可编程串行接口8250.ppt

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1、可编程串行接口可编程串行接口82508250第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路本节主要内容本节主要内容 串行通信的一般概念串行通信的一般概念1 串行通信的接口标准串行通信的接口标准2 可编程串行通信接口芯片可编程串行通信接口芯片82503第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路 一、串行通信基本概念单工通信单工通信半双工通信半双工通信全双工通信全双工通信同步通信同步通信异步通信异步通信工工作作方方式式同同步步方方式式串行通信方式的特点串行通信方式的特点v每个时间单位传送一位信息每个时间单位传送一位信息v每个字符（字节）的各位依次传送每个字符（字节）的各位依次传送v传输线少

2、，距离远，成本低传输线少，距离远，成本低第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路1 1、工作方式、工作方式发送器发送器接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器单工方式：单工方式：半双工方式：半双工方式：全双工方式：全双工方式：第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路v在做远距离传输时，需要通过在做远距离传输时，需要通过MODEMMODEM将数字信号将数字信号模拟模拟信号，可以利用电缆线传输信号，可以利用电缆线传输(称为调制），接收方利用称为调制），接收方利用MODEMMODEM将模拟信号转换为数字信号（

3、称为解调）。将模拟信号转换为数字信号（称为解调）。调制与解调调制与解调调制解调器的调制方式有以下三种：调制解调器的调制方式有以下三种：振幅调制（振幅调制（Amplictute Shift Keying,ASK)频率调制（频率调制（Frequency Shift Keying,FSK)相位调制（相位调制（Phase Shift Keying,PSK)第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路串行通信需要解决的问题串行通信需要解决的问题双方以何种速率进行通讯双方以何种速率进行通讯进行传输的数据格式进行传输的数据格式如何从位流中正确地采样到位数据如何从位流中正确地采样到位数据收发出错时如何处理

4、收发出错时如何处理收发双方必须严格遵守相关通信协议：收发双方必须严格遵守相关通信协议：同步串行通信同步串行通信异步串行通信异步串行通信第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路2 2、同步通信与异步通信、同步通信与异步通信同步通信：同步通信：特点特点:利用同步字（利用同步字（SYNSYN）获得双方的同步信息，）获得双方的同步信息，数据之间无间隔符（数据流）所以传输速率数据之间无间隔符（数据流）所以传输速率 较高，同步传输的数据格式：较高，同步传输的数据格式：CRC CRC的意思是循环冗余校验码，用于检验在的意思是循环冗余校验码，用于检验在传输过程中是否出现错误。传输过程中是否出现错误。第

5、第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路同步通信的优缺点同步通信的优缺点v优点：一次传输多个数据，传输效率高，速度快。优点：一次传输多个数据，传输效率高，速度快。发送方接收方公用时钟v缺点：一帧数据中收发时钟要保持高度同步，如果双缺点：一帧数据中收发时钟要保持高度同步，如果双方的时钟频率有偏差，会因为积累造成错位。方的时钟频率有偏差，会因为积累造成错位。第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路异步串行通信方式异步串行通信方式特点特点:以字符以字符/字节为单位传送，通信双方需约定字节为单位传送，通信双方需约定协议协议(格式，速率等格式，速率等)。异步通信必须遵从两项规定异步通信必须

6、遵从两项规定:.数据的格式：每一个数据传送时数据的格式：每一个数据传送时,必须加一个起必须加一个起始位，后面加始位，后面加1或或1.5或或2个停止位。还可根据需要加个停止位。还可根据需要加入校验位。入校验位。校验位校验位 奇校验奇校验：字符加上校验位有奇数个：字符加上校验位有奇数个1；偶校验偶校验：字符加上校验位有偶数个：字符加上校验位有偶数个1。校验位产生和检查由串行通信控制器内部自动产生，校验位产生和检查由串行通信控制器内部自动产生，停止位也是由硬件自动产生的。停止位也是由硬件自动产生的。(偶数个错误不能检测偶数个错误不能检测)。异步通信时异步通信时,字符字符/字节是一帧一帧的传送，每帧字

7、节是一帧一帧的传送，每帧字符必须靠起始位来同步，在异步通信的数据传送中，字符必须靠起始位来同步，在异步通信的数据传送中，传输线上允许空字符。传输线上允许空字符。第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路2.2.波特率波特率 （bpsbps）v波特率就是传送数据位的速率（用位波特率就是传送数据位的速率（用位/秒）表示。秒）表示。v例例:数据传送速率为数据传送速率为120120字符字符/秒，每帧包括秒，每帧包括1010个数个数据位，则波特率为据位，则波特率为 12010=120012010=1200位位/秒秒=1200bps=1200bpsv常用的异步通信的波特率的值为：常用的异步通信的波特

