电力系统远动第5讲_串口通信技术.pdf

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1、1.了解串行通信的基本原理了解串行通信的基本原理2.了解典型串行通信接口原理了解典型串行通信接口原理3.掌握掌握PC机异步串行接口通信方法机异步串行接口通信方法串行通信技术学习要点串行通信技术学习要点2008-3-26一、一、串行通信基础串行通信基础二、二、串行通信接口简介串行通信接口简介三、三、PC机的标准异步串行接口机的标准异步串行接口四、四、利用标准串口进行数据通信利用标准串口进行数据通信串行通信技术主要内容串行通信技术主要内容一、串行通信基础一、串行通信基础1.串行通信的概念串行通信的概念2.信息传输的检错和纠错信息传输的检错和纠错3.串行数据传送方式串行数据传送方式4.波特率波特率5

2、.通信协议通信协议6.异步串行通信和同步串行通信异步串行通信和同步串行通信7.接收接收/发送时钟和波特率因子发送时钟和波特率因子1.串行通信的概念串行通信的概念指数据一位接着一位在一根线路上传输，在传输过程中，每一位数据都占据一个固定的时间长度。指数据一位接着一位在一根线路上传输，在传输过程中，每一位数据都占据一个固定的时间长度。RxDTxD目的源目的源D0 D1D2D3D4D5D6D7Td注意注意:“串行串行”是外设与接口电路之间的数据传送方式，在是外设与接口电路之间的数据传送方式，在CPU与接口之间仍是并行工作方式。与接口之间仍是并行工作方式。串行状态寄存器串行状态寄存器串行控制寄存器串行

3、控制寄存器收收/发时钟发时钟波特率发生器波特率发生器数据数据缓冲器缓冲器控制逻辑控制逻辑地址译码地址译码数据线数据线DB数据发送寄存器数据发送寄存器并行输入并行输入/串行输出串行输出发送移位寄存器发送移位寄存器串行输出串行输出0 1 1 0 0 1 0 165H数据接收寄存器数据接收寄存器接收移位寄存器接收移位寄存器串行输入串行输入/并行输出并行输出串行输入串行输入1 0 1 0 0 1 1 065H控制线控制线CB地址线地址线AB串行通信接口串行通信接口D0 D1D2 D3D4D5D6D7D7 D6D5 D4D3D2D1D02.信息传输的检错和纠错信息传输的检错和纠错?串行数据在传输过程中，

4、由于干扰可能引起信息的出错如何发现传输中的错误，叫串行数据在传输过程中，由于干扰可能引起信息的出错如何发现传输中的错误，叫检错检错发现错误后，如何消除错误，叫发现错误后，如何消除错误，叫纠错?纠错?最简单的检错方法是奇偶校验，即在传送字符的各位之外，再传送最简单的检错方法是奇偶校验，即在传送字符的各位之外，再传送1位奇位奇/偶校验位。可采用奇校验或偶校验。偶校验位。可采用奇校验或偶校验。奇校验奇校验：使所有传送的数位：使所有传送的数位(含校验位含校验位)中中1的个数为奇数的个数为奇数偶校验偶校验：使所有传送的数位：使所有传送的数位(含校验位含校验位)中中1的个数为偶数的个数为偶数?奇偶校验能够

5、检测出奇偶校验能够检测出1位误码，但是不能纠错。位误码，但是不能纠错。按照数据流的方向，分成三中基本的传送方式：按照数据流的方向，分成三中基本的传送方式：单工方式全双工方式半双工方式单工方式全双工方式半双工方式3.串行数据传送方式串行数据传送方式单工方式单工方式只允许数据按照一个固定的方向传送只允许数据按照一个固定的方向传送.发送器发送器接收器接收器ABA方只能发送，称方只能发送，称发送器发送器B方只能接收，称方只能接收，称接收器接收器全双工方式全双工方式允许通讯双方同时进行发送和接收操作允许通讯双方同时进行发送和接收操作发送器发送器发送器发送器AB接收器接收器接收器接收器相当于把两个方向相反

6、的单工方式组合在一起，需要两条传输线。全双工方式主要应用于实时性较强的交互式应用中，如计算机之间的通信等。相当于把两个方向相反的单工方式组合在一起，需要两条传输线。全双工方式主要应用于实时性较强的交互式应用中，如计算机之间的通信等。半双工方式半双工方式数据能从数据能从A方传送到方传送到B方，也能从方，也能从B方传送到方传送到A方方,但是不能同时在两个方向上传送，每次只能由一方发送，另一方接收。但是不能同时在两个方向上传送，每次只能由一方发送，另一方接收。发送器发送器接收器接收器AB接收器接收器发送器发送器通信双方通过软件控制的电子开关，进行方向的切换，轮流地进行发送和接收。一些简单的外部设备如

