最新微机原理与接口技术第8章并串行通信接口ppt课件PPT课件.ppt

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1、微机原理与接口技术第微机原理与接口技术第8章并串章并串行通信接口行通信接口ppt课件课件串行通信接口串行通信接口8.2 串行通信基础串行通信基础8.3 可编程串行可编程串行I/O接口接口82518.4 8251应用例应用例调制调制/解调示意图解调示意图（调频）（调频）数字信号数字信号数字信号数字信号模拟信号模拟信号数据数据终端终端设备设备 MODEM数据数据终端终端设备设备 MODEM传输速率和波特率传输速率和波特率传传输输速速率率为为每每秒秒钟钟传传送送2#数数码码的的位位数数（比比特特数数）,以以位位/秒秒（b/s）为单位。）为单位。传传输输速速率率是是串串行行通通信信一一个个重重要要的的

2、通通信信速速率率指指标标，也也反反映映了对串行通信传输通道的要求。了对串行通信传输通道的要求。波波特特（baud）率率为为每每位位传传送送时时间间的的倒倒数数，也也是是串串行行通信一个重要的通信一个重要的通信速率指标通信速率指标。串行通信每次传送串行通信每次传送1位时位时,波特率波特率和和传输速率传输速率相等相等。一般串行通信的波特率在一般串行通信的波特率在509600波特波特之间。之间。串行通信总线串行通信总线RS-232CRS-232C是是广广泛泛应应用用于于数数据据终终端端设设备备（DTE）和和数数据据通通讯讯设设备备（DCE）之间的通信总线。之间的通信总线。RS-232C总线信号采用总

3、线信号采用EIA电平标准电平标准（负逻辑）（负逻辑）：“1”-5V-25V“0”+5V+25VTTL电平电平信号和信号和RS-232C的的EIA电平电平信号之间信号之间,要有相应的电平转换电路。要有相应的电平转换电路。RS-232C总线总线,一般使用一般使用D型型9芯（芯（DB-9）连接器。）连接器。RS-232C信号信号：保护地线保护地线,信号地线信号地线GND；接收线接收线RxD,发送数据线发送数据线TxD；请请求求发发送送RTS,允允许许发发送送CTS,通通信信设设备备(DCE)准准备备好好DSR,终终端端设设备备(DTE)准备好准备好DTR,音响指示音响指示RI,载波检测载波检测DCD

4、。串行串行I/O接口的基本结构接口的基本结构联络信号联络信号串入串入串出串出发送时钟发送时钟接收时钟接收时钟数据总线数据总线收发器收发器控制控制信号信号逻辑逻辑地址译码地址译码中断请求中断请求D7D0读读/写写端口选信号端口选信号片选信号片选信号 CS A0数据输入寄存器数据输入寄存器数据输出寄存器数据输出寄存器串入串入/并出并出并入并入/串出串出状态寄存器状态寄存器控制寄存器控制寄存器串行串行I/O接口接口8251Intel 8251是可编程的串行是可编程的串行同步同步/异步异步、发送发送/接收接收接口。接口。使用单一使用单一+5V电源和单相时钟（电源和单相时钟（TTL电平标准）电平标准）。

5、接收、发送有各自的数据缓冲器接收、发送有各自的数据缓冲器,可以进行可以进行单工单工或或全双工全双工通信。通信。提供与提供与调制解调器调制解调器的联络信号的联络信号,便于直接和通信线路连接。便于直接和通信线路连接。可选择可选择奇奇/偶校验偶校验。校验位的插入。校验位的插入/剔除、检错都由芯片硬件完成。剔除、检错都由芯片硬件完成。异步通信异步通信,每个数据字符位数可选每个数据字符位数可选58位位,停止位可选停止位可选1位、位、1.5位或位或2位位,波特率范围为波特率范围为019200波特波特,发送发送/接收时钟频率可为波特率的接收时钟频率可为波特率的1倍、倍、16倍倍或或64倍倍（倍频系数（倍频系

6、数1/16/64）。）。同步通信同步通信,每个数据字符位数可选每个数据字符位数可选58位位,波特率范围为波特率范围为096000波特波特,发发送送/接收时钟频率与波特率相同。同步方式可选择接收时钟频率与波特率相同。同步方式可选择单同步、双同步或者单同步、双同步或者外同步外同步,同步字符可设定。同步字符可设定。8251的内部结构的内部结构调制调制/解调解调控制逻辑控制逻辑DTRDSRRTSCTS发送数据寄存器发送数据寄存器D7D0状态寄存器状态寄存器接收数据寄存器接收数据寄存器控制寄存器控制寄存器读读/写写控制逻辑控制逻辑RESETCLKC/DRDWRCS TxD TxRDY TxE TxC R

