微机原理与接口技术第8章并串行通信接口ppt课件.ppt

微机原理与接口技术,第 8 章 并/串行通信接口,教案,串行通信接口,8.2 串行通信基础8.3 可编程串行I/O接口82518.4 8251应用例,串行通信,串行通信方式,串行通信可以分成：异步通信方式 异步通信是利用字符的再同步技术,实现一个个数据传送的通信方式。（异步时钟,字符帧格式）同步通信方式 同步通信是利用同步时钟和同步字符技术,实现一批数据传送的通信方式。（同步时钟,数据块格式）,异步通信方式,异步通信双方用各自的时钟（异步时钟）信号控制发送和接收,通信是随机进行的。异步通信方式的数据以字符为单位（字符帧）。各个字符可以连续传送,也可以间断传送。异步通信的字符帧格式规定：每个字符由起始位、数据位、奇/偶校验位、停止位四部分（共712位）组成。两个字符帧之间可以有若干个空闲位。,字符帧格式,同步通信方式,同步通信要求使用统一的时钟（同步时钟）,保证双方的时钟频率和相位完全相同。发送方除了传送数据外,还要把时钟信号（同步信号）同时传送出去。同步通信方式以若干字符数据为传输单位（数据块）,是一组数据连续传送的方式。同步通信的数据块格式规定：以1/2个同步字符指示数据块的开始,然后是连续的n个字符数据,数据块结束可以加上1/2个校验字符。同步通信方式的数据块格式：,串行通信规程,单工、半双工、全双工单工的通信站之间只有一根传输信号线，传输方向固定，一方发送，另一方接收。半双工的通信站之间有一根传输线，尽管传输可以双向，但同一时刻只能有一方发送。全双工的通信站之间有两根传输信号线，每个通信站任何时刻既可以发送，又可以接收（相当于2个单工的组合）。信号的调制/解调为避免信号发生衰减和畸变,用被调制信号控制调制信号的某个参数（例如,幅值,频率,相位等）,使调制信号随着被调制信号变化的过程称为调制。经调制后参数随调制信号变化的信号称为已调制信号。反之,从已调制信号中还原出被调制信号的过程称为解调。调制解调器（MODEM）把调制器和解调器集成在一起的器件。,调制/解调示意图,传输速率和波特率,传输速率为每秒钟传送2#数码的位数（比特数）,以位/秒（b/s）为单位。传输速率是串行通信一个重要的通信速率指标，也反映了对串行通信传输通道的要求。波特（baud）率为每位传送时间的倒数，也是串行通信一个重要的通信速率指标。串行通信每次传送1位时,波特率和传输速率相等。一般串行通信的波特率在509600波特之间。,串行通信总线RS-232C,RS-232C是广泛应用于数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间的通信总线。RS-232C总线信号采用EIA电平标准（负逻辑）：“1”-5V-25V“0”+5V+25VTTL电平信号和RS-232C的EIA电平信号之间,要有相应的电平转换电路。RS-232C总线,一般使用D型9芯（DB-9）连接器。RS-232C信号：保护地线,信号地线GND；接收线RxD,发送数据线TxD；请求发送RTS,允许发送CTS,通信设备(DCE)准备好DSR,终端设备(DTE)准备好DTR,音响指示RI,载波检测DCD。,串行I/O接口的基本结构,串行I/O接口8251,Intel 8251是可编程的串行同步/异步、发送/接收接口。使用单一+5V电源和单相时钟（TTL电平标准）。接收、发送有各自的数据缓冲器,可以进行单工或全双工通信。提供与调制解调器的联络信号,便于直接和通信线路连接。可选择奇/偶校验。校验位的插入/剔除、检错都由芯片硬件完成。异步通信,每个数据字符位数可选58位,停止位可选1位、1.5位或2位,波特率范围为019200波特,发送/接收时钟频率可为波特率的1倍、16倍或64倍（倍频系数1/16/64）。同步通信,每个数据字符位数可选58位,波特率范围为096000波特,发送/接收时钟频率与波特率相同。同步方式可选择单同步、双同步或者外同步,同步字符可设定。,8251的内部结构,8251的引脚特性,CPU系统数据/控制信号：D7D0：双向、三态数据线。CLK：时钟信号,输入。RESET：复位信号,输入,高电平有效。CS：片选信号,输入,低电平有效。C/D：控制/数据端口选择输入线。（A0）RD,WR：读,写选通信号,输入,低电平有效。发送/接收状态/控制信号：RxRDY：接收准备好状态,输出,高电平有效。TxRDY：发送准备好状态,输出,高电平有效。TxE：发送缓冲器空闲状态,输出。SYNDET：同步状态输出信号,或者外同步输入信号。