微型计算机串行接口技术.ppt

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1、第12章 微型计算机串行接口技术,12.1数据通信的基础知识12.2可编程串行异步通信接口8250,12.1 数据通信的基础知识,12.1.1并行通信与串行通信12.1.2数据通信方式12.1.3异步通信与同步通信12.1.4串行异步通信接口标准EIA RS-232C,12.1.1并行通信与串行通信,图12.1 并行接口的连接,图12.2 串行接口的连接,12.1.2数据通信方式,图12.3 单工通信,图12.4 半双工通信,图12.5 全双工通信,12.1.3异步通信与同步通信,图12.6 异步通信的字符格式,异步通信的一个字符通常由起始位，数据位，奇偶校验位，停止位，空闲位组成。,12.1

2、.3异步通信与同步通信,图12.7 异步通信字符传输位图（接收时钟频率为波特率的16倍）,12.1.4串行异步通信接口标准EIA RS-232C,图12.8 DTE通过DCE与通信传输线路相连,12.1.4串行异步通信接口标准EIA RS-232C,图12.9 RS-232连接器（25芯和9芯）,DSR数据装置就绪（Data Set Ready）：表明DCE状态。DTR数据终端就绪（Data Terminal Ready）:表明DTE状态。RTS请求发送（Request to Send）：当DTE端要发送数据时，使该信号有效，向DCE请求发送。CTS允许发送（Clear to Send）：表示

3、DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。DCD数据载波检测（Data Carrier Detect）：当DCE检测到载波信号时，使DCD信号有效，通知DTE端准备接收。RI振铃指示（Ring Indicator）：当DCE收到振铃信号时，该信号有效，通知DTE端已被呼叫。TXD发送数据（Transmit Data）：DTE通过TXD终端将串行数据发送到DCE。RXD接收数据（Received Data）：DTE通过RXD终端接收从DCE发来的串行数据。GND地线：信号地。,12.1.4串行异步通信接口标准EIA RS-232C,图12.10 RS-232电平信号,1

4、2.2 可编程串行异步通信接口8250,8250是一种可编程串行异步通信接口芯片。8250芯片引脚定义与功能 8250芯片的内部结构和寻址方式 8250内部控制状态寄存器的功能 8250通信编程 8250应用举例,8250的主要性能,8250芯片是一种通用的串行异步通信接口芯片，是沟通微机和串行外设之间的桥梁。它的基本性能如下：8250是异步接收和发送控制器，发送时自动在每帧数据中插入起始位（1位）、停止位（1、1.5或2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。最高波特率为9600b/s，波特率可编程设置。具有独立的中断优先级控制和自测试功能，并能提供MODEM的全部状态

5、。具有错误检测的功能。,1.8250芯片引脚定义与功能,8250是一个40脚封装的双列直插式芯片。其引脚可分为两类：与CPU系统总线相连的信号线；与通信设备相连的信号线。,与CPU系统总线相连的信号线 1)双向数据线：D7D0：8位数据线。2)地址控制信号：CS0、CS1、CS2#:片选信号、输入。必须同时有效。A2、A1、A0：地址信号、输入。选择内部寄存器。ADS#：地址选通信号、输入。ADS#=0 时锁存片选信号和地址信号。如果不锁存，可将ADS#直接接地。CSOUT：片选输出，高电平有效。8250芯片被选中时，输出高电平。此信号通常不用而悬空。,与CPU系统总线相连的信号线 3)读/写

6、控制信号 DISTR与DISTR#：数据输入选通信号、输入。若DISTR=1或DISTR#=0，CPU就会从被选择的内部寄存器中读出数据；若选择DISTR#接CPU的IORC#，则应将DISTR接地使其变为无效。DOSTR与DOSTR#：数据输出选通信号、输入。若DOSTR=1或DOSTR#=0，CPU就会将数据写入从被选择的内部寄存器中。若选择DOSTR#接CPU的IOWC#，则应将DOSTR接地使其变为无效。DDIS：驱动器禁止、输出。该输出信号在CPU读8250时为低电平，非读时为高电平，可用此信号来控制8250与系统总线间的数据总线驱动器。,与CPU系统总线相连的信号线 4)中断控制和

