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1、第 8 章串行通信及接口电路微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件本章主要内容串行通信基础串行通信基础串行通信接口标准串行通信接口标准可编程串行通信接口芯片可编程串行通信接口芯片Intel 8251A的的结构、编程及应用结构、编程及应用微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件形形色色的串口设备形形色色的串口设备微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件并行通信和串行通信主要区别主要区别: 数据传输方式，连线数量数据传输方式，连线数量并
2、行通信并行通信DnD0计计算算机机计计算算机机或或外外设设数据线信号地控制/联络线数据线信号地控制/联络线计计算算机机计计算算机机或或外外设设串行通信串行通信微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件8.1 串行通信基础u串行通信：用串行通信：用一根信号一根信号线将数据逐位顺线将数据逐位顺序传送序传送u串行通信的优势：通信线路少，在远距串行通信的优势：通信线路少，在远距离通信时可以极大地离通信时可以极大地降低成本降低成本；适合于；适合于远距离远距离数据传送，也常用于速度要求不数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送高的近距离数据传送uP
3、C系列机上有两个串行异步通信接口，系列机上有两个串行异步通信接口，键盘键盘/鼠标器鼠标器/显示器与主机间亦采用串显示器与主机间亦采用串行数据传送。行数据传送。微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件一、串行通信的传输方式两层含义：两层含义： 信号传输方式信号传输方式信号原样或调制成高频载波信号信号原样或调制成高频载波信号 线路传输方式线路传输方式通信双方线路的传输方式通信双方线路的传输方式1 1、信号传输方式：信号的调制与解调、信号传输方式：信号的调制与解调数字信号数字信号模拟信号计算机 MODEM计算机 MODEM微机原理及接口微机原理及
4、接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件2 2、线路传输方式：数据流向及线路使用方式、线路传输方式：数据流向及线路使用方式全双工全双工 波形的三个基本特性决定有三种对应的信号调制技术：波形的三个基本特性决定有三种对应的信号调制技术：幅移键控、频移键控和相移键控幅移键控、频移键控和相移键控A单工单工B半双工半双工ABAB复复用用器器多工多工复复用用器器S1SnS1Sn微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件二、串行通信的种类u串行串行异步异步通信通信不传送不传送时钟时钟信号，利用字符的再同步信号，利用字符的再同步
5、技术，实现一个个数据传送的通信方式技术，实现一个个数据传送的通信方式u串行串行同步同步通信通信传送传送时钟时钟信号，利用同步时钟和同步信号，利用同步时钟和同步字符技术，实现一批数据传送的通信方式字符技术，实现一批数据传送的通信方式微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件1. 同步通信通信双方使用同一时钟u以数据块（帧）为传输单位以数据块（帧）为传输单位u双方使用同一时钟双方使用同一时钟（主控方提供时钟，被控方接收时钟）（主控方提供时钟，被控方接收时钟）u外同步外同步：时钟信号另外安排一根传输线：时钟信号另外安排一根传输线u自同步自同步：发送
6、时将时钟信号与数据混合编码，接收时译码出：发送时将时钟信号与数据混合编码，接收时译码出时钟（单同步、双同步）时钟（单同步、双同步）u数据格式：每个数据块前加数据格式：每个数据块前加1212个同步字符（同步头）进行个同步字符（同步头）进行帧同步，一般采用帧同步，一般采用CRCCRC循环冗余校验码循环冗余校验码u同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比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较复杂u串行同步通信主要应用在网络当中，最常使用的同步通信串行同步通信主要应用在网络当中，最常使用的同步通信协议有高级数据链路控制协议（协议有高级数据链路控制协议（HDLCHDLC）微
7、机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件同步通信的数据格式：同步通信的数据格式：同步字符同步字符数据场数据场CRC 1CRC 2单同步格式单同步格式同步字符同步字符1 1 同步字符同步字符2 2数据场数据场CRC 1CRC 2双同步格式双同步格式数据场数据场CRC 1 CRC 2外同步格式外同步格式标志符标志符01111110地址符地址符8位位数据场数据场CRC 1 CRC 2 SDLC格式格式标志符标志符01111110标志符标志符01111110地址符地址符8位位控制符控制符8位位数据信息数据信息CRC 1 CRC 2标志符标志符0111
