《微機(jī)原理與應(yīng)用教學(xué)資料》第十章：串行通信和8251a

2 10-1 串 行 通 信 的 基 本 概 念一 、 串 行 、 并 行 通 信1、 并 行 通 信 例 ： 8255 特 點(diǎn) ： 各 位 同 時(shí) 傳 送 優(yōu) ： 數(shù) 據(jù) 傳 輸 速 度 快 適 合 ： 數(shù) 據(jù) 量 大 ， 短 距 離2、 串 行 通 信 特 點(diǎn) ： 數(shù) 據(jù) 逐 位 傳 送 優(yōu) ： 傳 輸 線 少 ， 成 本 適 合 ： 長(zhǎng) 距 離 ， 要 求 串 行 通 信 的 外 設(shè) （ 例 ： MODEM）二 、 串 行 通 信 的 方 向數(shù) 據(jù) 在 兩 個(gè) 設(shè) 備 之 間 傳 送 ， 按 傳 送 方 向 分 ： 圖 10-11、 單 工 ： 數(shù) 據(jù) 單 向 A B2、 半 雙 工 ： 數(shù) 據(jù) 雙 向 （ 不 同 時(shí) ） A B 例 ： 對(duì) 講 機(jī)3、 全 雙 工 ： 數(shù) 據(jù) 雙 向 （ 同 時(shí) ） A B 例 ： 電 話 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 3 三 、 串 行 通 信 的 兩 個(gè) 基 本 工 作 方 式協(xié) 調(diào) 收 發(fā) 端 的 工 作1、 異 步 方 式 例 傳 送 數(shù) 據(jù) 0110010異 步 串 行 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 格 式特 點(diǎn) ： 不 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 時(shí) ， 空 閑 狀 態(tài) ， 數(shù) 據(jù) 信 號(hào) 線 為 高 電 平 字 符 ： 起 始 位 +數(shù) 據(jù) 位 （ 5 8位 ） +校 驗(yàn) 位 +停 止 位 （ 1 2位 ） 例 ： 字 符 ASC 編 碼 ， 數(shù) 據(jù) 位 占 7位 。 兩 個(gè) 字 符 之 間 的 間 隔 任 意 ， 雙 方 可 用 不 同 時(shí) 鐘 （ 接 近 ）起 始 位 D00 D11 D20 D30 D41 D51 D60 奇 偶校 驗(yàn) 停 止 位（ 12位 ）空 閑 位 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 4 2、 同 步 方 式 不 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 、 空 閑 狀 態(tài) 數(shù) 據(jù) ： 同 步 字 符 + 數(shù) 據(jù) 字 符 （ 特 殊 字 符 ， 使 收 發(fā) 雙 方 同 步 ） （ 一 個(gè) 字 符 接 一 個(gè) 字 符 ） 同 步 傳 輸 不 允 許 有 間 隙 ， 在 沒(méi) 有 信 息 要 傳 輸 時(shí) ， 要 填 上空 字 符 雙 方 ： 同 一 時(shí) 鐘 傳 輸 效 率 高空 閑 狀 態(tài) 同 步 字 符 1 同 步 字 符 2 數(shù) 據(jù) 字 符 數(shù) 據(jù) 字 符 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 5 四 、 串 行 傳 送 速 率1、 波 特 率 （ Bd） ： 每 秒 鐘 所 傳 送 數(shù) 據(jù) 的 位 數(shù)2、 常 用 的 波 特 率 為 110， 300， 600， 1200， 2400， 4800，9600， 19200例 ： 已 知 波 特 率 為 1200異 步 傳 輸 ： 每 個(gè) 字 符 包 括 1個(gè) 起 始 位 ， 7個(gè) 數(shù) 據(jù) 位 ， 1個(gè) 校 驗(yàn) 位 ，1個(gè) 停 止 位 。 則 每 秒 鐘 能 傳 送 的 最 大 字 符 數(shù) =1200/10=120個(gè)同 步 傳 輸 ： 用 4個(gè) 同 步 字 符 ， 每 個(gè) 字 符 7個(gè) 數(shù) 據(jù) 位 。 則 每 秒 鐘 能 傳 送 的 最 大 字 符 數(shù) X=167個(gè) （ X+4） 7=1200 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 6 3、 串 行 通 信 的 物 理 標(biāo) 準(zhǔn) ： RS-232-C標(biāo) 準(zhǔn) 電 特 性 ： 負(fù) 邏 輯 電 平 -15V -3V： 1 +3V +15V： 0 需 電 平 轉(zhuǎn) 換 ： RS-232-CTTL電 平 接 口 特 性 ： D型 25針 接 口 或 D型 9針 適 用 條 件 ： 波 特 率 20KBd 距 離 15m五 、 串 行 接 口 芯 片目 的 ： 進(jìn) 行 串 并 行 變 換 電 路 圖 UART： 通 用 異 步 收 發(fā) 器 ， 僅 用 于 異 步 通 信 USART： 通 用 同 步 異 步 收 發(fā) 器 ， 異 步 、 同 步 通 信 。 