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1、第六章 常用的接口 芯片及其应用 6.1 I/O接口概述 6.2简单接口 6.3总线控制器8288及总线 裁决器8289 6.4可编程并行接口8255 6.5可编程定时器 6.6键盘显示接口 6.7中断控制接口 6.8可编程串行接口8251 6.9A/D及D/A变换器接口 6.10 DMA控制器82371沈阳航空工业学院6.8 可编程串行接口8251 v教学重点v 异步通信协议和RS232C接口v 8251的内部结构和编程 2沈阳航空工业学院串行通信基础v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v串行通信的优势：用于通信的线路少，因 而在远距离通信时可以极大地降低成
2、本v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vPC系列机上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3沈阳航空工业学院1. 异步通信v串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送v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v串行异步通信以字符为单位进行传输，其通信协议是起止式异步通信协议4沈阳航空工业学院起止式异步通信协议v起始位每个字符开始传送的标志，起始位 采用逻辑0电平起始位校验位停止位空闲位数据位低位高位字符0/1 0/10/10/110111数据位数据位紧跟着起始位
3、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5沈阳航空工业学院数据传输速率v数据传输速率也称比特率（Bit Rate）每秒传输的二进制位数bps字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传输速率的倒数v当进行二进制数码传输，且每位时间长度相等时，比特率还等于波特率（Baud Rate ）v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。现在，可以达到115200 bps或更高6沈阳航空
4、工业学院2. 同步通信v以一个数据块（帧）为传输单位，每个数据块附加1个或2个同步字符，最后以校验字符结束v同步通信的数据传输效率和传输速率较高 ，但硬件电路比较复杂v串行同步通信主要应用在网络当中v最常使用高级数据链路控制协议HDLC同步字符数据数据数据校验字符7沈阳航空工业学院3. 传输制式全双工站A站B站A站B站A站B半双工单工示例8沈阳航空工业学院v8251可编程串行接口的功能强,使用灵活,应用广泛。这里对它进行简要介绍,主要目的在于日后能够使用。v1.引线及功能v8251的外部引线及内部结构简图如图所 示。6.8.2 可编程串行接口82519沈阳航空工业学院10沈阳航空工业学院SYN
5、DET内 部 总 线发送 缓冲器TXD接收 缓冲器串 并 转换器RXD发送控制电路TXRDY TXEMPTY TXC接收控制电路RXRDYRXC数据总线 缓冲器读/写控制逻辑电路调制/解调控制电路RESETCLKC/DRDWRCSDSR DTR CTS RTSD7D0发 送 器接 收 器11沈阳航空工业学院1、8251A的结构与功能（1）发送器：由发送缓冲器、移位寄存器 、 控制电路构成。同步工作时，自动发送同步字符（SYNC） 。异步工作时，自动在首尾加起始位、停止位。TXRDY有效指示CPU可以向其写入数据，转成串行后由TXD输出。发出后置TXEMPTY有效，CPU可再次写入。TXC为时钟
6、输入端。12沈阳航空工业学院（2）接收器：由数据接收缓冲器、接收移 位寄存器及接收控制器构成。由RXT接收， 同步方式先接收SYNC，异步方式删去起始 位、停止位、齐偶校验位，完成串并转换其 结果送入接收缓冲器，然后置RXRDY高电 平，向CPU发中断请求，CPU取走数据后将 其复位。13沈阳航空工业学院（3）数据总线缓冲器 （4）读写控制电路 负责接收CPU的控制信号，向各功能控件 发命令，确定8251的工作状态。 RESET：6个CLK高电平使其复位。 CLK：主时钟输入 CS ：片选 RD、WR：读写控制 C/D ：控制/数据信号后四个信号确定四 种读写状态。14沈阳航空工业学院（5）调
7、制解调器控制电路（与外设接口信号）DTR：数据终端准备好（输出），由命令字bit1 置位，通知外部（MODEM)CPU准备开始通讯 。DSR：数据装置准备好信号，由外设MODEM 提供，状态字bit7检测。RTS：请求发送信号，向外设或MODEM输出CTS：清除发送信号由外设或MODEM输入，有 效时外部可以接收，无效时禁止发送。15沈阳航空工业学院2、8251A的控制字及其工作方式 初始化完成工作方式、传输速率、 字符格式停止位长度等设置。1、方式选择控制字：S2 S1 EP PEN L2 L1 B2 B1B2、B1 （波特率因子） PEN=1 有奇偶校验0 0 同步方式 =0 无奇偶校验0