8、1110 HDLC格式格式面向字符面向字符面向位面向位微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件2. 异步通信通信双方使用各自的时钟u串行异步通信串行异步通信以字符为单位以字符为单位进行传输，进行传输，各个字各个字符可以连续传送，也可以间断传送。异步通信符可以连续传送，也可以间断传送。异步通信双方各自用双方各自用自己的时钟信号自己的时钟信号来控制发送和接收，来控制发送和接收，通信是随机进行的通信是随机进行的u串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送一根信号线传送u收发双方必须遵守共同的通信
9、协议（通信规程）收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程）：u传送速率传送速率/信息格式信息格式/位同步位同步/帧同步帧同步/数据校验数据校验/错误处理错误处理u数据格式：数据格式：起止式异步通信协议（起止式异步通信协议（NRZ）微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件起止式异步通信协议：u起始位起始位每个字符开始传送的标志，起始位采每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑用逻辑0电平电平起始位起始位附加位附加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
10、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个个二二进进制位组成，低位先传送制位组成，低位先传送附附加加位位该该位位可可用用于于校校验验或或数数据据标标识识：可可选选择择奇奇检检验、偶校验或无校验位验、偶校验或无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。停停止止位位为为逻逻辑辑1电电平平，可选择可选择1、1.5、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，表表示示没没有有进进行行传送传送微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件异步串行格式演示：异步串行格式演示：微机原理及
11、接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件三、串行通信的传输速率u数据传输速率也称数据传输速率也称比特率比特率（Bit RateBit Rate）u每秒传输的二进制位数每秒传输的二进制位数bpsbpsu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倒数u传输速率反映了串行通信的速率，也反映了对传输通道的要求传输速率反映了串行通信的速率，也反映了对传输通道的要求u每位传送时间的倒数，当进行二进制数码传输，且每位每位传送时间的倒数，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
12、时间长度相等时，比特率还等于波特率波特率（Baud RateBaud Rate），），使用调相技术可以同时传输使用调相技术可以同时传输2 2位或位或4 4位，这时，传输速率位，这时，传输速率大于波特率。大于波特率。u过去过去，串行通信（异步）的数据传输速率限制在，串行通信（异步）的数据传输速率限制在50 bps50 bps到到9600 bps9600 bps之间。之间。u现在现在，串行通信可以达到，串行通信可以达到115200 bps115200 bps或更高或更高微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件三、串行通信的传输速率举例：举例：在
13、异步传输过程中，设每个字符对应在异步传输过程中，设每个字符对应1 1个起始位，个起始位，7 7个数据位，个数据位，1 1个奇偶个奇偶校验位和校验位和1 1个停止位，如果波特率为个停止位，如果波特率为12001200，请计算每秒最多能传输多少个字符，请计算每秒最多能传输多少个字符？若同样波特率，用同步传输，用？若同样波特率，用同步传输，用4 4个同步字符作信息帧，每秒最多能传输多个同步字符作信息帧，每秒最多能传输多少个字符？少个字符？解：解：异步传输，每个字符共有异步传输，每个字符共有1010位位 每秒最多能传输字符为每秒最多能传输字符为 12001200位位/ /秒秒1010位位/ /字符字符
14、=120=120（字符（字符/ /秒）秒） 同步传输，传输同步传输，传输100100个字符所用的时间为个字符所用的时间为 7*7*（100+4100+4）/1200=0.6067/1200=0.6067秒秒 每秒最多能传输字符为每秒最多能传输字符为 100100字符字符 0.60670.6067秒秒=165=165（字符（字符/ /秒）秒）由此得出结论：在同样的传输速率下，同步传输的字符比异步传输的多。由此得出结论：在同样的传输速率下，同步传输的字符比异步传输的多。微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件四、信息的检错与纠错（差错控制技术）
15、u检错：发现传输中的错误检错：发现传输中的错误u奇偶检验奇偶检验u方阵码检验方阵码检验u循环冗余码循环冗余码CRCCRC检验检验u纠错：消除错误的方法纠错：消除错误的方法u重发纠错重发纠错u自动纠错自动纠错u混合纠错混合纠错微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件8.2 8.2 串行接口标准串行接口标准RS-232CRS-232Cu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u1962年公布，年公布，1969年修订，年修订，1987年年1月正式改名为月正式改名为EIA-232Du设计目的是用于连接调制解
