可编程串行接口芯片16550.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,第,6,章 可编程串行接口芯片,16550,6.1,串行接口系统概述,6.2,可编程串行接口芯片,16550,6.1,串行接口系统概述,串行通信方式用于远程通信。,数据在单条传输线上，一位接一位地按顺序传送的方式称为,串行通信,。串行通信主要优点是节省通信线路，但具有数据传输效率低的特点。因此，串行通信适合于远距离传送，可以从几米到数千公里。对于长距离、低速率的通信，串行通信往往是唯一的选择。,6.1,串行接口系统概述,6.1.1,串行,I/O,接口,6.1.2,串行通信基础,6.1.3,串行通信协议,6.1.1,串行,I/O,接口,串行通信方式,异步方式,串行异步接口 通用异步收发器,同步方式,串行同步接口 通用同步收发器,一、串行接口的基本功能,串行接口与输入输出设备之间以串行方式传送数据，与,CPU,之间以并行方式传送数据。,CPU,串行,接口,外部,设备,串行,并行,6.1.1,串行,I/O,接口,功能,1,实现串行和并行数据格式之间的转换。,功能,2,实现数据缓冲功能。,功能,3,控制功能。接收,CPU,的命令，输出接口的状态等。,6.1.1,串行,I/O,接口,串行接口的基本功能如下：,二、串行接口的基本结构,6.1.1,串行,I/O,接口,串行接口的基本结构如下：,输出缓冲寄存器：接收,CPU,从数据总线上送来的并行数据，并加以保存。,输出移位寄存器：,它接收从输出缓冲器送来的并行数据，以发送时钟的速率把数据逐位移出，即将并行数据转换为串行数据输出。,输入移位寄存器：,它以接收时钟的速率把出现在串行数据输入线上的数据逐位移入，当数据装满后，并行送往输入缓冲寄存器，即将串行数据转换成并行数据。,输入缓冲寄存器：,它从输入移位寄存器中接收并行数据，然后由,CPU,取走。,控制寄存器：,它接收,CPU,送来的控制字，由控制字的内容，决定通信时的传输方式以及数据格式等。,例如采用异步方式还是同步方式，数据字符的位数，有无奇偶校验，是奇校验还是偶校验，停止位的位数等参数。,串行接口的基本结构如下（续）：,状态寄存器：,状态寄存器中存放着接口的各种状态信息，例如输出缓冲区是否空，输入字符是否准备好等。在通信过程中，当符合某种状态时，接口中的状态检测逻辑将状态寄存器的相应位置“,1”,，以便让,CPU,查询。,三、串行接口的工作过程,CPU,串行,接口,外部,设备,接收,发送,串行接口将,CPU,送来的并行数据转换成串行数据，并对有效数据“包装”，,即加上起始位、产生奇偶校验位和停止位，再发送出去。,发送,数据,接收,数据,串行接口将串行输入的数据转换成并行数据，同样要对有效数据进行处理,（去掉起始位、校验位和停止位）和奇偶校验，然后等待,CPU,取走。,6.1.1,串行,I/O,接口,有效数据由,CPU,写入接口中的输出缓冲寄存器，再送到输出移位寄存器。,同时将状态寄存器中的“发送准备好”位置“,1”,，并发出中断请求信号（用中断方式时），表示接口可以接收,CPU,写入下一个有效数据。,在输出移位寄存器中。由发送控制逻辑对有效数据进行“包装”，即加上起始位、奇偶校验位和停止位。,经包装后的数据由输出移位寄存器按选定的传输率逐位移出，变成串行数据发送到串行输出线上去。,发,送,过,程,6.1.1,串行,I/O,接口,接收控制电路不断地监视串行数据输入线上的电平，一旦出现持续一个位周期的低电平（异步方式下），则开始采样有效数据位，并使数据进入输入移位寄存器。,采样重复进行，直至采样到停止位。,接收控制逻辑对接收的数据进行格式检查，若不正确，则将状态寄存器中的相应位置“,1”,；若正确，则将有效数据位并行传送到输入缓冲器。,然后，将状态寄存器中的“接收数据准备好”位置“,1”,；若接口处于中断允许状态，则还向,CPU,发出中断请求信号。,CPU,可以通过查询或中断方式读取输入缓冲寄存器中的有效数据。,接,收,过,程,6.1.1,串行,I/O,接口,9.1,串行接口系统概述,9.1.1,串行,I/O,接口,接收,过程,CPU,外部设备,6.1.2,串行通信基础,1.,波特率（,Baud,）,一、数据传输率,数据传输率是指单位时间内传输的信息量，可用比特率和波特率来表示。,比特率：,比特率是指每秒传输的二进制位数，单位为,bit/s,（,bps,）,表示。,波特率：,波特率是指每秒传输的符号数，若每个符号所含的信息量为,1,比特，则波特率等于比特率。单位为,Baud,。