,8251的引脚特性,发送器/接收器信号：RxD：串行数据输入。TxD：串行数据输出。RxC：接收器时钟输入。TxC：发送器时钟输入。MODEM信号：DTR：数据终端准备好状态,输出,低电平有效。DSR：数据准备好状态,输入,低电平有效。RTS：请求发送信号,输出,低电平有效。CTS：允许传送信号,输入,低电平有效。,8251读/写操作控制逻辑,8251发送/接收器部件,8251发送器的主要部件移位寄存器、同步字符寄存器（2个）、数据位计数器、奇/偶校验位发生器等。8251接收器的主要部件移位寄存器、同步字符寄存器（2个）、数据位计数器、奇/偶校验位检测器等。,8251发送器工作过程,8251异步通信的发送：发送器把发送数据寄存器的数据组织成一帧字符信息，从TxD端逐位发送出去,即先发送起始位（“0”）,再逐位发送字符数据位,并根据编程设定在字符数据位后发送校验位和停止位。若发送器没有字符帧信息发送,则发送“1”空闲位。8251同步通信的发送：发送器先逐位发送设定的1/2个同步字符,然后，逐位从TxD端发送一个个字符数据，直到规定的数据块发送完。若CPU没有及时把数据写到发送数据寄存器,则8251用同步字符发送填充,直至CPU写入新的数据。,8251接收器工作过程,8251异步通信的接收：当接收器从RxD端接收到有效的起始位（“0”）后,便逐位接收后续的数据位、检测奇/偶校验位和停止位是否出错。将接收的（并行）数据送到接收数据寄存器,给出“RxRDY”有效信号,表示“串-并”转换好一个数据，可以读取。8251同步通信的接收：若设定外同步接收，SYNDET为外同步输入信号（来自MODEM），当检测到SYNDET信号（高电平）有效，启动接收一个个字符数据。若设定内同步接收，首先，搜索规定的1个或2个同步字符（同步字符事先设置在同步字符寄存器），直到搜索同步字符完成，SYNDET信号输出（高电平）有效，接着开始接收一个个字符数据。,8251的控制/状态字,8251的串行通信要靠命令控制的设置和状态的查询配合完成。8251除了发送、接收串行数据字符以外,还有与之相关的方式控制字、命令控制字和状态字的操作。例如：MOV AL,；取控制字OUT,AL；写8251控制数据 IN AL,；读8251状态数据TEST AL,；测试状态位,8251的方式控制字,8251的命令控制字,8251的状态字,8251初始化设置流程,8251初始化设置要点,8251初始化设置必须确保8251是复位状况。8251复位操作：往控制端口先送3个0,再送1个40H（复位命令字）。初始化设置首先输入方式控制字,以决定通信方式、数据位数、校验方式等,若是同步通信方式则紧接着输入1/2个同步字符,若是异步方式这一步可省略,最后送入命令控制字（非复位命令字）。8251初始化设置信息全部写入控制端口,特征是C/D=1。8251的每次设置需有一定的延时来保证设置的可靠完成（常通过调用软件延时子程序实现）。,8251应用例,【例8.4】8251采用查询方式将显示缓冲区的字符送CRT显示。8251异步传送方式,8位数据位、奇校验、1位停止位,波特率因子16。8251数据口地址为50H,控制口地址为51H。,例8.4程序,；8251设置程序段MAIN:（8251 复位）MOVAL,5EHOUT51H,AL（调延时子程序）MOVAL,33HOUT51H,AL（调延时子程序）MOVBX,offset disbufMOVCX,count,；8251查询发送程序段NEXT:MOVAL,BXOUT50H,ALINCBXWT:INAL,51HTESTAL,01HJZWTLOOP NEXTHLT,8251应用实验,【实验6】采用查询方式把26个大写英文字母从8251自发自收,并转换成小写字母显示。8251的端口地址：C0H（数据口）,C1H（控制/状态口）；8253的端口地址：40H43H。,实验6 程序框图,设置8253计数器1（方式字56H,计数值0CH）8251复位（设计子程序RESET）设置8251（方式字7EH,命令字37H）设置计数初值26,取字母初值“A”（41H）从TxD发送一个数据查询,等待“发送好”（TxRDY=1）查询,等待“接收好”（RxRDY=1）从RxD接收一个数据转换成小写字母（+20H）送屏幕显示（INT 10H）取下一个字母值（+1）no计数减1,循环结束？