例 ： 8251A六 . 調(diào) 制 解 調(diào) 器電 話 線 只 能 傳 送 3003000hz的 音 頻 信 號(hào)1. 幅 度 調(diào) 制 圖 10-5 2. 頻 率 鍵 移 調(diào) 制 圖 10-6電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 7 硬 件 UART電 路 圖數(shù) 據(jù) 終 端 設(shè) 備 DTE 數(shù) 據(jù) 通 信 設(shè) 備DCE 數(shù) 據(jù) 通 信 設(shè) 備DCE 數(shù) 據(jù) 終 端 設(shè) 備DTE 傳 輸 線數(shù) 字 模 擬調(diào) 制 模 擬 數(shù) 字解 調(diào)RS232C RS232C RXD串 行 移 入并 行 輸 出DATA BUS Clock 串 行 通 信 過(guò) 程 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 8 10-2可 編 程 串 行 通 信 接 口 芯 片 8251A兩 個(gè) 口 控 制 口 同 步 方 式 ： 內(nèi) 同 步 數(shù) 據(jù) 口 外 同 步 異 步 方 式一 、 8251A的 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 和 外 部 引 腳 圖 10-7 1、 數(shù) 據(jù) 總 線 緩 沖 器 包 括 狀 態(tài) 緩 沖 器 、 接 收 數(shù) 據(jù) 緩 沖 器 、 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) /命 令 D7 D0： 連 系 統(tǒng) 的 數(shù) 據(jù) 總 線2、 接 收 緩 沖 器 和 控 制 電 路 接 收 緩 沖 器 ： 接 收 移 位 寄 存 器 、 串 /并 變 換 電 路 、 同 步 字 符寄 存 器 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 9 有 關(guān) 引 腳 ： RxD： 接 收 數(shù) 據(jù) RxRDY： 接 收 數(shù) 據(jù) 準(zhǔn) 備 好 ， 輸 出 ， 高 電 平 有 效 有 效 時(shí) ， 表 示 8251A已 收 到 一 個(gè) 字 符 ， 作 為 中 斷 方 式 ： 中 斷 請(qǐng) 求 查 詢 方 式 ： 狀 態(tài) 信 號(hào) 等 待 CPU取 走 ， 當(dāng) CPU取 走 字 符 后 ， 自 動(dòng) 復(fù) 位 SYNDET/BRKDET： 同 步 檢 測(cè) /斷 點(diǎn) 檢 測(cè) 輸 入 或 輸 出 同 步 方 式 (SYNDET) ： 同 步 檢 測(cè) 內(nèi) 同 步 ： 輸 出 信 號(hào) “ 1” 表 示 達(dá) 到 同 步 外 同 步 ： 輸 入 信 號(hào) 異 步 方 式 (BRKDET)： 斷 點(diǎn) 檢 測(cè) 、 輸 出 “ 1” 表 示 當(dāng) 前 線 路 上 無(wú) 數(shù) 據(jù) 可 讀 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 10 RxC ： 接 收 時(shí) 鐘 ， 外 部 輸 入 決 定 8251A接 收 數(shù) 據(jù) 的 速 率 波 特 率 系 數(shù) （ 收 發(fā) 時(shí) 鐘 頻 率 =收 發(fā) 波 特 率 波 特 率 系 數(shù) ） 同 步 方 式 ： 波 特 率 系 數(shù) =1 異 步 方 式 ： 波 特 率 系 數(shù) =1， 16， 64 由 軟 件 定 義 接 收 過(guò) 程 ：CPU發(fā) 出 允 許 接 受 數(shù) 據(jù) 命 令 后 ， 接 受 緩 沖 器 監(jiān) 視 RxD端異 步 ： 當(dāng) RxD端 出 現(xiàn) 低 電 平 ， 若 波 特 率 系 數(shù) 為 16， 在 第 8個(gè)脈 沖 時(shí) ， 若 仍 為 低 電 平 ， 則 確 認(rèn) 為 一 個(gè) 數(shù) 據(jù) 的 起 始 位 ，以 后 每 隔 16個(gè) 脈 沖 ， 采 樣 一 位 數(shù) 據(jù) 。