7、键盘与主机的通信采用半双工方式通信双方通过软件控制的电子开关，进行方向的切换，轮流地进行发送和接收。一些简单的外部设备如键盘与主机的通信采用半双工方式.4.波特率波特率(Baudrate)并行通信中并行通信中,传输速率是以每秒多少字节传输速率是以每秒多少字节(B/s)表示。表示。串行通信中，衡量数据传输速率的单位是波特率串行通信中，衡量数据传输速率的单位是波特率,即每秒传送的二进制数据的位数，以位即每秒传送的二进制数据的位数，以位/秒秒(bps)表示。有时也用表示。有时也用“位周期位周期”Td表示传输速率，波特率是位周期的倒数。标准的波特率系列有：表示传输速率，波特率是位周期的倒数。标准的波特

8、率系列有：110、300、600、1200、1800、2400、4800、9600和和19200等等.D0 D1D2D3D4D5D6D7Td波特率波特率=1/Td5.通信协议通信协议要想保证通信成功，通信双方必须有一系列的约定，如：作为发送方，必须知道什么时候可以发送信息，对方是否收到，收到的内容有没有错，要不要重发、怎么通知对方结束等作为接收方，必须知道对方是否发送信息、发的是什么、收到的信息是否有错、如果有错怎么通知对方、怎么判断结束等。要想保证通信成功，通信双方必须有一系列的约定，如：作为发送方，必须知道什么时候可以发送信息，对方是否收到，收到的内容有没有错，要不要重发、怎么通知对方结束

9、等作为接收方，必须知道对方是否发送信息、发的是什么、收到的信息是否有错、如果有错怎么通知对方、怎么判断结束等。通信协议就是通信双方为了保证通信正确，事先对数据传送控制规定的必须共同遵守的一种约定，包括对数据格式、同步方式、传送速率、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出的统一规定。通信协议就是通信双方为了保证通信正确，事先对数据传送控制规定的必须共同遵守的一种约定，包括对数据格式、同步方式、传送速率、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出的统一规定。6.串行通信基本方式串行通信基本方式根据对数据流的分界、定时和同步方式的不同，串行通信的基本方式可以分为两种类型：根据对数据流的分

10、界、定时和同步方式的不同，串行通信的基本方式可以分为两种类型：异步串行通信同步串行通信异步串行通信同步串行通信异步串行通信异步串行通信数据是一帧数据是一帧(Frame)一帧传送，每一帧包含起始位、数据位、校验位、停止位，帧与帧之间可有任意个一帧传送，每一帧包含起始位、数据位、校验位、停止位，帧与帧之间可有任意个空闲位空闲位。起始位起始位B逻辑逻辑01位数据位位数据位D 逻辑逻辑0或或15位位8位校验位位校验位P逻辑逻辑0或或11位或无停止位位或无停止位S逻辑逻辑11位或位或2位空闲位逻辑位空闲位逻辑1任意数量任意数量异步串行数据格式为：异步串行数据格式为：一帧数据位一帧数据位LSBMSB空闲位

11、空闲位空闲位空闲位BDPS起始位数据位校验位停止位起始位数据位校验位停止位例例传送传送8位数据位数据65H(01100101B)，奇校验，奇校验，1个停止位，信号线上的波形为：个停止位，信号线上的波形为：PS空闲位空闲位D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7空闲位空闲位B一帧一帧BDPS起始位数据位校验位停止位起始位数据位校验位停止位RxDTxDGNDGND异步串行通信特点异步串行通信特点?异步串行通信以帧为信息单位传送，异步串行通信以帧为信息单位传送，1帧包含帧包含1个字符个字符?在数据格式中设置起始位和停止位来协调在数据格式中设置起始位和停止位来协调“同步同步”?异步串行通信的异步

12、串行通信的“异步异步”，指字符与字符之间通信没有严格的定时要求，每个字符作为一个独立的单位，可以随机出现在数据流中，即每个字符在数据流中出现的时间是任意的，指字符与字符之间通信没有严格的定时要求，每个字符作为一个独立的单位，可以随机出现在数据流中，即每个字符在数据流中出现的时间是任意的?位与位之间有严格的定时一旦传送开始，收位与位之间有严格的定时一旦传送开始，收/发双方则按预先约定的传输速率，在时钟的作用下，传送字符中的 每发双方则按预先约定的传输速率，在时钟的作用下，传送字符中的 每1位位?异步串行通信适合于发送数据不连续、传送数据量较少，或对传输率要求不高的场合。异步串行通信适合于发送数据

