
第12章 微型计算机串行接口技术.ppt
26页第第12章章 微型计算机串行接口技术微型计算机串行接口技术12.1 数据通信的基础知识数据通信的基础知识12.2可编程串行异步通信接口可编程串行异步通信接口8250一、并行通信与串行通信一、并行通信与串行通信 二、数据通信方式二、数据通信方式 三、异步通信与同步通信三、异步通信与同步通信四、串行异步通信接口标准四、串行异步通信接口标准RS-232C12.1 数据通信的基础知识数据通信的基础知识一一.并行通信与串行通信并行通信与串行通信 1. 并行通信并行通信含义含义:并行通信是指将一个字节或一个字的各位同时进行传:并行通信是指将一个字节或一个字的各位同时进行传 输的一种通信方式输的一种通信方式 要点要点:传输的各位同时传输(输入或输出)传输的各位同时传输(输入或输出)特点特点::((1)传输速度快)传输速度快((2)传输的信息率高)传输的信息率高((3)比串行通信需要更多通信信号线)比串行通信需要更多通信信号线用途用途:常用于传输距离短,数据传输速度要求高的场合常用于传输距离短,数据传输速度要求高的场合CPU并行接口并行接口8255外设外设并行并行并行并行2. 串行通信串行通信含义含义:串行通信是把传输的数据一位一位地顺序传:串行通信是把传输的数据一位一位地顺序传送的一种通信方式。
送的一种通信方式 要点要点:按位传输,同一时刻仅传送一位按位传输,同一时刻仅传送一位特点特点::((1)通信线少)通信线少((2)成本低)成本低((3)但通信速度慢)但通信速度慢用途用途:适用于长距离数据传输适用于长距离数据传输CPU串行接口串行接口8250外设外设并行并行串行串行二二. 数据通信方式数据通信方式 Ø单工方式单工方式Ø半双工方式半双工方式Ø全双工方式全双工方式1.单工方式单工方式数据只能沿着一个方向传输数据只能沿着一个方向传输 2.半双工方式半双工方式数据既可以由数据既可以由A到到B,也可以由,也可以由B到到A,但不能同时进行但不能同时进行 3. 全双工方式全双工方式数据可以由数据可以由A到到B,也可以由,也可以由B到到A,而且可以同时以双向进行而且可以同时以双向进行 或或ABABAB发发收收收收发发发发收收收收发发AB三三.异步通信与同步通信异步通信与同步通信串行通信方式串行通信方式两种:串行两种:串行异步异步通信和串行通信和串行同步同步通信1. 异步通信异步通信 异步通信异步通信:指字符与字符之间的传送是完全异步的,随机指字符与字符之间的传送是完全异步的,随机的,但一个字符的位与位之间是同步的。
的,但一个字符的位与位之间是同步的异步通信特点异步通信特点①① 字符的发送是随机的字符的发送是随机的②② 每一个字符传输总以一个起始位为准,然后接收方与发送方每一个字符传输总以一个起始位为准,然后接收方与发送方保持同步(格式的统一),最后是停止位保持同步(格式的统一),最后是停止位③③ 通信双方可随时改变通信协议,即改变数据位、奇偶校验位通信双方可随时改变通信协议,即改变数据位、奇偶校验位和停止位长度或数据传输率和停止位长度或数据传输率v 异步通信协议异步通信协议异步通信协议异步通信协议包括:包括:一是一是字符的传送格式的规定,字符的传送格式的规定,二是二是数据数据传送速率的要求传送速率的要求 ((1)异步通信格式)异步通信格式协议,即改变数据位、奇偶校验位和停止位长度或数据传协议,即改变数据位、奇偶校验位和停止位长度或数据传输率010/10/10/10/10/1……0/111100/10/1……D0D1D2Dn-1低位在前低位在前高位在后高位在后空闲位空闲位第第i个字符个字符第第i +1个字符个字符起始位起始位数据位数据位停止位停止位奇偶奇偶校验位校验位起始位起始位例:设采用串行异步通信协议,如果发送的数据为例:设采用串行异步通信协议,如果发送的数据为89H,,1位停止位,奇校验,则发送方发送的二进制序列是什位停止位,奇校验,则发送方发送的二进制序列是什么?么?解:解:根据异步传输协议,起始位为低电平根据异步传输协议,起始位为低电平“0”,数据,数据89H=10001001B,, 先发送先发送低位低位D0,,后发送后发送高位高位D7,,奇校验奇校验(奇偶校验位填(奇偶校验位填0,以保证,以保证数据位和奇偶校验位中数据位和奇偶校验位中1的总个的总个数数为奇数),为奇数),停止位停止位为为1位高电平位高电平“1”,, 所以,发送的二进制序列为:所以,发送的二进制序列为:01001000101。
