脉冲才移出1位数据，在接收端，需要多少个接收时钟脉冲才移进1位数据。引用波特率因子的目的是为了提高定位采样的分辨率。本讲稿第十六页，共九十页n 在波特因子选定的情况下，可利用改变发送/接收时钟频率来控制串行通信的波特率。n例：微机系统进行串行通信时，选用的波特率因子为factor=16b-1。第一次采用发送/接收时钟频率TxC1=38400Hz进行通信，第二次采用发送/接收时钟频率TxC2=19200Hz进行通信。那么，这两次通信的波特率各为多少？n解：由题可知其第一次的波特率为 Baud=TxC1/factor=38400Hz/16b-1=2400b/s n第二次的波特率为Baud=TxC2/factor=19200Hz/16b-1=1200b/s n可见，在波特率因子相同的情况下，通过选用不同的发送/接收时钟频率，即可改变数据传输的波特率。这一点在实际应用中控制串行通信的速度很有用处。本讲稿第十七页，共九十页n 在串行通信的收发过程中，为了保证通信的正确性，收发双方应该使用相同的波特率。但是，双方所使用的发送时钟和接收时钟的频率可以不同。这可以调整波特率因子，来确保双方的波特率保持一致。n例：甲乙两机进行串行通信，甲机的发送时钟频率TxC=38400Hz，波特率因子factor1=16b-1；乙机选用的波特率因子factor2=64b-1。若要使双方的波特率保持一致，则乙机的接收时钟RxC应为多少？n 解：从题可知，可知甲机的波特率：Baud=TxC/factor1=38400Hz/16b-1=2400b/s n 为了保证乙机也按相同的波特率进行接收，利用前式可得出乙机的接收时钟：n RxC=factor2Baud=64b-12400b/s=153600Hz n 可见，甲乙两机的发送/接收时钟脉冲的频率虽然不同，但是通过波特率因子的改变，仍然可以使两者的波特率保持一致。不过这只适应于异步通信，对同步通信其双方的发收时钟要严格一致。本讲稿第十八页，共九十页8.2 8.2 串行通信的基本技术串行通信的基本技术一、串行通信方式一、串行通信方式n在串行通信中，根据对数据流的分界、定时及同步方法不同，可分为异步串行通信方式和同步串行通信方式。n异步串行通信的特点：以字符为信息单位传送。即：传送同一字符的每一位时是同步的，而字符与字符之间是异步的。用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束字符，两次传送时间隔不固定。n同步串行通信的特点：以数据块为信息单位传送。即：字符内部位与位之间传送是同步的，字符与字符之间传送也是同步的。本讲稿第十九页，共九十页二者比较：n异步通信方式的传输速率低，传输设备简单，易于实现，因此，一般用在数据传输时间不能确定、发送数据不连续、数据量较少和数据传输速率较低的场合；n同步通信方式的传输速率高，传输设备复杂，技术要求高。一般用在要求快速、连续传输大批量数据的场合。本讲稿第二十页，共九十页串行通信中的同步问题n串行传输的一个重要问题就是接收端如何判断数据何时开始。对同步方式传输是要判断数据块何时开始，即所谓的块同步问题；对异步方式传输是要判断数据字符何时开始，即所谓字符同步问题。另外，还有串行数据流中，各数据位如何接收的问题，即所谓位同步。n为了解决接收端如何判断数据的开始问题，对同步通信和异步通信采用不同的解决方案。本讲稿第二十一页，共九十页n1.字符同步的方案 u 同步通信对双同步通信（BISYNC），接收器通过搜索12个特定的同步字符来判断1个数据块的开始。对高级数据链路控制同步通信（HDLC），接收器通过搜索特定字符（01111110）来判断一个数据块的开始。u异步通信对起止式异步通信，接收器通过检测起始位来判断一个数据字符的开始。u2.位同步方案u接收器通过时钟信号来接收每一位数据。规定若干个（如16个）时钟脉冲就接收一位数据。本讲稿第二十二页，共九十页二、串行通讯中的数据传送方向二、串行通讯中的数据传送方向1.