《接口与通讯》第十章概要

微机原理,制作者： 张幸,在此幻灯片插入公司的徽标 从“插入”菜单 选择图片 找到徽标文件 单击“确定” 重新设置徽标大小 单击徽标内任意位置。徽标外部出现的方框是“调整控点” 使用这些重新设置对象大小 如果在使用尺寸调整控点前按下 shift 键，则对象改变大小但维持原比例。,第十章 串口通信,通信：计算机与外部的信息交换,串行通信：数据逐位按一定顺序传送,并行通信：数据各位同时传送,特点：速度快，效率高，成本高，适用于近距离,特点：成本低，速度慢，适用于远距离,第一节 串行通信的基本概念,一、数据传送的方式,单工：数据线仅能在一个方向上传送,半双工：数据虽可在两个设备上向任何一个方向传送，但不能同时进行,全双工：数据可在两个设备上向任何一个方向传送，且可同时进行,二、串行传送工作方式,异步方式：通信双方按一定协议进行数据传送，数据是一帧一帧传送,异步通信传送效率在70%左右,同步传送: 发送数据前，先发一到两个同步字符，表示数据开始，同步后，开始进行批量数据传送,同步传送需要一个同步时钟 同步传送比异步传送速度快,三、串行传送速率,波特率：每秒种内数据传送的位数 单位bit / s，bps,如一个串行字符由1个起始位，7个数据位，1个校验位，1个停止位组成，假如每秒传送120个字符，则其波特率为120*10=1200bps,常用的波特率为110，300，600，1200，2400，4800，9600，19200,四、信号的调制和解调,1.将发送端数字数据信号变换成模拟数据信号的过程称为调制，将调制设备称为调制器（modulator）,2.将接收端模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为解调，将解调设备称为解调器（demodulator）,3.同时具备调制与解调功能的设备称为调制解调器（modem）,4.调制器的类型：振辐键控（ASK） 频移键控（FSK） 相移键控（PSK）,在调制过程中，选择音频范围内的某一角频率的正（余）弦信号作为载波，该正（余）弦信号可以写为： u（t）= Um·sin（t+0）,3个可以改变的电参量： 振 幅 um 振辐键控（ASK） 角频率 频移键控（FSK） 相 位 相移键控（PSK）,可以通过变化3个电参量，来实现模拟数据信号编码的目的。,五、信息的检错和纠错,串行通信一般要检测传输过程中是否有错误出现。在基本通信规程中常采用奇偶校验或校验和的块校验方法，在高级通信控制规程中一般采用循环冗余码（CRC）校验,奇偶校验:即在传送字符的各位之外，再传送1位奇/偶校验位。可采用奇校验或偶校验。,奇校验：所有传送的数位（包含字符的各个数位和校验位）中，1的个数为奇数 偶校验：所有传送的数位（包含字符的各个数位和校验位）中，1的个数为偶数,校验和的块校验:奇偶校验与“检验和”的综合,异步收发器（URTA） INTEL 8250 同步异步收发器（USART）INTEL 8251,六、串行接口芯片UART和USART,第二节 可编程串行通信接口芯片8251A,一、基本功能, 可用于串行异步通信，也可用于串行同步通信。 对于异步通信，可设定停止位为1位、1位半或2位。 对于同步通信，可设为单同步、双同步或外同步等。同步字符可由用户自己设定。 可以设定奇偶校验的方式，也可以不校验。校验位的插入、检出及检错都由芯片本身完成 异步通信的时钟频率可设为波特率的1倍、16倍或64倍。 在异步通信时，波特率的可选范围为019.2千波特；在同步通信时，波特率的可选范围为064千波特。 提供与外部设备特别是调制解调器的联络信号，便于直接和通信线路相连接。 接收、发送数据分别有各自的缓冲器，可进行全双工通信。,二、内部结构,状态缓冲器、接收数据缓冲器、发送数据/命令缓冲器,作用：接收器接收在RxD上的串行数据并按规定的格式转换为并行数据，存放在接收数据缓冲器中。,接收缓冲寄存器,接收移位寄存器,奇偶位,停止位 1,波 特 率,接收器的工作过程,在异步方式中，当接收器接收到有效的起始位后，便开始接收数据位、奇偶校验位和停止位。然后将数据送入寄存器，此时，RXRDY输出高电平，表示已收到一个字符，CPU可以来读取。,在同步方式中，若程序设定8251A为外同步方式，则引脚SYNDET用于输入外同步信号，该引脚上电平正跳变启动接收数据。若设定为内同步接收，则8251A先搜索同步字(同步字事先由程序装在同步字符寄存器中)。RXD线上收到一位信息就移入接收寄存器并和同步字符寄存器内容比较，若不同则再接收一位再比较，直到两者相等。此时SYNDET输出高电平，表示已搜索到同步字符，接下来便把接收到的数据逐个地装入接收数据寄存器,与接收有关的信号,RxD（Receiver Data）接收数据：从RxD端 串行数据输入,RxRDY（Receiver Ready）接收数据准备好 RxRDY=1表示接收数据缓冲器已收到一个字符数据，CPU可采用中断或查询方式读取数据,SYNDET/BRKDET 同步检测/断点检测 同步方式（同步检测）：在内同步方式，当8251检测到同步字符， SYNDET输出为高电平，表明8251A已处于同步状态。外同步方式： 当SYNDET引脚有一个正跳变脉冲，8251在下一个接收时钟的上升沿开始接收字符，一旦达到同步， SYNDET引脚的高电平即可撤除。,异步方式（断点检测）：当8251从RxD端连续收到两个由全“0”组成的字符时，该引脚输出为高电平,RxC（ Receiver Clock）接收时钟,对于异步方式，给发送数据加上起始、奇偶检验、停止位，按约定的波特率从TxD输出。