16、调器设计目的是用于连接调制解调器u现已成为数据终端设备现已成为数据终端设备DTE与数据通信设备与数据通信设备DCE的标的标准接口，准接口， 只控制只控制DTE与与DCE之间的通信之间的通信 uDTE数据终端设备，例如计算机数据终端设备，例如计算机uDCE数据通信设备（数传机），例如调制解调器）数据通信设备（数传机），例如调制解调器）uDTE实际上是数据的实际上是数据的信源或信宿信源或信宿，而，而DCE则完成数据由则完成数据由信源到信源到信宿信宿的传输任务的传输任务u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u属于网络层次结构中的最低层：物理层属于网络层次结
17、构中的最低层：物理层微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件DTEDCEDCEDTE调制解调器调制解调器调制解调器调制解调器计算机计算机计算机计算机电话线电话线RS-232C接口RS-232C接口RS-232CRS-232C接口的使用场合：接口的使用场合：微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件一、一、 RS-232CRS-232C的机械电气特性的机械电气特性u232C接口标准使用一个接口标准使用一个25针连接器，包括针连接器，包括4条条数据线、数据线、11条控制线、条控制线、3条定时线
18、、条定时线、7条备用和条备用和未定义线未定义线u绝大多数设备只使用其中绝大多数设备只使用其中9个信号，所以就有个信号，所以就有了了9针连接器针连接器u232C接口信号面向使用调制解调器的串行异步接口信号面向使用调制解调器的串行异步通信，可通信，可支持两个通信信道：支持两个通信信道：u主信道：用于数据传送主信道：用于数据传送u次信道：次信道为辅助串行通道，主要提供通道控次信道：次信道为辅助串行通道，主要提供通道控制，但其传输速率比主信道要低得多，其他跟主信制，但其传输速率比主信道要低得多，其他跟主信道相同，通常较少使用道相同，通常较少使用微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教
19、教教教 学学学学 课课课课 件件件件RS-232CRS-232C的引脚定义：的引脚定义：RI9CTS8RTS7DSR6GND5DTR4TXD3RXD2DCD1u3组重要信号组重要信号uTXD/RXD,RTS/CTS,DTR/DSR微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件RS-232CRS-232C的引脚（的引脚（1 1）：）：uTxD： （Transmitted data）发送数据发送数据（终端（终端数传机）数传机）u串行数据的发送端串行数据的发送端uRxD： （Received data）接收数据接收数据（终端（终端数传机）数传机）u串行
20、数据的接收端串行数据的接收端微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件uDTR：（Data set ready) 数据终端准备好数据终端准备好（终端（终端数传机）数传机）u通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明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数据终端设备准备就绪uDSR：(Data set ready)数据装置准备好（终数据装置准备好（终端端数传机）数传机）u通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源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连到通信线路上，并处在数据
21、传输方式DTRDTR和和DSRDSR也可用做数据终端设备与数据通信设也可用做数据终端设备与数据通信设备间的联络信号，例如应答数据接收备间的联络信号，例如应答数据接收, ,此两信此两信号只表示设备本身可用，并不说明通信链路可号只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了以开始进行通信了RS-232CRS-232C的引脚（的引脚（2 2）：）：微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件RS-232CRS-232C的引脚（的引脚（3 3）：）：uRTS:(Request to send)请求发送（终端请求发送（终端数数传机）传机）u当数据
22、终端设备准备好送出数据时，就发出有效的当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的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uCTS:(Clear to send-CTS）清除发送（允许发清除发送（允许发送）送） （终端（终端数传机）数传机）u当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传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，发出数据时，发出CTS有效信号来响应有效信号来响应RTS信号信号RTS和和CTS是数据终端设备与数据通信设备间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一对用于数据发送的联络信号微机原理及接口微机原理及接口
