微机课件第10章

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1、第10章 微机系统串行通信,一.计算机通信方式 CPU与外部的信息交换称为通信,10.1 串行通信基础,（1）串行异步通信：指一帧字符用起始位和停止位来完成 收发同步,数据传送速度： 并行通信 串行同步通信 串行异步通信,（2）串行同步通信：靠同步字符来完成收发双方同步,二.串行数据传输方式,串行数据通信系统模型,对一个通信系统来讲，必须要考虑的问题有以下几个方面： 信道的带宽和数据的传输速率； 信号的调制与解调； (3) 串行通信的信号格式 等。,1. 单工方式 单工方式只允许数据按照一个固定的方向传送。 2.半双工方式 半双工方式要求收发双方均具备接收和发送数据的能力，由于只有一条信道，数

2、据不能同时在两个方向上传送。 3. 全双工方式 在全双工方式中，收发双方可同时进行数据传送。,数据的传输方式,三. 串行异步通信协议 1.标准数据格式,四部分： （1）起始位 ： 1位逻辑0 （2）数据位： 58位 0，1代码 （3）奇偶校验位： 01位0或1 （4）停止位： 1、1.5、2位逻辑1,奇偶校验位（可有可无） 奇校验：数据位与校验位中1的个数为奇数。 偶校验：数据位与校验位中1的个数为偶数。 通信双方约定采用一致的奇偶校验方式，由发送方设置校验位，由接收方负责校验。,2.一帧数据发送时序 异步通信时，一帧字符以起始位0开始，紧跟着是数据位（先发数据最低位，再是高位）奇偶校验位，最

3、后以停止位结束。无数据传送时，通信线长时间逻辑1，停止位,3.通信速率（传输速率） 通信速率，又称波特率，表示每秒钟传送的0、1代码个数（包括起始位、校验位、停止位），单位为“波特”。 （bite per sedond bps） 波特率,异步通信传送中，收、发双方必须约定： 收发双方的通信速率必须一致 收发双方的数据帧格式必须一致,例如： 传送一个字符 “E” ，（ASC码为：1000101B =45H） 7个数据位,奇校验, 2个停止位.,4. 信号的调制与解调 数据通信传输的是数字信号，要求传送线的频带很宽，而我们在长距离传送时，有时是利用电话线传送的，而电话线的带宽为 300 3000

4、Hz ，因此若直接传输数字信号，信号就要发生畸变。,因此，需用调制器将数字信号转换成模拟信号 传输 再用解调器将其转换成数字信号。,调制：用一个信号控制另一个信号的某个参数随之变化的过程，叫调制。 这两个信号分别叫调制信号和被调信号，被调信号只作为传输过程中信息的载体，也叫载波。 解调： 将已经调制的信号恢复成原来的数字信号的过程。,4.串行通信接口标准-RS232C标准 要进行串行通信，还要解决一个问题：计算机与MODEM怎样连接？ 通过接口电路串行接口电路 连接。 这个接口其： 机械特性、电气特性、功能特性 都要遵循一定的规范，也就是要有一个标准。 目前计算机通信使用最普遍的是RS-232

5、C标准。它对两方面作了规定： 信号的电平标准和控制信号的定义。,(1) 控制信号的定义(机械特性) PC系列机有两个串行口：即COM1和COM2， 使用9针和25针两种连接器，符合RS-232C接口标准。,RS-232C使用25芯连接器和9芯连接器, 功能特性： 标准定义了25针连接器中的20 条连接线。（常用的信号线）,(2) 信号电平标准(电气特性),标准规定：逻辑“1”信号，电平在 3V -15V 之间； 逻辑“0”信号，电平在 +3V +15V 之间； 因此，使用RS-232C与微机接口时，需要将TTL电平（0 5V）与RS-232C电平进行转换。,MC1488：TTL电平RS232电

