2022年串并行通信和接口技术3.ppt

第第 6 6 章章(上上)串并行通信和接口技术串并行通信和接口技术6.2 6.2 串行接口和串行通信串行接口和串行通信教学重点n串行接口与通信概述串行接口与通信概述n8251的内部结构和编程的内部结构和编程n 通信规程和通信标准通信规程和通信标准6.2.1 串行接口与通信概述数据通信的基本方式可分为数据通信的基本方式可分为并行通信并行通信与与串行通信串行通信两种：两种：n并并行行通通信信：是是指指利利用用多多条条数数据据传传输输线线将将一一个个数数据据的的各各位同时传送。位同时传送。特点特点：是传输速度快，适用于短距离通信。：是传输速度快，适用于短距离通信。n串串行行通通信信：是是指指利利用用一一条条传传输输线线将将数数据据一一位位位位地地顺顺序序传送。传送。特特点点：是是通通信信线线路路简简单单，利利用用电电话话或或电电报报线线路路就就可可实实现现通通信信，降降低低成成本本，适适用用于于远远距距离离通通信信，但但传传输输速速度度慢。慢。一、并行通信和串行通信一、并行通信和串行通信1.异步通信n串串行行通通信信时时的的数数据据、控控制制和和状状态态信信息息都都使使用同一根信号线传送用同一根信号线传送n收收发发双双方方必必须须遵遵守守共共同同的的通通信信协协议议（通通信信规规程程），才才能能解解决决传传送送速速率率、信信息息格格式式、位同步、字符同步、数据校验等问题位同步、字符同步、数据校验等问题n串串行行异异步步通通信信以以字字符符为为单单位位进进行行传传输输，其其通信协议是通信协议是起止式异步通信协议起止式异步通信协议起止式异步通信协议起起始始位位每每个个字字符符开开始始传传送送的的标标志志，起始位采用逻辑起始位采用逻辑0电平电平起始位起始位校验位校验位停止位停止位空闲位空闲位数据位数据位低位低位高位高位字符字符0/10/1 0/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 1数数据据位位数数据据位位紧紧跟跟着着起起始始位位传传送送。由由58个二进制位组成，低位先传送个二进制位组成，低位先传送校校验验位位用用于于校校验验是是否否传传送送正正确确；可可选择奇检验、偶校验或不传送校验位选择奇检验、偶校验或不传送校验位停停止止位位表表示示该该字字符符传传送送结结束束。停停止止位采用逻辑位采用逻辑1电平，可选择电平，可选择1、或或2位位空空闲闲位位传传送送字字符符之之间间的的逻逻辑辑1电电平平，表示没有进行传送表示没有进行传送数据传输速率n数据传输速率也称比特率（数据传输速率也称比特率（BitRate）n每秒传输的二进制位数每秒传输的二进制位数bpsn字字符符中中每每个个二二进进制制位位持持续续的的时时间间长长度度都都一一样样，为为数数据据传输速率的倒数传输速率的倒数n当当进进行行二二进进制制数数码码传传输输，且且每每位位时时间间长长度度相相等等时时，比特率还等于波特率（比特率还等于波特率（BaudRate）n过过去去，串串行行异异步步通通信信的的数数据据传传输输速速率率限限制制在在50bps到到9600bps之之间间。现现在在，可可以以达达到到115200bps或更高或更高2.同步通信n以以一一个个数数据据块块（帧帧）为为传传输输单单位位，每每个个数数据据块块附附加加1个或个或2个同步字符，最后以校验字符结束个同步字符，最后以校验字符结束n同同步步通通信信的的数数据据传传输输效效率率和和传传输输速速率率较较高高，但但硬硬件电路比较复杂件电路比较复杂n串行同步通信主要应用在网络当中串行同步通信主要应用在网络当中n最常使用高级数据链路控制协议最常使用高级数据链路控制协议HDLC同步字符同步字符数据数据数据数据数据数据校验字符校验字符3.数据传送方式全双工全双工站站A站站B站站A站站B站站A站站B半双工半双工单工单工(1)单工方式单工方式只只允允许许数数据据按按照照一一个个固固定定的的方方向向传传送送，即即一一方方只只能能作作为为发送站，另一方只能作为接收站。发送站，另一方只能作为接收站。(2)半双工方式半双工方式数数据据能能从从A站站传传送送到到B站站，也也能能从从B站站传传送送到到A站站，但但是是不不能能同同时时在在两两个个方方向向上上传传送送，每每次次只只能能有有一一个个站站发发送送，另另一个站接收。通信双方可以轮流地进行发送和接收。一个站接收。通信双方可以轮流地进行发送和接收。(3)全双工方式全双工方式允允许许通通信信双双方方同同时时进进行行发发送送和和接接收收。