【精品课件】串行通信和可编程接口芯片8251A(1).ppt

第十章 串行通信和可编程接口芯片8251A,第一节 串 行 通 信,一、概述,二、串行通信中的几个问题,三、EIA RS232C 通信接口标准,第二节 可编程异步通信接口芯片8251,一、基本功能,二、内部结构,三、8251的初始化编程,三、二台计算机之间串行通信的连接,二、RS232C串行通信系统的连接,第三节 8251与8088COM插座的连接,一、电路结构,习题：106，109，1014，1015,第十章 串行通信及接口电路,第一节 串行通信的基本概念,一、概述,串行通信特点：逐位依次顺序传送，通信双方需严格同步；每秒传送的bit数，称为传输速率，用波特率(bps)表示；适于长距离(30M)通信，传送线路少，投资低，但速度慢。,异步通信,通信双方在规定的通信速率下，每一个字符(一组二进制脉冲信号)进行一次同步校正。,校验位(奇偶校验位)：1位。奇校验：数据位和校验位共有奇数个“1”。偶校验：数据位和校验位共有偶数个“1”。,起始位：1位“0”起始位下降沿是异步通信中字符同步的同步脉冲。,停止位：1或1.5位、2位“1”,同步通信 异步通信每一字符必须附加起始位和停止位，降低了传输效率。同步通信不需要附加起始位和停止位，为了表示数据传输的开始，发送方先发送一个或两个特殊字符，该字符称为同步字符。当发送方与接收方达到同步后，就可以一个字符接一个字符地发送大块数据，而不需要起始位和停止位了，这样可明显提高数据的传输数率。采用同步方式传输数据时，收发双方还必须用同一个时钟进行同步，需采用比较复杂的同步措施。,单线通信单向数据流,单线通信分时双向数据流（对讲机工作方式）,双线通信 各线单向，双向数据流（电话工作方式）,1、数据传送方向,二、串行通信中的几个问题,2、信号的调制和解调 调制：将数字信号转换为适合通信介质传输的信号波形。解调：调制的逆过程。,对于模拟电话信道，每话路的带宽为3003400Hz的音频，而数字信号的带宽很宽，故需将数字信号调制为一定带宽的模拟信号进行传输，接收后再解调为数字信号。调制是通过数字信号对二个不同频率的正弦载波信号的键控和信号的合成实现。,第二节 可编程串行通信接口芯片8251,一、基本功能,1、具有独立的发送和接收器，可以单工、半双工或全双工的方式进行通信；2、能够以同步方式或异步方式进行通信；3、在同步方式中，每个字符可定义为58个数据位，数据通信波特率：064K bps，可选择内同步或外同步字符；4、在异步方式中，每个字符可定义为58个数据位，波特率系数为1、16、64，停止位的位数为1、1.5、或2位，数据通信波特率：019.2K bps；5、可进行奇偶校验，并可编程选择奇检验或偶检验。6、出错检测具有奇偶、溢出和帧错误等检测电路。,二、内部结构,状态缓冲器、接收数据缓冲器、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,工作过程：（异步方式）当8251允许接收并准备好接收数据时，监测RxD端，当检测到起始位（低电平）后，使用16倍率的内部CLK，连续检测8个0确认。然后按波特率移位、检测RXD，直至停止位。内部删除起始、奇偶、停止位接收缓冲寄存器后，使RxRDY为高，向CPU提出中断申请。,启动检测,确定已检测到启动位,采样数据检测,16T,启动位,DATA,CLOCK,（内同步方式）在CPU发出允许接收命令后，8251一直检测RxD，把接收到的每一位数据送入移位寄存器，与同步字符寄存器的内容进行比较。若两者不相同，则继续接收数据和进行移位比较操作；若相等，则8251将SYNDET置1，表示已找到同步字符。找到同步字符后，利用时钟采样和移位RxD线上的数据位，按规定的位数送接收数据缓冲器，同时RxRDY信号。,16T,内部产生起始、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,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，向CPU提出中断申请（TxRDY=1）。,当数据全部输出结束，在TXD发出连续低电平(TxE=1)。,RxD（Receiver Data）接收数据：从RxD端 串行输入数据输入,RxRDY（Receiver Ready）接收数据准备好：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（RxRDY=0）。,SYNDET/BRKDET（Sync Detecte/Break Detece）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输出为高点平，表明8251A已处于同步状态。CPU执行一次读操作后，SYNDET自动复位；,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，表示当前线路上无数据可读，只有当RxD端收到1个“1”信号或8251复位时，BRKDET变为低电平。,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。,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（RxRDY=0）。,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,方式字：确定8251A的工作方式；（异步，波特率，字符长度，奇偶校验）,命令字：控制8251A按方式字所规定的方式工作；（允许，禁止收发数据，启动搜索同步字符，8251复位）,状态字：了解8251A的工作状态。,注：对8251的控制口进行一次写入操作，需有写恢复时间。