((2)波特率)波特率波特率(波特率(Baud Rate):):每秒传输的每秒传输的数据位数数据位数微机中常见的波特率微机中常见的波特率有有110,,300,,600,,1200,,2400,,4800,,9600,,19200等微机最高波特率最高波特率由硬件决定由硬件决定 例:已知字符格式中数据为例:已知字符格式中数据为8位,无校验,位,无校验,1位停止位,位停止位,在在1分钟内连续不断传送了分钟内连续不断传送了 69120个字符,求波特率个字符,求波特率 解:解:一个字符一个字符=1+8+0+1=10位位 每秒传送的字符个数每秒传送的字符个数=69120/60=1152个个 波特率波特率=1152*10=11520b/S=11.52Kb/s816D0位采样位采样起始位采样起始位采样起始位起始位数据位数据位D0接收时钟接收时钟=波特率波特率× 16输出字符输出字符波特率和串行接口内的时钟频率波特率和串行接口内的时钟频率并不一定相等并不一定相等,,采用较采用较高频率的时钟,在一位数据内有高频率的时钟,在一位数据内有16个或个或64个时钟,捕捉个时钟,捕捉信号的正确性就容易得到保证。
信号的正确性就容易得到保证 2、、 同步通信同步通信同步通信同步通信 将多个字符连接成一个将多个字符连接成一个数据块数据块,数据块前加,数据块前加1或或2个个同步字符同步字符,尾部是,尾部是校验字符校验字符,最后为,最后为同步字符同步字符同步的含义同步的含义要求每帧信息内部的每一位都要同步,也就是说,要求每帧信息内部的每一位都要同步,也就是说,同步通信不仅要求同步通信不仅要求字符内部的位传送字符内部的位传送是同步的,是同步的,字字符与字符之间的传送符与字符之间的传送也应该是同步的也应该是同步的四四.串行异步通信接口标准串行异步通信接口标准 EIA RS-232CEIA-232是是DTE与与DCE之间的接口标准之间的接口标准 RS-232C标准:标准:PC机上的机上的COM1、、COM2接口,就接口,就是是RS-232C接口,使用接口,使用9针和针和25针连接器针连接器DTEDCEDCE串行比特传输串行比特传输信号线与控制线信号线与控制线通信环境通信环境用户设施用户设施DTE信号线与控制线信号线与控制线用户设施用户设施RS-232C具有四大特性具有四大特性一、机械特性一、机械特性二、电气特性二、电气特性接口逻辑接口逻辑:负逻辑;:负逻辑;1::-15V~~-5V ;0: +5V~~+15V 允许噪声容限为允许噪声容限为2V0V- -1515V- -5 5V+ + 1515V- - 1515V+ +3 3V- -3 3V0 0V发送端发送端接收端接收端空号电平空号电平逻辑逻辑0 0空号电平空号电平逻辑逻辑传号电平传号电平逻辑逻辑1 1传号电平传号电平逻辑逻辑1 1不确定区不确定区噪声噪声容限容限2 2V2 2V0 0+15V+5V不确定区不确定区三、功能特性三、功能特性引脚号引脚号名称名称引脚号引脚号名称名称1CD6DSR2RXD7RTS3TXD8CTS4DTR9RI5GND12.2 可编程串行异步通信接口可编程串行异步通信接口8250一一.8250的主要性能的主要性能二二.8250的结构及内部寄存器的寻址的结构及内部寄存器的寻址三三.8250的外部引脚的外部引脚四四.8250的编程及应用的编程及应用一一. 8250的主要性能的主要性能(1) 8250是是异步异步接收和发送控制器,接收和发送控制器, 发送时自动在每帧数据中插入起始位(发送时自动在每帧数据中插入起始位(1位)、停止位)、停止位(位(1、、1.5或或2位)和奇偶校验位,字符格式可以编程,位)和奇偶校验位,字符格式可以编程,接收时自动删除这些附加位。
接收时自动删除这些附加位2) 最高波特率最高波特率为为9600b/s,波特率,波特率可编程可编程设置3) 具有独立的中断优先级控制和自测试功能,并能提具有独立的中断优先级控制和自测试功能,并能提供供MODEM的全部状态的全部状态4) 具有错误检测的功能具有错误检测的功能二二.8250的结的结构及构及内部内部寄存寄存器的器的寻址寻址1、、8250内部结构内部结构BAUDOUT内部数据总线内部数据总线接收缓冲接收缓冲寄存器寄存器线路控制线路控制寄存器寄存器线路状态线路状态寄存器寄存器发送保持发送保持寄存器寄存器MODEM控制控制寄存器寄存器MODEM状态状态寄存器寄存器中断允许中断允许寄存器寄存器中断识别中断识别寄存器寄存器接收移位接收移位寄存器寄存器((10))SIN接收同步接收同步控制控制RCLK发送同步发送同步控制控制除数锁存器除数锁存器(( 低位低位))除数锁存器除数锁存器(( 高位高位))波特率波特率发生器发生器发送移位发送移位寄存器寄存器SOUT((32))((36))((33))((37))((38))((39))((34))((31))RTSCTSDTRDSRRLSDRIOUT 1OUT 2MODEM控制逻辑控制逻辑中断中断控制逻辑控制逻辑((30))INTRPT数数据据总总线线缓缓冲冲器器片片选选和和读读写写控控制制逻逻辑辑电源电源+ 5 V地地((40))((20))A0A2A1CS 0CS 2CS 1ADSMRDISTRDISTRDOSTRDOSTRDDISCSOUTXLAT1XLAT2D7- D0(1 - 8)((28))((27))((26))((12))((13))((14))((25))((35))((22))((21))((19))((18))((23))((24))((16))((17))((9))((11))((15))Ø 由发送保持寄存器,发送移位寄存器和发送同步控由发送保持寄存器,发送移位寄存器和发送同步控制电路组成。