7、xD RxRDY SYNDET RxC发送器发送器发送控制发送控制接收器接收器接收控制接收控制8251的引脚特性的引脚特性 CPU系统数据系统数据/控制信号控制信号：D7D0：双向、三态数据线。：双向、三态数据线。CLK：时钟信号：时钟信号,输入。输入。RESET：复位信号：复位信号,输入输入,高电平有效。高电平有效。CS：片选信号：片选信号,输入输入,低电平有效。低电平有效。C/D：控制：控制/数据端口选择输入线。（数据端口选择输入线。（A0）RD,WR：读：读,写选通信号写选通信号,输入输入,低电平有效。低电平有效。发送发送/接收状态接收状态/控制信号控制信号：RxRDY：接收准备好状态：

8、接收准备好状态,输出输出,高电平有效。高电平有效。TxRDY：发送准备好状态：发送准备好状态,输出输出,高电平有效。高电平有效。TxE：发送缓冲器空闲状态：发送缓冲器空闲状态,输出。输出。SYNDET：同步状态输出信号：同步状态输出信号,或者外同步输入信号。或者外同步输入信号。8251的引脚特性的引脚特性发送器发送器/接收器信号：接收器信号：RxD：串行数据输入。串行数据输入。TxD：串行数据输出。串行数据输出。RxC：接收器时钟输入。接收器时钟输入。TxC：发送器时钟输入：发送器时钟输入。MODEM信号：信号：DTR：数据终端准备好状态：数据终端准备好状态,输出输出,低电平有效。低电平有效。

9、DSR：数据准备好状态：数据准备好状态,输入输入,低电平有效。低电平有效。RTS：请求发送信号：请求发送信号,输出输出,低电平有效。低电平有效。CTS：允许传送信号：允许传送信号,输入输入,低电平有效。低电平有效。8251读读/写操作控制逻辑写操作控制逻辑CSRDWRC/D读读/写操作说明写操作说明0010（串（串并）并）8251数据数据数据总线数据总线0100数据总线数据总线 8251数据（并数据（并串）串）00118251状态字状态字数据总线数据总线0101数据总线数据总线8251控制字控制字8251发送发送/接收器部件接收器部件 8251发送器的主要部件发送器的主要部件移移位位寄寄存存器

10、器、同同步步字字符符寄寄存存器器（2个个）、数数据据位位计计数数器、奇器、奇/偶校验位发生器等。偶校验位发生器等。8251接收器的主要部件接收器的主要部件移移位位寄寄存存器器、同同步步字字符符寄寄存存器器（2个个）、数数据据位位计计数数器、奇器、奇/偶校验位检测器等。偶校验位检测器等。8251发送器工作过程发送器工作过程 8251异步通信的发送异步通信的发送：发发送送器器把把发发送送数数据据寄寄存存器器的的数数据据组组织织成成一一帧帧字字符符信信息息，从从TxD端端逐逐位位发发送送出出去去,即即先先发发送送起起始始位位（“0”）,再再逐逐位位发发送送字字符符数数据据位位,并并根根据据编编程设定

11、在字符数据位后发送校验位和停止位。程设定在字符数据位后发送校验位和停止位。若发送器没有字符帧信息发送若发送器没有字符帧信息发送,则发送则发送“1”空闲位。空闲位。8251同步通信的发送同步通信的发送：发发送送器器先先逐逐位位发发送送设设定定的的1/2个个同同步步字字符符,然然后后，逐逐位位从从TxD端端发发送送一一个个字符数据，直到规定的数据块发送完。个个字符数据，直到规定的数据块发送完。若若CPU没没有有及及时时把把数数据据写写到到发发送送数数据据寄寄存存器器,则则8251用用同同步步字字符符发发送送填充填充,直至直至CPU写入新的数据。写入新的数据。8251接收器工作过程接收器工作过程 8