7、复位控制信号：INTRPT：中断请求、输出。高电平申请中断。MR：复位信号、输入。高电平有效。一般接系统复位线RESET。,与CPU系统总线相连的信号线5)时钟与传输速率控制信号：XTAL1与XTAL2：时钟信号输入和输出引脚。外接晶振或时钟信号。时钟频率为1.8432MHz。BAUDOUT#：波特率输出引脚。频率为发送数据波特率的16倍。RCLK：接收时钟输入引脚。接收外部提供的16倍波特率的时钟信号。由于通常采用8250内部的发送时钟作为接收时钟，故可直接连到BAUDOUT#引脚，以保证接收与发送的波特率相同。,与外部通信设备相连的信号线 RTS#：请求发送输出引脚。当RTS#为低电平时，

8、表示8250（DTE）通知数据通信装置（DCE），准备发送数据。CTS#：允许发送输入引脚。当CTS#为低电平时，表示数据通信装置（DCE）通知8250（DTE），已做好接收数据的准备。DTR#：数据终端就绪输出引脚。当DTR#为低电平时，表示8250（DTE）通知数据通信装置（DCE），已经做好通信准备。DSR#：数据通信装置就绪输出引脚。当DSR#为低电平时，表示数据通信装置（DCE）通知8250（DTE），已做好建立通信链路的准备。,与外部通信设备相连的信号线 RLSD#：载波检测输入引脚。当RLSD#为低电平时，表示数据通信装置（DCE）通知8250（DTE），已检测到通信线路上的载波

9、信号，开始接收数据。RI#：振铃指示输入引脚。当RI#为低电平时，表示 表示数据通信装置（DCE）通知8250（DTE），已接收到振铃信号。OUT1#：用户指定的输出引脚。可以通过对8250的编程使OUT1为低电平或高电平。OUT2#：用户指定的另一输出引脚。也可以通过对8250的编程使OUT2为低电平或高电平。,2.8250芯片的内部结构和寻址方式,8250芯片的内部结构：10个内部寄存器、数据缓冲器、寄存器选择与I/O控制逻辑。通过微处理器的输入/输出指令可以对10个内部寄存器进行操作，以实现各种异步通信的要求。,2、8250芯片的内部结构和寻址方式,线路控制寄存器,3FF未用,3.825

10、0内部控制状态寄存器的功能,（1）发送保持寄存器THR（3F8H）（2）接收数据缓冲寄存器RBR（3F8H）（3）线路控制寄存器LCR（3FBH）（4）除数寄存器DLR（3F8H，3F9H）（5）中断允许寄存器IER（3F9H）（6）中断标识寄存器IIR（3FAH）（7）线路状态寄存器LSR（3FDH）（8）Modem控制寄存器MCR（3FCH）（9）Modem状态寄存器MSR（3FEH）,（1）发送保持寄存器THR（3F8H）当发送数据时，CPU先将待发送的字符写入已空的THR中，其中第0位是串行发送的第1位数据。只要发送移位寄存器TSR为空，则THR中的数据会由8250的硬件自动送入TSR

11、，并在发送时钟的作用下转换成串行信号，且按照预置的帧格式添加起始位、校验位和停止位，从SOUT引脚输出。（2）接收数据缓冲寄存器RBR（3F8H）当外来的串行数据（一个完整的字符）在接收时钟作用下，由SIN引脚输入到接收移位寄存器时，会自动去掉起始位、校验位和停止位，并转换成并行数据，输入到RBR中，等待CPU读取该字符。,（3）线路控制寄存器LCR（3FBH）规定了异步串行通信的数据格式，包括数据位数（字长）、停止位的位数与奇偶校验位的设置等。由于8250仅用了3根地址线来寻址内部的8个寄存器，故不得不使波特率因子寄存器或除数寄存器DLR和其他寄存器公用地址，由D7位来加以区分。,3、825

12、0内部控制状态寄存器的功能,D5D4D3为101时：在奇偶校验位和停止位之间插入一个奇偶标志位1。D5D4D3为111时：在奇偶校验位和停止位之间插入一个奇偶标志位0。,强迫8250连续输出低电平。,3、8250内部控制状态寄存器的功能,D5D4D3为101时：在奇偶校验位和停止位之间插入一个奇偶标志位1。D5D4D3为111时：在奇偶校验位和停止位之间插入一个奇偶标志位0。,强迫8250连续输出低电平。,（4）除数寄存器DLR（3F8H，3F9H）8250芯片规定当LCR 的位D7写入1时，接着可对口地址3F8H、3F9H分别写入分频系数的低字节和高字节，即将16位除数写入DLR（L）和DL