,在,计算机中,一个符号的含义为高低电平,它们分别代表逻辑,1,和逻辑,0,所以每个符号所含的信息为,1,位,因此在计算机通信中,常将比特率称为,波特率,即,1,（,Baud,）,=1,bit/s,传送一个二进制位所需的时间为位时间,用,Td,表示。位时间与波特率的关系是,Td=1/B,2.,发送,/,接收时钟（,Txc,/,Rxc,）,发送数据时,，发送器在发送时钟作用下,将发送移位寄存器,”,的数据按位串行移位输出；,接受数据时,，接受器在接收时钟作用下,对来自通信线上的串行数据按位串行移入,“,接收移位寄存器,”,。,6.1.2,串行通信基础,2.,发送,/,接收时钟（,Txc,/,Rxc,）,波特率,：单位时间内传送的二进制数据的位数，以位,/,秒（,b/s,）,表示，也称为数据位率。,它是衡量串行通信速率的重要指标,。,收,/,发时钟,直接决定了通信线路上数据传输的速率，对于收,/,发双方之间数据传输的同步有十分重要的作用。,一般在发送端是由发送时钟的,下降沿,使送入移位寄存器的数据串行移位输出。而接收端则是在接收时钟的,上升沿,作用下将传输线上的数据逐位打入移位寄存器。,6.1.2,串行通信基础,二、串行通信的连接方式,1.,单工（,simplex,）,连接,2.,半双工（,half-duplex,）,连接,3.,全双工（,full-duplex,）,连接,CPU,串行,接口,外部,设备,串行,并行,T,R,T,R,R,T,T,T,R,R,6.1.2,串行通信基础,三、信号的调制和解调,原因：,如果数字信号直接在公用电话网的传输线上传送，高次谐波的衰减会很厉害，从而使信号到了接收端后将发生严重畸变和失真,解决：,发送方使用,调制器,（,Modulator,），,把要传送的,数字信号,调制转换为适合在线路上传输的,音频模拟信号,；接收方则使用,解调器,（,Demodulator,）,从线路上测出这个模拟信号，并还原成数字信号,6.1.2,串行通信基础,四、串行通信的检错和纠错,信息的正确性对计算机的可靠工作具有极其重要的意义，但在信息的存储与传输过程中，常可能由于某种干扰或其他不可靠因素的存在而发生差错。,在串行通信中，由于线路长和噪声干扰的存在，会导致信息传输过程中出现错误。,为保证信息传输的正确性，必须对传输的数据信息进行差错检查和校正，即检错和纠错。,检错是如何发现传输中的错误，而纠错是发现 错误后如何消除错误。,在基本通信协议中，一般采用,奇偶检验,或,方阵码检错,，以反馈重发方式纠错。在高级通信协议中，一般采用,循环冗余码（,CRC,）,检错，,以自动纠错方式来纠错。,6.1.2,串行通信基础,奇偶校验的基本原理,这种利用信息位中“,1”,的个数的奇偶性来达到检验目的的编码称为,奇偶校验码,。使整个信息位“,1”,的个数为奇数的编码叫,奇校验码,；而使整个信息位“,1”,的个数为偶数的编码叫,偶校验码,。附加的信息位称为,奇偶校验位,，简称校验位。需要传送的数据位本身称为有效信息位。,在所传输的有效数据中附加冗余位（即检验位），使整个信息位（包括有效位和检验位）中“,1”,的个数具有奇数或偶数的特性。整个信息位经过线路传输后，若原来所具有的“,1”,的个数的奇偶性发生了变化，则说明出现了传输错误，可由专门的检测电路检测出来。,6.1.2,串行通信基础,有效信息位是,1011101,，采用偶校验，则附加的校验位是,1,。最后得到的信息是,1011101,1,有效信息位是,1011011,，采用奇校验，则附加的校验位是,0,。最后得到的信息是,1011011,0,例,1,例,2,6.1.2,串行通信基础,2.,方阵码校验,基本原理：,先在每个,7,位编码的字符后附加,1,位奇偶校验位，使整个字符的,“,1,”,的个数为偶数或奇数。然后使若干个字符组成一个数据块，列成方阵，再在纵向按位加，产生一个字符的检验字符，并将它附在数据的末尾。,这一检验字符是所有数据字符,“,异或,”,的结果，反映了整个数据的奇偶性。,在数据接收过程中，数据块读出产生一个检验字符，并与发送来的检验字符进行比较，若两者不同，说明出现差错，则以反馈重发来纠错。若两者相同，表示接收数据正确,。,6.1.2,串行通信基础,3.CRC,校验,CRC,是利用编码原理，对传送的二进制码序列以一定的规则产生一定的校验码，并将校验码放在二进制序列之后，形成符合一定规则的新的二进制码序列（称为编码），并将新的二进制码序列发送出去。,在接收时，就根据信息和校验码之间所遵循的规则进行检测（称为译码），从而检测出传输过程中是否发生差错。,CRC,校验是对整个数据块进行校验，同步串行通信都采用,CRC,校验。,6.1.2,串行通信基础,一、概述,在串行通信中,发送端发送数据时,一位一位往外发送,没有问题,问题是接收端,一根线传送过来的信息,0110110,表示什么意思,?,不知道,.,所以发、收双方一定要有约定。