这这时时，A站站在在发发送送的的同同时时也也可可以以接接收收，B站站亦亦同同。全全双双工工方方式式相相当当于于把把两两个个方方向相反的单工方式组合在一起，因此它需要两条传输线。向相反的单工方式组合在一起，因此它需要两条传输线。（在计算机串行通讯中主要使用半双工和全双工方式）3.数据传送方式（续）4.信号传输方式1基带传输方式基带传输方式基带传输方式仅适宜于近距离和速度较低的通信。基带传输方式仅适宜于近距离和速度较低的通信。在在传传输输线线路路上上直直接接传传输输不不加加调调制制的的二二进进制制信信号号，如如图图所所示示。它要求传送线的频带较宽，传输的数字信号是矩形波。它要求传送线的频带较宽，传输的数字信号是矩形波。4.信号传输方式（续）2 2频带传输方式频带传输方式传输经过调制的模拟信号传输经过调制的模拟信号q在在长长距距离离通通信信时时，发发送送方方要要用用调调制制器器把把数数字字信信号号转转换换成成模模拟拟信信号号，接接收收方方则则用用解解调调器器将将接接收收到到的的模模拟拟信信号号再转换成数字信号，这就是信号的调制解调。再转换成数字信号，这就是信号的调制解调。q实实现现调调制制和和解解调调任任务务的的装装置置称称为为调调制制解解调调器器(MODEM)。采采用用频频带带传传输输时时，通通信信双双方方各各接接一一个个调调制制解解调调器器，将将数数字字信信号号寄寄载载在在模模拟拟信信号号(载载波波)上上加加以以传传输输。因因此此，这这种种传传输输方方式式也也称称为为载载波波传传输输方方式式。这这时时的的通通信信线线路路可以是电话交换网，也可以是专用线。可以是电话交换网，也可以是专用线。常用的调制方式有三种常用的调制方式有三种：调幅、调频和调相，分别如下图所示。调幅、调频和调相，分别如下图所示。4.信号传输方式（续）5.调制解调器n调制（调制（Modulating）n把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号n解调（解调（Demodulating）n将电话线路的模拟信号转换为数字信号将电话线路的模拟信号转换为数字信号n调制解调器调制解调器MODEMn具有调制和解调功能的器件合制在一个装置具有调制和解调功能的器件合制在一个装置6.2.1 串行接口的标准n串串行行接接口口标标准准：指指的的是是计计算算机机或或终终端端(数数据据终终端端设设备备DTE)DTE)的的串串行行接接口口电电路路与与调调制制解解调调器器MODEMMODEM等等(数数据据通通信信设设备备DCE)DCE)之之间间的的连接标准连接标准。一、串行接口标准RS-232Cn美国电子工业协会美国电子工业协会EIA制定的制定的通用标准串行接口通用标准串行接口n1962年公布，年公布，1969年修订年修订n1987年年1月正式改名为月正式改名为EIA-232Dn设计目的是用于连接调制解调器设计目的是用于连接调制解调器n现现已已成成为为数数据据终终端端设设备备DTE（例例如如计计算算机机）与与数数据通信设备据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口（例如调制解调器）的标准接口n可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机n属于网络层次结构中的最低层：物理层属于网络层次结构中的最低层：物理层一、一、RS-232C标准（续）标准（续）nRS-232C是是一一种种标标准准接接口口，D型型插插座座，采采用用25芯引脚或芯引脚或9芯引脚的连接器，如图所示。芯引脚的连接器，如图所示。连接及通信原理 n微微型型计计算算机机之之间间的的串串行行通通信信就就是是按按照照RS-232C标标准准设设计计的的接接口口电电路路实实现现的的。如如果果使使用用一一根根电电话话线线进进行行通通信信，那那么么计计算算机机和和MODEM之之间间的的连连线线就就是是根根据据RS-232C标准连接的。其连接及通信原理如图所示。标准连接的。其连接及通信原理如图所示。