8、率的值为：150150、300300、600600、12001200、24002400、48004800、96009600、1440014400、2880028800。第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路二、串行通信的物理标准 进行串行通信的线路连接时，需要解决的问题：进行串行通信的线路连接时，需要解决的问题：.计算机与外设之间要共同遵守的某种约定，称为计算机与外设之间要共同遵守的某种约定，称为物理接口标准，包括电缆的机械特性、电气特性、物理接口标准，包括电缆的机械特性、电气特性、信号功能和传送过程的定义。信号功能和传送过程的定义。.按相关接口标准设计接口电路。常用按相关接口标准设

9、计接口电路。常用RS-232-C。第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路RS-232-C串行接口标准串行接口标准 RS-232标准是美国标准是美国EIA（电子工业联合会）（电子工业联合会）与与BELL等公司一起开发的，等公司一起开发的，1969年公布的通信年公布的通信协议，适合的数传率：协议，适合的数传率：020Kbps。RS-232对电气特性，逻辑电平和各种信号对电气特性，逻辑电平和各种信号线的功能都作了规定。线的功能都作了规定。串行接口串行接口计算机计算机DTE串行接口串行接口计算机计算机或终端或终端DTE1 12 23 34 4DB-25DB-25型连接器型连接器25脚，只用脚

10、，只用9个信号个信号（2个数据线，个数据线，6个控制线，个控制线，1个地址）个地址）5 56 67 78 89 91111131325252222202018181414发送电流（发送电流（-）发送电流（发送电流（+）DCDDCDGNDGNDDSRDSRCTSCTSRTSRTSR RX XD DT TX XD D（-）接收电流）接收电流（+）接收电流）接收电流1 12 23 34 45 56 67 78 89 9DSRDSRRTSRTSCTSCTSRIRIDCDDCDR RX XD DT TX XD DDTRDTRGNDGNDDB-9DB-9型连接器型连接器9针，针，9针全用针全用机械特性机械

11、特性连接器（连接器（Connector）、近距离连接（、近距离连接（15m15m）1）需用需用MODEM和专用电话线和专用电话线2）需用）需用29条信号线（在接口与条信号线（在接口与MODEM之间）之间）第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路三.可编程串行接口8250功能简介CPU利用串行通信与外部进行数据交换，必须利用串行通信与外部进行数据交换，必须通过串行接口电路实现。通过串行接口电路实现。（1）进行串）进行串/并行转换。并行转换。（2）实现串行数据格式化。）实现串行数据格式化。（3）能进行可靠性校验。）能进行可靠性校验。（4）实现与数据通信设备之间的联络控制。）实现与数据通信设

12、备之间的联络控制。INS8250D7D0SINSOUT第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路82508250主要功能主要功能（1）支持异步串行通信规程，发送时可自动插入起）支持异步串行通信规程，发送时可自动插入起始位、停止位和奇偶校验位，接收时能自动删除。始位、停止位和奇偶校验位，接收时能自动删除。（2）内部具有可编程的时钟产生电路，可对外部时）内部具有可编程的时钟产生电路，可对外部时钟进行钟进行165535次分频次分频。（3）具有由）具有由CPU的发向调制解调器的发向调制解调器MODEM的控制的控制信号。信号。（4）具有优先级排除的中断系统，有多种中断源。）具有优先级排除的中断系统

13、，有多种中断源。（5）发送和接收都采用双缓冲结构（数据稳定）。）发送和接收都采用双缓冲结构（数据稳定）。第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路、82508250的内部结构及工作原理的内部结构及工作原理)数据总线缓冲器数据总线缓冲器功能：与功能：与CPU总线总线D7D0连接，实现数据传送。连接，实现数据传送。第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路)读写控制逻辑读写控制逻辑输入片选信输入片选信号，同时有号，同时有效选中效选中8250 8250内部内部寄存器的寄存器的选择信号选择信号 锁存地址及锁存地址及片选信号，片选信号，以稳定译码以稳定译码 数据输入选通信号，数据输入选通信号

14、，任一信号有效时，可任一信号有效时，可读出被选中的读出被选中的8250寄寄存器的内容存器的内容 数据输出选通信号，数据输出选通信号，任一信号有效时，可任一信号有效时，可向被选中的向被选中的8250寄存寄存器的写数据器的写数据 驱动器禁止信号，驱动器禁止信号，CPU读读8250时为低电平，非时为低电平，非读时为高电平。读时为高电平。片选输出指示引脚，当三片选输出指示引脚，当三个片选线都为有效时输出个片选线都为有效时输出高电平，说明高电平，说明8250被选中被选中主复位输入信号，高电平主复位输入信号，高电平有效有效外部时钟端。可接晶振或外部时钟端。可接晶振或直接接外部时钟信号直接接外部时钟信号功能

15、：接收读写命令和控制信号，决定对哪个寄存器进行操作功能：接收读写命令和控制信号，决定对哪个寄存器进行操作第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路)接收器接收器双缓冲结构，接收数据的过程是，当双缓冲结构，接收数据的过程是，当8250初始化后进初始化后进入允许接收和准备好接收数据时，监视入允许接收和准备好接收数据时，监视SIN线。线。时序控制：数据接收时钟时序控制：数据接收时钟RCLK的频率为接收信号波特的频率为接收信号波特率的率的16倍。即检测到起始位后，接收器每隔倍。即检测到起始位后，接收器每隔16个波特率周期个波特率周期对对SIN输入的数据采样。输入的数据采样。第第7 7章章 常用数

16、字接口电常用数字接口电路路)发送器发送器双缓冲结构，双缓冲结构，CPU发来并行数据，写入缓冲寄存器，再发来并行数据，写入缓冲寄存器，再送入移位寄存器。送入移位寄存器。时序控制：内部数据发送的时钟频率同样为波特率的时序控制：内部数据发送的时钟频率同样为波特率的16倍。倍。第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路)时钟发生环节（除数寄存器时钟发生环节（除数寄存器DLRDLR）8250发送和接收时钟（内部时钟信号）是波特发送和接收时钟（内部时钟信号）是波特率的率的16倍，内部收发时钟可通过对外部时钟分频得倍，内部收发时钟可通过对外部时钟分频得到。即：到。即：分频次数也称作波特率因子，初始化时

17、放入除数寄存分频次数也称作波特率因子，初始化时放入除数寄存器。先写低八位，再写高八位。器。先写低八位，再写高八位。f=fosc/分频次数分频次数=16*外部通讯波特率外部通讯波特率第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路)传输线控制寄存器和传输线状态寄存器传输线控制寄存器和传输线状态寄存器第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路 传输线控制寄存器（传输线控制寄存器（LCRLCR）8位可读位可读/写寄存器，用于设置串行通信的帧数据格式。写寄存器，用于设置串行通信的帧数据格式。若要访问除数寄存器（为了写入波特率因子，以得到合适若要访问除数寄存器（为了写入波特率因子，以得到合适的内部

18、时钟频率），可将控制字设定为的内部时钟频率），可将控制字设定为1000 0000（80H）若传送的数据通讯格式为若传送的数据通讯格式为1位停止位、位停止位、8位数据位、无奇偶位数据位、无奇偶校验，可将控制字设定为校验，可将控制字设定为0000 0011（03H）第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路传输线状态寄存器（传输线状态寄存器（LSRLSR）8位可读位可读/写寄存器，用于表示写寄存器，用于表示8250收收/发通信时的状态信息发通信时的状态信息。若发送数据寄存器为空，其状态字为若发送数据寄存器为空，其状态字为0010 0000（20H）若接收数据寄存器为满，其状态字为若接收数据寄

19、存器为满，其状态字为0000 0001（01H）第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路）中断控制寄存器）中断控制寄存器功能：实现中断优先权排队，允许在符合条件时发出中功能：实现中断优先权排队，允许在符合条件时发出中断请求，或禁止在符合条件时发中断请求，实现中断管理。断请求，或禁止在符合条件时发中断请求，实现中断管理。中断允许寄存器（中断允许寄存器（IER）用于允许或禁止某种中断。）用于允许或禁止某种中断。中断识别寄存器（中断识别寄存器（IIR）用于识别中断源。）用于识别中断源。第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路8）MODEM控制逻辑控制逻辑功能：通过对调制解调器控制寄存