,1,、接收方怎么知道数据传送的开始和结束？,2,、接收方怎么判断所接收数据的正确性。,所以，串行通信中，如何使收发双方同步工作是关键。,为了实现同步，互相通信的双方必须就数据传输方式、同步控制方式、差错处理、应答方式和信号格式等问题作出共同遵守的一组规定，这种规定称为,通信协议,。,常用的串行通信中数据传输的,同步方法有,2,种,，即,异步方式,和,同步方式,，相应的有异步通信协议同步通信协议。,6.1.3,串行通信协议,1,、串行,异步通信,时的数据格式,二、异步通信协议,异步方式通信是以字符为单位进行传输的，字符之间没有固定的时间间隔要求，而每个字符中的各位则以固定的时间传送。,收、发双方取得同步的方法是采用在字符格式中设置起始位和停止位。（把一个字符看作是一个独立的信息单元，并且字符出现在数据流中相对时间是任意的。）,在一个有效字符正式发送前，发送器先发送一个起始位，然后发送有效字符位，在字符结束时再发送一个停止位，起始位至停止位构成一帧。,6.1.3,串行通信协议,起始位,校验位,停止位,空闲位,数据位,低位,高位,字符,0/1,0/1,0/1,0/1,1,0,1,1,1,起始位,每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑,0,电平,数据位,数据位紧跟着起始位传送。由,5,8,个二进制位组成，低位先传送,校验位,用于校验是否传送正确；可选择奇检验、偶校验或不传送校验位,停止位,表示该字符传送结束。停止位采用逻辑,1,电平，可选择,1,、,1.5,或,2,位,空闲位,传送字符之间的逻辑,1,电平，表示没有进行传送,6.1.3,串行通信协议,比如,ASCII,字符,A,二进制是,0100 0001(8,位,),，它们在起始位和,2,位停止位之间传送，并使用了,1,位奇偶校验位。,6.1.3,串行通信协议,2,、串行异步通信时的数据接收,接收端采样时钟频率为位频率的,16,倍，采样时间基准应确保采样时刻在每一位的中间。,注意,在接收端设置一采样时钟频率计数器，当检测到起始位下降沿时，将其清零，并开始对采样时钟计数。,当计数器计到,8,时，表示已到达起始位的中间位置，此时采样值为,0,，说明是真正的起始位，同时将计数器清零；若采样值不为,0,，则说明一开始检测到的下降沿不是真正的起始位前沿，而是一次干扰，此次检测应作废，计数器清零，并重新开始检测起始位,。,6.1.3,串行通信协议,2,、串行异步通信时的数据接收,检测到真正的起始位后，计数器清零，以后每次计到,16,时，便采样收到的信号波形（即每一位的中间），将采到的数值暂存起来，同时将计数器清零，重新计数，直至最后的停止位被采样。,如果停止位采样正确（为,1,），则字符被接收，并由暂存器装入寄存器。若停止位采样值为,0,，说明同步或传输有问题，此次采样所得字符作废,不被接收。,6.1.3,串行通信协议,3,、串行异步通信的特点,起止式异步通信协议传输数据对收发双方的时钟同步要求不高，发送器和接收器可以不用共同的时钟。,串行异步通信的数据格式可以根据实际需要，通过可编程串行接口电路，用软件命令的方式进行设置。在不同传输系统中，这些通信格式的设定完全可以不同。,附加信息位（额外开销），使通信效率降低。,6.1.3,串行通信协议,例题：,异步传输,7,位,ASCII,码，如果需要数据传输速率为,240,字符,/,秒，使用,1,位奇偶校验位和,1,位停止位，则：,1,）波特率应该是多少？,2,）有效数据位传输位是多少？,3,）传输效率是多少？,解：,1,）波特率是,(,7,位数据位,+,1,位起始位,+,1,位校验位,+,1,位停止位,),240,=,2400,b/s,2,）,有效数据位传输位是：,7240=1680b/s,3,）,传输效率是：,1680/2400=70%,6.1.3,串行通信协议,1,、串行同步通信的特点,三、串行同步通信协议,要求对传送数据的每一位都必须在收、发两端严格保持同步，即所谓“位同步”。因此，收、发两端需用同一个时钟源作为时钟信号。,没有起始位和停止位，它不是用起始位表示字符的开始。,(3),通信时，字符数据不允许有空隙。当线路空闲或没有字符可发送时，可发送收、发双方约定的同步字符。,6.1.3,串行通信协议,(4),传输效率高，适合于快速、大量数据的传送。,三、串行同步通信协议,外同步法是在发送数据之前向接收端发送一串时钟脉冲，接收端按这个时钟频率调整自己的时序，使接收时钟频率锁定在接收到的时钟频率上，并作为同步时钟来接收数据。