12、251异步通信的接收异步通信的接收：当当接接收收器器从从RxD端端接接收收到到有有效效的的起起始始位位（“0”）后后,便便逐逐位位接接收收后后续续的的数数据据位位、检检测测奇奇/偶偶校校验验位位和和停停止止位位是是否否出出错错。将将接接收收的的（并并行行）数数据据送送到到接接收收数数据据寄寄存存器器,给给出出“RxRDY”有有效效信信号号,表表示示“串串-并并”转转换换好好一一个数据，个数据，可以读取。可以读取。8251同步通信的接收同步通信的接收：若若设设定定外外同同步步接接收收，SYNDET为为外外同同步步输输入入信信号号（来来自自MODEM），当检测到当检测到SYNDET信号（高电平）有

13、效，启动接收一个个字符数据。信号（高电平）有效，启动接收一个个字符数据。若若设设定定内内同同步步接接收收，首首先先，搜搜索索规规定定的的1个个或或2个个同同步步字字符符（同同步步字字符符事事先先设设置置在在同同步步字字符符寄寄存存器器），直直到到搜搜索索同同步步字字符符完完成成，SYNDET信信号输出（高电平）有效，接着开始接收一个个字符数据。号输出（高电平）有效，接着开始接收一个个字符数据。8251的控制的控制/状态字状态字 8251的串行通信要靠的串行通信要靠命令控制的设置命令控制的设置和和状态的查询状态的查询配合配合完成。完成。8251除了发送、接收串行数据字符以外除了发送、接收串行数据

14、字符以外,还有与之相还有与之相关的关的方式控制字方式控制字、命令控制字命令控制字和和状态字状态字的操作。的操作。例如：例如：MOV AL,；取；取控制字控制字OUT ,AL；写；写8251控制数据控制数据 IN AL,；读；读8251状态数据状态数据TEST AL,；测试；测试状态位状态位8251的的方式控制字方式控制字 00:同步同步101:异步异步110:异步异步1611:异步异步6400:5位数据位位数据位01:6位数据位位数据位10:7位数据位位数据位11:8位数据位位数据位0:不校验不校验0 1:奇校验奇校验1 1:偶校验偶校验1:外同步外同步0 0:内双同步内双同步1 0:内单同步

15、内单同步00:无效无效01:1位停止位位停止位10:1.5位停止位位停止位11:2位停止位位停止位D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0同步同步同步方式同步方式?异步异步8251的的命令控制字命令控制字 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ENI RRTSERSBRKRXEDTRTXE发送允许发送允许1：允许：允许,0：禁止：禁止接收允许接收允许1：允许：允许,0：禁止：禁止发送断点字符发送断点字符1：迫使：迫使TxD为低为低,0：正常：正常数据终端准备好数据终端准备好1：迫使：迫使DTR输出输出0进入同步搜索方式进入同步搜索方式1：进行：进行SYNC搜索搜索内部复位内部复位

16、1：8251内部复位内部复位出错复位出错复位1：复位错误标志：复位错误标志请求发送请求发送1：迫使：迫使RTS输出输出08251的的状态字状态字 溢出错溢出错 1:表示未取走字符表示未取走字符,又输入了下一个字符又输入了下一个字符 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DSR SYNDET FE OE PE TxE RxRDY TxRDY帧格式出错帧格式出错1:表示未检测到表示未检测到有效停止位有效停止位奇偶错奇偶错 1:表示奇偶错表示奇偶错同引脚定义同引脚定义8251初始化设置流程初始化设置流程No8251复位复位设置设置方式控制字方式控制字同步方式同步方式?输入输入同步字符同步字

17、符输入第输入第2个个同步字符同步字符设置设置命令控制字命令控制字传送数据传送数据YesYesNoNoNoYesYes 复位复位8251?传送完传送完?双同步双同步?8251初始化设置要点初始化设置要点 8251初始化设置必须确保初始化设置必须确保8251是是复位复位状况。状况。8251复位操作：复位操作：往控制端口先送往控制端口先送3个个0,再送再送1个个40H（复位命令字）。（复位命令字）。初始化设置首先输入初始化设置首先输入方式控制字方式控制字,以决定通信方式、数据位以决定通信方式、数据位数、校验方式等数、校验方式等,若是同步通信方式则紧接着输入若是同步通信方式则紧接着输入1/2个同步个同

