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1、串串 行行 通通 信信 第第1010章章串行通信的基本概念串行通信的基本概念（1）串行通信的特点）串行通信的特点并并行行通通信信中中，传传输输线线数数目目没没有有限限制制，除除了了数数据据线线之之外外还还应应设设置置有有通通信信联联络络控控制制线线。但但是是，当当多多微微机机系系统统中中的的各各台台微微机机相相距距比比较较远远时时，一一般般不不能能使使用用并并行行通通信信，其其原原因因是基于以下两点；是基于以下两点；1.是通信线路费用昂贵；是通信线路费用昂贵；2.容容易易发发生生线线路路干干扰扰、故故障障，降降低低了了整整个个通信系统的可靠性。通信系统的可靠性。串行通信串行通信：传送的信息（数
2、据信息和控：传送的信息（数据信息和控制信息）按位逐位传送，我们将这种方制信息）按位逐位传送，我们将这种方式称为串行通信。显然，串行通信的式称为串行通信。显然，串行通信的速速度要比并行通信慢度要比并行通信慢得多得多,但但在线路上的开在线路上的开销却省得多销却省得多。一般来说，串行通信有以下一些特点；一般来说，串行通信有以下一些特点；（1）既既传传输输数数据据信信息息又又传传送送控控制制联联络络信信息息，这这就就需需要要串串行行通通信信中中的的一一系系列列约约定定(编编码码)，从从而而来来识识别别在在一一根根线线上上传传送送的的信信息息流流中中，哪哪一一部部分分是是联联络络信信号号，哪哪一一部分是
3、数据信号。部分是数据信号。（2）串串行行通通信信的的信信息息格格式式有有异异步步和和同同步步信信息息格格式式，与与此此对对应应，有有异异步步串串行行通通信信和和同同步步串行通信两种方式。串行通信两种方式。（3）串串行行通通信信中中的的信信息息逻逻辑辑定定义义与与TTL（ +5V等等价价于于逻逻辑辑“1”，0V等等价价于于逻逻辑辑“0”）不兼容不兼容，故需要逻辑电平转换。，故需要逻辑电平转换。（4）利利用用现现有有的的信信道道(如如电电话话信信道道等等)，配配备备以以适适当当的的通通信信接接口口，便便可可在在任任何何两两点点实实现现串行通信串行通信。(2)线路传输方式线路传输方式 在在串串行行通
4、通信信中中，数数据据通通常常是是在在两两个个站站（如如微微机机、终终端端等等）之之间间进进行行传传送送，按按照照数数据据流流的的方方向向及及对对线线路的使用方式可分为如下几种基本传输方式。路的使用方式可分为如下几种基本传输方式。单工传输方式单工传输方式在在传传输输线线路路上上，数数据据只只能能按按一一个个固固定定的的方方向向传传送送。其其示示意意图图如如图图所所示示。这这种种单单向向连连接接的的用用途途较较窄窄，仅仅适用于一些简单的通信或数据传送的场合适用于一些简单的通信或数据传送的场合。单工方式单工方式 半双工传输方式半双工传输方式当使用当使用同一根传输线既作输入又作输出同一根传输线既作输入
5、又作输出时，时，虽然数据可以在两个方向上传送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能但通信双方不能同时收发数据同时收发数据，这种传输方式就是半双工传输方式，这种传输方式就是半双工传输方式，如图所示。通信系统的每一端的发送器和接收器，如图所示。通信系统的每一端的发送器和接收器，通过收发通过收发开关开关接到通信线上，利用收发切换开接到通信线上，利用收发切换开关进行通信方向的切换。关进行通信方向的切换。 半双工方式半双工方式 发送器发送器接收器接收器 全双工传输方式全双工传输方式当数据的当数据的发送和接收分别由两根不同的传输线发送和接收分别由两根不同的传输线传输传输时，通信时，通信双方都能在同