（,没有同步字符，靠外部时钟同步,）,外同步法,内同步法,同步方法,内同步法是接收端从接收到的数据信息波形本身提取同步的方法。,（,有一个（单同步）或两个（双同步）同步字符,）,6.1.3,串行通信协议,2,、同步通信协议概述,三、串行同步通信协议,面向字符的同步通信协议,面向比特的同步通信协议,6.1.3,串行通信协议,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,一、,RS-232C,串行通信标准,EIA,Electronic Industry Association,，,美国电子工业协会,RS,Recommended standard,，,推荐标准,232,标识号,C,RS232,的最新一次修改（,1969,年）,EIA-RS-232C,全称,RS-232C,串行通信标准定义说明：,当初制定此标准的目的是为了使不同厂家生产的设备,能达到接插的“兼容性”。,也就是说不同厂家所生产的设备，只要它们都有具有,RS-232C,标准接口，则不需要任何转换电路，就可以互相插接起来。这个标准仅保证硬件兼容而没有软件兼容。此外，用它进行数据传输时，由于线路的损耗和噪声干扰，传输距离一般不超过,15m,。,通常两计算机的近距离通信可以通过,RS-232C,标准接口连接起来。,最初是为远程通信连接数据终端设备,DTE,(Data Terminal Equipment),与数据通信设备,DCE,（,Data Communication Equipment),而制定的,。,RS-232C,标准包括机械指标和电气指标。,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,1.,电气特性,一、,RS-232C,串行通信标准,逻辑电平,逻辑,1,（,MARK,）,=3V,-15V,逻辑,0,（,SPACE,）,=+3,15V,在,TxD,和,RxD,上,信号有效（接通，,ON,状态，正电压）,=+3V,+15V,信号无效（断开，,OFF,状态，负电压）,=-3V,-15V,在,RTS,、,CTS,、,DSR,、,DTR,和,DCD,等控制线上,!RTS,：,为请求发送信号。,DTE,DCE,!CTS,：,为允许发送信号,。,DCE,DTE,!DSR,：,为数据装置准备好信号。有效时，表明,DCE,可以使用,!DTR,：,为数据终端准备好信号。有效时表明,DTE,可以使用。,!DCD,：,载波检测输出。,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,1.,电气特性,一、,RS-232C,串行通信标准,TTL-EIA,电平转换,为了能够同计算机接口或终端的,TTL,器件连接，必须在,EIA-RS-232C,与,TTL,电路之间进行电平和逻辑关系的变换。,集成转换器件,TTLEIAMC1488,、,SN75150,EIATTLMC1489,、,SN75154,TTLEIA MAX232,232C,接口采用,EIA,电平,高电平为,3V,15V,低电平为,3V,15V,实际常用,12V,或,15V,标准,TTL,电平,高电平：,2.4V,5V,低电平：,0V,0.4V,相互转换,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,2.,连接器的机械特性,一、,RS-232C,串行通信标准,DB-25,13,1,25,14,1,13,14,25,异步通信的,9,个电压信号（含信号地,SG,）：,2,，,3,，,4,，,5,，,6,，,7,，,8,，,20,，,22,20mA,电流环信号,9,个：,12,，,13,，,14,，,15,，,16,，,17,，,19,23,，,24,空引脚,6,个：,9,，,10,，,11,，,18,，,21,，,25,保护地（,PE,）,1,个，作为设备接地端：,1,DB-9,B-9,型连接器与,DB-25,型引脚信号定义,DCD,RxD,TxD,DTR,SG,DSR,RTS,CTS,RI,DB-9,1,2,3,4,5,67,8,9,DB-25,8,3,2,20,7,6,4,5,22,AT,机以后（不支持,20mA,电流环接口），使用,DB-9,连接器，作为提供多功能,I/O,卡或主板上,COM1,和,COM2,两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的,9,个信号。,DB-9,型连接器的引脚分配与,DB-25,型引脚信号完全不同。因此，若与配接,DB-25,型连接器的,DCE,设备连接，必须使用专门的电缆线。