《微机原理与接口技术-电子教案-梁建武 第5章4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理与接口技术-电子教案-梁建武 第5章4（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、微机原理及接口技术,主编 梁建武,中国水利水电出版社,5.4 串行接口技术,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 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本 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 PC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,1.异步串行通信ASYNC,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 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 串行异步通信以字符为单位进行传输，其通信协议是起止式
2、异步通信协议,起止式异步通信协议,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,数据传输速率,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 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） 过去，串行异步通信的数据传输速
3、率限制在50 bps到9600 bps之间。现在，可以达到115200 bps或更高,2.同步串行通信SYNC,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 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 串行同步通信主要应用在网络当中 最常使用高级数据链路控制协议HDLC,3.串行通信数据传输方式,全双工,半双工,单工,示例,设备 B,4.串行接口标准RS-232C,美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口 1962年公布，1969年修订 1987年1月正式改名为EIA-232D 设计目的是用于连接调制解调器 现已成为数据终端设备DTE（例
4、如计算机）与数据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口 可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机 属于网络层次结构中的最低层：物理层,(1) RS-232C的引脚定义,232C接口标准使用一个25针连接器 绝大多数设备只使用其中9个信号，所以就有了9针连接器 232C包括两个信道：主信道和次信道 次信道为辅助串行通道提供数据控制和通道，但其传输速率比主信道要低得多，其他跟主信道相同，通常较少使用,RS-232C的引脚（1）,TxD：发送数据 串行数据的发送端 RxD：接收数据 串行数据的接收端,RS-232C的引脚（2）,RTS：请求发送 当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的RTS
5、信号，用于通知数据通信设备准备接收数据 CTS：清除发送（允许发送） 当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数据时，发出CTS有效信号来响应RTS信号 RTS和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据发送的联络信号,RS-232C的引脚（3）,DTR：数据终端准备好 通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数据终端设备准备就绪 DSR：数据装置准备好 通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源连到通信线路上，并处在数据传输方式 DTR和DSR也可用做数据终端设备与数据通信设备间的联络信号，例如应答数据接收,RS-232C的引脚（4）,GND：信号地 为所有的信号提供一个公共
6、的参考电平 CD：载波检测（DCD） 当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，该引脚向数据终端设备提供有效信号 RI：振铃指示 当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效,RS-232C的引脚（5）,保护地 起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，连接到设备的外壳或大地 TxC：发送器时钟 控制数据终端发送串行数据的时钟信号 RxC：接收器时钟 控制数据终端接收串行数据的时钟信号,(2) RS-232C的连接,微机利用232C接口连接调制解调器，用于实现通过电话线路的远距离通信 微机利用232C接口直接连接进行短距离通信。这种连接不使用调制解调器
7、，所以被称为零调制解调器（Null Modem）连接,连接调制解调器,不使用联络信号的3线相连方式,为了交换信息，TxD和RxD应当交叉连接 程序中不必使RTS和DTR有效 也不应检测CTS和DSR是否有效,“伪”使用联络信号的3线相连方式,RTS和CTS各自互接，DTR和DSR各自互接 表明请求传送总是允许、数据装置总准备好,使用联络信号的多线相连方式,通信比较可靠 所用连线较多，不如前者经济,(3)RS-232C的电气特性,232C接口采用EIA电平 高电平为3V15V 低电平为3V15V 实际常用12V或15V,标准TTL电平 高电平：2.4V5V 低电平：0V0.4V,相互转换,5.4