13、不连续、传送数据量较少，或对传输率要求不高的场合。字符字符1字符字符2字符字符3字符字符n数据块的传输数据块的传输同步串行通信同步串行通信同步串行通信是帧为单位传送，每帧包含同步串行通信是帧为单位传送，每帧包含1个数据块，每个数据块内可包含成百上千个字符，每个字符取相同的位数，字符之间可以是连续的，没有起始位和停止位。在数据块的前面一般设置有个数据块，每个数据块内可包含成百上千个字符，每个字符取相同的位数，字符之间可以是连续的，没有起始位和停止位。在数据块的前面一般设置有1个或个或2个同步字符，作为帧的边界和通知对方接收的标志，尾部是校验字符，用于校验数据传输的差错。个同步字符，作为帧的边界和

14、通知对方接收的标志，尾部是校验字符，用于校验数据传输的差错。同步字符 字符同步字符 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(可以是任意长度）可以是任意长度）同步串行通信数据格式同步串行通信数据格式1帧帧同步串行通信特点同步串行通信特点?字符与字符之间和字符内部位与位之间都是同步传送，对时钟要求非常严格字符与字符之间和字符内部位与位之间都是同步传送，对时钟要求非常严格.?收收/发两端必须使用同一时钟来控制数据块的传输，即使用同一时钟来触发双方移位寄存器的移位操作。发两端必须使用同一时钟来控制数据块的传输，即使用同一时钟来触发双方移位寄存器的移位操作。?在近距离通信时可以在传

15、输线上增加一根时钟信号线，在远距离通信时可以通过调制在近距离通信时可以在传输线上增加一根时钟信号线，在远距离通信时可以通过调制/解调器，在数据流中发送解调器，在数据流中发送/提取同步信号，使发送和接收方得到完全相同的时钟信号。提取同步信号，使发送和接收方得到完全相同的时钟信号。RxDTxDCLKCLKTxDRxD时钟信号时钟信号?同步串行通信适用于要求快速、大量数据传送的场合同步串行通信适用于要求快速、大量数据传送的场合。7.接收接收/发送时钟和波特率因子发送时钟和波特率因子接收接收/发送时钟发送时钟在串行通信中，无论发送或接收，都必须有时钟脉冲信号对传送的数据进行在串行通信中，无论发送或接收

16、，都必须有时钟脉冲信号对传送的数据进行同步同步和和定位定位控制，这就需要有接收控制，这就需要有接收/发送时钟。发送时钟。同步同步，就是，就是确认通信什么时候开始定位确认通信什么时候开始定位，就是，就是确认每确认每1个的数据位个的数据位为了提高串行通信的抗干扰能力，往往用多个时钟调制为了提高串行通信的抗干扰能力，往往用多个时钟调制1个二进制数据，个二进制数据，调制调制1个二进制数据所用的收个二进制数据所用的收/发时钟个数称为波特率因子发时钟个数称为波特率因子，用，用n表示波特率因子，则：收表示波特率因子，则：收/发时钟频率发时钟频率=波特率 波特率因子波特率 波特率因子n例如例如波特率因子为波特

17、率因子为16，则，则16个时钟脉冲移位个时钟脉冲移位1次次波特率因子波特率因子通过这种方法，不仅能够通过这种方法，不仅能够排除接收线上的噪声干扰排除接收线上的噪声干扰，识别假起始位，而且能够相当精确地，识别假起始位，而且能够相当精确地确定起始位的中间点确定起始位的中间点，从而，从而提供一个准确的时间基准提供一个准确的时间基准，从这个基准算起，每个，从这个基准算起，每个16个个Tc采样一次数据线，作为输入数据。当采样一次数据线，作为输入数据。当n=16时，接收器以时，接收器以数据波特率数据波特率16倍的时钟倍的时钟对所接收的数据对所接收的数据进行检测进行检测:首先正确地检测到起始位首先正确地检测

18、到起始位，然后逐位确定各个数据位然后逐位确定各个数据位。具体过程如下：接收器在每个接收时钟的上升沿采样接收数据线，当发现接收数据线出现低电平时，就认为是起始位的开始，若在连续的具体过程如下：接收器在每个接收时钟的上升沿采样接收数据线，当发现接收数据线出现低电平时，就认为是起始位的开始，若在连续的8个时钟周期内检测到接收数据线仍保持低电平，则确认它为起始位，而不是干扰信号。个时钟周期内检测到接收数据线仍保持低电平，则确认它为起始位，而不是干扰信号。Td=16Tc接收数据位接收数据位10 0 0 0 0 0 0 0接收时钟接收时钟Tc起始位的确定起始位的确定接收数据接收数据接收时钟接收时钟1 0