全双工全双工(Full Duplex）数据的数据的发发送和接收分送和接收分别别由两根可以在两个不同的站点由两根可以在两个不同的站点同同时发时发送和接收的送和接收的传输线进传输线进行行传传送，通信双方都能在送，通信双方都能在同一同一时时刻刻进进行行发发送和接收操作，送和接收操作，这这种种传传送方式称送方式称为为全全双工制。双工制。本讲稿第二十三页，共九十页 特点：每一端都有发送器和接收器 有二条传送线 应用：交互式应用，远程监测控制发送器接收器接收器发送器A站B站全双工方式示意图本讲稿第二十四页，共九十页使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工（Half Duplex）制，如图14.2所示。特点：每端需有一个收/发切换电子开关，因有切换，会产生时间延迟应用：打印机串口，单向传送设备。发送器接收器发送器接收器A站B站图14.2 半双工方式示意图2.半双工（Half Duplex）本讲稿第二十五页，共九十页 数据传输的方向是固定的，既某站点只有收或发的功能，而不同时具备收发的功能。此方式目前很少使用。A站B站发送器接收器单工方式示意图3.单工本讲稿第二十六页，共九十页三、异步接收三、异步接收/发送器（发送器（UART）串行接口的基本结构主要是异步接收串行接口的基本结构主要是异步接收/发送器（发送器（UARTUART），它不仅包括并行数据），它不仅包括并行数据和串行数据之间的相互转换，还有检测和串行数据之间的相互转换，还有检测串行通信在传送过程中可能发生错误的串行通信在传送过程中可能发生错误的逻辑部件。逻辑部件。本讲稿第二十七页，共九十页本讲稿第二十八页，共九十页a.奇偶错误奇偶错误如上所述，在接收时，UART检查接收到的每一个字符的“1”的个数这个标志，发出奇偶校验出错信息。b.帧错误帧错误若接收到的字符格式不符合规定(如缺少停止位等)，则置位该标志，发出帧出错信息。c.丢失丢失(溢出溢出)错误错误UART是一种双缓冲器结构。例如，在接收时，接收的数据先由移位寄存器移位，把串行数据变成并行数据，然后送到接收数据寄存器，由输入指令将数据送到CPU中。由于数据送到接收数据寄存器，所以即使CPU还没取走这个数据，UART也可以接收另一个新的字符。但若UABT接收到第二个字符的停止位，且要把第二个字符传送到接收数据寄存器时，CPU还没取走上一个数据，于是第一个数据会被丢失。如果UART出现这种情况就置位丢失(溢出)标志，发出丢失出错信息。本讲稿第二十九页，共九十页四、信号的调制和解调四、信号的调制和解调1.为什么串行通信中的信号需要调制与解调 计算机的通信是要求传送数字信号，它包含了从低频到高频的谐波成分，因此要求传输线的频带很宽。在远距离通信时，为了降低成本，线路往往是借用现有的公用电话网；公用电话网是为音频模拟信号而设计的，线路的频带约为3003400Hz，如果让数字信号直接在电话线上传输，高次谐波的衰减就会很厉害，从而使传输的信号产生严重的畸变和失真；而在电话线上传输模拟信号，则失真较小。本讲稿第三十页，共九十页1.为什么串行通信中的信号需要调制与解调 因此在远距离通信时，发送方需要对二进制信号进行调制，用调制器（Modulator）把数字信号转换为模拟信号，从通信线上发送出去，以适合在电话网上传输相应的音频信号，而接收端也就要用解调器（Demodulator），把从通信线上接收下来的模拟信号，解调还原成数字信号。本讲稿第三十一页，共九十页2.调制解调器n调制解调器MODEM是将调制器和解调器合在一起的一种装置。nMODEM是在利用电话网进行远距离数据通信时所需的设备，故把它叫做数据通信设备（DCE）或数传机（Data Set）。并且，把MODEM作为制订RS232C接口标准的依据，即RS232C接口标准是为连接数据终端设备DTE和数据通信设备DCE而制订的。本讲稿第三十二页，共九十页调制器的类型：调幅AM、调频FM和调相PM1）幅移键控（ASK）2）频移键控（FSK）3）相移键控（PSK）10001101+180-180ASKFSKPSK(1)MODEM的类型本讲稿第三十三页，共九十页n当传输速率较低时，一般采用频移键控法，或者称为两态调频法。