第七章3微机原理与接口技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,7.3,可编程串行接口,8251,7.3.1,串行通信概述,串行通信,：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一位顺序传送的方式,串行通信的优势,：用于通信的线路少，因而在远距离通信时可以极大地降低成本,串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送,PC,系列机上有两个串行异步通信接口、键盘、鼠标器与主机间采用串行数据传送,1.,串行通信接口的基本任务,实现数据格式化,进行串,并转换,控制数据传输速率,进行错误检测,进行,TTL,与,EIA,电平转换,提供,EIA-RS-232C,接口标准所要求的信号线,2.,串行通信接口的组成,串行接口是通过系统总线和,CPU,相连，串行接口部件的典型结构如下图所示。,主要由,控制寄存器,、,状态寄存器,、,数据输入寄存器,和,数据输出寄存器,4,部分,组成。,3.,串行通信的有关概念,发送时钟和接收时钟,把二进制数据序列称为比特组，由发送器发送到传输线上，再由接收器从传输线上接收。,发送时钟,：串行数据的发送由发送时钟控制,数据发送过程是：把并行的数据序列送入移位寄存器，然后通过移位寄存器由发送时钟触发进行移位输出，数据位的时间间隔可由发送时钟周期来划分。,接收时钟,：串行数据的接收是由接收时钟来检测,数据接收过程是：传输线上送来的串行数据序列由接收时钟作为移位寄存器的触发脉冲，逐位打入移位寄存器。接收过程就是将串行数据序列，逐位移入移位寄存器后组成并行数据序列的过程。,DTE,和,DCE,数据终端设备（简称,DTE),：是对属于用户所有联网设备和工作站的统称，它们是数据的源或目的或者既是源又是目的。例如：数据输入,/,输出设备，通信处理机或各种大、中、小型计算机等。,数据电路终端设备或数据通信设备,(,简称,DCE),：,DCE,是对网络设备的统称，该设备为用户设备提供入网的连接点。,自动呼叫,/,应答设备、调制解调器,Modem,和其他一些中间设备均属,DCE,。,信道,信道是传输信息所经过的通道,是连接,2,个,DTE,的线路,它包括传输介质和有关的中间设备。,4.,串行通信中的工作方式,单工工作方式,半双工工作方式,全双工工作方式,传输制式,全双工,站A,站B,站A,站B,站A,站B,半双工,单 工,5.,同步通信和异步通信方式,同步通信方式,同步通信方式的特点是：由一个统一的时钟控制发送方和接收方，若干字符组成一个信息组，字符要一个接着一个传送；没有字符时，也要发送专用的“空闲”字符或者是同步字符，因为同步传输时，要求必须连续传送字符，每个字符的位数要相同，中间不允许有间隔。,异步通信方式,异步通信的特点是：字符是一帧一帧的传送，每一帧字符的传送靠起始位来同步。在数据传输过程中，传输线上允许有空字符。,所谓异步通信，是指通信中两个字符的时间间隔是不固定的，而在同一字符中的两个相邻代码间的时间间隔是固定的通信。异步通信中发送方和接收方的时钟频率也不要求完全一样，但不能超过一定的允许范围。,6.,通信中必须遵循的规定,字符格式的规定,通信中，传输字符的格式要按规定写，下图是异步通信的字符格式。,在异步传输方式每个字符在传送时，前面必须加一个起始位，后面必须加停止位来结束，停止位可以为,1,位，,1.5,位，,2,位。奇、偶校验位可以加也可以不加。,1/0,0,0,111,5-8,位数据位,1/0,停止位或空闲位,1,1,起始位,奇偶校验,第,n,个字符,空闲位,第,n+1,个字符,低位,高位,比特率、波特率,(,baudrate,),比特率：比特率作为串行传输中数据传输速度的测量单位，用每秒传输的二进制数的位数,bit/s(,位,/,秒,),来表示。,波特率：波特率是用来描述每秒钟内发生二进制信号的事件数，用来表示一个二进制数据位的持续时间。,7.,调制解调器,调制（,Modulating,）,把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号,解调（,Demodulating,）,将电话线路的模拟信号转换为数字信号,调制解调器,MODEM,具有调制和解调功能的器件合制在一个装置,7.3.2 8251,的外部引线及内部结构,8251,实现了起止式串行通信协议，支持全双工通信,通信字符可选择数据位为,5,8,位,停止位,1,、,1.5,或,2,位,可进行奇偶校验,具有奇偶、帧和溢出错误检测电路,8251,支持的数据传输速率为,0,19.2bps,数据总线,缓冲器,读,/,写,控制逻辑,电路,调制,解调,电路,发送,缓冲器,并,/,串,转换,发送控制电路,接收,缓冲器,串,/,并,转换,接收控制电路,内部总线,D0 D7,RESET,CLK,C/D,RD,WR,CS,DSR,DTR,CTS,RTS,TXD,TXRDY,TXE,TXC,RXD,RXRDY,RXC,SYNDET,O,O,O,O,O,O,O,1.8251,的内部结构及性能,数据总线缓冲器,数据总线缓冲器通过,8,位数据线,D7,D0,和,CPU,的数据总线相连，负责把接收口接收到的信息送给,CPU,，或把,CPU,发来的信息送给发送口。