1.RS-232C的引脚定义n232C接口标准使用一个接口标准使用一个25针连接器针连接器n绝绝大大多多数数设设备备只只使使用用其其中中9个个信信号号，所所以以就有了就有了9针连接器针连接器n232C包括两个信道：主信道和次信道包括两个信道：主信道和次信道n次次信信道道为为辅辅助助串串行行通通道道提提供供数数据据控控制制和和通通道道，但但其其传传输输速速率率比比主主信信道道要要低低得得多多，其其他跟主信道相同，通常较少使用他跟主信道相同，通常较少使用RS-232C的引脚（2）nRTS：请求发送：请求发送n当当数数据据终终端端设设备备准准备备好好送送出出数数据据时时，就就发发出出有有效效的的RTS信号，用于通知数据通信设备准备接收数据信号，用于通知数据通信设备准备接收数据nCTS：清除发送（允许发送）：清除发送（允许发送）n当当数数据据通通信信设设备备已已准准备备好好接接收收数数据据终终端端设设备备的的传传送送数数据时，发出据时，发出CTS有效信号来响应有效信号来响应RTS信号信号nRTS和和CTS是是数数据据终终端端设设备备与与数数据据通通信信设设备备间间一一对用于数据发送的联络信号对用于数据发送的联络信号RS-232C的引脚（3）nDTR：数据终端准备好数据终端准备好n通通常常当当数数据据终终端端设设备备一一加加电电，该该信信号号就就有有效效，表表明明数数据终端设备准备就绪据终端设备准备就绪nDSR：数据装置准备好数据装置准备好n通通常常表表示示数数据据通通信信设设备备（即即数数据据装装置置）已已接接通通电电源源连连到通信线路上，并处在数据传输方式到通信线路上，并处在数据传输方式nDTR和和DSR也也可可用用做做数数据据终终端端设设备备与与数数据据通通信信设设备间的联络信号，例如应答数据接收备间的联络信号，例如应答数据接收RS-232C的引脚（4）nGND：信号地信号地n为所有的信号提供一个公共的参考电平为所有的信号提供一个公共的参考电平nCD：载波检测（载波检测（DCD）n当当本本地地调调制制解解调调器器接接收收到到来来自自对对方方的的载载波波信信号号时，该引脚向数据终端设备提供有效信号时，该引脚向数据终端设备提供有效信号nRI：振铃指示振铃指示n当当调调制制解解调调器器接接收收到到对对方方的的拨拨号号信信号号期期间间，该该引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效RS-232C的引脚（5）n保护地保护地（机壳地）（机壳地）n起起屏屏蔽蔽保保护护作作用用的的接接地地端端，一一般般应应参参照照设设备备的的使用规定，连接到设备的外壳或大地使用规定，连接到设备的外壳或大地nTxC：发送器时钟：发送器时钟n控制数据终端发送串行数据的时钟信号控制数据终端发送串行数据的时钟信号nRxC：接收器时钟：接收器时钟n控制数据终端接收串行数据的时钟信号控制数据终端接收串行数据的时钟信号2.RS-232C的连接n微微机机利利用用232C接接口口连连接接调调制制解解调调器器，用用于于实现通过电话线路的远距离通信实现通过电话线路的远距离通信n微微机机利利用用232C接接口口直直接接连连接接进进行行短短距距离离通通信信。这这种种连连接接不不使使用用调调制制解解调调器器，所所以以被被称为零调制解调器（称为零调制解调器（NullModem）连接）连接连接调制解调器电话线电话线MODEM微机微机2345678202223456782022MODEM23456782022数据装置准备好数据装置准备好DSRDSR数据终端准备好数据终端准备好DTRDTR发送数据发送数据TxDTxD接收数据接收数据RxDRxD请求发送请求发送RTSRTS允许发送允许发送CTSCTS信号地信号地GNDGND载波检测载波检测CDCD振铃指示振铃指示RIRI微机微机23456782022不使用联络信号的3线相连方式微机微机TxDRxDGND微机微机为了交换信息，为了交换信息，TxD和和RxD应当交叉连接应当交叉连接程序中不必使程序中不必使RTS和和DTR有效有效也不应检测也不应检测CTS和和DSR是否有效是否有效“伪”使用联络信号的3线相连方式RTS和和CTS各自互接，各自互接，DTR和和DSR各自互接各自互接表明请求传送总是允许、数据装置总准备好表明请求传送总是允许、数据装置总准备好微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微机微机使用联络信号的多线相连方式通信比较可靠通信比较可靠所用连线较多，不如前者经济所用连线较多，不如前者经济微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微机微机3.RS-232C的电气特性n232C接口采用接口采用EIA电平电平n高电平为高电平为3V15Vn低电平为低电平为3V15Vn实际常用实际常用12V或或15