6、平 （用于发送方） MC1489：TTL电平RS232电平 （用于接收方）,可用现成的转换芯片（如MC1488、MC1489等）转换。,10.2 可编程串行异步通信接口芯片8250,能实现数据串 并变换，实现全双工异步通信 支持异步通信协议，数据格式、通信速率等由初始化编程设定 内部有MODEM控制器，可直接和MODEM相连 内部有中断机制，CPU可用查询、中断方式与之交换信息,PC机有2个串行口：主串口3FXH、辅串口2FXH 高档微机中，8250的功能被一些多功能芯片取代,发送保持寄存器,发送移位寄存器 并串,接收移位寄存器 串并,接收缓冲寄存器,波特率发生器,发送器时钟 f TXC,接收

7、器时钟 f RXC,Sout,Sin,CPU D7D0,8,8,8250内部结构,发送保持寄存器,发送移位寄存器 并串,波特率发生器,发送器时钟 f TXC,Sout,CPU D7D0,8,Sin,接收器时钟 f RXC,接收缓冲寄存器,接收移位寄存器 串并,波特率发生器,CPU D7D0,8,内部结构,8250内部寄存器从使用角度来说有10个，分成3类 一类：2个数据寄存器 在系统机中的口地址 发送保持寄存器 3F8H/2F8H 写入 接收缓冲寄存器 3F8H/2F8H 读出 二类；5个命令字寄存器 通信线控制寄存器 3FBH/2FBH 2个除数寄存器 3F8H/2F8H （低位 ） 3F9

8、H/2F9H （高位） 中断允许寄存器 3F9H/2F9H MODEM控制寄存器 3FCH/2FCH 三类：3个状态寄存器 通信线状态寄存器 3FDH/2FDH 中断识别寄存器 3FAH/2FAH MODEM 状态寄存器 3FEH/2FEH,(1) 发送保持寄存器(3F8H/2F8H) 该寄存器保存CPU传送来的并行数据，并转移至发送移位寄存器 注：只有在发送保持寄存器空闲时，CPU才能写入下一个数据。 可发送一串连续“0”信号（超过一帧），发送终止符 (2) 接收缓冲寄存器(3F8H/2F8H) 接收移位寄存器，去掉起始位，校验位和停止位，转换成并行数据，转换后的并行数据存入接收缓冲寄存器，

9、等待CPU接收。 注：只有当一帧数据收完后，CPU才能用IN指令读接收缓冲寄存器,(3) 通信线状态寄存器(3FDH/2FDH) 该寄存器提供数据传输的状态信息，其各位含义如下： D0位：接收数据准备好（接收缓冲器满）标志位。 D01，表示接收器已接收到一帧完整的数据，并已转换成并行数据，存入 接收缓冲寄存器。(CPU接收数据时一定要查询) D1位：溢出错标志位。 D11，表示接收缓冲器中的字符未取走，8250又接收到新输入的数据，造 成前一数据被破坏。 D2位：奇偶错标志位。D21，表示收到的数据有奇偶错。 D3位：帧错（接收格式错）标志位。D31，表示接收的数据没有正确的停 止位。 D4位

10、：线路间断标志位。D41，表示收到长时间“0”信号（即中止信号）。,D5位：发送保持寄存器空闲标志位。 D51，表示数据已从发送保持寄存器转移到发送移位寄存器，发送保持寄存器空闲，CPU可以写入新数据。当新数据送入发送保持寄存器后，D5置0。 D6位：发送移位寄存器空闲标志位。 D61，表示一帧数据已发送完毕。当下一个数据由发送保持寄存器移入发送移位寄存器时，该位被置0。 D7位：恒为0。 D0位（接收数据准备好）和D5位（发送保持寄存器空）是串行接口最基本的标志位，它们决定了CPU能不能向8250进行读写操作，只有当D01时，CPU才能读数；只有当D5=1或D6=1时，CPU才能写数据。,说