23、微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件RS-232CRS-232C的引脚（的引脚（4 4）：）：uGND：信号地信号地u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uCD：载波检测（载波检测（DCD） （终端终端数传机）数传机）u当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，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该引脚向数据终端设备提供有效信号uRI：振铃指示（终端振铃指示（终端数传机）数传机）u当当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（该信号有效（ON状
24、态），通知终端，已被呼叫状态），通知终端，已被呼叫微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件RS-232CRS-232C的引脚（的引脚（5 5）：）：u保护地保护地（机壳地）（机壳地）u起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备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的使用规定，连接到设备的外壳或大地uTxC：发送器时钟发送器时钟u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uRxC：接收器时钟接收器时钟u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微机原理及接口微机
25、原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件RS-232CRS-232C的电气特性：的电气特性：u232C接口采用接口采用EIA电平（负逻辑电平（负逻辑）u“0” 电平为电平为3V15Vu“1”电平为电平为3V15Vu实际常用实际常用12V或或15Vn标准标准TTL电平（正逻辑）电平（正逻辑）n“1”电平：电平：2.4V5Vn“0”电平：电平：0V0.8V相互转换相互转换MAX232+5V微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件二、二、 RS-232CRS-232C的连接的连接u微机利用微机利用232C接口接
26、口连接调制解调器连接调制解调器，用于实现，用于实现通过电话线路的远距离通信通过电话线路的远距离通信u微机利用微机利用232C接口接口直接连接直接连接进行短距离通信。进行短距离通信。这种连接不使用调制解调器，所以被称为这种连接不使用调制解调器，所以被称为零调零调制解调器制解调器（Null Modem）连接连接微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件1 1、连接调制解调器、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DSR数据终端准备好数据终
27、端准备好DTR发送数据发送数据TxD接收数据接收数据RxD请求发送请求发送RTS允许发送允许发送CTS信号地信号地GND载波检测载波检测CD振铃指示振铃指示RI微机微机23456782022微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件2 2、不使用联络信号的、不使用联络信号的3 3线相连方式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交叉连接，程序中不必交叉连接，程序中不必使使RTS和和DTR有效，也不检测有效，也不检测CTS和和DSR是否有效是否有效 TxDRxD微机原理及接口微机原理及接口微机原理
28、及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件3 3、“伪伪”使用联络信号的使用联络信号的3 3线相连方式线相连方式RTS和和CTS各自互接，各自互接，DTR和和DSR各自互接，表明各自互接，表明请求传送总是允许、数据装置总是准备好请求传送总是允许、数据装置总是准备好微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微机微机TxDRxDDSRDTRRTSCTS微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件4 4、使用联络信号的多线相连方式、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，不如前者经济通信比较可靠，所用连线较多，不
29、如前者经济微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTS微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件三、其它串行总线三、其它串行总线uRS-422A总线采用总线采用平衡输出平衡输出的发送器，的发送器，差分输差分输入入的接收器。输出信号线间的电压为的接收器。输出信号线间的电压为2v，接收，接收器的识别电压为器的识别电压为0.2v。共模范围。共模范围25v uRS-485适用于收发双方共用适用于收发双方共用一对线一对线进行通信，进行通信，也适用于多个点之间共用一对线路进行总线方也适用于多个点之间共用一