19、1 0 0 1 1 数据位的采样数据位的采样一、一、串行通信基础串行通信基础二、二、串行通信接口简介串行通信接口简介三、三、PC机的标准异步串行接口机的标准异步串行接口四、四、利用标准串口进行数据通信利用标准串口进行数据通信串行通信技术主要内容串行通信技术主要内容二、串行通信接口简介二、串行通信接口简介1.串行通信接口典型结构图串行通信接口典型结构图2.串行通信有关寄存器串行通信有关寄存器3.串行发送数据过程串行发送数据过程4.串行接收数据过程串行接收数据过程1.串行通信接口典型结构图串行通信接口典型结构图串行状态寄存器串行状态寄存器串行控制寄存器串行控制寄存器收收/发时钟发时钟波特率发生器波

20、特率发生器数据数据缓冲器缓冲器控制逻辑控制逻辑地址译码地址译码数据线数据线DB数据发送寄存器数据发送寄存器并行输入并行输入/串行输出串行输出发送移位寄存器发送移位寄存器串行输出串行输出0 1 1 0 0 1 0 165H数据接收寄存器数据接收寄存器接收移位寄存器接收移位寄存器串行输入串行输入/并行输出并行输出串行输入串行输入1 0 1 0 0 1 1 065H控制线控制线CB地址线地址线ABD0 D1D2 D3D4D5D6D7D7 D6D5 D4D3D2D1D0例 异步通信接口例 异步通信接口INS8250结构图结构图发送移位发送移位R数据发送数据发送R数据缓冲数据缓冲寻址及逻辑控制寻址及逻辑

21、控制CS0CS1CS2A2A1A0ADSDISTRSOSTRDDISMRD7D0接收移位接收移位R数据接收数据接收R线路控制线路控制R线路状态线路状态R中断允许中断允许R中断识别中断识别RMODEM控制控制RMODEM状态状态R除数高位除数高位R除数低位除数低位R波特率发生器波特率发生器BCLKXTAL1XTAL2控制逻辑控制逻辑控制逻辑控制逻辑INTRPTRTSCTSDRTDSRRLSDRIOUT1OUT2内部数据总线内部数据总线SoutSin2.串行通信有关寄存器串行通信有关寄存器?发送数据寄存器发送数据寄存器?发送移位寄存器发送移位寄存器?接收移位寄存器接收移位寄存器?接收数据寄存器接收

22、数据寄存器?串行控制寄存器串行控制寄存器?串行状态寄存器串行状态寄存器发送数据寄存器发送数据寄存器用于存放要发送的并行数据用于存放要发送的并行数据,如检测到发送移位寄存器为空如检测到发送移位寄存器为空,自动将保存的数据传送到发送移位寄存器自动将保存的数据传送到发送移位寄存器.发送移位寄存器发送移位寄存器(并行输入并行输入/串行输出串行输出)用于将并行数据转换成串行数据，并通过串行输出管脚发送数据用于将并行数据转换成串行数据，并通过串行输出管脚发送数据.CPU不能直接对发送移位寄存器存取操作不能直接对发送移位寄存器存取操作.数据发送寄存器数据发送寄存器并行输入并行输入/串行输出串行输出发送移位寄

23、存器发送移位寄存器D7 D6D5 D4 D3D2D1 D0串行输出串行输出1 0 1 0 0 1 1 0A6HA6H接收移位寄存器接收移位寄存器(串行输入串行输入/并行输出并行输出)用于接收从串行输入管脚传入的数据，并转换成并行数据用于接收从串行输入管脚传入的数据，并转换成并行数据.当接收到当接收到1字符的串行数据，就自动传送给接收数据寄存器字符的串行数据，就自动传送给接收数据寄存器.CPU不能直接对接收移位寄存器存取操作不能直接对接收移位寄存器存取操作.接收数据寄存器接收数据寄存器用于存放由接收移位寄存器传送来的数据用于存放由接收移位寄存器传送来的数据,CPU通过对接收数据寄存器进行读操作，

24、获取传入的数据通过对接收数据寄存器进行读操作，获取传入的数据.接收数据寄存器接收数据寄存器接收移位寄存器接收移位寄存器串行输入串行输入/并行输出并行输出D0 D1D2 D3 D4D5D6 D7串行输入串行输入0 1 1 0 0 1 0 1A6HA6H串行控制寄存器串行控制寄存器设置串行通信的数据格式，包括波特率、停止位长度、数据位长度、奇偶校验方式的设置设置串行通信的数据格式，包括波特率、停止位长度、数据位长度、奇偶校验方式的设置异步串行数据格式为：异步串行数据格式为：一帧数据位一帧数据位LSBMSB空闲位空闲位空闲位空闲位BDPS起始位数据位校验位停止位起始位数据位校验位停止位?D7D5:波

