微机原理第六章1讲述

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1、博学 审问 慎思 明辨 笃行 第六章 串并行通信 和接口技术 2 * 2 6.1 串行接口和串行通信 6.2 可编编程串行通信接口8251A 6.3 并行通信和并行接口 6.4 可编编程并行通信接口8255A 教学重点为: 串并行接口的用途； 8251A的功能结构与工作原理、初始化流程； 8255A的控制字； 8255A的工作方式； 第六章 串并行通信和接口技术 第6章 串并行通信和接口技术 3 第6章 串并行通信和接口技术 4 第三节 主板选型 5 IS A 插 槽 PCI插 槽 AGP 插 槽 北桥桥 芯片组组 南桥桥 芯片组组 内存插槽 CPU插槽 IDE接口 软驱软驱 接口 并口连连接

2、器 串口连连接器 ROM BIOS 鼠标键标键 盘盘USB 接口 主板 电电源 插座 第6章 串并行通信和接口技术 6 PCI插 槽 北桥桥 芯片组组 南桥桥 芯片组组 内存插槽 CPU插槽 IDE接口 鼠标键标键 盘盘 USB 接口 主板电电源 插座 Intel “4”系列原装主板 7 6.1.1 串行通信涉及的几个问题 6.1 串行接口和串行通信 串行通信：将数据分解成二进制位用一 条信号线，一位一位顺序传 送的方式。在传输过程中， 每一位数据占据一个固定的时间长度。 数据的各位依次由源到达目的地 慢 数据线线少 远远程, 费费用低 0 1 1 0 1 0 1 0 RD 目 的 TD源 串

3、行通信适于长长距离、中低速通信 第6章 串并行通信和接口技术 8 1）用于通信的线路少，在远距离通信时可以极大地降低成本。 因而串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求 不高的近距离数据传送。 2）抗干扰能力强，串行信号间互相干扰完全可以忽略。 收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程），才能解决传送速率、信息 格式、位同步、字符同步、数据校验等问题 “串行”是指外设与接口电路之间的信息传送方式，CPU与接口之间仍按并 行方式工作。 RS-232 第6章 串并行通信和接口技术 串行通信的优势： 早期的PC系列机上通常有两个串行异步通信接口，键盘、鼠标器 与主机间采用串行数据传送，现在的U

4、SB、IEEE1394接口都是串行口 。 通信线路简单，例如利用电话或电报线路就可实现通信。 9 1. 按传输方式分：全双工、半双工、单工 全双工：双根传输线，能够同时发送和接收 半双工：单根传输线，不能同时发送和接收 单工：单根传输线只用作发送或只用作接收 2. 按时钟定时分：同步、异步 同步通信：收发双方采用同一个时钟信号来定时 多个字符组成一个数据块（或称信息帧、信息组），在每一个数据 块前附加一个或两个同步字符或标识符，最后以校验字符结束在传送过程 中发送端和接收端使用同一时钟信号进行控制使每一位数据均保持位同步 。同步通信一个信息帧含有多个或上千字符。 同步字符 字符1 字符2 字符

5、n 校验字符 数据块 第6章 串并行通信和接口技术 10 传输制式 第6章 串并行通信和接口技术 11 异步通讯：收发双方不用统一的时钟来定时 每个字符一位一位地传输，传输一个字符时，以起始位开 始，然后传输字符本身各位，接着传输校验位，最后以停止位 结束该字符的传输。因此一次传输的起始位、字符各位、校验 位、停止位构成一组完整的信息，称为异步通信的一个信息帧 （Frame），只含一个字符。 帧与帧之间可有任意个空闲位。为了保证异步通信的正确 ，必须在收发双方通信前约定字符格式、传送速率、时钟和校 验方式等。 一般以若干位表示一个字符，收发是以字符为独立的通信 单位，一个字符一个字符地传输，两