20、器的编程设置，可以功能：通过对调制解调器控制寄存器的编程设置，可以控制提供给调制解调器的控制信号。控制提供给调制解调器的控制信号。MODEM控制寄存器（控制寄存器（MCR）用来对）用来对MODEM实施控制。实施控制。MODEM状态寄存器（状态寄存器（MSR）提供控制信号的状态变化信息。）提供控制信号的状态变化信息。第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路、82508250的寻址和连接的寻址和连接数据总线数据总线 读写控读写控制逻辑制逻辑 片选控制片选控制 外部时外部时钟输入钟输入 内部时内部时钟信号钟信号串行数串行数据收发据收发MODEM控制信号控制信号CSCS0 0CSCS1 1CS

21、CS2 2A2A2A1A1A0A0DLABDLAB地址地址寄存器寄存器1 11 10 00 00 00 00 0FF80FF80发发送保持寄存器送保持寄存器THRTHR（写）（写）1 11 10 00 00 00 00 0FF80FF80接收接收缓缓冲寄存器冲寄存器RBRRBR（读读）1 11 10 00 00 00 01 1FF80FF80除数除数锁锁存器（低存器（低8 8位）位）DLLDLL1 11 10 00 00 01 11 1FF81FF81除数除数锁锁存器（高存器（高8 8位）位）DLHDLH1 11 10 00 00 01 10 0FF81FF81中断允中断允许许寄存器寄存器IR

22、EIRE1 11 10 00 01 10 0FF82FF82中断中断识别识别寄存器寄存器MCRMCR1 11 10 00 01 11 1FF83FF83通信通信线线路控制寄存器路控制寄存器LCRLCR1 11 10 01 10 00 0FF84FF84MODEMMODEM控制寄存器控制寄存器MCRMCR1 11 10 01 10 01 1FF85FF85通信通信线线路状路状态态寄存器寄存器LSRLSR1 11 10 01 11 10 0FF86FF86MODEMMODEM状状态态寄存器寄存器MCRMCR1 11 10 01 11 11 1FF87FF87（无效）（无效）第第7 7章章 常用数字

23、接口电常用数字接口电路路、82508250的初始化的初始化使通信控制寄存器使通信控制寄存器D7=1写除数寄存器低写除数寄存器低8位位写除数寄存器高写除数寄存器高8位位设置通信控制字设置通信控制字设置设置MODEM控制字控制字设置中断允许字设置中断允许字MOV DX,0FF83HMOV AL,80HOUT DX,ALMOV DX,0FF80HMOV AL,18HOUT DX,ALMOV DX,0FF81HMOV AL,00HOUT DX,AL（波特率因子为（波特率因子为0018H）MOV DX,0FF83HMOV AL,03H（1位停止位，位停止位，8位数据位位数据位,无奇偶校验）无奇偶校验）O

24、UT DX,AL第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路、82508250的应用的应用例：利用例：利用8250实现串行通信的自发自收。将寄存器实现串行通信的自发自收。将寄存器AH的内容从的内容从10H开始通过开始通过8250发送、接收，每次收发后发送、接收，每次收发后AH的的内容自动增内容自动增1直到直到FFH为止，同时将每次接收到的数据，依为止，同时将每次接收到的数据，依次写到内存次写到内存400040EF单元中，实现自发自收。单元中，实现自发自收。）算法分析：采用查询方式发送接收数据。发送数据前）算法分析：采用查询方式发送接收数据。发送数据前先检测先检测LSRLSR中相关状态位，若

25、发送数据寄存器为空才将数中相关状态位，若发送数据寄存器为空才将数据从寄存器送入据从寄存器送入82508250。接收数据前亦先检测。接收数据前亦先检测LSRLSR中相关状中相关状态位，若接收数据寄存器满才将数据从态位，若接收数据寄存器满才将数据从82508250读入读入CPUCPU。第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路）流程图）流程图8250初始化初始化调用发送子程序调用发送子程序调用接收子程序调用接收子程序AH+1，地址，地址+AHFFHY停机停机N主程序：主程序：第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路发送子程序发送子程序读读LSRMOV DX,0FF85HIN AL,DX发送数据寄存器是否为空发送数据寄存器是否为空NTEST AL,20H发送数据发送数据YMOV DX,0FF80HMOV AL,AHOUT DX,AL返回返回第第7 7章章 常用数字接口电常用数字接口电路路接收子程序接收子程序读读LSRMOV DX,0FF85HIN AL,DX检测数据是否有错误检测数据是否有错误TEST AL,1EH接收数据接收数据YMOV DX,0FF80HIN AL,DX返回返回出错处理出错处理检测接收寄存器是否为满检测接收寄存器是否为满YNTEST AL,01HN N N保存数据保存数据MOV SI,AL