25、特率设置波特率设置000/110bps001/150bps010/300bps011/600bps100/1200bps 101/2400bps 110/4800bps 111/9600bps?D4D3:奇偶校验设置奇偶校验设置00/无校验无校验01/奇校验奇校验10/无校验无校验11/偶校验偶校验?D2 :停止位长度设置停止位长度设置0:1位位1:2位位?D1D0:数据位长度设置数据位长度设置10:7位位11:8位位例如 某串行通信接口控制寄存器的含义例如 某串行通信接口控制寄存器的含义D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0串行状态寄存器串行状态寄存器存放串行通信的状态，包括发送数据

26、寄存器，接收数据寄存器，通信过程的状态等存放串行通信的状态，包括发送数据寄存器，接收数据寄存器，通信过程的状态等.?D6:1=发送数据寄存器空发送数据寄存器空?D3:1=帧格式错误帧格式错误?D2:1=奇偶校验错误奇偶校验错误?D1:1=溢出错误溢出错误?D0:1=接收数据寄存器满接收数据寄存器满通信口状态参数含义通信口状态参数含义D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0发送数据寄存器的状态发送数据寄存器的状态满满:当发送数据寄存器的数据未传送到移位寄存器处于满状态；当发送数据寄存器的数据未传送到移位寄存器处于满状态；空空:当发送数据寄存器的数据传送到移位寄存器，新的数据还未写入发送数据

27、寄存器时，未处于空状态当发送数据寄存器的数据传送到移位寄存器，新的数据还未写入发送数据寄存器时，未处于空状态当当发送数据寄存器为发送数据寄存器为空状态空状态时，可以时，可以发送发送新数据新数据.数据发送寄存器数据发送寄存器并行输入并行输入/串行输出串行输出发送移位寄存器发送移位寄存器D7 D6D5 D4 D3D2D1 D0串行输出串行输出1 0 1 0 0 1 1 0A6HA6H串行状态寄存器串行状态寄存器D7 D6D5 D4 D3 D2 D1 D0接收数据寄存器的状态接收数据寄存器的状态满满:当接收移位寄存器从串行输入管脚接收一个字节的数据当接收移位寄存器从串行输入管脚接收一个字节的数据,并

28、转换成并行数据自动存放到接收数据寄存器后并转换成并行数据自动存放到接收数据寄存器后,接收数据数据寄存器处于满状态接收数据数据寄存器处于满状态.空空:当接收数据寄存器的数据被取走当接收数据寄存器的数据被取走,但新的数据未传入但新的数据未传入,数据接收寄存器处于空状态数据接收寄存器处于空状态.当当接收数据寄存器为接收数据寄存器为满状态满状态时，可以时，可以接收接收新数据新数据.串行状态寄存器串行状态寄存器D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0接收数据寄存器接收数据寄存器接收移位寄存器接收移位寄存器串行输入串行输入/并行输出并行输出D0 D1D2 D3 D4D5D6 D7串行输入串行输入0

29、1 1 0 0 1 0 1A6HA6H接收接收/发送通信过程状态发送通信过程状态奇偶校验错误奇偶校验错误通信线上的噪音引起某些数据位的改变通信线上的噪音引起某些数据位的改变,使接收数据位的奇偶数与设定的奇偶校验方式不一致，从而产生奇偶校验错误。使接收数据位的奇偶数与设定的奇偶校验方式不一致，从而产生奇偶校验错误。例例传送方发送传送方发送8位数据位数据65H(01100101B)，奇校验，奇校验，1个停止位，数据格式为个停止位，数据格式为01010011011 (含校验位在内含校验位在内1的个数的个数5为奇数为奇数)如果接收方按同样的通讯协议接收数据，假如收到的数据为如果接收方按同样的通讯协议接

30、收数据，假如收到的数据为 01011011011由于收到由于收到1的个数为的个数为6,为偶数，产生奇偶校验错误。为偶数，产生奇偶校验错误。(注意最后注意最后1位位“1”是停止位，不在检验数据之内是停止位，不在检验数据之内)溢出错误溢出错误当上一个存在接收数据寄存器的数据还没有被当上一个存在接收数据寄存器的数据还没有被CPU取走，又有字符要传送到接收数据寄存器时取走，又有字符要传送到接收数据寄存器时,产生接收数据寄存器溢出错误。产生接收数据寄存器溢出错误。帧格式错误帧格式错误当接收的数据没有停止位时，产生帧格式错误，这种错误可能是由于通信线上的噪音引起停止位的丢失，或是由于接收方和发送方通信协议