它的基本原理是把“0”和“1”的两种数字信号分别调制成不同频率的两个音频信号,其原理如图所示。本讲稿第三十四页，共九十页(2)MODEM的使用nMODEM的使用与串行通信的距离有关。当远距离通信并且是采用电话线传输时，则必须使用MODEM。n但在近距离（不超过15m）时，无需使用MODEM，而是直接在DTE和DCE之间传输。并且，把这种不使用MODEM的方式叫零MODEM方式。本讲稿第三十五页，共九十页8.3 8.3 可编程串行通讯接口芯片可编程串行通讯接口芯片8251A8251A简介简介 8251A芯片是INTEL公司生产的大规模集成电路芯片，是与INTEL系列CPU兼容的可编程的串行通讯接口。虽然8251A功能较强，但它需要外部时钟电路。因此采用8251A作为接口电路时需要比较复杂的外围电路。而目前流行的单片机如MCS51系列，CPU内部就集成了串行接口部件及定时器/计数器，几乎不需要外围辅助电路，使用起来非常简单，性能价格比很高，因此现在越来越多的数字化仪器仪表电路中不再采用8251A而是使用单片机作为串行通信接口了。本讲稿第三十六页，共九十页一、主要基本性能1可用于同步和异步传送2波特率,DC19.2K(异步)；DC 64K(同步)。3完全双工，双缓冲发送和接收4与8080/8085CPU完全兼容本讲稿第三十七页，共九十页二、内部结构二、内部结构 发送和接发送和接收电路收电路调制解调调制解调控制电路控制电路总线接口总线接口部分部分本讲稿第三十八页，共九十页 1发送器发送器 a.数据输出线数据输出线TxD b.发送时钟发送时钟 TxC c.发送器准备好发送器准备好 TxRDY d.发送器空信号发送器空信号 TxEMPY 过程过程 TxRDY有效有效CPU写数据到写数据到82518251发数据发数据 发送完毕，发送完毕，TxEMPY有效有效2接收器接收器 a.数据输入线数据输入线RxD b.接收时钟接收时钟 RxC c.接收器准备好接收器准备好 RxRDY 过程过程 8251接数据接数据 RxRDY有效有效 CPU读读8251本讲稿第三十九页，共九十页3调制解调控制电路调制解调控制电路 /DTR/DTR数据终端准备好信号。是由数据终端准备好信号。是由8251A8251A送往外设的，送往外设的，表示表示CPUCPU当前已经准备就绪。当前已经准备就绪。/DSR/DSR数据设备准备好。是外设送往数据设备准备好。是外设送往825lA825lA的，表的，表示当前外设已经准备好数据。示当前外设已经准备好数据。8251Modem/DTR/DTR/DSR/DSR本讲稿第四十页，共九十页 /RTS /RTS请求发送信号。是请求发送信号。是8251A8251A送往外设的，表示送往外设的，表示CPUCPU已已经准备好发送。经准备好发送。/CTS/CTS清除请求发送信号。由外设送往清除请求发送信号。由外设送往825lA825lA的，当为的，当为低电平时，允许低电平时，允许825lA825lA执行发送操作。执行发送操作。8251Modem/RTS/RTS/CTS/CTS本讲稿第四十一页，共九十页本讲稿第四十二页，共九十页4读读/写控制电路写控制电路本讲稿第四十三页，共九十页本讲稿第四十四页，共九十页三、8251编程n1、方式选择控制字 本讲稿第四十五页，共九十页三、8251编程n1、模式寄存器的格式（方式选择控制字）本讲稿第四十六页，共九十页RxCTxCOUTCLKGATE+5v1MHz82518253如果波特率为如果波特率为1200，波特率因，波特率因子为子为16，问计数初值？，问计数初值？120016本讲稿第四十七页，共九十页2.控制寄存器的格式控制寄存器的格式（操作命令控制字）（操作命令控制字）接收接收发射发射本讲稿第四十八页，共九十页3.状态寄存器的格式（状态控制字状态寄存器的格式（状态控制字（读）（读）本讲稿第四十九页，共九十页四、举例n例：编写8251异步模式下的接收和发送程序，设端口地址：90H，92H，波特率因子16，1起始位，1停止位，无奇偶校验，每字符8位。