6、个字符之间的传输间隔是 任意的。这样，为保证正确区分字符，每个字符的前后要用若 干位作为分隔位来进行识别。 第6章 串并行通信和接口技术 12 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。 由58个二进制位组成，低位先传送 校验位用于校验是否传送正确；可 选择奇检验、偶校验或不传送校验位 停止位表示该字符传送结束。停止 位采用逻辑1电平，可选择1、1.5或2位 空闲位传送字符之间的逻辑1电平， 表示没有进行传送 图6.1 标准的异步通信数据格式 第6章 串并行通信和接口技术 13 异步通信数据格式总结说明： 无信息传输（或间隔）时，输出必须为“1”状态（

7、标识态）； 1到0的跳变作为字符的开始起始位； 起始位后为58位的数据位，低位在前，高位在后； 数据位后为奇偶校验位，可设为奇或偶校验，也可不设； 最后有1、1.5或2位停止位，均为“1” 第6章 串并行通信和接口技术 14 F传输速率 在串行通讯中，用波特率来描述数据的传输速率。 即每秒钟传送的二进制位数，简写为bps 串行通信无论收发都必须有时钟脉冲信号对传送的数据 进行定位和同步控制。接收时钟/发送时钟是波特率的倍数 波特率因子。 例：波特率=9600bps，波特率因子=16，则 接收时钟和发送时钟频率=960016=153600Hz 波特率因子=16 ，表明16个时钟脉冲传送1位。 3

8、. 串行通信的传输率： 第6章 串并行通信和接口技术 15 设每个字符对应1个起始位、7个信息位、1个奇偶 校验位和1个停止位，如果波特率为1200bps，那么， 每秒钟能传输的最大字符数为1200/10120个。 用1200bps的波特率工作，用4个同步字符作为信 息帧头部，但不用奇偶校验，那么，传输100个字符所 用的时间为7(100+4)/12000.6067s，这就是说，每 秒钟能传输的字符数可达到100/0.6067165个。 可见，在同样的传输率下，同步传输时实际字符传 输率要比异步传输时高。 第6章 串并行通信和接口技术 例1：异步传输过程 例2: 同步传输过程 16 6.1.2

9、 串行接口 第6章 串并行通信和接口技术 17 6.2 可编程串行通信接口 8251A 6.2.1 8251A的基本性能 通过编程，8251A可以工作在同步方式，波特率0 64K，也可以工作在异步方式，波特率019.2K； 同步方式下可以用58位来表示字符，允许增加1位 奇偶校验位，能自动检测同步字符，实现收发同步； 异步方式下用58位来表示字符，1位可选的奇偶校 验位，1位启动位，根据需要可设置1、1.5或2位停止位 ； 全双工、双缓冲的发送器和接收器； 具有奇偶、溢出和帧错误检测功能； 与Intel 8080、8085、8086、8088CPU兼容 第6章 串并行通信和接口技术 18 82

10、51A的功能结构 6.2.2 8251A的基本工作原理 第6章 串并行通信和接口技术 19 模式寄存器 决定工作于同步 或异步模式以及 接收和发送的字 符格式 同步字符寄存器 存放同步模式下 的同步字符偶地址 端口 奇地址端口 第6章 串并行通信和接口技术 20 6.2.4 8251A的编程 8251A初始化的约定： 复位后，第一次给奇地址端口写 入的值作为模式字 如规定为同步模式，那么，接下来 往奇地址端口写入的是同步字符。如果是 双同步，则先后两次写入同步字符。 接下来，只要不是复位命令，CPU 给奇地址写入的是控制字，给偶地址端口 写入的是要发送的数据。 1. 8251A的初始化 825