30、对线路进行总线方式联网，通信只能是式联网，通信只能是半双工半双工uUSBuIEEE1394 -+TTLTTLRS422微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件8.3 8.3 可编程可编程串行通信接口芯片串行通信接口芯片8251A8251A 8251A8251A的功能特点的功能特点 8251A8251A的内部结构的内部结构 8251A8251A的外部引脚的外部引脚 8251A8251A的编程的编程主要内容主要内容微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件一、一、8251A8251A的功能特点
31、的功能特点u使用单一使用单一 +5V+5V电源和单相时钟。电源和单相时钟。u接收、发送数据分别有各自的缓冲器，可以进行全双工通信。接收、发送数据分别有各自的缓冲器，可以进行全双工通信。u提供与外部设备，特别是调制解调器的联络信号，便于直接和提供与外部设备，特别是调制解调器的联络信号，便于直接和通信线路相连接。通信线路相连接。u可以设定奇校验或偶校验。校验位的插入、检错及剔除都由芯可以设定奇校验或偶校验。校验位的插入、检错及剔除都由芯片本身完成。片本身完成。u用于异步通信时，每个字符的位数可以是用于异步通信时，每个字符的位数可以是5858位，停止位可选位，停止位可选1 1位、位、1.51.5位或
32、位或2 2位，波特率为位，波特率为019200019200波特，时钟频率可设为波波特，时钟频率可设为波特率的特率的1 1倍、倍、1616倍或倍或6464倍。倍。u用于同步通信时，每个字符的位数用于同步通信时，每个字符的位数5858位可选，波特率的范围位可选，波特率的范围为为096000096000波特。可设为单同步、双同步或者外同步，同步字波特。可设为单同步、双同步或者外同步，同步字符可由用户自行设定。符可由用户自行设定。微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件二、二、8251A8251A的内部结构的内部结构发送器发送器发送控制发送控制 T
33、xD TxRDY TxE TxC接收器接收器接收控制接收控制 RxD RxRDY SYNDET RxC读读/写写控制控制逻辑逻辑RESETCLKC/DRDWRCS调制调制/解调解调控制控制DTRDSRRTSCTSD7D0状态字状态字缓冲寄存器缓冲寄存器接收数据接收数据缓冲寄存器缓冲寄存器发送数据发送数据/命令缓冲器命令缓冲器数据总线数据总线缓冲器缓冲器微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件8251A8251A接收器的工作过程：接收器的工作过程：u8251A8251A在在异步方式异步方式接收中，当接收器接收到接收中，当接收器接收到有效的起始
34、有效的起始位位后，便接收后续的数据位、奇偶校验位和停止位等。后，便接收后续的数据位、奇偶校验位和停止位等。然后将然后将数据送入寄存器数据送入寄存器。此后。此后RxRDYRxRDY输出高电平输出高电平，表示，表示已收到一个字符，已收到一个字符，CPUCPU可以来读取。可以来读取。u 8251A8251A在在同步方式同步方式接收中，若程序设定接收中，若程序设定8251A8251A外同步接外同步接收，则收，则SYNDETSYNDET用于输入外同步信号（来自用于输入外同步信号（来自MODEMMODEM），），SYNDETSYNDET的的正跳变启动正跳变启动接收数据。若程序设定接收数据。若程序设定825
35、1A8251A内同内同步接收，则步接收，则8251A8251A先搜索同步字符（同步字符事先由程先搜索同步字符（同步字符事先由程序装在同步字符寄存器中）。每当序装在同步字符寄存器中）。每当RxDRxD线上收到一位信线上收到一位信息就移入接收寄存器并和同步字符寄存器内容比较，若息就移入接收寄存器并和同步字符寄存器内容比较，若不相等则接收下一位后比较，直到两者相等。此时不相等则接收下一位后比较，直到两者相等。此时SYNDETSYNDET输出高电平，表示已搜索到同步字符。接下来便输出高电平，表示已搜索到同步字符。接下来便把接收到的数据逐个地装入接收数据寄存器。把接收到的数据逐个地装入接收数据寄存器。
36、微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件8251A8251A发送器的工作过程：发送器的工作过程：u8251A8251A异步方式发送中，发送器在数据前加上异步方式发送中，发送器在数据前加上起始位起始位，并根据编程设定在数据后加上校验位和停止位等，然后并根据编程设定在数据后加上校验位和停止位等，然后作为一帧信息从作为一帧信息从TxDTxD端逐位发送。端逐位发送。u 8251A8251A同步方式发送中，发送器先发送同步方式发送中，发送器先发送同步字符同步字符，然后，然后逐位发送数据。若逐位发送数据。若CPUCPU没有及时把数据写入发送缓冲器，没有
37、及时把数据写入发送缓冲器，则则8251A8251A用同步字符填充，直至用同步字符填充，直至CPUCPU写入新的数据。写入新的数据。微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件三、三、8251A8251A的引脚的引脚（与（与CPUCPU接口信号）接口信号）uD7D0D7D0：双向、三态数据线。：双向、三态数据线。uCLKCLK：时钟信号，输入。：时钟信号，输入。uRESETRESET：复位信号，输入，高电平有效。：复位信号，输入，高电平有效。uCSCS：片选信号，输入，低电平有效。：片选信号，输入，低电平有效。uC/DC/D：控制：控制/ /数据