13、R（H）中。波特率=1.8432MHz/（分频系数16）分频系数=1.8432MHz/（波特率16）例如:要求发送波特率为1200波特，则分频系数为：分频系数=1.8432MHz/(120016)=96 因此，3F8H口地址应写入96（60H），3F9H口地址应写入0。,3、8250内部控制状态寄存器的功能,（5）中断允许寄存器IER（3F9H）IER用来设置允许或禁止8250 的4个中断源发出中断请求（将相应位置1或0即可）。D7D4位：恒为0。D3D0位：表示是否允许4类中断。当允许中断时，则通过IR4向8086/8088CPU发中断请求。,（6）中断标识寄存器IIR（3FAH）IIR可以

14、用来判断有无中断产生以及产生了哪一类中断请求。D7D3位：恒为0。D0位：表示有无中断待处理，若D0=1，表示无中断待处理；若D0=0，表示有待处理的中断。D2D1：位用于标识4类中断，其中，D2D1=11的线路出错中断的优先级最高，而D2D1=00的Modem中断的优先级最低。,（7）线路状态寄存器LSR（3FDH）LSR是一个8位寄存器，它向CPU提供有关发送与接收数据的状态信息。,D0：接收数据就绪位。当D0=1时，表示8250的接收器已接收到一帧完整的字符。D1：数据重叠错（又称为越限状态错或溢出错）标志。当D1=1时，表示接收器的输入字符尚未读走，而新的字符已经到来并将前一帧数据覆盖

15、。D2：数据奇偶错标志位。当D2=1时，表示接收的数据经校验出现奇偶性错误。D3：帧错（即接收数据格式错）标志。当接收数据的停止位个数不正确时，则D3=1。,D4：接收空缺位。若在一个完整的字符编码的时间间隔中收到的均为空闲状态，则D4=1，表示线路信号间断。注意：D1D4均为出错标志，只要其中有一位置1，在中断允许的情况下，8250内部就会产生“接收字符错误”中断，一旦CPU读取这些状态后，即自动复0。D5：数据发送保持器空标志。当D5为1时，表示THR空。一旦CPU将数据写入THR，则此位复0。D6：数据发送移位寄存器空标志。当D6为1时，表示TSR空。一旦THR将数据写入TSR，则此位复

16、0。D7：恒为0。,（8）Modem控制寄存器MCR（3FCH）MCR用于控制调制解调器或数传机，可直接控制RS-232C接口的引脚信号。,（9）Modem状态寄存器MSR（3FEH）MSR反映了调制解调器控制线的当前状态及其变化信息。各数据等于1为有效。MSR低4位中任一位置1，均将产生调制解调器状态中断，当CPU读取该寄存器或复位后，低4位被清零。,4.8250通信编程,1)、8250初始化（1）设置波特率（2）设置串行通信数据格式（3）设置工作方式 2)、程序查询方式通信编程 3)、用中断方式编程（1）初始化8259A中断控制器（2）设置中断向量IR4（3）设置允许/屏蔽位（4）8250

17、重新响应中断请求,1）、8250初始化（1）设置波特率 例如，设波特率为9600，则波特率因子N=12MOV DX，3FBHMOV AL，80H；设置波特率OUT DX，ALMOV DX，3F8HMOV AL，12OUT DX，ALINC DX MOV AL，0OUT DX，AL,3、8250内部控制状态寄存器的功能,D5D4D3为101时：在奇偶校验位和停止位之间插入一个奇偶标志位1。D5D4D3为111时：在奇偶校验位和停止位之间插入一个奇偶标志位0。,强迫8250连续输出低电平。,1）、8250初始化（2）设置串行通信数据格式 例如，数据格式为8位，1位停止位，奇校验。MOV AL，0B

18、HMOV DX，3FBHOUT DX，AL,1）、8250初始化（3）设置工作方式 无中断：MOV AL，3；OUT1#、OUT2#均为高电平MOV DX，3FCHOUT DX，AL 有中断：MOV AL，0BH；OUT2#为低电平，允许INTRT去申请中断MOV DX，3FCHOUT DX，AL 循环测试：MOV AL，13HMOV DX，3FCHOUT DX，AL,（8）Modem控制寄存器MCR（3FCH）MCR用于控制调制解调器或数传机，可直接控制RS-232C接口的引脚信号。,2、8250芯片的内部结构和寻址方式,2）、程序查询方式通信编程 采用程序查询方式工作时，CPU可以通过读线