18、步字符字符,若是异步方式这一步可省略若是异步方式这一步可省略,最后送入最后送入命令控制字命令控制字（非（非复位命令字）。复位命令字）。8251初始化设置信息全部写入初始化设置信息全部写入控制端口控制端口,特征是特征是C/D=1。8251的每次设置需有的每次设置需有一定的一定的延时延时来保证设置的可靠完成来保证设置的可靠完成（常通过调用（常通过调用软件延时子程序软件延时子程序实现）。实现）。8251应用例应用例【例【例8.4】8251采用采用查询方式查询方式将显示缓冲区的字符送将显示缓冲区的字符送CRT显示。显示。8251异步传送方式异步传送方式,8位数据位、奇校验、位数据位、奇校验、1位停止位

19、位停止位,波特率因子波特率因子16。8251数据口地址为数据口地址为50H,控制口地址为控制口地址为51H。D7D0 TxDRxDCS 8251 C/D GNDDSR RD CTS WR RxC CLK TxC 14881489CRT终终端端波特率波特率发生器发生器8088AD70ALERDWRCLKA0地址地址译码器译码器D70地址地址锁存器锁存器例例8.4程序程序；8251设置程序段设置程序段MAIN:（8251 复位）复位）MOVAL,5EHOUT51H,AL（调延时子程序）调延时子程序）MOVAL,33HOUT51H,AL（调延时子程序）调延时子程序）MOVBX,offset disb

20、ufMOVCX,count；8251查询发送程序段查询发送程序段NEXT:MOVAL,BXOUT50H,ALINCBXWT:INAL,51HTESTAL,01HJZWTLOOP NEXTHLT8251应用实验应用实验【实实验验6】采采用用查查询询方方式式把把26个个大大写写英英文文字字母母从从8251自自发发自自收收,并转换成小写字母显示。并转换成小写字母显示。8251的的端端口口地地址址：C0H（数数据据口口）,C1H（控控制制/状状态态口口）；8253的端口地址：的端口地址：40H43H。TxDRxD 8251 TxCRxCDSRDTRCTSRTS8253 CLK1OUT1 GATE11.

21、8432MHz+5V153.6KHz实验实验6 程序框图程序框图设置设置8253计数器计数器1（方式字（方式字56H,计数值计数值0CH）8251复位复位（设计子程序（设计子程序RESET）设置设置8251（方式字（方式字7EH,命令字命令字37H）设置计数初值设置计数初值26,取字母初值取字母初值“A”（41H）从从TxD发送一个数据发送一个数据查询查询,等待等待“发送好发送好”（TxRDY=1）查询查询,等待等待“接收好接收好”（RxRDY=1）从从RxD接收一个数据接收一个数据转换成小写字母（转换成小写字母（+20H）送屏幕显示（送屏幕显示（INT 10H）取下一个字母值（取下一个字母值

22、（+1）no计数减计数减1,循环结束？循环结束？yes 结束结束子程序子程序INIT软件延时子程序软件延时子程序DALLY:PUSHCXMOVCX,5000H A1:LOOP A1POPCXRET实验实验6 子程序子程序8251复位子程序复位子程序RESET:MOVAL,00HOUT0C1H,ALCALLDALLYOUT0C1H,ALCALLDALLYOUT0C1H,ALCALLDALLYMOVAL,40HOUT0C1H,ALCALLDALLYRET8253和和8251设置子程序设置子程序INIT:MOVAL,56HOUT43H,ALMOVAL,0CHOUT41H,AL ；设置；设置8253计

23、数器计数器1CALLRESET ；调；调8251复位子程序复位子程序MOVAL,7EHOUT0C1H,AL ；设置；设置8251方式字方式字CALLDALLY ；调软件延时子程序；调软件延时子程序MOVAL,37HOUT0C1H,AL ；设置；设置8251命令字命令字CALLDALLYRET实验实验6 主程序主程序MAIN:CALL INIT mov cx,26；计数值；计数值 mov bl,41h；”A”值值A1:mov al,bl out 0C0H,al；发送；发送A2:in al,0C1H test al,01h；查询；查询 jz A2A3:in al,0C1H test al,02h;

24、查询查询 jz A3 in al,0C0H;接收接收 add al,20h mov ah,01h int 10h；显示；显示 inc bl；值；值+1 loop A1 A4:jmp A4；结束；结束习题习题8.88.8 对对8251A（端端口口地地址址44 H，45H）全全双双工工（可可发发可可收收）的的初初始始化化设设置。要求：置。要求：（1）采采用用异异步步通通信信方方式式，8位位数数据据位位，偶偶校校验验，1.5位位停停止止位位，波波特特率率因子因子16。；8251A复位（设置复位（设置3个个0，1个个40H）MOV AL，0BEH；方式字：异步，；方式字：异步，8位数据，波特率因子位数