38、端口选择输入线。数据端口选择输入线。uRDRD，WRWR：读选通信号，写选通信号，：读选通信号，写选通信号，输入，低电平有效。输入，低电平有效。uRxRDYRxRDY：接收准备好状态，输入，高电：接收准备好状态，输入，高电平有效。平有效。uSYNDETSYNDET：同步状态输出信号，或者外：同步状态输出信号，或者外同步输入信号。同步输入信号。uTxRDYTxRDY：发送准备好状态，输出，高电：发送准备好状态，输出，高电平有效。平有效。uTxETxE：发送缓冲器空闲状态，输出。：发送缓冲器空闲状态，输出。RD* RD* SYN/BRKD2 D1D2 D1D3 D0D3 D0RXD VCCRXD
39、VCCGND RXC*GND RXC*D4 DTR*D4 DTR*D5 RTS* D5 RTS* D6 DSRD6 DSRD7 RESETD7 RESETTXC* CLK TXC* CLK WR* TXDWR* TXDCS CS TXEMPTTXEMPTC/D* CTS*C/D* CTS*RXRDY TXRDYRXRDY TXRDY8251A微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件三、三、8251A8251A的引脚的引脚（与外设接口信号）（与外设接口信号）uRxDRxD ，TxDTxD：串行数据输入，串行数据输出。：串行数据输入，串行数据输
40、出。uRxCRxC，TxCTxC：接收器时钟输入，发送器时钟输入。：接收器时钟输入，发送器时钟输入。uDTRDTR：数据终端（：数据终端（CPUCPU）准备好状态，输出，低电平有效。）准备好状态，输出，低电平有效。uDSRDSR：数据装置（：数据装置（MODEMMODEM）准备好状态，输入，低电平有效。）准备好状态，输入，低电平有效。uRTSRTS：请求发送信号，输出，低电平有效。：请求发送信号，输出，低电平有效。uCTSCTS：允许传送信号，输入，低电平有效。：允许传送信号，输入，低电平有效。微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件四、四
41、、8251A8251A的编程的编程u8251A8251A的串行通信要靠命令控制和状态查询等配合的串行通信要靠命令控制和状态查询等配合完成。完成。u8251A8251A除了发送、接收数据字符以外，还有与之相除了发送、接收数据字符以外，还有与之相关的方式控制字、命令控制字和状态字的操作。关的方式控制字、命令控制字和状态字的操作。 微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件1 1、方式控制字、方式控制字 决定决定8251的工作方式的工作方式波特率系数00: 同步101: 异步110: 异步1611: 异步6400: 5位数据位01: 6位数据位10
42、: 7位数据位11: 8位数据位0: 不校验0 1: 奇校验1 1: 偶校验0: 内同步0 1: 双同步字1 1: 单同步字00: 无效01: 1位停止位10: 1.5位停止位11: 2位停止位D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0异步同步方式?同步微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件给定给定8251命令使其处于某种允许状态命令使其处于某种允许状态2 2、命令控制字、命令控制字 请求发送1：迫使RTS输出0进入搜索方式1：进行SYNC搜索内部复位1：8251A内部复位出错复位1：复位错误标志D7 D6 D5 D4 D3 D2 D
43、1 D0ENI RRTSERSBRKRXEDTRTXEN发送允许1：允许，0：禁止接收允许1：允许，0：禁止发送断点字符1：迫使TxD为低，0：正常数据终端准备好1：迫使DTR输出0微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件反映反映8251内部和引脚状态内部和引脚状态3 3、状态字、状态字 1：发送缓冲器空，CPU可送数。 0：稍等D0D1D2D3D4D5D6D7TXRDYRXRDYTXEPEOEFESYNDSR1：CPU可取数 0：稍等1：发送器（并/串转换器）空1：奇偶错1：溢出错未取走字符，又输入了下一个字符1：帧格错未检测到有效停止位
44、1：找到同步字符（SYNDEN引脚的状态位）1：DSR = 0（DSR引脚的状态位）微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件4 4、8251A8251A的编程设置的编程设置u8251A的初始化流程在确的初始化流程在确保保8251A复位复位情况下进行。情况下进行。u首先输入首先输入方式控制字方式控制字，以，以决定通信方式、数据位数、决定通信方式、数据位数、校验方式等，若是同步通校验方式等，若是同步通信方式则紧接着输入信方式则紧接着输入1/2个个同步字符，若是异步方式同步字符，若是异步方式则这一步可省略，最后送则这一步可省略，最后送入入命令控制
45、字命令控制字。u 8251A初始化过程的信息初始化过程的信息全部写入全部写入控制端口控制端口，特征，特征是是C/D=1。N8251A复位设置方式控制字同步方式输入同步字符输入第2个同步字符设置命令控制字传送数据YYNNNYY复位8251?传送完?双同步微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件5 5、8251A8251A的应用的应用【例【例1 1】 设设8251A8251A工作于异步方式，波特率系数为工作于异步方式，波特率系数为6464，字符总长，字符总长度为度为1111位，接收允许，发送允许，错误位复位，设位，接收允许，发送允许，错误位复位