同 步 ： 檢 測(cè) 同 步 字 符 串 行 數(shù) 據(jù) 由 RxD端 送 入 接 收 移 位 寄 存 器 由 串 /并 變 換 電 路 ，生 成 并 行 數(shù) 據(jù) 經(jīng) 內(nèi) 部 總 線 送 數(shù) 據(jù) 總 線 緩 沖 器 使 RxRDY輸 出 高 電 平 ， 通 知 CPU取 數(shù) 據(jù) 數(shù) 據(jù) 總 線 緩 沖 器 并行 讀 入 CPU 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 11 3、 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 緩 沖 器 和 控 制 電 路 有 關(guān) 信 號(hào) ： TxD： 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ， 輸 出 TxRDY： 發(fā) 送 器 準(zhǔn) 備 好 ， 輸 出 ,高 電 平 有 效 。 有 效 時(shí) ， 表 示 8251A準(zhǔn) 備 好 ， 允 許 CPU并 行 送 數(shù) 據(jù) 至 8251A 可 供 查 詢 或 用 作 中 斷 請(qǐng) 求 信 號(hào) TxE(transmitter Empty) 發(fā) 送 器 空 ， 輸 出 ,高 電 平 有 效 有 效 時(shí) ， 表 示 緩 沖 器 中 無(wú) 數(shù) 據(jù) 可 發(fā) 送 異 步 ： 輸 出 空 閑 位 同 步 ： 輸 出 同 步 字 符 TxC ： 發(fā) 送 時(shí) 鐘 ， 輸 入 決 定 8251A的 發(fā) 送 速 率 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 12 4、 讀 /寫(xiě) 控 制 電 路 RESET： 復(fù) 位 信 號(hào) ， 輸 入 ， 高 電 平 有 效 CLK： 時(shí) 鐘 信 號(hào) ， 輸 入 。 作 用 ： 產(chǎn) 生 8251A內(nèi) 部 的 定 時(shí) 信號(hào) CLK頻 率 / TxC,RxC頻 率 要 求 ： 同 步 方 式 ： 30倍異 步 方 式 ： 4.5倍 RD 、 WR： 讀 寫(xiě) 信 號(hào) CS ： 片 選 信 號(hào) ， 接 74LS138輸 出 C/ D ： 控 制 /數(shù) 據(jù) 信 號(hào) ， 輸 入 ， 地 址 線片 內(nèi) 選 址 ： 0： 輸 入 、 輸 出 數(shù) 據(jù) 口 發(fā) 送 、 接 收 緩 沖 器 共 享 一 個(gè) 地 址 1： 控 制 口 ， 狀 態(tài) 口 命 令 、 狀 態(tài) 緩 沖 器 共 享 一 個(gè) 地 址兩 個(gè) 地 址 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 13 5、 調(diào) 制 解 調(diào) 器 控 制 電 路當(dāng) 終 端 與 遠(yuǎn) 程 計(jì) 算 機(jī) 之 間 進(jìn) 行 通 行 時(shí) ， 需 要 遠(yuǎn) 程 通 信 ： 8251A MODEM 標(biāo) 準(zhǔn) 電 話 線 ， 圖 10-10 DTR： 數(shù) 據(jù) 終 端 準(zhǔn) 備 好 ， L 輸 出 MODEM DSR： 數(shù) 據(jù) 裝 置 準(zhǔn) 備 好 ， L 輸 入 MODEMMODEM 終 端 （ CPU) RTS： 請(qǐng) 求 發(fā) 送 信 號(hào) ， 輸 出 MODEM CTS： 清 除 發(fā) 送 信 號(hào) ， 輸 入 MODEM終 端 MODEM數(shù) 據(jù) 數(shù) 據(jù) 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 14 6、 8251A和 CPU及 外 設(shè) 的 連 接 圖 10-11 8251A與 CPU之 間 的 連 接 D7 D0、 CS、 C/D、 RESET、 RD、 WR 收 發(fā) 聯(lián) 絡(luò) 信 號(hào) TxRDY、 TxE、 RxRDY、 BRKDET 8251A與 外 設(shè) RXD： TXD： RS-232-C接 口 RxC： TxC： 波 特 率 發(fā) 生 器 ， 時(shí) 鐘 脈 沖 信 號(hào) 端 口 譯 碼 電 路8086： A7 A0參 與 譯 碼 ， A1C/D 片 內(nèi) 尋 址A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 數(shù) 據(jù) 口 ： F0H1 1 1 1 0 0 0 控 制 口 ： F2H 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 15謝 謝 大 家 ！ 作 業(yè) ： 10-5， 6， 9 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù)