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《接口与通讯》第十章概要

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  • 卖家[上传人]:今***
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  • 上传时间:2019-10-18
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    • 1、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

      2、,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)= Umsin(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

      3、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

      4、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

      5、 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

      6、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

      7、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,00010101

      8、B ;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

      9、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

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