11、明： 寄存器中的各位置1时，如相应的中断允许位也为1，则 D0 = 1 ， 产生接收中断 D5 = 1 ， 产生发送中断 D1D4 = 1，产生“字符错”中断 执行下列操作后，寄存器中的相应位自动执行 数据 发送保持寄存器 D5 = 0 通信线状态寄存器内容 AL D1D4 = 0 接收缓冲寄存器内容 AL D0 = 0 发送保持寄存器内容 移位寄存器 D6 = 0,EG：利用主串口查询方式发送一个“A” SCANT： MOV DX，3FDH IN AL，DX TEST AL，20H； 00100000 JZ SCANT ； D5=1 MOV DX，3F8H MOV AL，A OUT DX，A

12、L,EG：利用辅串口查询方式接收一个字符 SCANR： MOV DX，2FDH IN AL，DX TEST AL，01H； 00000001 JZ SCANR ； D0=1 MOV DX，2F8H IN AL，DX,EG：利用辅串口查询方式接收一个字符 SCANR： MOV DX，2FDH IN AL，DX TEST AL,00011110B JNZ ERROR TEST AL，01H； 00000001 JZ SCANR ； D0=1 MOV DX，2F8H IN AL，DX,该寄存器的D7D4位恒为0。D3D0位表示8250的4级中断是否被允许。 D01，允许接收到一帧数据后，内部提出“接

13、收中断请求”。 D11，允许发送保持寄存器空时，内部提出“发送中断请求” D21，允许接收出错时，内部提出“接收数据错中断请求”。 D31，允许MODEM状态改变时，内部提出“MODEM中断请求”。,当上述 4 种类型的中断有一种或多种出现时，8250 便输出 INTPTR 信号。,(4) 中断允许寄存器(3F9H/2F9H),说明：, 示意图,Q0,Q2,Q1,中断判优(排队),线路状态寄存器,中断允许寄存器,收到一帧数据,接收数据错,发送保持空,中断请求,INTPTR,(5) 中断识别寄存器(3FAH/2FAH),由于8250仅能向CPU发出一个总的中断请求信号，为了识别是哪一个中断源引起

14、的中断，应当在转入中断服务程序之后，读取中断识别寄存器的内容进行判断，然后再转入相应的处理程序。,MOV DX，3FAH IN AL，DX CMP AL，0 JZ MODEM中断 CMP AL，2 JZ 发送中断 CMP AL，4 JZ 接收中断 CMP AL，6 JZ 字符错中断,中断识别寄存器的特点： 低3位反映中断的发生情况，高5位始终固定 为0 此特点用于检测系统中I8250是否存在 MOV DX，3FAH IN AL，DX TEST AL，0F8H JZ 有8250 JNZ 没有8250,D0位1，使引脚DTR0，从而使RS-232C引脚DTR为0。 D1位1，使引脚RTS0，从而使

15、RS-232C引脚RTS为0。 D2位1，使引脚OUT10，系统机上没有使用。 D3位1，使引脚OUT20，8250能送出中断请求。 D4位通常置0，设置8250工作在正常收/发方式； 若D4位置1，则8250工作在内部自环方式，即发送移位寄存器的输出在芯片内部被回送到接收移位寄存器的输入 D7D5位恒为0。,(6) MODEM控制寄存器(3FCH/2FCH),说明：,D0位,D1位,MC1488,MC1488,20,4,8250,DTR,RTS,DTR,RTS, 在PC机中OUT1引脚没有用，初始化时D2=0/1皆可,D0、D1位直接控制RS232的DTR和RST引脚，向外部表明8250是否做好了收/发的准备,说明1 引脚OUT1，OUT2外接器件由硬件决定 现状：OUT1 空， OUT2接线如下：,说明 2 程序员欲与8250之间采用中断方式交换信息， 应采取以下措施： （1）中断允许寄存器相应位置1 （2）MODEM控制寄存器D3=1，即OUT2=0，打通8250 的中断请求通道。 （3）8259相应中断屏蔽位置 0（主8259 IR3，IR4） （4） CPU处于开中断