Vn标准标准TTL电平电平n高电平：高电平：5Vn低电平：低电平：0V相互转换相互转换6.3可编程串行通信接口可编程串行通信接口8251An串串行行传传输输，需需要要并并行行到到串串行行和和串串行行到到并并行行的的转转换换，并并按按照照传传输输协协议议发发送送和和接接收收每每个个字符（或数据块）字符（或数据块）n这些工作可由软件实现，也可用硬件实现这些工作可由软件实现，也可用硬件实现n通通用用异异步步接接收收发发送送器器UART是是串串行行异异步步通通信的接口电路芯片信的接口电路芯片nIBMPC/XT机的机的UART芯片是芯片是INS8251n后来使用后来使用NS165506.3.1 8251A6.3.1 8251A的基本性能的基本性能 8251A 8251A是可编程的串行通信接口芯片，基本性能：是可编程的串行通信接口芯片，基本性能：n1两种工作方式：两种工作方式：同步方式，异步方式。同步方式，异步方式。同同步步方方式式下下，波波特特率率为为064Kbps，异异步步方方式式下下，波特率为波特率为0。n2同步方式下的格式同步方式下的格式每每个个字字符符可可以以用用5、6、7或或8位位来来表表示示，并并且且内内部部能能自自动动检检测测同同步步字字符符，从从而而实实现现同同步步。除除此此之之外外，8251A也也允允许许同同步步方方式式下下增增加加奇奇/偶偶校校验验位位进进行行校校验。验。8251A的基本性能的基本性能(续）续）n3异步方式下的格式异步方式下的格式每每个个字字符符也也可可以以用用5、6、7或或8位位来来表表示示，时时钟钟频频率率为为传传输输波波特特率率的的1、16或或64倍倍，用用1位位作作为为奇奇/偶偶校校验验。1个个启启动动位位。并并能能根根据据编编程程为为每每个个数数据据增增加加1个个、1.5个个或或2个个停停止止位位。可可以以检检查查假假启启动动位位，自自动动检测和处理终止字符。检测和处理终止字符。n4全双工的工作方式全双工的工作方式其内部提供具有双缓冲器的发送器和接收器。其内部提供具有双缓冲器的发送器和接收器。n5提供出错检测提供出错检测 具有具有奇偶、溢出和帧错误奇偶、溢出和帧错误三种校验电路。三种校验电路。1.8251A的编程结构的编程结构8251A有：有：n1个数据输入缓冲寄存器个数据输入缓冲寄存器n1个数据输出缓冲寄存器个数据输出缓冲寄存器n1个发送移位寄存器个发送移位寄存器n1个接收移位寄存器个接收移位寄存器n1个控制寄存器个控制寄存器n1个状态寄存器个状态寄存器n1个模式寄存器个模式寄存器n2个同步字符寄存器。个同步字符寄存器。图图6.5 8251A6.5 8251A的编程结构和外部连接的编程结构和外部连接C/DC/STxCRxCSYNDETCTSDTRDSRTxDTxERxDGNDVcc+5v模式寄存器模式寄存器同步字符寄存器同步字符寄存器同步字符寄存器同步字符寄存器控制寄存器控制寄存器接收移位寄存器接收移位寄存器串行输入时钟RTS数据输入缓冲器数据输入缓冲器数据输出缓冲器数据输出缓冲器发送移位寄存器发送移位寄存器串行输出CLKD0D78286（可选）OE TWRRDTxRDYRxRDYRESET控制总线地址总线数据总线译码A0IO/M延迟各部件的功能说明n数数据据输输入入缓缓冲冲寄寄存存器器和和数数据据输输出出缓缓冲冲寄寄存存器器使使用用同同一个端口地址；一个端口地址；n接接收收移移位位寄寄存存器器将将到到达达RxD端端的的串串行行数数据据接接收收后后进进行行移移位位，变变为为8位位并并行行数数据据，传传送送到到数数据据输输入入缓缓冲冲寄寄存器；存器；n发发送送移移位位寄寄存存器器将将数数据据输输出出缓缓冲冲寄寄存存器器的的并并行行数数据据变为串行数据，然后，从变为串行数据，然后，从TxD端送往外部设备。端送往外部设备。n控控制制寄寄存存器器用用来来8251A的的工工作作，它它的的内内容容是是由由程程序序设置的。设置的。n状状态态寄寄存存器器则则在在8251A的的工工作作过过程程中中为为执执行行程程序序提提供一定的状态信息。供一定的状态信息。n模模式式寄寄存存器器的的内内容容决决定定了了8251A到到底底工工作作在在同同步步模模式式还还是是工工作作在在异异步步模模式式，还还决决定定了了接接收收和和发发送送的的字字符的格式；符的格式；n2个个同同步步字字符符寄寄存存器器用用来来容容纳纳同同步步方方式式中中所所用用的的同同步步字符。字符。