11、1A使用前必须进行初始化，以确 定工作方式、传送速率、字符格式以及停 止位长度等；改变8251A的工作方式时必 须再次进行初始化编程； 第6章 串并行通信和接口技术 21 2. 模式寄存器的格式 8251A的编程包括两个方面的内容： 由CPU发出控制字，即模式命令字和操作命令控制字 由8251A向CPU送出的状态字 模式字是在对 8251A进行初始化 时，用程序命令写 入且只需写一次。 用于规定8251A的工作方式 : 第6章 串并行通信和接口技术 22 3. 控制寄存器的格式 控制字是在模式字之后写入，用来控制8251A的工作，使其处 于规定的状态以及准备发送或接收数据，可进行多次写入操作。

12、控 制字和模式字共用一个奇地址端口，且又无特征标志，8251A是根 据写入的先后顺序来加以区分的，即先写入的是模式字，后写入的 是控制字。 第6章 串并行通信和接口技术 23 例如: 由控制字的格式可知，8251A的复位命令 是给奇地址端口写入40H。 即复位命令的程序段是： MOV AL, 40H OUT 奇地址端口， AL 第6章 串并行通信和接口技术 24 4. 状态寄存器的格式 状态寄存器用来存放8251A的状态字，用来反映8251A的 状态信息，可供CPU读取查询。 第6章 串并行通信和接口技术 25 【例】 假设 8251A的端口地址为：82H、80H，按以下要求对 8251A进行

13、初始化。 （1）异步工作方式，1个停止位，采用偶校验，7个数据位， 波特率因子为16。 （2）允许接收和发送数据，使错误位全部复位。 （3）查询8251A的状态字，当接收准备就绪时则从8251A输入 数据，否则等待。 6.2.5 8251A编程举例 第6章 串并行通信和接口技术 26 MOV AL， 40H OUT 41H， AL ；对8251A进行复位 MOV AL，01111010B OUT 82H， AL ；写模式字 MOV AL，00010101B OUT 82H， AL ；写控制字 WAIT：IN AL ，41H ；读取状态字 AND AL，02H ；检查RXRDY是否为1 JZ W

14、AIT ；RXRDY不为1，等待 IN AL ，80H ；RXRDY为1，读取数据 初始化程序段 ： 第6章 串并行通信和接口技术 27 【习题:】 对8251A进行初始化。 1. 设8251A工作于内同步方式，7个数据位 ，采用偶校验，两个同步字符（均为24H）； 2. 同时要求8251A进行同步字符搜索，允 许接收和发送数据，使错误位全部复位。 3. 假设8251A的端口地址为：00E2H、 00E0H。 第6章 串并行通信和接口技术 28 6.2.6 8251A的使用实例 8251A与CPU之间通常采用查询或中断方式传输数据。若采用中断 方式，两个状态信号TxRDY和RxRDY通过一个或

15、非门接到CPU的外中 断输入。其余的 、RESET都是同名端相连。 在编程时，先对8251A初始化，输入命令字后就可以进行数据传送 。在得到中断申请后，通过调用状态字来检测是接收申请（RxRDY1 ）还是发送申请（TxRDY1），然后转至相应的中断服务程序进行处 理即可。在接收处理时，若要判定传输是否出错，也只需读取状态字， 检测错误标志位PE等。这样，可以很方便地实现双工通信。 【例】 试用8251A为8086 CPU与CRT终端设计一串行通信接口。 假设：8251A端口地址为52H、50H。 要求： （1）异步工作方式，1个停止位，8个数据位，采用奇校验， 波特率因子为16； （2）CPU用查询方式将显示缓冲区的字符“GOOD”送CRT显 示。显示缓冲区在数据段，首地址为2000H。 第6章 串并行通信和接口技术 29 F8251与CPU的数据交换查询方式/中断方式 采用查询方式，在数据交换前应读取状态寄存器。 状态寄存器D0=1，CPU可以向8251数据端口写入数据，完成串行 数据的发送 状态寄存器D1=1，CPU可以从8251数据端口读出数据，完成一帧 数据的接收 采用中断方式， 8251没有单独的中断请求引脚： TXRDY引脚可以作为发送中断请求 RXRDY引脚可以作为接收中断请求 收发均采用中断方式时，