,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,3.RS-232C,的接口信号,4,条数据线、,11,条控制线、,3,条定时线、,7,条备用和未定义线,常用的只有,9,根,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,(1),联络控制信号线,TxD,：,发送数据,串行数据的发送端,RxD,：,接收数据,串行数据的接收端,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,RTS,：,请求发送,当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的,RTS,信号，用于通知数据通信设备准备接收数据,CTS,：,清除发送（允许发送）（请求响应）,当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数据时，发出,CTS,有效信号来响应,RTS,信号,RTS,和,CTS,是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据发送的联络信号（握手信号）,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,DTR,：,数据终端准备好,通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数据终端设备准备就绪,DSR,：,数据,装置准备好,通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源连到通信线路上，并处在数据传输方式,DTR,和,DSR,也可用做数据终端设备与数据通信设备间的联络信号，例如表示设备的状态,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,SG,：,信号地,为所有的信号提供一个公共的参考电平,DCD,：,载波,检测（,DCD,）,当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，该引脚向数据终端设备提供有效信号,RI,：,振铃,指示,当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,PG,：,保护地,（机壳地）,起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，连接到设备的外壳或大地,TxC,：,发送器时钟,控制数据终端发送串行数据的时钟信号,RxC,：,接收器时钟,控制数据终端接收串行数据的时钟信号,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,二、串行口互连,微机利用,232C,接口,连接调制解调器,，用于实现通过电话线路的远距离通信,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,MODEM,微机,2,3,4,5,6,7,8,20,22,2,3,4,5,6,7,8,20,22,数据装置准备好,DSR,数据终端准备好,DTR,发送数据,TxD,接收数据,RxD,请求发送,RTS,允许发送,CTS,信号地,GND,载波检测,DCD,振铃指示,RI,9.1,串行接口系统概述,9.1.4 RS-232C,串行通信标准,电话线,MODEM,微机,2,3,4,5,6,7,8,20,22,2,3,4,5,6,7,8,20,22,MODEM,2,3,4,5,6,7,8,20,22,数据装置准备好,DSR,数据终端准备好,DTR,发送数据,TxD,接收数据,RxD,请求发送,RTS,允许发送,CTS,信号地,GND,载波检测,DCD,振铃指示,RI,微机,2,3,4,5,6,7,8,20,22,1.,零,Modem,的最简连线（,3,线制）,微机利用,232C,接口,直接连接,进行短距离通信。这种连接不使用调制解调器，所以被称为零调制解调器（,Null Modem,）,连接。,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,2.,零,Modem,标准连接,TxD 2,RxD 3,SG 7,RTS 4,CTS 6,DCD 8,DSR 6,RI 22,DTR 20,2 TxD,3 RxD,7 SG,4 RTS,6 CTS,8 DCD,6 DSR,22 RI,20 DTR,微机,微机,6.1.4 RS-232C,串行通信标准,6.2,可编程串行接口芯片,16550,6.2.1 16550,介绍,6.2.2 16550,编程举例,9.2,可编程串行口控制器,8250,9.2.1 8250,的逻辑结构和引脚功能,PC,微机异步通信适配器是微机与微机、微机与,MODEM,及微机与外设之间进行异步通信的接口。