yes 结束,子程序INIT,软件延时子程序DALLY:PUSHCXMOVCX,5000H A1:LOOPA1POPCXRET,实验6 子程序,8251复位子程序RESET:MOVAL,00HOUT0C1H,ALCALLDALLYOUT0C1H,ALCALLDALLYOUT0C1H,ALCALLDALLYMOVAL,40HOUT0C1H,ALCALLDALLYRET,8253和8251设置子程序INIT:MOVAL,56HOUT43H,ALMOVAL,0CHOUT41H,AL；设置8253计数器1CALLRESET；调8251复位子程序MOVAL,7EHOUT0C1H,AL；设置8251方式字CALLDALLY；调软件延时子程序MOVAL,37HOUT0C1H,AL；设置8251命令字CALLDALLYRET,实验6 主程序,MAIN:CALL INIT mov cx,26；计数值 mov bl,41h；”A”值A1:mov al,bl out 0C0H,al；发送A2:in al,0C1H test al,01h；查询 jz A2,A3:in al,0C1H test al,02h;查询 jz A3 in al,0C0H;接收 add al,20h mov ah,01h int 10h；显示 inc bl；值+1 loop A1 A4:jmp A4；结束,习题8.8,8.8 对8251A（端口地址44 H，45H）全双工（可发可收）的初始化设置。要求：（1）采用异步通信方式，8位数据位，偶校验，1.5位停止位，波特率因子16。；8251A复位（设置3个0，1个40H）MOV AL，0BEH；方式字：异步，8位数据，波特率因子16等OUT 45H，AL；设置方式字CALL DELAY；调用软件延时子程序DELAYMOV AL，37H；命令字：启动发送器，接收器，标志复位等OUT 45H，AL；设置命令字CALL DELAY,（2）采用同步通信方式，双同步字符（16 H），7位数据位，无校验。；8251A复位（设置3个0，1个40H）MOV AL，08H；方式字：双同步，7位数据，无校验等OUT 45H，AL；设置方式字CALL DELAYMOV AL，16H；同步字符16 HOUT 45H，AL；设置第1个同步字符CALL DELAYMOV AL，16HOUT 45H，AL；设置第2个同步字符CALL DELAYMOV AL，37H；命令字：启动发送器，接收器，标志复位等OUT 45H，AL；设置命令字CALL DELAY,习题8.9,8.9 编写8251A（端口地址80H，81H）异步通信输出的程序段：7位数据位，1位停止位，偶校验，波特率因子64，用查询方式输出以BUFFER为首地址的60个字节数据。；8251A复位（设置3个0，1个40H）MOVAL，7BH；异步，7位数据，波特率因子64等OUT81H，AL；设置方式字CALLDELAY MOVAL，33H；启动发送器，错误标志复位等OUT81H，AL；设置命令字CALLDELAYLEABX，BUFFER；BX取数据区首地址MOVCX，60；CX取计数初值60,NEXT:MOV AL，BX；取一个数据 OUT 80H，AL；发送 WT:IN AL，81H；读状态字 TEST AL，01H；测试TxRDY状态 JZ WT；TxRDY无效，继续查询状态 INC BX LOOP NEXT；CX-10，继续查询方式发送 HLT,习题8.10,8.10 编写8251A异步通信输出的程序段：工作参数同上，仅改用中断方式工作，中断类型号为0AH。设定：0AH号中断子程序的入口标号INT0AH，中断请求输入接到8259A的IR2端，8259A的端口地址20H，21H。；主程序段：；8251A复位，设置方式字和命令字等PUSH DSMOV AX，SEG INT0AHMOV DS，AXMOV DX，OFFSET INT0AHMOV AH，25HMOV AL，0AHINT 21H；设置0AH号中断向量表POP DS,CLTINAL，21HANDAL，0FBH；设置IR2（0AH号）中断允许OUT21H，ALLEABX，BUFFER；BX取数据区首地址MOVFLAG，60；FLAG计数单元取初值60NEXT：STI.；执行其他程序，包括0AH号中断CMPFLAG，0；FLAG计数值为0？JNZNEXT；FLAG0，继续中断方式发送INAL，21HORAL，04H；发送完，设置IR2（0AH号）中断屏蔽OUT21H，ALHLT,；INT0AH中断子程序段：INT0AH：；保护现场MOVAL，BX；取一个数据OUT80H，AL；发送INCBX；数据区地址+1DECFLAG；FLAG计数值-1MOVAL，20HOUT20H，AL；设置EOI（中断结束）命令；恢复现场IRET,