25、据，波特率因子16等等OUT 45H，AL；设置方式字；设置方式字CALL DELAY；调用软件延时子程序；调用软件延时子程序DELAYMOV AL，37H；命令字：启动发送器，接收器，标志复位等；命令字：启动发送器，接收器，标志复位等OUT 45H，AL；设置命令字；设置命令字CALL DELAY（2）采用同步通信方式，双同步字符（）采用同步通信方式，双同步字符（16 H），），7位数据位，无校验。位数据位，无校验。；8251A复位（设置复位（设置3个个0，1个个40H）MOV AL，08H；方式字：双同步，；方式字：双同步，7位数据，无校验等位数据，无校验等OUT 45H，AL；设置方式字

26、；设置方式字CALL DELAYMOV AL，16H；同步字符；同步字符16 HOUT 45H，AL；设置第；设置第1个同步字符个同步字符CALL DELAYMOV AL，16HOUT 45H，AL；设置第；设置第2个同步字符个同步字符CALL DELAYMOV AL，37H；命令字：启动发送器，接收器，标志复位等；命令字：启动发送器，接收器，标志复位等OUT 45H，AL；设置命令字；设置命令字CALL DELAY习题习题8.98.9 编编写写8251A（端端口口地地址址80H，81H）异异步步通通信信输输出出的的程程序序段段：7位位数数据据位位，1位位停停止止位位，偶偶校校验验，波波特特率

27、率因因子子64，用用查查询询方方式式输输出出以以BUFFER为为首首地址的地址的60个字节数据。个字节数据。；8251A复位（设置复位（设置3个个0，1个个40H）MOVAL，7BH；异步，；异步，7位数据，波特率因子位数据，波特率因子64等等OUT81H，AL；设置方式字；设置方式字CALLDELAY MOVAL，33H；启动发送器，错误标志复位等；启动发送器，错误标志复位等OUT81H，AL；设置命令字；设置命令字CALLDELAYLEABX，BUFFER；BX取数据区首地址取数据区首地址MOVCX，60；CX取计数初值取计数初值60NEXT:MOV AL，BX；取一个数据；取一个数据 O

28、UT 80H，AL；发送；发送 WT:IN AL，81H；读状态字；读状态字 TEST AL，01H；测试；测试TxRDY状态状态 JZ WT；TxRDY无效，继续查询状态无效，继续查询状态 INC BX LOOP NEXT；CX-10，继续查询方式发送，继续查询方式发送 HLT习题习题8.108.10 编编写写8251A异异步步通通信信输输出出的的程程序序段段：工工作作参参数数同同上上，仅仅改改用用中中断断方方式工作，中断类型号为式工作，中断类型号为0AH。设设定定：0AH号号中中断断子子程程序序的的入入口口标标号号INT0AH，中中断断请请求求输输入入接接到到8259A的的IR2端，端，8

29、259A的端口地址的端口地址20H，21H。；主程序段：；主程序段：；8251A复位，设置方式字和命令字等复位，设置方式字和命令字等PUSH DSMOV AX，SEG INT0AHMOV DS，AXMOV DX，OFFSET INT0AHMOV AH，25HMOV AL，0AHINT 21H；设置；设置0AH号中断向量表号中断向量表POP DSCLTINAL，21HANDAL，0FBH；设置；设置IR2（0AH号）中断允许号）中断允许OUT21H，ALLEABX，BUFFER；BX取数据区首地址取数据区首地址MOVFLAG，60；FLAG计数单元取初值计数单元取初值60NEXT：STI.；执行

30、其他程序，包括；执行其他程序，包括0AH号中断号中断CMPFLAG，0；FLAG计数值为计数值为0？JNZNEXT；FLAG0，继续中断方式发送，继续中断方式发送INAL，21HORAL，04H；发送完，设置；发送完，设置IR2（0AH号）中断屏蔽号）中断屏蔽OUT21H，ALHLT；INT0AH中断子程序段：中断子程序段：INT0AH：；保护现场；保护现场MOVAL，BX；取一个数据；取一个数据OUT80H，AL；发送；发送INCBX；数据区地址；数据区地址+1DECFLAG；FLAG计数值计数值-1MOVAL，20HOUT20H，AL；设置；设置EOI（中断结束）命令（中断结束）命令；恢复现场；恢复现场IRET结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！36