19、路状态寄存器（3FDH）查相应状态位（D0与D5位），来检查接收数据寄存器是否就绪（D0=1）与发送保持器是否空（D5=1）。,2）、程序查询方式通信编程 发送程序：TR：MOV DX，3FDH IN AL，DXTEST AL，20H JZ TR MOV AL，SI；从SI中取出发送数据 MOV DX，3F8H OUT DX，AL,2）、程序查询方式通信编程 接收程序：RE：MOV DX，3FDH IN AL，DX TEST AL，1 JZ RE MOV DX，3F8H IN AL，DX MOV DI，AL；读入数据存入DI中,3）、用中断方式编程（1）初始化8259A中断控制器MOV AL，

20、13H；单片使用，需要ICW4MOV DX，20H OUT DX，AL；ICW1 MOV AL，8；中断类型号为08H0FH INC DX OUT DX，AL；ICW2 INC AL；缓冲方式，8088/8086 OUT DX，AL；ICW4MOV AL，8CH；允许0，1，4，5，6级中断 OUT DX，AL；送中断屏蔽字OCW1,3）、用中断方式编程（2）设置中断向量IR4 对IR4，中断类型号为0CH，0CH4=30H。因此，应在30H、31H存放IP值，32H、33H存放CS值。设中断服务程序入口地址为2000H：100HXOR AX，AX MOV DS，AX MOV AX，100H

21、MOV WORD PTR0030H，AXMOV AX，2000HMOV WORD PTR0032H，AX,3）、用中断方式编程（3）设置允许/屏蔽位 对8250送中断允许寄存器（3F9H）设置允许/屏蔽位。例如，允许发送与接收中断请求。MOV AL，3 MOV DX，3F9H OUT DX，AL,3）、用中断方式编程（4）8250重新响应中断请求 在中断结束返回时，需要对8259A发EOI命令，保证8259可以重新响应中断请求。MOV AL，20H MOV DX，20HOUT DX，AL；发EOI命令，OCW2IRET；开中断允许，并从中断返回,课堂练习,1、利用8250、74LS245、1.

22、8432MHz晶体、门电路、电阻、电容等，画出基于PC/XT总线的串行接口卡电路原理图（不考虑电平转换）。,课堂练习,课堂练习,2、程序设计要求：在IBM PC机上用汇编语言按查询方式编制一个发送与接收程序，它能把键入的每一个ASCII字符发送出去，并显示在CRT上，同时能把接收到的每一个字符也以ASCII码形式显示在CRT屏幕上 设：数据传送速率为9600波特：通信格式为8位/每字符，1位停止位，奇校验。,课堂练习1,在IBM PC机上用汇编语言按查询方式编制一个发送与接收程序，它能把键入的每一个ASCII字符发送出去，并显示在CRT上，同时能把接收到的每一个字符也以ASCII码形式显示在C

23、RT屏幕上 设：数据传送速率为9600波特：通信格式为8位/每字符，1位停止位，奇校验。,课堂练习1,在IBM PC机上用汇编语言按查询方式编制一个发送与接收程序，它能把键入的每一个ASCII字符发送出去，并显示在CRT上，同时能把接收到的每一个字符也以ASCII码形式显示在CRT屏幕上 设：数据传送速率为9600波特：通信格式为8位/每字符，1位停止位，奇校验。,课堂练习2,MOV AL，13HMOV DX，3FCHOUT DX，AL；循环测试CHECK：MOV DX，3FDHIN AL，DX；读线路状态寄存器TEST AL，1H；查接收缓冲器是否满，若满转接；收子程序JNZ REVTEST

24、 AL，20H；查发送缓冲器是否空，不空；转CHECKJZ CHECKTR：MOV AH，1；读键盘缓冲器内容，若有键按；下，则ZF标志为0，且AL=字符码INT 16HJZ CHECK；如ZF=1，转CHECKMOV DX，3F8H OUT DX，AL；将键入代码发送出去,课堂练习2,JMP CHECKREV：MOV DX，3F8HIN AL，DX；读入接收字符AND AL，7FH；屏蔽掉D7MOV BX，0041H；BH=00H，选0页；BL=41H，显示属；性（红底兰字）MOV AH，14；用中断调用显示接收到的字符INT 10H JMP CHECK,作业,12.1 12.2 12.3,