各部件的功能说明（续）2.8251A的的内部工作原理内部工作原理（1）发送器发送器 发送器由发送器由发送缓冲器发送缓冲器和和发送控制电路发送控制电路两部分组成。两部分组成。n采采用用异异步步方方式式，则则由由发发送送控控制制电电路路在在其其首首尾尾加加上上起起始始位位和和停停止止位位，然然后后从从起起始始位位开开始始，经经移移位位寄寄存存器器从数据输出线从数据输出线TXDTXD逐位串行输出逐位串行输出。TxD发送器输出启动位数据位校验位停止位D0 D1 Dn由8251A产生启动位 数据字符 校验位 停止位 发送格式（1）发送器（异步方式）发送器（异步方式）n在在异异步步发发送送方方式式下下，当当程程序序置置允允许许发发送送位位TxEN为为1，并并且且由由外外设设发发来来的的对对CPU请请求求发发送送信信号号的的响响应应信信号号CTS有效后，便开始发送过程。有效后，便开始发送过程。n在在发发送送时时，发发送送器器为为每每个个字字符符加加上上1个个起起始始位位，并并且且按按照照编编程程要要求求加加上上奇奇偶偶校校验验位位以以及及1个个、1.5个个或或者者2个个停止位。停止位。n数数据据及及起起始始位位、校校验验位位、停停止止位位总总是是在在发发送送时时钟钟TxC的下降沿时从的下降沿时从8251A发出。发出。n数数据据传传输输的的波波特特率率为为发发送送时时钟钟频频率率的的1、1/16或或者者1/64，具体决定于编程时给出的波特率因子。，具体决定于编程时给出的波特率因子。n采采用用同同步步方方式式，则则在在发发送送数数据据之之前前，发发送送器器将将自自动动送送出出1 1个个或或2 2个个同同步步字字符符，然然后后才才逐逐位位串行输出数据。串行输出数据。（1）发送器（同步方式）发送器（同步方式）同步字符1 同步字符2 数据字符发送格式TxD线上的串行输出数据（1）发送器（同步方式）发送器（同步方式）续续n在在同同步步发发送送方方式式下下，也也要要在在程程序序置置TxEN为为1，且且CTS有效后，才能开始发送过程。有效后，才能开始发送过程。n发发送送过过程程开开始始后后，发发送送器器先先根根据据编编程程要要求求发发送送1个个或或者者2个同步字符，然后发送数据块。个同步字符，然后发送数据块。n在在发发送送数数据据块块时时，发发送送器器会会根根据据编编程程要要求求对对数数据据块块中的每个数据加上奇偶校验位，也可不加。中的每个数据加上奇偶校验位，也可不加。n在在同同步步发发送送时时，若若CPU不不能能及及时时提提供供新新数数据据时时，发发送送器器会会自自动动插插入入同同步步字字符符，满满足足在在同同步步发发送送方方式式时时不允许数据之间存在间隙的要求。不允许数据之间存在间隙的要求。过去，串行异步通信的数据传输速率限制在50 bps到9600 bps之间。数据及起始位、校验位、停止位总是在发送时钟TxC的下降沿时从8251A发出。当CPU送往8251A的并行数据被转变为串行数据后，通过TXD送往外设。OUT 52H，AL ；这时，接收器利用时钟信号对RXD线进行采样，并把收到的数据位送到移位寄存器中。设计目的是用于连接调制解调器采用双同步方式，就要在测得输入移位寄存器的内容与第一个同步字符寄存器的内容相同后，再继续检测此后输入移位寄存器的内容是否与第二个同步字符寄存器的内容相同。异步模式下必须给出波特率因子为16。起始位每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑0电平数据位数据位紧跟着起始位传送。同步方式，异步方式。8251A和CPU之间的连接信号（续）SYNDET：同步检测信号，只用于同步方式。回顾：8251A的内部结构，8251A的引脚功能。数据传输速率也称比特率（Bit Rate）n如如果果CPUCPU与与8251A8251A之之间间采采用用中中断断方方式式交交换换信信息息，那那么么TxRDYTxRDY可可作作为为向向CPUCPU发发出出的的中中断断请请求求信信号号。当当发发送送器器中中的的8 8位位数数据据串串行行发发送送完完毕毕时时，由由发发送送控控制制电电路路向向CPUCPU发发出出TxETxE有有效效信信号号，表表示示发发送送器器中中移移位位寄寄存存器器已空。已空。（1）发送器（补充说明）发送器（补充说明）串行数据的发送并行数据并行数据加入起始位、加入起始位、校验位、停止位校验位、停止位串行数据串行数据CPU发送保持寄存器发送保持寄存器发送移位寄存器发送移位寄存器同步控制同步控制8251SOUT0/10/1 0/10/10/10/10/10/1双缓冲寄存器结构双缓冲寄存器结构保证数据的连续发送保证数据的连续发送（2）接收器接收器接接收收器器由由接接收收缓缓冲冲器器和和接接收收控控制制电电路路两两部部分分组组成。