8、.2 通用异步接收发送器 16550,串行传输，需要并行到串行和串行到并行的转换，并按照传输协议发送和接收每个字符（或数据块） 这些工作可由软件实现，也可用硬件实现 通用异步接收发送器UART是串行异步通信的接口电路芯片 IBM PC/XT机的UART芯片是INS 8250 后来使用NS16550,1. 16550的内部结构,16550实现了起止式串行异步通信协议，支持全双工通信 通信字符可选择数据位为58位 停止位1、1.5或2位 可进行奇偶校验 具有奇偶、帧和溢出错误检测电路 8250支持的数据传输速率为50115 200bps,(1)串行数据的发送,双缓冲寄存器结构 保证数据的连续发送,
9、(2)起始位的检测,起始检测,确定已检测到起始位,采样数据,数据接收时钟频率是数据传输频率的16倍 正确识别起始位，防止因干扰引起的误识别,(3)串行数据的接收,双缓冲寄存器结构 保证数据的连续接收,(4)接收错误的处理,奇偶错误PE（Parity Error） 若接收到的字符的“1”的个数不符合奇偶校验要求 帧错误FE（Frame Error） 若接收到的字符格式不符合规定（如缺少停止位） 溢出错误OE（Overrun Error） 若接收移位寄存器接收到一个数据，并送至输入缓冲器时，CPU还未取走前一个数据，就会出现数据溢出 若接收缓冲器的级数多，则溢出错误的几率就少,2. 16550的外
10、部引脚（1）,数据线D0D7：在CPU与16550之间交换信息 地址线A0A2：寻址16550内部寄存器 片选线：16550设计了3个片选输入信号CS0、CS1、CS2*和一个片选输出信号SOUT。3个片选输入都有效时，才选中16550芯片，同时SOUT输出高电平有效。 地址选通信号ADS*：当该信号低有效时，锁存上述地址线和片选线的输入状态，保证读写期间的地址稳定,2. 16550的外部引脚（2）,驱动器禁止信号DDIS：CPU从16550读取数据时，DDIS引脚输出低电平，用来禁止外部收发器对系统总线的驱动；其他时间，DDIS为高电平 主复位线MR：硬件复位信号RESET 中断请求线INT
11、RPT：16550有4级共10个中断源，当任一个未被屏蔽的中断源有请求时，INTRPT输出高电平向CPU请求中断,3. 时钟信号,时钟输入引脚XTAL1：16550的基准工作时钟 时钟输出引脚XTAL2：基准时钟信号的输出端 波特率输出引脚BAUDOUT*：基准时钟经16550内部波特率发生器分频后产生发送时钟 接收时钟引脚RCLK：接收外部提供的接收时钟信号；若采用发送时钟作为接收时钟，则只要将RCLK引脚和BAUDOUT*引脚直接相连,4. 串行异步接口引脚,5. 输出线,OUT1*和OUT2*： 两个一般用途的输出信号 由调制解调器控制寄存器的D2和D3使其输出低电平有效信号 复位使其恢
12、复为高,5.4.3 16550的初始化编程,串口初始化程序必须在系统复位之后，在16550工作以前进行。16550的初始化编程主要用来设置16550的通信格式、传输波特率、是否使用中断、是否自检测试等操作。需要编程的寄存器有：除法寄存器、线路控制寄存器、MODEM控制寄存器和中断允许寄存器。,设置通信格式,设通信格式为每字符7位数据、2位停止位、采用偶校验，初始化程序段： MOV AL, 00011110B ;线路控制寄存器的控制字 MOV DX, 3FBH ;线路控制寄存器端口地址 OUT DX, AL ;写入线路控制寄存器,设置通信波特率,设串口通信波特率需要设置为115200波特，初始化
13、程序段： MOV AL, 10000000B ;线路控制寄存器控制字DLAB = 1 MOV DX, 3FBH ;线路控制寄存器端口地址 OUT DX, AL ;写入线路控制寄存器 MOV AL, 10 ;产生115200波特率的除数系数低字节 MOV DX, 3F8H ;除数低字节寄存器端口地址 OUT DX, AL ;写入除数低字节 MOV AL, 00H ;除数高字节 INC DX ;指向除数高字节寄存器端口地址 OUT DX, AL ;写入除数高字节,设置操作方式,设串口需要自检测试，初始化程序段： MOV AL, 00011011B ;MODEM控制寄存器控制字 MOV DX, 3F
14、CH ;MODEM控制寄存器端口地址 OUT DX, AL ;写入MODEM控制寄存器,设置中断允许,设允许接收数据中断，初始化程序段： MOV AL, 00000001B ;中断允许控制寄存器控制字 MOV DX, 3F9H ;中断允许控制寄存器端口地址 OUT DX, AL ;写入中断允许控制寄存器,16550的初始化流程,5.4.4 16550的应用实例,例1：16550的地址为03F8H03FFH。 （1）16550初始化 对16550进行初始化程序： MOV DX, 3FBH MOV AL, 80H OUT DX, AL ;置位线路控制寄存器D7，DLAB = 1 MOV DX, 3
15、FBH MOV AL, 60H OUT DX, AL ;锁存除数寄存器低8位 INC DX MOV AL, 0 OUT DX, AL ;锁存除数寄存器高8位,5.4.4 16550的应用实例 续,MOV DX, 3FBH MOV AL, 0AH OUT DX, AL ;初始化线路控制寄存器 MOV DX, 3FAH MOV AL, 07H OUT DX, AL ;初始化FIFO控制器 MOV DX, 3FCH MOV AL, 03H OUT DX, AL ;初始化MODEM控制器 MOV DX, 3F9H MOV AL, 0 OUT DX, AL ;写中断允许控制寄存器,5.4.4 16550的应用实例 续,（2）以查询方式串行发送与接收数据 采用查询方式发送数据 发送数据的程序： SEND: MOV DX, 3FDH LEA SI, SEND_DATA WAIT1: IN AL, DX TEST AL, 20H JZ WAIT1 PUSH DX MOV DX, 3F8H MOV AL, SI OUT DX, AL POP DX INC SI DEC BX JNZ WAIT1,5.4.4 16550的应用实例 续,利用查询方式实现数据的接收，下面是16550接收一个数据的程序。 接收数据程序： REC