制电路组成Ø CPU发出的并行数据,锁存在发送保持寄存器中,发出的并行数据,锁存在发送保持寄存器中,发送移位寄存器把发送保持器里的并行数据转换为串发送移位寄存器把发送保持器里的并行数据转换为串行数据,在同步脉冲的作用下,给待发送数据加上行数据,在同步脉冲的作用下,给待发送数据加上起起始位始位,,奇偶校验位奇偶校验位,,停止位停止位,通过,通过SOUT引脚引脚一位一一位一位地发送出去位地发送出去n 发送器发送器n 收器收器Ø 从引脚从引脚SIN输入的串行数据移位接收输入的串行数据移位接收 Ø 接收时钟频率为波特率的接收时钟频率为波特率的16倍倍 Ø 确认是起始位后,确认是起始位后,每隔每隔16个脉冲个脉冲,采样一次接收线,,采样一次接收线,将得到的数据送至移位寄存器,将得到的数据送至移位寄存器, Ø移位寄存器中数据经过移位并在同步脉冲的作用下,移位寄存器中数据经过移位并在同步脉冲的作用下,按照规定的数据格式和波特率按照规定的数据格式和波特率自动删除自动删除起始位、奇起始位、奇偶校验位、停止位后,就得到了并行数据,进入接偶校验位、停止位后,就得到了并行数据,进入接收缓冲寄存器中,等待收缓冲寄存器中,等待CPU读取该字符。
读取该字符n 波特率发生控制电路波特率发生控制电路Ø8250使使用用1.8432MHz的的基基准准输输入入时时钟钟,,分分频频后后产产生生所所需需的的内内部部基基准准脉脉冲冲,,作作为为接接收收器器和和发发送送器器的的同同步步脉脉冲冲,,以以控制接收移位寄存器和发送移位寄存器的移位操作控制接收移位寄存器和发送移位寄存器的移位操作Ø发发送送或或接接收收串串行行数数据据时时使使用用的的时时钟钟频频率率是是数数据据传传送送波波特特率的率的16倍倍Ø除数值与波特率的关系:除数值与波特率的关系:除数=除数=1843200÷(波特率(波特率×16))三三. 8250的外部引脚的外部引脚几个最重要的信号几个最重要的信号ØRCLK 接收时钟接收时钟ØSIN 串行输入引脚串行输入引脚ØSOUT 串行数据输出串行数据输出ØA2,A1,A0 内内部部寄寄存存器器选选择输入信号择输入信号作业作业12.1 设异步通信方式下,设异步通信方式下,1个起始位、个起始位、8个数据位、奇校个数据位、奇校验和验和2个停止位,画出传送个停止位,画出传送56H的波形12.2 利用利用8250进行异步串行通信,当设定传输速率为进行异步串行通信,当设定传输速率为2400波特,传输格式为波特,传输格式为1个起始位,个起始位,1个校验位,个校验位,2个停止位个停止位时,每秒最多可传送多少个字节?时,每秒最多可传送多少个字节?12.1 发发送的二送的二进进制序列制序列为为::00110101011112.2 2400/12=200Byte的数据的数据1.串行传送数据的方式有.串行传送数据的方式有_______和和______两种。
两种2..8250是一个是一个____________芯片3.在异步串行通信中,使用波特率来表示数据的传送速率,它是.在异步串行通信中,使用波特率来表示数据的传送速率,它是指指__________4.利用.利用8250进行异步串行通讯,当设定传输速率为进行异步串行通讯,当设定传输速率为8400波特,传波特,传输格式为输格式为1个起始位,个起始位,1个停止位时,每秒最多可传送个停止位时,每秒最多可传送_____字节练习练习1.串行传送数据的方式有.串行传送数据的方式有_______和和______两种同步、异步同步、异步))2..8250是一个是一个____________芯片可编程串行异步通信接口可编程串行异步通信接口))3.在异步串行通信中,使用波特率来表示数据的传送速率,它是.在异步串行通信中,使用波特率来表示数据的传送速率,它是指指__________每秒钟传送的二进制位数每秒钟传送的二进制位数))4.利用.利用8250进行异步串行通讯,当设定传输速率为进行异步串行通讯,当设定传输速率为8400波特,传波特,传输格式为输格式为1个起始位,个起始位,1个停止位时,每秒最多可传送个停止位时,每秒最多可传送_____字节。
字节840)) 练习练习。