成。接接收收移移位位寄寄存存器器从从RxD引引腿腿上上接接收收串串行行数数据据转转换成并行数据后存入接收缓冲器。换成并行数据后存入接收缓冲器。（2 2）接收器）接收器(异步方式异步方式)n异异步步方方式式：在在RxD线线上上检检测测低低电电平平，将将检检测测到到的的低低电电平平作作为为起起始始位位，并并启启动动内内部部计计数数器器进进行行计计数数，当当计计数数到到相相应应于于半半个个数数位位传传输输时时间间（波波特特率率的的一一半半）时时，又又对对RxD线线进进行行检检测测，若若仍仍为为低低电电平平，则则确确认认收到一个有效的起始位。收到一个有效的起始位。n8251A开开始始每每隔隔一一个个数数位位传传输输时时间间，对对RxD进进行行一一次采样，完成字符装配；次采样，完成字符装配；n数数据据进进入入输输入入移移位位寄寄存存器器被被移移位位，并并进进行行奇奇偶偶校校验验和和去去掉掉停停止止位位，变变成成了了并并行行数数据据后后，送送到到数数据据输输入入寄寄存存器器，同同时时发发出出RxRDY信信号号送送CPU，表表示示已已经经收收到一个可用的数据。到一个可用的数据。n注注：在在异异步步接接收收时时，有有时时会会遇遇到到这这样样的的情情况况，既既8251A8251A在在检检测测起起始始位位时时，过过半半个个数数位位传传输输时时间间后后，没没有有再再次次测测得得低低电电平平。这这种种情情况况下下，8251A8251A就就会会把把刚刚才才检检测测到到的的信信号号看看成成干干扰扰脉脉冲冲，于是重新开始检测于是重新开始检测RxDRxD线上是否又出现低电平。线上是否又出现低电平。（2 2）接收器）接收器(异步方式异步方式)续续RxD接收器输入D0 D1 Dn不出现在数据总线上启动位数据位校验位停止位启动位 数据字符 校验位 停止位 接收格式 起始位的检测起始检测起始检测确定已检测到起始位确定已检测到起始位采样数据采样数据起起始始位位时钟时钟（RCLK）数据线数据线（SIN）T16T16T8T数据接收时钟频率是数据传输频率的数据接收时钟频率是数据传输频率的16倍倍正确识别起始位，防止因干扰引起的误识别正确识别起始位，防止因干扰引起的误识别n同同步步方方式式：首首先先搜搜索索同同步步字字符符。8251A监监测测RXD线线，每每当当RXD线线上上出出现现一一个个数数据据位位时时，接接收收下下来来并并送送入入移移位位寄寄存存器器移移位位，与与同同步步字字符符寄寄存存器器的的内内容容进进行行比比较较，如如果果两两者者不不相相等等，则则接接收收下下一一位位数数据据，并并且且重重复复上上述述比比较较过过程程。当当两两个个寄寄存存器器的的内内容容比比较较相相等等时时，8251A的的SYNDET升升为为高高电电平平，表表示示同同步步字字符符已已经经找到，同步已经实现。找到，同步已经实现。n采采用用双双同同步步方方式式，就就要要在在测测得得输输入入移移位位寄寄存存器器的的内内容容与与第第一一个个同同步步字字符符寄寄存存器器的的内内容容相相同同后后，再再继继续续检检测测此此后后输输入入移移位位寄寄存存器器的的内内容容是是否否与与第第二二个个同同步步字字符符寄寄存存器器的的内内容容相相同同。如如果果相相同同，则则认认为为同同步步已已经实现。经实现。（2 2）接收器）接收器(同步方式同步方式)n在在外外同同步步情情况况下下，同同步步输输入入端端SYNDET加加一一个高电位来实现同步的个高电位来实现同步的。n实实现现同同步步之之后后，接接收收器器和和发发送送器器间间就就开开始始进进行行数数据据的的同同步步传传输输。这这时时，接接收收器器利利用用时时钟钟信信号号对对RXD线线进进行行采采样样，并并把把收收到到的的数数据据位位送送到到移移位位寄寄存存器器中中。在在RXRDY引引脚脚上上发发出出一一个信号，表示收到了一个字符。个信号，表示收到了一个字符。（2 2）接收器）接收器(同步方式同步方式)续续 串行数据的接收并行数据并行数据检测接收错误检测接收错误删除起始位、删除起始位、校验位、停止位校验位、停止位串行数据串行数据CPU接收缓冲寄存器接收缓冲寄存器接收移位寄存器接收移位寄存器同步控制同步控制8250SIN0/10/1 0/10/10/10/10/10/1双缓冲寄存器结构双缓冲寄存器结构保证数据的连续接收保证数据的连续接收（3 3）数据总线缓冲器）数据总线缓冲器n数数据据总总线线缓缓冲冲器器是是CPU与与8251A之之间间的的数数据据接接口口。