其核心是,UART,。,常见的,UART,主要有,INS8250,、,PC16450,和,PC16550,。,此外，还有带更大缓冲的,UART,，,称为,PC16650,和,PC16750,。,16550,引脚简介,数据信号,D7-D0,：,8,根数据线和,CPU,数据总线连接。,与地址有关的信号,:,CS0,、,CS1,、,!CS2,、,!ADS,。当,CS0=CS1=1,、,!CS2=0,时，,16550,可被,CPU,访问，并由,A2-A0,选择要访问的寄存器。地址选通信号,!ADS,为低电平时，锁存三个片选信号以及,A2-A0,的输入状态。,读写控制信号,。,16550,有两对读写控制信号，两对信号功能完全相同，只不过是信号电平不同而已。,RD,、,WR,为高电平有效，,!RD,、,!WR,为低电平有效。,中断控制和复位信号,。,16550,具有中断控制和中断优先级处理能力，,INTR,引脚产生高电平有效地中断请求信号。,PC,中，使用,OUT2,来控制中断请求信号,INTR,的输出，而,OUT1,没有使用。,MR,是复位信号，通常与系统,RESET,信号连接，在系统复位时对,16550,复位。,时钟信号,。,XIN,和,XOUT,是,16550,的主时钟引脚，晶体振荡器可连接在它们两者之间，或者,XIN,与外部时钟源连接。,BAUDOUT,输出是由发送器的波特率发生器产生的时钟信号，它常与,RCLK,输入连接，产生与发送器相等的接收器时钟。,与通信设备连接的信号,。请求发送,RTS,、允许发送,CTS,、数据终端准备好,DTR,、数据装置准备好,DSR,、振铃,RI,、载波检测,DCD,、串行数据信号,RxD,和,TxD,。这些信号经过,EIA,驱动器驱动后与,9,脚,D,型连接器相连。,数据就绪信号,。,RxRDY,和,TxRDY,是接收器和发送器的就绪信号，常用于,DMA,方式控制数据传送。,16550,内部有,12,个,8,位,寄存器,，但是只有8,个端口地址,，用,8,个地址表示,12,个寄存器，所采取的措施如下：,发送保持寄存器,THR,和,接收数据寄存器,RBR,共用一个地址，以,读写信号来加以区分,。,以读方式访问,RBR,，以写方式访问,THR,波特率除数寄存器的高字节,TLH,与中断允许寄存器,IER,使用相同的地址,;,波特率除数寄存器的低字节,TLL,与接收数据寄存器,RBR,和发送保持寄存器,THR,使用相同的地址,，为了区分，借用线路控制寄存器,LCR,的最高位,DLAB,位,来区分,16550,内部寄存器地址及其选择方法,DLAB,A,2,A,1,A,0,被访问的寄存器,0,000,接收数据寄存器,RBR,（,读,）,;,发送保持寄存器,THR,（,写,）,0,001,中断允许寄存器,IER,1,000,波特率除数寄存器（低字节）,1,001,波特率除数寄存器（高字节）,X,010,中断识别寄存器,IIR,（只读）,;,FIFO,控制器,FCR,（只写）,X,011,线路控制寄存器,LCR,X,100,MODEM,控制寄存器,MCR,X,101,线路状态寄存器,LSR,X,110,MODEM,状态寄存器,MSR,X,111,暂存,表,LCR,格式,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,DLAB,SB,SP,EPS,PEN,STB,WLS1,WLS0,除数寄存器访问允许,中止设定,附加奇偶标志位选择,奇偶校验选择,奇偶校验允许,停止位选择,字符长度选择,1-,允许,0-,禁止,1-,中止,0-,正常,1-,附加,1,位,0-,不附加,11-,偶校验,01-,奇校验,X0-,无校验,0-1,位停止位,1-1.5,或,2,位停止位,根据,D,1,D,0,区分,00-5,位,01-6,位,10-7,位,11-8,位,1,，线路控制寄存器,（,LCR,：,Line Control Register,）,用于指定异步串行通信的数据格式,2,，线路状态寄存器（,LSR,：,Line Status Register,）,：只读存储器，用来向,CPU,提供数据接收和发送时的状态这些状态可以被,CPU,查询，也可以触发中断请求。