,读,/,写控制逻辑,读,/,写控制逻辑接收与读,/,写有关的控制信号,发送缓冲器与发送控制电路,发送缓冲器包括发送移位寄存器和数据输出寄存器，发送移位寄存器通过,8251,芯片的,TxD,管脚将串行数据发送出去。,接收缓冲器与接收控制电路,接收缓冲器包括接收移位寄存器和数据输入寄存器。串行输入的数据通过,8251,芯片的,RxD,管脚逐位进入接收移位寄存器，然后变成并行格式进入数据输入寄存器，等待,CPU,取走。接收控制电路是用来控制数据接收工作。,调制,/,解调器控制逻辑。,利用,8251,进行远距离通信时，发送方要通过调制解调器将输出的串行数字信号变为模拟信号，再发送出去；接收方也必须将模拟信号经过调制解调器变为数字信号，才能由串行接口接收。,2.8251,的外部性能,8251,是双列直插式的,28,条引脚封装的集成电路，引脚信号如图所示。,7.3.3 8251,的控制字及其工作方式,1.,方式寄存器,方式寄存器是,8251,在初始化时，用来写入方式选择字用的。方式选择有,2,种：,同步方式,和,异步方式,。方式寄存器有,8,位，最低,2,位为“,00”,表示是同步方式，最低,2,位不全是,0,时表示是异步方式,1.,方式寄存器,8251,工作在同步方式下,(,方式寄存器的格式：,),例如：要求,8251,作为外同步通信接口，数据位,8,位，,2,个同步字符，偶校验,其方式选择字应为十六进制的,7CH(01111100B,7CH),。,8251,工作在异步方式下,(,方式寄存器的格式,),例如：要求,8251,芯片作为异步通信，波特率为,64,，字符长度,8,位，奇校验，,2,个停止位,方式选择字应为十六进制的,0DFH(1101111lB,DFH),。,2.,控制寄存器,对,8251,进行初始化时，按上面的方法写入了方式选择字后，接着要写入的是命令字，由命令字来规定,8251,的工作状态，才能启动串行通信开始工作或置位。这样就要对控制寄存器输入控制字，控制寄存器的格式如下图所示。,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,TXEN,DTR,RXE,SBRK,ER,RTS,IR,EH,1,：发送允许,1,：使,DTR,引脚,=0,1,：接收允许,1,：使错误标志复位（状态寄存器）,1,：使,RTS,引脚,=0,1,：软件复位（下一条命令是方式字）,1,：进入,SYN,搜索方式,1,：使,TxD,引脚,=0,3.,状态寄存器,状态寄存器是反映,8251,内部工作状态的寄存器，只能读出，不能写入，,CPU,可用,IN,指令来读取状态寄存器的内容。,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,TXRDY,RXRDY,TXE,PE,OE,FE,SYN,DSR,1,：发送缓冲器空，,CPU,可送数。,0,：稍等,1,：,CPU,可取数,0,：稍等,1,：发送器（并,/,串转换器）空,1,：奇偶错,1,：溢出错,1,：帧格式错,1,：找到同步字符（,SYNDEN,引脚的状态位）,1,：,DSR=0,（,DSR,引脚的状态位）,7.3.4 8251,串行接口应用举例（,1,）,1.,异步模式下的初始化程序举例,设,8251A,工作在异步模式，波特率系数为,16,，,7,个数据位,/,字符，采用偶校验，,2,个停止位，发送、接收允许，设端口地址为,00E2H,和,00E4H,。完成初始化程序。,根据题目要求，可以确定方式字为,11111010B,，即,0FAH,。,控制字为,00110111B,，即,37H,。则初始化程序如下：,MOV AL,，,0FAH,；送方式字,MOV DX,，,00E2H,OUT DX,，,AL,；异步方式，,7,位,/,字符，偶校验，,2,个停止位,MOV AL,，,37H,；设置控制字,OUT DX,，,AL,；有效,2.,同步模式下初始化程序举例,设端口地址为,52H,，采用内同步方式，,2,个同步字符（设同步字符为,16H,），偶校验，,7,位数据位,/,字符。,根据题目要求，可以确定方式字为，,00111000B,，即,38H,；控制字为,10010111B,，即,97H,。它使,8251A,对同步字符进行检索；同时使状态寄存器中的,3,个出错标志复位；此外，使,8251A,的发送器启动，接收器也启动；控制字还通知,8251A,，,CPU,当前已经准备好进行数据传输。,程序段如下：,MOV AL,，,38H,；设置模式字，同步模式，用,2,个同步字符，,OUT 52H,，,AL,；,7,个数据位，偶校验,MOV AL,，,16H,OUT 52H,，,AL,；送同步字符,16H,OUT 52H,，,AL,MOV AL,，,97H,；设置控制字，使发送器和接收器启动,OUT 52H,，,AL,