31、初始化不匹配引起。当接收的数据没有停止位时，产生帧格式错误，这种错误可能是由于通信线上的噪音引起停止位的丢失，或是由于接收方和发送方通信协议初始化不匹配引起。串行状态寄存器串行状态寄存器D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1D03.串行发送数据过程串行发送数据过程CPU将待发送的数据写入发送数据寄存器，在发送移位寄存器空时，会自动从数据寄存器传送到移位寄存器，发送控制逻辑将自动按规定的数据格式构成信息帧，然后逐位由串行输出管脚输出将待发送的数据写入发送数据寄存器，在发送移位寄存器空时，会自动从数据寄存器传送到移位寄存器，发送控制逻辑将自动按规定的数据格式构成信息帧，然后逐位由串行输出管脚输出

32、;当发送数据寄存器空时，将置相应的状态标志位为当发送数据寄存器空时，将置相应的状态标志位为“1”，以通知，以通知CPU发下一个数据。发下一个数据。数据发送寄存器数据发送寄存器并行输入并行输入/串行输出串行输出发送移位寄存器发送移位寄存器D7 D6D5 D4 D3D2D1 D0串行输出串行输出1 0 1 0 0 1 1 065H65H4.串行接收数据过程串行接收数据过程串行的位信息由串行输入管脚输入，接收侧监测通信线路串行的位信息由串行输入管脚输入，接收侧监测通信线路,如果如果检测出一个起始位检测出一个起始位,就进行内部同步就进行内部同步，开始在接收时钟控制下开始在接收时钟控制下采样串行输入管脚

33、上的数据采样串行输入管脚上的数据，移位寄存器将接收的串行数据，移位寄存器将接收的串行数据，转换成并行数据转换成并行数据，当一个字符数据接收完，自动，当一个字符数据接收完，自动存放在接收数据寄存器存放在接收数据寄存器中，并置数据接收寄存器满标志位为中，并置数据接收寄存器满标志位为“1”，通知，通知CPU可以读取数据。可以读取数据。数据发送寄存器数据发送寄存器接收移位寄存器接收移位寄存器串行输入串行输入/并行输出并行输出D0 D1D2 D3 D4D5D6 D7串行输入串行输入0 1 1 0 0 1 0 1A6HA6H一、一、串行通信基础串行通信基础二、二、串行通信接口简介串行通信接口简介三、三、P

34、C机的标准异步串行接口机的标准异步串行接口四、四、利用标准串口进行数据通信利用标准串口进行数据通信串行通信技术主要内容串行通信技术主要内容三、三、PC机的标准异步串行接口机的标准异步串行接口1.PC机一般有机一般有1或或2个异步串行通信接口，组装在主板上，称为个异步串行通信接口，组装在主板上，称为COM1和和COM2 2.使用的串行通信接口芯片是使用的串行通信接口芯片是INS8250,或与之兼容的串口芯片或与之兼容的串口芯片(如如16550等等).8250是一种可编程的异步串行通信接口芯片，支持异步通信协议，可通过编程改变传送数据的波特率，提供与是一种可编程的异步串行通信接口芯片，支持异步通信

35、协议，可通过编程改变传送数据的波特率，提供与MODEM连接的联络信号，实现远程通信。连接的联络信号，实现远程通信。3.两串口的结构相同，只是占用的系统资源不同，两串口的结构相同，只是占用的系统资源不同，COM1:3F83FFh,中断中断IRQ4COM2:2F82FFh,中断中断IRQ3串口串口1并口串口并口串口2异步通信接口异步通信接口INS8250结构图结构图发送移位发送移位R数据发送数据发送R数据缓冲数据缓冲寻址及逻辑控制寻址及逻辑控制CS0CS1CS2A2A1A0ADSDISTRSOSTRDDISMRD7D0接收移位接收移位R数据接收数据接收R线路控制线路控制R线路状态线路状态R中断允许

36、中断允许R中断识别中断识别RMODEM控制控制RMODEM状态状态R除数高位除数高位R除数低位除数低位R波特率发生器波特率发生器BCLKXTAL1XTAL2控制逻辑控制逻辑控制逻辑控制逻辑INTRPTRTSCTSDRTDSRRLSDRIOUT1OUT2内部数据总线内部数据总线在在Windows2000下查看串口硬件资源下查看串口硬件资源我的电脑我的电脑/属性属性/硬件硬件/设备管理设备管理/端口端口/通信端口通信端口COM14.串行通信接口标准串行通信接口标准RS-232?在串行通信中，设备之间的连接要符合接口标准在串行通信中，设备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：美国电子