,LSR,格式,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,ER,TEMT,THRE,BI,FE,PE,OE,DR,错误标志,发送器空,发送保持寄存器,中止识别指示,接收格式错,接收奇偶错,越限出错,接收数据准备,0,-,无错误,1,-FIFO,至少有一个错误,0,-,发送器不空,1,-,发送器空,0,-,等待发送器,1,-,发送器就绪,0,-,无中止状态,1,-,进入中止状态,0,-,正常,1,-,出错,0,-,正常,1,-,出错,0,-,正常,1,-,出错,0,-,数据未准备好,1,-FIFO,或接收缓冲器中有数据,3波特率除数寄存器（,TLH,与,TLL,）,波特率除数寄存器分为,高字节寄存器,TLH,和,低字节寄存器,TLL,该寄存器用于存放,除数寄存器值,，从而确定,波特率,。除数寄存器值不同，则波特率不同。（分频系数：在基准时钟频率的基础上所作的分频。）,除数寄存器值,=,基准时钟频率,（,16,波特率）,注：,16,为分频系数，即每,16,个基准时钟频率才会发送一位二进制数据,在写入除数之前，应将线路控制寄存器的最高位,DLAB,置,1,，,只有这样才可以访问到除数寄存器,由于除数是,16,位的，所以,应分别向,TLH,和,TLL,两个端口分别写入除数值的高,8,位和低,8,位,。,16550芯片输入的基准时钟频率为,1.18432MHz,常用波特率常数,速率（,b/s,）,波特率高,8,位,（,写入,TLH,）,波特率低,8,位,（,写入,TLL,）,2400,00H,30H,4800,00H,18H,9600,00H,0CH,19200,00H,06H,38400,00H,03H,57600,00H,02H,115200,00H,01H,4,中断允许寄存器（,IER,：,Interrupt Enable Register,）：,16550,有,4,级中断,，按优先级从高到低依次为：接收出错中断、接收缓冲器满中断、发送保持寄存器空中断和,MODEM,输入状态改变中断。这些中断的允许或屏蔽由,IER,来控制,IER,格式,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,0,0,0,0,I,0,E,I,3,E,I,1,E,I,2,E,类型,0,中断：,MODEM,状态改变,1-,允许,0-,屏蔽,类型,3,中断：,接收出错,1-,允许,0-,屏蔽,类型,1,中断：,发送保持器空,（数据发送完毕）,1-,允许,0-,屏蔽,类型,2,中断：,接收缓冲区满,（数据接收完毕）,1-,允许,0-,屏蔽,只要,IER,寄存器的相应位写“,1”,就允许中断请求，写“,0”,就禁止中断请求,5,中断标识寄存器（,IIR,：,Interrupt identifier Register,）,：如果,16550,工作于中断方式，,IIR,指出有无待处理的中断发生及其类型，并封锁比此类优先级低的所有类型中断。,IIR,格式,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,FIFO,指示标志,0,0,超时中断,中断类型标识,未决中断指示,00,-,无,FIFO,01,-,允许,FIFO,，但不可用,11,-,允许,FIFO,0,-,不超时,1,-,超时,11,-,接收出错,10,-,接收缓冲器满,01,-,发送保持器空,00,-MODEM,状态改变,0,-,中断有待处理,1,-,无中断,为了具体识别究竟是哪种事件引起的中断（即中断源），,UART,内部设置了,中断识别寄存器,IIR,。它保存着在请求中断的中断类型编码。,IIR,是,只读,寄存器，它的内容随中断源而改变。,6,发送保持寄存器（,THR,：,Transmit Holding Register,）,:,该寄存器寄存,CPU,写入的一字节数据，在发送移位寄存器空闲时，自动转存到发送移位寄存器。按照编程制定的帧格式，发送移位寄存器为每一个数据添加起始位、校验位和停止位，转换成串行数据，在发送器时钟的控制下，经,SOUT,端一位一位地发送出去。,7,接收缓冲寄存器（,RBR,：,Receive Buffering Register,）,：在接收器时钟的控制下，接收移位寄存器从,SIN,端子接收的一帧数据，去掉起始位、校验位和停止位，转换成并行数据送接收缓冲寄存器等待,cpu,读取。,16550,芯片数据传输过程,由于,CPU,与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有“接收移位寄存器”（串并）和“发送移位寄存器”（并串）。,8,MODEM,控制寄存器（,MCR,）,。