（写恢复时间一般为16个时钟周期）,DELAY1：MOV CX，02HD0：LOOP D0 RET,2、方式字 用于CPU对8251编程，决定8251 的通信的格式。如数据长度、奇偶检验、停止位等。,4、状态字,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，3F2HMOV AL，00HOUT DX，ALCALL DELAY1OUT DX，ALCALL DELAY1OUT DX，ALCALL DELAY1MOV AL，40H；复位字OUT DX，ALCALL DELAY1,MOV AL，01111010B；方式字OUT DX，ALCALL DELAY1MOV 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,TTL与EIA电平的转换,二、RS232C串行通信系统的连接,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-TNEXT-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-RNEXT-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 LOOP NEXT-R,11-12 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、数据总下半场和控制总线的连接图。,11-14 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，0FF2HMOV AL，00HOUT 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，ALCALL DELAY1；延时MOV AL，01011010B；写入方式字OUT DX，ALCALL DELAY1MOV AL，00010101B；命令字，允许接收发送，清除错误标志OUT DX，AL；写入命令字,11-16 某微机系统用串行方式接收数据，再送CRT显示，若8251的基地址为304H，波特率为1200，波特率因子为16，1个停止位，7位数据位，1个奇校验位，用8253产生收发时钟，系统时钟为5MHz，8251的基地址为300H，收发数据的个数为COUNT，数据存放到以UFFER为始址的内存单元中。要求：（1）画出系统硬件连线图；（2）编写8253和8251的初始化程序；（3）编写接收数据和发送数据的程序。,解：（1）系统硬件连线图如下图所示；（2）8253通道0工作与方式3，分频系数为：1.25MHz/（1200*16）=65 8253方式字为：00010111B8251方式字为：01011010B 8251命令字为：00010101B,MOV AL，40H；复位字OUT DX，ALCALL DELAY1MOV AL，01011010B；方式字OUT DX，ALCALL DELAY1MOV AL，00010101B；命令字OUT DX，ALCALL DELAY1,；8253初始化MOV DX，303HMOV AL，00010111BOUT DX，ALMOV DX，300HMOV AL，65,；8251初始化MOV DX，305HMOV AL，00HOUT DX，ALCALL DELAY1OUT DX，ALCALL DELAY1OUT DX，ALCALL DELAY1,；发送程序 LEA DI，BUFFER MOV CX，COUNTNEXT-T：IN AL，DX TEST AL，01H JZ NEXT-T MOV DX，304H MOV AL，DI OUT DX，AL INC DI LOOP NEXT-TERROR：,；接收程序 LEA DI，BUFFER MOV CX，COUNTNEXT-R：IN AL，DX TEST AL，02H JZ NEXT-R TEST AL，38H JNZ ERROR MOV DX，304H IN AL，DX MOV DI，AL INC DI LOOP NEXT-R,12-3 某8位D/A转换器的端口地址为220H，参考电压为5V，试编程产生如下波形：（1）下限为0V，上限为5V的三角波；（2）下限为1.2V，上限为4V的梯形波。,（1）；三角波 MOV DX，220H MOV AL，0FFH UP：INC AL OUT DX，AL CMP AL，0FFH JNZ UPDOWN：DEC AL OUT DX，AL CMP AL，00H JNZ DOWN JMP UP,（2）；梯形波：下限3DH，上限0CDH MOV DX，220H MOV AL，3CH UP：INC AL OUT DX，AL CMP AL，0CDH JNZ UP CALL DELAY-20MSDOWN：DEC AL OUT DX，AL CMP AL，3CH JNZ DOWN CALL DELAY-20MS CALL DELAY-20MS JMP UP,12-5（1）画出DAC1210与8位CPU的硬件连接图，若转换数据存在BUFF开始的单元中，试编写完成一次转换的程序；（2）画出DAC1210与16位CPU的硬件连接图，若转换数据存在BUFF开始的单元中，试编写完成一次转换的程序,MOV BX，BUFFMOV DX，220HMOV CL，4 SHL BX，CLMOV AL，BHOUT DX，AL,INC DXMOV AL，BLOUT DX，ALINC DXOUT DX，AL,MOV AX，BUFFMOV DX，220HOUT DX，AX,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,