46、，设8251A8251A的的端口号为端口号为FEHFEH，试进行初始化编程。，试进行初始化编程。解：解：方式选择控制字为：方式选择控制字为：11111011B11111011B 命令控制字为：命令控制字为：00010101B00010101B MOV AL,11111011B MOV AL,11111011B OUT 0FEH,AL OUT 0FEH,AL MOV AL, 00010101B MOV AL, 00010101B OUT 0FEH,AL OUT 0FEH,AL微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件5 5、8251A8251A
47、的应用的应用 解：解：MAX232MAX232实现实现TTLTTL电平与电平与EIAEIA电平转换。电平转换。 8251A8251A的的CLKCLK时钟频率时钟频率2MHz2MHz，发送时钟，发送时钟TxCTxC和接收时钟和接收时钟RxCRxC由由82538253的计数器的计数器2 2的输出的输出OUT2OUT2提供。提供。82538253的计数器的计数器2 2工作工作于方波方式，分频值于方波方式，分频值5252，则，则OUT2OUT2输出频率约为输出频率约为38.46KHz38.46KHz。要求要求8251A8251A的波特率为的波特率为24002400，波特率因子选，波特率因子选1616。
48、 8251A8251A的片选信号由的片选信号由CPUCPU的地址线的地址线A7-A2A7-A2译码输出，奇端译码输出，奇端口地址口地址0DAH0DAH，偶端口地址，偶端口地址0D8H0D8H。 8251A8251A设置方式字之前，先送设置方式字之前，先送3 3个个0 0再送再送40H40H，确保，确保8251A8251A复位。复位。【例【例2 2】 在微机系统中，在微机系统中，8251A8251A作为作为CRTCRT显示器、键盘串行通信显示器、键盘串行通信接口，要求对接口，要求对8251A8251A进行初始化编程，并编写发送程序和接进行初始化编程，并编写发送程序和接收程序。收程序。微机原理及接
49、口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件电路图：电路图：译码器A7A2 CLKTxC TxDRxC DTRRD 8251AWRC/DD7D0 DSR RxDCS CTSMAX232+5V主频2MHz+5VTxDTDRDSRRxDIORIOWA0A1D7D0CLK28253 RD WR A0 OUT2 A1 CS+5V微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件程序：程序：; ;初始化编程初始化编程CSHCX: MOV AX,0CSHCX: MOV AX,0 MOV CX,03H MOV CX,03H M
50、OV DX,0DAH MOV DX,0DAH BBB: CALL YYY BBB: CALL YYY LOOP BBB LOOP BBB ; ;内部复位内部复位 MOV AL,40HMOV AL,40H CALL YYY CALL YYY; ;异步、波特率因子异步、波特率因子1616、8 8位数据位、位数据位、1 1位停止位停止 MOV AL,4EHMOV AL,4EH CALL YYY CALL YYY; ; 发送器和接收器启动发送器和接收器启动 MOV AL,27HMOV AL,27H CALL YYY CALL YYY ; ;写写82518251子程序子程序YYY: OUT DX,ALY
51、YY: OUT DX,AL PUSH CX PUSH CX MOV CX,02H MOV CX,02HDDD: LOOP DDDDDD: LOOP DDD POP CX POP CX RET RET; ;发送子程序发送子程序; ;查状态字查状态字TxRDYTxRDYSEND: MOV DX,0DASEND: MOV DX,0DACCC: IN AL,DXCCC: IN AL,DX TEST AL,01H TEST AL,01H JZ CCC JZ CCC MOV DX,0D8H MOV DX,0D8H POP AX POP AX OUT DX,AL OUT DX,AL RET RET; ;接收
52、子程序接收子程序; ;查状态字查状态字RxRDYRxRDYRECE: MOV DX,0DAHRECE: MOV DX,0DAHEEE: IN AL,DXEEE: IN AL,DX TEST AL,02H TEST AL,02H JZ EEE JZ EEE MOV DX,0D8H MOV DX,0D8H IN AL,DX IN AL,DX RET RET微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件思考题：思考题： 1.1.完成两台完成两台PCPC机之间的通信，画出硬件连接图和软件机之间的通信，画出硬件连接图和软件编程。编程。 2.2.画出画出PCPC机与单片机通信连接图，并在上位机用机与单片机通信连接图，并在上位机用VBVB语语言编写串行通信接口程序。言编写串行通信接口程序。微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口微机原理及接口教教教教 学学学学 课课课课 件件件件