37、工业协会计算机通信中使用最普遍的是：美国电子工业协会(EIA)推荐使用的推荐使用的RS-232C标准标准EIAEliectronic Industries Association 美国电子工业协会美国电子工业协会RSRecommend Standard 推荐标准推荐标准C表示第三版本，之前有过表示第三版本，之前有过A、B版版?PC机上的机上的COM1、COM2连接器，符合连接器，符合RS-232C接口接口振铃指示允许发送请求发送数据设备就绪信号地数据终端就绪发送数据接收数据载波检测信号名称输出振铃指示允许发送请求发送数据设备就绪信号地数据终端就绪发送数据接收数据载波检测信号名称输出RI9输入输

38、入CTS8输出输出RTS7输入输入DSR6GND5输出输出DTR4输出输出TxD3输入输入RxD2输入输入DCD1方向符号引脚号方向符号引脚号5 4 3 2 15 4 3 2 19 8 7 69 8 7 6针型针型DB-9M孔型孔型DB-9F1 2 3 4 51 2 3 4 56 7 8 96 7 8 9RS-232C采用负逻辑采用负逻辑，TTL采用正逻辑采用正逻辑，RS-232C信号电平与信号电平与TTL不兼容不兼容2.5 5.0V-5 -15V逻辑逻辑10.3 1.0V+5 +15V 逻辑逻辑0TTL标准标准RS-232C标准标准一般串行接口芯片如一般串行接口芯片如8250、8251、单片

39、机内串行接口均使用、单片机内串行接口均使用TTL电平，电平，使用电平转换电路才能与使用电平转换电路才能与RS-232C连接器连接连接器连接。C1+C1-+5V至至10V(倍压器倍压器)V+1uC2+C2-+10V至至-10V(电压反相器电压反相器)V+1u213456+5V+5V5K400K400K5K111012914713815GNDR1inR2inR1outR2outT1inT2inT1outT2out1u+5V1u1u-10V+10VRS-232输出输出RS-232输入输入TTL/CMOS输入输入TTL/CMOS输出输出MAX232电平转换器电平转换器Vcc16利用利用MAX232电平

40、转换器进行电平转换电平转换器进行电平转换8250TxDRxD+1u1u-10V+10VC1+C1-+5V至至10V(倍压器倍压器)V+1uC2+C2-+10V至至-10V(电压反相器电压反相器)V+213456+5V+5V5K400K400K5K111012914713815GNDR1inR2inR1outR2outT1inT2inT1outT2out+5V1u1uVcc16计算机串口连接器计算机串口连接器RxDTxD543219876?两台两台PC机或设备进行近距离通信时，可直接将串口的信号线对接。机或设备进行近距离通信时，可直接将串口的信号线对接。?当进行远距离通信时，要是用调制解调器当进

41、行远距离通信时，要是用调制解调器(MODEM)连接到电话线上。因为连接到电话线上。因为RS-232标准串行接口输出的是电压信号，不能直接接到电话线上，调制解调器把代表逻辑标准串行接口输出的是电压信号，不能直接接到电话线上，调制解调器把代表逻辑1和逻辑和逻辑0的电压信号转换成能在电话线上除数的不同频率的信号。电话线另一端的调制解调器把不同频率的信号转换成接口要求的电压信号。的电压信号转换成能在电话线上除数的不同频率的信号。电话线另一端的调制解调器把不同频率的信号转换成接口要求的电压信号。无无Modem的完整连接的完整连接3 TxD2 RxD7 RTS8 CTS6 DSR5SG1DCD4 DTR9

42、 RITxD 3RxD 2RTS 7CTS 8DSR 6SG 5DCD 1DTR 4RI 9计算机计算机A计算机计算机B无无Modem的最简单连接的最简单连接3 TxD2 RxD5SGTxD 3RxD 2SG 5计算机计算机A计算机计算机B计算机计算机A计算机计算机B孔孔-孔的串行通信线孔的串行通信线采用采用Modem和电话网通信时的信号连接和电话网通信时的信号连接电话线电话线计算机计算机TxDRxDRTSCTSDCDDSRSGDTRRI调制解调器调制解调器RS232C计算机计算机TxDRxDRTSCTSDCDDSRSGDTRRI调制解调器调制解调器RS232C一、一、串行通信基础串行通信基础