控制芯片的,4,个管脚的输出和芯片的环路检测。,MCR,的格式如表,7,所示。,MCR,格式,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,0,0,0,环路检测,输出,2,输出,1,请求发送,数据终端就绪,0-,正常收发,1-,内部自循环,1-OUT2引脚有效,1-OUT1,引脚有效,1-RTS,信号有效,1-DTR,信号有效,9,MODEM,状态寄存器（,MSR,）,。反映,UART,与通信设备（如,MODEM,）之间联络信号的当前状态以及这些信号的变化情况。,MSR,格式,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,RLSD,RI,DSR,CTS,RLSD,TERI,DSR,CTS,收到“接收线载波检测”,收到“振铃指示”,收到“数传机就绪”,收到“清除发送”,RLSD,位发生改变,收到“振铃指示后沿”,DSR,位发生变化,CTS,位发生变化,10,FIFO,控制寄存器（,FCR,）,。,16550,有一个,FIFO,缓冲器，用于缓冲正在发出或接收的数据。,FCR,格式,位,意 义,位,意 义,0,允许,FIFO,缓冲器工作,4,保留,1,清除接收,FIFO,缓冲器,5,不用,2,清除发送,FIFO,缓冲器,6,接收端中断触发器值（低位）,3,DMA,7,接收端中断触发器值（高端）,6.2.2 16550,编程举例,1,初始化串行通信口,一,查询方式异步串行通信编程,在查询方式下异步通信编程一般有三个部分：初始化、发送一个字符及接收一个字符。,下面以串行口,COM1(,端口地址,3F8H),为例，分别说明这三个部分的编程方法。,初始化串行通信口的内容是：确定数据传输帧格式（包括数据位长度、停止位长度及有无奇偶校验和校验的类型）、确定传输波特率以及确定,INS8250,操作方式。操作方式是指自发自收的循环反馈方式（用于诊断）还是通常的两点之间的通信方式，是程序查询方式传送还是中断方式传送。,1,初始化串行通信口,初始化的一般方法是按一定的步骤分别对,线路控制寄存器,LCR,、波特率除数寄存器,TLL,、,TLH,和,MODEM,控制寄存器,MCR,等进行参数写入操作,，其参数是在程序中由指令分散设定的；,通过写除数寄存器,TLL,与,TLH,设置波特率,通过写线路控制寄存器,LCR,设置通信数据格式,通过写,MODEM,控制寄存器,MCR,设置,MODEM,控制字,通过写中断允许寄存器,IER设置中断允许控制字,1,初始化串行通信口,MOVDX,LCR,；,线路控制寄存器地址,MOVAL,80H,OUTDX,AL,；,使,DLAB=1,，以便下面写除数寄存器,MOVDX,DLL,；,低位除数寄存器,MOVAL,0CH,；,9600,波特率的除数低,8,位,OUTDX,AL,MOVAL,00H,INCDX,；,高位除数寄存器,OUTDX,AL,1,初始化串行通信口,MOV AL,00011011b,；,偶校验、,1,位停止位,；,8,位数据位,MOV DX,LCR,；,线路控制寄存器地址,OUTDX,AL,MOVAL,03H,；,MOVDX,MCR,；,MODEM,控制寄存器地址,OUTDX,AL,MOVAL,0,；,禁止中断,MOVDX,IER,；,中断允许寄存器地址,OUTDX,AL,6.2.2 16550,编程举例,1,发送一个字符程序,一,查询方式异步串行通信编程,采用查询方式下的字符发送编程，有两种方法：,第一种方法,，近距离传送不考虑,RS-232C,的,MODEM,控制信号，,CPU,只要检测到,INS8250,发送保持寄存器为空,(,即线路状态寄存器,D5=1),，即可向发送保持寄存器输出一个字符；,第二种方法,，考虑到发送持续的通用性，即可能用于远距离通信的要求，故应按照,RS-232C,配置,MODEM,时的控制规则去处理。在这种情况下，发送方首先要使,RTS,和,DTR,有效，即在,MCR,中使,RTS=DTR=1,。然后，检测,MODEM,状态寄存器,MSR,，只有当,MSR,中的,CTS,和,DSR,有效，,CPU,才可按第一种方法向,INS8250,输出一个字符。,按第二种方法编写发送程序的流程图如图,5-8,所示。,2,发送一个字符程序,自行思考与实现,：如果采取第一种方法发送一个字符，程序该如何编写,3,接收一个字符程序,采用,查询方式接收,一个字符的编程，也有两种方法,第一种方法,是不考虑,RS-232C,的,MODEM,控制信号，,CPU,只要检测到,INS8250,的接收数据寄存器准备好,(,即线路状态寄存器,D0=1)