,数据发送缓冲器,波 特 率,发送移位寄存器,奇偶位,停止位 1,起始位,异或门,TXD SOUT,0,÷,内部CLK,DB,CPU执行输出指令，并行数据发送缓冲器。,工作过程,发送缓冲器发送移位寄存器，并行数据转换为串行数据,对于同步方式，先送出1个或2个同步字符，然后逐位输出串行数据。,TxE（ Transmitter Empty）发送器空： TxE=1表示发送移位寄存器中已无数据可以向外部发送。此时，由TxD输出空闲位（同步字符）。当8251从CPU接收到一个数据后，TxE=“0”。,TxD（Transmitter Data）发送数据：将CPU送入的并行数据转换成串行格式后，从TxD端输出,TxRDY（ Transmitter Ready）发送数据准备好： TxRDY=1表示发送数据缓冲器已准备好从CPU接收一个字符数据，CPU可采用中断或查询方式输出一个数据,3、数据总线缓冲器： 与CPU相互交换的数据和控制字,4、读/写控制电路,在远程通信时，可用8251与调制解调器相连，经电话线传输数据,三、8251A的编程,1.方式字：确定8251A的工作方式（同异步，数据格式）,在某异步通信中,数据格式采用8位数据位,1位起始位,2位停止位,奇校验,波特率因子是16,命令口地址为309H MOV DX,309H MOV AL,0DEH OUT DX,AL,同步通信中,若帧格式为:字符长度8位,双同步字符,内同步方式,奇校验 MOV DX,309H MOV AL,1C H OUT DX,AL,2.工作命令,8251的方式命令和工作命令的使用 8251的方式命令和工作命令地址相同,无特 征位,故向8251写命令时必须按一定的顺序, 复位-方式命令-工作命令1-工作命令2-,电源上电，8251自动进入复位状态，为了确保在送方式字和命令字之前8251正确复位，应向8251的控制口连续写入3个“0”，然后再写入一个复位控制字（40H），用软件使8251可靠复位。,硬件复位(RESET)或软件复位(D6=1),异步方式字,单同步方式字,双同步方式字,送同步字符,送同步字符1,送同步字符2,命令字1(D61),命令字1(D61),命令字1(D6=1),例：8251工作于异步方式，波特率系数为16，7位数据位，1个停止位，偶校验，控制口地址3F2H。,MOV DX，3F2H MOV AL，00H OUT DX，AL CALL DELAY1 OUT DX，AL CALL DELAY1 OUT DX，AL CALL DELAY1 MOV AL，40H ；复位字 OUT DX，AL CALL DELAY1,MOV AL，01111010B ；方式字 OUT DX，AL CALL DELAY1 MOV AL，00010101B ；命令字 OUT DX，AL,RS232C是最常用的串行通信接口标准之一，是PC机的标准配置。 通过RS232C接口可实现计算机与其他数字设备(包括计算机)的通信。,一、EIA RS-232C 通信接口标准,第三节 RS-232C串行口和8251A的应用,RS232C属负逻辑电平,TTL与EIA电平的转换,二、RS232C串行通信系统的连接,1、与MODEM的连接,三、二台计算机之间串行通信的连接,1、数据发送TXD与数据接收RXD交叉连接。,2、数据装置就绪DTR与数据终端就绪DSR交叉连接。,3、数据发送请求RTS与本方数据准许发送自连接，也与对方载波检测CD交叉连接。,四、8251A应用举例,BEG-T: MOV DX，1F2H MOV AL，7AH OUT DX，AL,MOV CX，02H D1： LOOP D1,MOV AL，11H OUT DX，AL MOV CX，02H D2： LOOP D2,LEA DI，BUFF-T MOV CX，COUNT-T NEXT-T： IN AL，DX TEST AL，01H JZ NEXT-T PUSH DX MOV DX，1F0H MOV AL，DI OUT DX，AL INC DI POP DX LOOP NEXT-T,BEG-R： MOV DX，1F2H MOV AL，7AH OUT DX，AL,MOV CX，02H D3： LOOP D3,MOV AL，14H OUT DX，AL MOV CX，02H D4： LOOP D4,LEA DI，BUFF-R MOV CX，COUNT-R NEXT-R： IN AL，DX TEST AL，02H JZ NEXT-R TEST AL，38H JNZ ERROR MOV DX，1F0H IN AL，DX MOV DI，AL INC DI MOV DX, 1F2H LOOP NEXT-R,10-12 在一个以8086的系统中，8251的数据口地址为84H，控制口和状态口的地址为86H，试画出地址译码电路、数据总线和控制总线的连接图。,10-14 若8251的端口地址为FF0、FF2H，要求8251工作于异步方式，波特率因子为16，7位数据位，1位奇校验位，1位停止位，试对8251进行初始化编程。,MOV DX，0FF2H MOV AL，00H OUT DX，AL ；向控制口写入第一个“0” CALL DELAY1 ；延时 OUT DX，AL ；向控制口写入第二个“0” CALL DELAY1 ；延时 OUT DX，AL ；向控制口写入第二个“0” CALL DELAY1 ；延时 MOV AL，40H ；向控制口写入复位字 OUT DX，AL CALL DELAY1 ；延时 MOV AL，0101101