43、二、二、串行通信接口简介串行通信接口简介三、三、PC机的标准异步串行接口机的标准异步串行接口四、四、利用标准串口进行数据通信利用标准串口进行数据通信串行通信技术主要内容串行通信技术主要内容四、利用标准串口进行数据通信四、利用标准串口进行数据通信1、串口通信编程方法串口通信编程方法2、有关串行通信的有关串行通信的BIOS功能调用功能调用3、查询方式发送、接收数据流程查询方式发送、接收数据流程1、串口通信编程方法、串口通信编程方法编程方法编程方法1:采用对端口直接操作采用对端口直接操作使用该法，需要了解使用该法，需要了解8250的编程结构和编程方法通过对的编程结构和编程方法通过对8250的端口的端

44、口(3F83FFH)读写，实现对串口通信的控制读写，实现对串口通信的控制编程方法编程方法2:采用采用BIOS提供的功能调用实现提供的功能调用实现使用该法，不需了解使用该法，不需了解8250的编程结构和编程方法，利用的编程结构和编程方法，利用BIOS提供的功能调用，实现对串口通信的控制提供的功能调用，实现对串口通信的控制2、有关串行通信的、有关串行通信的BIOS功能调用功能调用?初始化串行通信口初始化串行通信口?读取通信状态读取通信状态?向串行通信口发送字符向串行通信口发送字符?从串行通信口接收字符从串行通信口接收字符?初始化串行通信口初始化串行通信口功能号功能号AH=00H类型号类型号14H入

45、口参数入口参数AL=初始化参数初始化参数DX=通信口号通信口号0:COM1 1:COM2实现功能实现功能将初始化参数设置到指定的通信口中将初始化参数设置到指定的通信口中?D7D5:波特率设置波特率设置000/110bps001/150bps010/300bps011/600bps100/1200bps 101/2400bps 110/4800bps 111/9600bps?D4D3:奇偶校验设置奇偶校验设置00/无校验无校验01/奇校验奇校验10/无校验无校验11/偶校验偶校验?D2 :停止位长度设置停止位长度设置0:1位位1:2位位?D1D0:数据位长度设置数据位长度设置10:7位位11:8

46、位位初始化参数含义初始化参数含义D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0?读取通信口状态读取通信口状态功能号功能号AH=03H类型号类型号14H入口参数入口参数DX=通信口号通信口号0:COM1 1:COM2返回参数返回参数AL=通信口状态通信口状态实现功能实现功能读取指定通信口的状态存放到读取指定通信口的状态存放到AL中中?D6:1=发送数据寄存器空发送数据寄存器空?D3:1=帧格式错误帧格式错误?D2:1=奇偶校验错误奇偶校验错误?D1:1=溢出错误溢出错误?D0:1=接收数据寄存器满接收数据寄存器满通信口状态参数含义通信口状态参数含义D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0?

47、向串行通信口发送字符向串行通信口发送字符功能号功能号AH=01H类型号类型号14H入口参数入口参数AL=欲发送的字符欲发送的字符DX=通信口号通信口号0:COM1 1:COM2实现功能实现功能将字符通过指定的通信口发出将字符通过指定的通信口发出?从串行通信口接收字符从串行通信口接收字符功能号功能号AH=02H类型号类型号14H入口参数入口参数DX=通信口号通信口号0:COM1 1:COM2返回参数返回参数AL=接收到的字符接收到的字符实现功能实现功能从指定的通信口读取字符从指定的通信口读取字符?在传送方式上在传送方式上,CPU与串口之间可以采用与串口之间可以采用查询方式查询方式或或中断方式中断

48、方式进行通信进行通信?由于由于BIOS没有提供对有关串行接口内有关中断的信息的操作，使用没有提供对有关串行接口内有关中断的信息的操作，使用BIOS调用，只能用查询方式；若采用中断方式，需使用直接对调用，只能用查询方式；若采用中断方式，需使用直接对8250芯片操作的方法实现。芯片操作的方法实现。3、查询方式发送、接收数据流程、查询方式发送、接收数据流程串口查询方式发送数据流程串口查询方式发送数据流程NYN读通信口状态读通信口状态从内存缓冲区取字符向串行通信口发送从内存缓冲区取字符向串行通信口发送已传完所有字符已传完所有字符?结束结束开始开始发送数据寄存器空发送数据寄存器空?设置串口初始化参数设置串口初始化参数(波特率、停止位长度、数据位长度、奇偶校验方式波特率、停止位长度、数据位长度、奇偶校验方式)Y串口查询方式接收数据流程串口查询方式接收数据流程NYN读通信口状态读通信口状态从串行通信口接收字符存入内存缓冲区中从串行通信口接收字符存入内存缓冲区中已接收完所有字符已接收完所有字符?结束结束开始开始接收数据寄存器满接收数据寄存器满?设置串口初始化参数设置串口初始化参数(波特率、停止位长度、数据位长度、奇偶校验方式波特率、停止位长度、数据位长度、奇偶校验方式)Y