包包含含3个个8位位的的缓缓冲冲寄寄存存器器：两两个个寄寄存存器器分分别别用用来来存存放放CPU向向8251A读读取取的的数数据据或或状状态态信信息息。一一个个寄寄存存器器用用来来存存放放CPU向向8251A写入的数据或控制。写入的数据或控制。（4 4）读）读/写控制电路写控制电路n读读/写写控控制制电电路路用用来来配配合合数数据据总总线线缓缓冲冲器器的的工工作作。功功能如下：能如下：接收写信号，并将来自数据总线的数据和控制字写入接收写信号，并将来自数据总线的数据和控制字写入8251A8251A；接收读信号，并将数据或状态字从接收读信号，并将数据或状态字从8251A8251A送往数据总线；送往数据总线；接接收收控控制制/数数据据信信号号C/C/，高高电电平平时时为为控控制制字字或或状状态态字字；低低电电平平时为数据。时为数据。接收时钟信号接收时钟信号CLKCLK完成完成8251A8251A的内部定时；的内部定时；接收复位信号接收复位信号RESETRESET，使使8251A8251A处于空闲状态处于空闲状态。（5 5）调制解调控制电路）调制解调控制电路n调调制制解解调调控控制制电电路路用用来来简简化化8251A和和调调制制解解调器的连接调器的连接6.3.38251A的引脚的引脚（1）片选信号片选信号nCS：片片选选信信号号，它它由由CPU的的地地址址信信号号通通过译码后得到。过译码后得到。（2）数据信号数据信号nD0-D7：8位位，三三态态，双双向向数数据据线线，与与系系统统的的数数据据总总线线相相连连。传传输输CPU对对8251A的的编编程程命命令令字字和和8251A送送往往CPU的的状状态态信信息息及数据。及数据。(3)(3)读读/写控制信号写控制信号 RDRD：读读信信号号，低低电电平平时时，CPUCPU当当前前正正在在从从8251A8251A读读取取数数据据或或者者状态信息。状态信息。WRWR：写写信信号号，低低电电乎乎时时，CPUCPU当当前前正正在在往往8251A8251A写写入入数数据据或或者者控制信息。控制信息。C/DC/D：控控制制/数数据据信信号号，用用来来区区分分当当前前读读/写写的的是是数数据据还还是是控控制制信信息息或或状状态态信信息息。该该信信号号也也可可看看作作是是8251A8251A数数据据口口/控控制制口口的的选选择信号。择信号。由由此此可可知知，RDRD、WRWR、C/DC/D这这3 3个个信信号号的的组组合合，决决定定了了8251A8251A的的具具体体操操作，它们的关系如表作，它们的关系如表6-26-2所示：所示：注注：数数据据输输入入端端口口和和数数据据输输出出端端口口合合用用同同一一个个偶偶地地址址，而而状状态态端端口和控制端口合用同一个口和控制端口合用同一个奇地址奇地址。1.8251A1.8251A和和CPUCPU之间的连接信号（续）之间的连接信号（续）(4)(4)收发联络信号收发联络信号 TxRDYTxRDY：发发送送器器准准备备好好信信号号，用用来来通通知知CPUCPU，8251A8251A已已准准备备好好发送一个字符。发送一个字符。TxETxE：发发送送器器空空信信号号，TXETXE为为高高电电平平时时有有效效，用用来来表表示示此此时时8251A8251A发发送送器器中中并并行行到到串串行行转转换换器器空空，说说明明一一个个发发送送动动作作已完成。已完成。RxRDYRxRDY：接接收收器器准准备备好好信信号号，用用来来表表示示当当前前8251A8251A已已经经从从外外部部设设备备或或调调制制解解调调器器接接收收到到一一个个字字符符，等等待待CPUCPU来来取取走走。因因此此，在在中中断断方方式式时时，RXRDYRXRDY可可用用来来作作为为中中断断请请求求信信号号；在查询方式时，在查询方式时，RXRDYRXRDY可用来作为查询信号。可用来作为查询信号。SYNDET SYNDET：同步检测信号，只用于同步方式。：同步检测信号，只用于同步方式。1.8251A1.8251A和和CPUCPU之间的连接信号（续）之间的连接信号（续）2.8251A.8251A与外部设备之间的连接信号与外部设备之间的连接信号(1)(1)收发联络信号收发联络信号 DTR：数据终端准备好信号，通知外部设备，CPU当前已经准备就绪。DSR：数据设备准备好信号，表示当前外设已经准备好。