8、 1 异步1 EP=1 偶校验 1 0 异步16 =0 奇校验 1 1 异步64 16沈阳航空工业学院S2 S1 EP PEN L2 L1 B2 B1L2 L1 （数据位）0 0 5位0 1 6位1 0 7位1 1 8位17沈阳航空工业学院S2 S1 异步方式 同步方式 0 0 无效 2SYNC SYNDET输出 0 1 1位停止位 2SYNC SYNDET输入 1 0 1.5位停止位 1SYNC SYNDET输出 1 1 2位停止位 1SYNC SYNDET输入18沈阳航空工业学院向8251写入方式控制字后，紧接着写入操作控制字。 （同步方式在输入SYNC后输入）2、操作命令控制字使用OCW
9、的目的是直接使8251处于规定的工 作状态，以准备发送和接收。EH IR RTS ER SBRK RXE DTR TXEN19沈阳航空工业学院TXEN=1：发送允许，可从TXD线发送。 DTR=1： 数据终端准备好（输出给外部），置DTR引脚有效。 RXE： 允许接收，可从RXD线输入。 SBRK： 发断缺字符位。 SBRK=1，TXD发送0 SBRK=0，正常通讯。 ER=1： 将错误标志位清零。 RTS=1： 请求发送，使RTS引脚有效。 IR： 内部复位，IR=1，8251回到接收方式选择控制字状态。 EH： 跟踪方式位，只对同步方式有效。EH=1，开始搜索SYNC。EH IR RTS
10、ER SBRK RXE DTR TXEN20沈阳航空工业学院PE：奇偶错标志位，不终止8251的工作。 OE：溢出错误，丢失字符，但不停止工作。 FE：（只对异步方式）FE=1代表未检测到停止位。控制字ER=1可将其复位。 TXRDY：发送准备好，TXRDY=1，反映当 前发送缓冲器已空。 D1、D2、D6位与引脚 状态相同。 DSR=1：已准备好发送数据，此时DSR有效 ， CPU可读入状态字， 控制操作。3、状态字：指示8251的工作状态，供CPU查询。21沈阳航空工业学院4、8251初始化编程流程：输出操作命令或输入状态字传送数据输出操作命令控制字复位命令数据完否NNYYRESET输出方
11、式选择控制字输出一个或两个同步字符异步方式YN22沈阳航空工业学院v1. RS-232C总线的特点在这些串行总线中,RS-232C应用最为广泛,这是因为它具备许多优点:信号线少。RS-232C总线规定了25条线,包含两个信号通道,即第一通道(又称主通道)和第二通道(又称副通道)。 有多种可供选择的传送速率。 传送距离远。 RS-232C采用负逻辑无间隔不归零电平码传送。 6.8.3 串行通信总线RS-232C23沈阳航空工业学院v2. RS-232C信号定义与说明vRS-232C的信号定义如表6.8所示。RS-232C主要信号说明如下: vAA信号线与设备的机壳相连接,构成屏蔽地。vAB信号线
12、为所有电路提供参考电位。vBA信号线传送要发送的数据。 vBB信号线用以向本端接收设备传送数据。 vCA信号在本端准备发送数据时,用来通知对方(MODEM或远置接收设备),请求向对方发送数据。vCB信号为上面CA的应答信号。 24沈阳航空工业学院表6.8 RS-232C接口信号定义 25沈阳航空工业学院vCB信号为上面CA的应答信号。 vCC信号是由对方(MODEM或远置终端)提供的状态信号。 vCD信号是由本端输出到对方(MODEM或远置终端)的信号，用来通知对方,本端已准备就绪,可 以进行通信了。vCE信号线上传送由对方设备发来的振铃信号。vCF信号线输入由调制解调器送来的状态信号。 vC
13、G为数据质量检测信号,用来指示接收到的数据质量不好,误码率很高。vCH信号在双速率同步数据设备中用来选择两种码速率中的一种。26沈阳航空工业学院vCI信号与上述CH相同,或者在非双 速率同步数据设备中,用于在两个码速率中选择一种。vDA为发送信号变换器提供的码元定时信号。vDB为数据终端设备提供的码元定时信号。vDD信号为接收到的数据码元提供的码元定时信号。27沈阳航空工业学院v由图6.51可以看到,接口芯片8250提供的输出信号,主要是SOUT、 等 3. RS-232C接口总线的实现28沈阳航空工业学院图6.51 RS-232C总线形成29沈阳航空工业学院图6.52 RS-232C驱动和接收电路30沈阳航空工业学院图6.53 电流环接口传输电路31沈阳航空工业学院图6.53只画出了由微型机甲向微型机乙 的电流环传送电路。读者一定可以想像 出从乙向甲的电流环传送的情况。当 SOUT输出为高电平时,环路中有20mA 左右的电流,使发光二极管发光,经光敏 三极管可在8250SIN端得到高电平。当 SOUT发送低电平时,电流环路中无电流 , 则SIN可收到低电平。32沈阳航空工业学院传输制式33