本讲稿第五十页，共九十页RxCTxCOUTCLKGATE+5v1.8432M82518253本讲稿第五十一页，共九十页解：解：1 1、82538253工作方式及计数初值工作方式及计数初值工作方式工作方式 mode3mode382538253输出频率：输出频率：foutfout9600*16=153600=153.6K9600*16=153600=153.6K fclk=1M N=1000/153.6=6.51(fclk=1M N=1000/153.6=6.51(不能用！不能用！)fclk=1.8432M N=12 fclk=1.8432M N=12 本讲稿第五十二页，共九十页2 2、82518251工作方式工作方式方式选择控制字方式选择控制字 010011104EH本讲稿第五十三页，共九十页操作命令控制字操作命令控制字 0011011137H本讲稿第五十四页，共九十页3 3、程序、程序在异步方式下，8251A的初始化内容包括：先写内部复位命令，再写方式命令，最后写工作命令几部分。为了提高可靠性，往往还在写内部复位命令之前，向命令口写一长串0，作为空操作。在同步方式下，8251A的初始化还包括设置同步字符。因为方式命令字和工作命令字均无特征位标志，且都是送到同一命令端口，所以在向8251A写入方式命令字和工作命令字时，需要按一定的顺序，这种顺序不能颠倒或改变，若改变了这种顺序，8251A就不能识别，也就不能正确执行。这种顺序是：内部复位方式字命令字1 命令字2本讲稿第五十五页，共九十页异步方式字单同步方式字双同步方式字送同步方式字送同步方式字1送同步方式字2命令字1(D61)硬件(RESET)或软件(命令字D6=1)复位命令字2(D61)命令字(D6=1)复位方式字命令字复位本讲稿第五十六页，共九十页MOV AL,00H MOV AL,00H ；复位；复位82518251OUT 92H,ALOUT 92H,ALCALL DELAYCALL DELAYOUT 92H,ALOUT 92H,ALCALL DELAYCALL DELAYOUT 92H,ALOUT 92H,ALCALL DELAYCALL DELAYMOV AL,40HMOV AL,40HOUT 92H,ALOUT 92H,ALCALL DELAY CALL DELAY ；等待；等待82518251复位复位MOV AL,4EH MOV AL,4EH ；置工作方式；置工作方式OUT 92H,AL OUT 92H,AL MOV AL,37H MOV AL,37H ；操作命令；操作命令OUT 92H,AL OUT 92H,AL 本讲稿第五十七页，共九十页发送：发送：SENDDATSENDDATPROCPROC；DL:DL:要发送的数据要发送的数据CHKTXR:CHKTXR:IN ALIN AL，92H92H；输入；输入状态字状态字AND ALAND AL，01H01H；查；查TXRDYTXRDYJZ CHKTXRJZ CHKTXRMOV AL,DLMOV AL,DLOUT 90HOUT 90H，ALAL；发送；发送RETRETSENDDATSENDDATENDPENDP接收接收：RECIDATRECIDATPROCPROC；AL:AL:接收的数据接收的数据CHKRXD:CHKRXD:IN ALIN AL，92H92H；输入；输入状态字状态字AND ALAND AL 02H02H；查；查RXRDYRXRDY？JZ CHKRXDJZ CHKRXDIN 90HIN 90H，ALAL；发送；发送RETRETRECIDATRECIDATENDPENDP本讲稿第五十八页，共九十页五、8250和16550速度8250：50960016550：115200RxCTxCOUTCLKGATE+5v1.8432M82518253本讲稿第五十九页，共九十页A0A1A2000数据口/波特率因子低字节001波特率因子高字节011线路控制寄存器101线路状态寄存器本讲稿第六十页，共九十页本讲稿第六十一页，共九十页 ;允许访问除数寄存器允许访问除数寄存器MOV DX,MY16550_3 MOV AL,80H OUT DX,AL CALL DALLY;波特率波特率9600；波特率；波特率1.8432/(波特率因子波特率因子16)MOV DX,MY16550_0 ;波特率低波特率低8位位 MOV AL,0CH OUT DX,AL CALL DALLY MOV DX,MY16550_1;波特率高波特率高8位位 MOV AL,00H OUT DX,AL CALL DALLY本讲稿第六十二页，共九十页 ;工作方式选择工作方式选择MOV DX,MY16550_3 MOV AL,1BH;偶校验偶校验,1位停止位位停止位,8位数据位数据 OUT DX,AL CALL DALLY;modem设置设置 MOV DX,MY16550_4;MCR MOV AL,03H;RTS,DTR有效有效 OUT DX,AL CALL DALLY;中断设置中断设置MOV DX,MY16550_1;中断允许寄存器中断允许寄存器 MOV AL,00H;中断屏蔽中断屏蔽 OUT DX,AL CALL DALLY本讲稿第六十三页，共九十页00011011本讲稿第六十四页，共九十页 ;发送发送TR:MOV DX,MY16550_5;发送保持寄存器检查发送保持寄存器检查LSR IN AL,DX AND AL,20H JZ TRMOV DX,MY16550_0 MOV AL,TXD_data;发送数据发送数据 OUT DX,ALRET;接收接收REV:MOV DX,MY16550_5;查询接收查询接收 IN AL,DX AND AL,01H JZ REVMOV DX,MY16550_0;接收数据寄存器接收数据寄存器IN AL,DXRET本讲稿第六十五页，共九十页8.4 8.4 串行通信接口串行通信接口RSRS232C232C一、一、RS232C电器特性及接口信号电器特性及接口信号 1电气特性电气特性 在数据线在数据线TXDTXD和和RXDRXD上：上：逻辑逻辑1=1=3V3V15V15V 逻辑逻辑0=0=3V3V15V15V 在控制线和状态线在控制线和状态线RTSRTS、CTSCTS、DSRDSR、DTRDTR和和DCDDCD上：上：信号有效信号有效3V3V15V15V 信号无效信号无效3V3V15V15V本讲稿第六十六页，共九十页 2RS232C与与TTL转换转换 RSRS232C232C是用正负电压来表示逻辑状态，是用正负电压来表示逻辑状态，与与TTLTTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够使计算机接口与终端的此，为了能够使计算机接口与终端的TTLTTL器件连器件连接，必须在接，必须在RSRS232C232C与与TTLTTL电路之间进行电平和逻辑电路之间进行电平和逻辑关系变换。关系变换。本讲稿第六十七页，共九十页MAX232本讲稿第六十八页，共九十页 3RS-232C的接口信号的接口信号 可以用电缆线直接连接标准可以用电缆线直接连接标准RS232RS232端口，端口，但通信距离较近但通信距离较近(12m)(12m)。若。若 距离较远，距离较远，可附加调制解调器（可附加调制解调器（MODEMMODEM）。）。RSRS232C232C规标准接口有规标准接口有2525条线，最常用的信号线条线，最常用的信号线有有9 9根。根。本讲稿第六十九页，共九十页二、二、RSRS232C232C应用举例应用举例 1 1RSRS232C232C串口通信接线方法（三线制）串口通信接线方法（三线制）本讲稿第七十页，共九十页2 2BIOSBIOS串行通信口功能串行通信口功能 IBM IBM PCPC及及其其兼兼容容机机提提供供了了比比较较灵灵活活的的关关于于串串行行口口的的BIOSBIOS中中断断调调用用方方法法，即即通通过过INT INT 14H14H调调用用ROM ROM BIOSBIOS串串行行通通信信口口例例行行程程序序。该该例例行行程程序序包包括括将将串串行行口口初初始始化化为为指指定定的的字字节节结结构构和和传传输输速速率率，检检查查控控制制器器的的状状态态，读读写字符等功能写字符等功能 本讲稿第七十一页，共九十页3 3举例举例 设设通通信信双双方方有有一一台台计计算算机机为为PCPC机机，使使用用COM1COM1端端口口。在在串串行行通通信信中中，必必须须首首先先设设定定通通信信双双方方所所使使用用字字符符串串的的数数据据结结构构，才才能能进进行行软软件件编编程程。这这里里我我们们设设数数据据在在接接收收和和发发送送的的字字符符串串中中，序序号号为为0 0的的字字节节为为数数据据长长度度，其其后后的的字字节节为所接收的数据。为所接收的数据。本讲稿第七十二页，共九十页接收数据子程序：接收数据子程序：receiveproc far；这是接收数据子程序，；这是接收数据子程序，；出口；出口AL，AHrec_check:mov ah,3；读通讯口状态字；读通讯口状态字mov dx,0int 14htest ah,20H；测试数据准备好位；测试数据准备好位jz rec_check；数据未准备好，再读状态字；数据未准备好，再读状态字mov ah,2；读通信端口数据；读通信端口数据mov dx,0int 14hretreceiveendp本讲稿第七十三页，共九十页发送数据子程序：发送数据子程序：sendproc far;这是发送数据子程序这是发送数据子程序,;输入参数输入参数:AL,输出参数输出参数:AL,AHpush axsend_check:mov ah,3；读通讯口状态字；读通讯口状态字mov dx,0int 14htest ah,20h；测试；测试“发送保存寄存器空发送保存寄存器空”位位jz send_check；发送保存寄存器满，再读状态字；发送保存寄存器满，再读状态字pop axmov ah,2；发送数据；发送数据mov dx,0int 14hret sendendp 本讲稿第七十四页，共九十页8 85 USB5 USB总线简介总线简介 一、一、USBUSB的定义的定义 USBUSB是是Universal Serial BusUniversal Serial Bus的缩写的缩写,中文意思就是中文意思就是“通用串行总线通用串行总线”,是是连接有连接有USBUSB接口的计算机外围设备到计接口的计算机外围设备到计算机的一种计算机外部总线结构算机的一种计算机外部总线结构 本讲稿第七十五页，共九十页本讲稿第七十六页，共九十页二、二、USBUSB的开发背景的开发背景制定了制定了USB的规范：的规范：1连接连接PC 与电话。与电话。2Plug-and-Play（即插即用）。（即插即用）。3端口扩展。端口扩展。USB提供双向低成本低速到中速提供双向低成本低速到中速(USB 2.0 可达可达480Mb/s)的通用外设总线适用于的通用外设总线适用于连接各种各样的外设并且易于扩展。连接各种各样的外设并且易于扩展。本讲稿第七十七页，共九十页三、三、USB的变革的变革 至目前为止，至目前为止，USBUSB共经历以下几次重大变革：共经历以下几次重大变革：0.70.7版本版本 于于19941994年年1111月月1111日发布。是日发布。是USBUSB的最早版本。的最早版本。1.01.0版本版本 于于19951995年年1111月月1313日制定发布了日制定发布了,规定规定USBUSB具有具有2 2种传输种传输速度速度 Low-speed 1.5Mb/s,Full-speed 12Mb/sLow-speed 1.5Mb/s,Full-speed 12Mb/s。1.11.1版本版本 于于19981998年年9 9月月2323日制定了日制定了1.11.1规格版本规格版本,速度不变。速度不变。2.0(2.0(草案草案)版本版本 于于19991999年年1010月月5 5日发布。制定了日发布。制定了High-speedHigh-speed的概念，规格的概念，规格 。2.02.0版本版本 于于20002000年年4 4月月2727日发布。日发布。本讲稿第七十八页，共九十页四四USBUSB系统拓扑结构系统拓扑结构 本讲稿第七十九页，共九十页五五 USBUSB的特点的特点 1 1USBUSB为所有的为所有的USBUSB外设提供了单一的、易于操作的外设提供了单一的、易于操作的标准的连接类型。标准的连接类型。2 2USBUSB整个的系统只有一个端口和一个中；整个的系统只有一个端口和一个中；3 3USBUSB支持热插拔支持热插拔(hot plug)(hot plug)；4 4USBUSB支持支持PNPPNP；5 5USBUSB在设备供电方面提供了灵活性；在设备供电方面提供了灵活性；6 6USBUSB提提供供全全速速12Mbps12Mbps的的速速率率和和低低速速1.5Mbps1.5Mbps的的速速率率来来适适应应各各种种不不同同类类型型的的外外设设；USB2.0 USB2.0 还还支支持持480Mbps 480Mbps 的高速传输速率；的高速传输速率；本讲稿第八十页，共九十页7 7USB2.0USB2.0的的High-speedHigh-speed模模式式支支持持音音频频和和视视频频设设备备，可可以保证其固定带宽；以保证其固定带宽；8 8为为了了适适应应各各种种不不同同类类型型外外围围设设备备的的要要求求USB USB 提提供供了了四四种种不不同同的的数数据据传传输输类类型型：控控制制传传输输，BulkBulk数数据据传传输输，中中断断数数据据传传输输，同同步步数数据据传传输输。同同步步数数据据传传输输可可为为音音频频和和视视频频等等实实时时设设备备的的实实时时数数据据传传输输提提供供固固定带宽。定带宽。9 9USB USB 的的端端口口具具有有很很灵灵活活的的扩扩展展性性。一一个个USB USB 端端口口串串接接上上一一个个USB USB Hub Hub 就就可可以以扩扩展展为为多多个个USBUSB端端口口。规范中说，规范中说，USBUSB可以扩展到可以扩展到127127个外设端口。个外设端口。本讲稿第八十一页，共九十页六、六、USBUSB工作原理工作原理1、NRZINRZI编码编码 本讲稿第八十二页，共九十页2、分组传送、分组传送 USBUSB技术和技术和IPIP技术一样，都是基于分组传送方式的。技术一样，都是基于分组传送方式的。对对USBUSB总线来讲，当要传送一个文件时，程序按照总线来讲，当要传送一个文件时，程序按照USBUSB协议，首先把数据分成若干块，然后在每块协议，首先把数据分成若干块，然后在每块数据前面添上同步信号、包标识，后面添上数据前面添上同步信号、包标识，后面添上CRCCRC校验，就形成了校验，就形成了USBUSB封包。一个文件可能可能有多封包。一个文件可能可能有多个封包。全速个封包。全速USBUSB总线把总线把1 1毫秒作为一个时间帧，总线毫秒作为一个时间帧，总线在一个帧内依次传送不同文件的封包。因此从宏观上，在一个帧内依次传送不同文件的封包。因此从宏观上，就仿佛总线同时对不同的就仿佛总线同时对不同的USBUSB外设进行数据传送。外设进行数据传送。本讲稿第八十三页，共九十页3、USB封包封包根据信息包所实现的功能可分为根据信息包所实现的功能可分为3 3种类型：种类型：令牌包、数据包和握手包。令牌包、数据包和握手包。令牌包定义了数据传送的类型。比如图令牌包定义了数据传送的类型。比如图所示。所示。本讲稿第八十四页，共九十页七、七、USBUSB传输方式传输方式1、USBUSB的四种传输方式的四种传输方式（1）同同步步(isochronous)方方式式传传输输 同同步步传传输输提提供供了了确确定定的的带带宽宽和和间间隔隔时时间间，以以固固定定的的传传输输速速率率,连连续续不不断断地地在在主主机机与与USB USB 设设备备之之间间传传输输数数据据,在在传传送送数数据据发发生生错错误误时时,USB,USB并并不不处处理理这这些些错错误误,而而是是继继续续传传送送新新的的数数据据，它它被被用用于于时时间间严严格格并并具具有有较较强强容容错错性性的的流流数数据据传传输输或或者者用用于于要要求恒定的数据传输率的即时应用中。求恒定的数据传输率的即时应用中。本讲稿第八十五页