RTS：请求发送信号，表示CPU已经准备好发送。CTS：允许发送信号，是对的响应，由外设送往8251A。实际使用时，这4个信号中通常只有必须为低电平，其它3个信号可以悬空。2.8251A.8251A与外部设备之间的连接信号（续）与外部设备之间的连接信号（续）(2)(2)数据信号数据信号 TxD：发送器数据输出信号。当CPU送往8251A的并行数据被转变为串行数据后，通过TXD送往外设。RxD：接收器数据输入信号。用来接收外设送来的串行数据，数据进入8251A后被转变为并行方式。2.8251A8251A与外部设备之间的连接信号（续）与外部设备之间的连接信号（续）（3）时钟、电源和地时钟、电源和地8251A除了与CPU及外设的连接信号外，还有电源端、地端和3个时钟端。CLKCLK：时钟输入，用来产生8251A器件的内部时序。同步方式下，大于接收数据或发送数据的波特率的30倍，异步方式下，则要大于数据波特率的倍。TxCTxC：发送器时钟输入，用来控制发送字符的速度。同步方式下，TxC的频率等于字符传输的波特率，异步方式下，TxC的频率可以为字符传输波特率的1倍、16倍或者64倍。RxCRxC:接收器时钟输入，用来控制接收字符的速度，和TxC一样。在实际使用时，RxC和TxC往往连在一起，由同一个外部时钟来提供，CLK则由另一个频率较高的外部时钟来提供。VCCVCC：电源输入 GNDGND：地2.8251A8251A与外部设备之间的连接信号（续）与外部设备之间的连接信号（续）18251内内部部有有哪哪些些寄寄存存器器？分分别别举举例例说说明它们的作用和使用方法。明它们的作用和使用方法。28251内内部部有有哪哪几几个个端端口口？它它们们的的作作用用分别是什么？分别是什么？38251的的引引脚脚分分为为哪哪几几类类？分分别别说说明明它它们的功能。们的功能。习题与思考：习题与思考：回顾：回顾：8251A的内部结构，8251A的引脚功能。本讲重点：本讲重点：8251A的编程，8251A应用举例。6.3.4可编程串行接口芯片可编程串行接口芯片8251A编程的内容包括两大方面编程的内容包括两大方面：是是由由CPU发发出出的的控控制制字字，即即方方式式选选择择控控制制字字和和操作命令控制字操作命令控制字；是由是由8251A向向CPU送出的送出的状态字状态字。1 18251A8251A的编程的编程（1）方式选择控制字（模式字）方式选择控制字（模式字）方式选择控制字的格式如图所示。方式选择控制字的格式如图所示。（2 2）操作命令控制字（控制字）操作命令控制字（控制字）操作命令控制字的格式如下：操作命令控制字的格式如下：（3 3）状态字）状态字状态字的格式如下：状态字的格式如下：例如，若要查询8251A接收器是否准备好，则可用下列程序段完成：MOV DX，0FFF2H ；状态口 L：IN AL，DX ；读状态口 AND AL，02H ；查Dl1？即准备好了吗？JZ L ；未准备好，则等待 MOV DX，OFFF0H ；数据口 IN AL，DX ；已准备好则输入数据2 28251A8251A的的初始化初始化 (1)(1)芯芯片片复复位位以以后后，第第一一次次用用奇奇地地址址端端口口写写入入的的值值作作为为模模式式字字进进入入模模式寄存器。式寄存器。(2)(2)如如果果模模式式字字中中规规定定了了8251A8251A工工作作在在同同步步模模式，式，(3)(3)由由CPUCPU用用奇奇地地址址端端口口写写入入的的值值将将作作为为控控制制字字送送到到控控制制寄寄存存器器，而而用用偶偶地地址址端端口口写写入入的的值值将将作作为为数数据据送送到到数数据据输输出缓冲寄存器。出缓冲寄存器。流程图如右图：流程图如右图：6.3.58251A应用举例应用举例1 1异步模式下的初始化程序举例异步模式下的初始化程序举例 模式字和控制字都必须写入模式字和控制字都必须写入“奇奇”地址端口，假设为地址端口，假设为42H42H；设置模式字时，设定了字符用设置模式字时，设定了字符用7 7位二进制数表示，带位二进制数表示，带1 1个偶校验位、个偶校验位、2 2个个停止位；异步模式下必须给出波特率因子为停止位；异步模式下必须给出波特率因子为1616。控制字设为控制字设为37H37H，它清除出错标志，即让出错指示处于初始状态，并使它清除出错标志，即让出错指示处于初始状态，并使请求发送信号处于有效电平；此外，这个控制字使数据终端准备好信号请求发送信号处于有效电平；此外，这个控制字使数据终端准备好信号DTRD