6、一时刻进行发送和接收双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，即相当于将两个方向相反的单工传输方式组操作，即相当于将两个方向相反的单工传输方式组合在一起，这样的传输方式就是全双工传输方式，合在一起，这样的传输方式就是全双工传输方式，如图所示。如图所示。发送器发送器接收器接收器全双工方式全双工方式 传输速率与传送距离传输速率与传送距离 (l) (l) 波特率波特率: :衡量串行信号传输速率的量度衡量串行信号传输速率的量度 单单位位1 1波波特特=1b/s,=1b/s,是是发发送送到到通通信信线线路路上上的的电电脉冲速率。脉冲速率。注注意意: :在在并并行行通通信信中中，传传输输速速率率是是以以每每秒
7、秒传传送送多少字节（多少字节（B Bs s）来表示。）来表示。 常常用用的的标标准准波波特特率率是是110110、300300、12001200、24002400、48004800、96009600、1920019200波波特特等等。CRT CRT 终终端端能能处处理理96009600波波特特的的传传输输，而而点点阵阵打打印印机机通通常常以以24002400波特来接收信号波特来接收信号。 (2)发发送送接接收收时时钟钟:作作用用是是控控制制发发送送接接收收数据信号的每一位的时钟数据信号的每一位的时钟在在串串行行通通信信中中，二二进进制制数数据据系系列列是是以以数数字字信信号号波波形形的的形形式
8、式出出现现的的，对对这这些些连连续续的的数数字字波波形形的的定定时时发发送送和接收是在发送接收时钟的控制下进行的和接收是在发送接收时钟的控制下进行的。在在发发送送数数据据时时，发发送送器器在在发发送送时时钟钟的的有有效效沿沿（下下降降沿沿）作作用用下下将将移移位位寄寄存存器器的的数数据据按按位位移移位位串串行行输输出出；在在接接收收数数据据时时，接接收收器器在在接接收收时时钟钟的的有有效效沿沿（上上升升沿沿）作作用用下下对对接接收收数数据据按按位位采采样样，并并按按位位串串行行移移入入移移位位寄寄存存器器。而而发发送送接接收收时时钟钟的的快快慢慢将将直直接影响通信设备发送接收数据的速度。接影响
9、通信设备发送接收数据的速度。发送接收时钟频率与波特率的关系如下：发送接收时钟频率与波特率的关系如下：发送接收时钟频率发送接收时钟频率n发送接收波特率发送接收波特率 发送接收时钟频率发送接收时钟频率发送接收波特率发送接收波特率n表达式中的表达式中的n=1,16,64。例如，要求传输速率为例如，要求传输速率为1200波特，则：波特，则：当当n=l时，发送接收时钟频率时，发送接收时钟频率=l.2kHz。当选择当选择n=16时，发送接收时钟频率时，发送接收时钟频率=19.2kHz。当选择当选择n=64时，发送接收时钟频率时，发送接收时钟频率=76.8kHz。在在应应用用中中,可可根根据据所所要要求求传
10、传输输波波特特率率和和所所选选择择的的倍倍数数n来确定发送接收时钟频率。来确定发送接收时钟频率。(3) (3) 传输距离与传输速率的关系传输距离与传输速率的关系 传输距离与速率是反比关系。传输距离与速率是反比关系。串行通信协议串行通信协议 所谓通信协议是指通信双方的一种约定。所谓通信协议是指通信双方的一种约定。在在约约定定中中包包括括了了数数据据格格式式、同同步步方方式式、传传送送速速度度、传传送送步步骤骤、检检纠纠错错方方式式以以及及控控制制字字符符定定义义等等作作出出统统一一规规定定，通通信信双双方方必必须须共共同同遵遵守守。因因此此，也也叫叫做做通通信信控控制制规规程程，或或称称传传输输
11、控控制制规规程程，它它属属于于ISOISOS S OSIOSI（国国际际标标准准化化组组织织提提出出的的开开放放系系统统互互连连参参考考模模型型）七七层层参参考考模模型型中中的的数数据据链路层。链路层。目目前前，采采用用的的串串行行通通信信协协议议有有两两类类：异异步步通通信信和和同同步步通通信信。同同步步协协议议又又有有面面向向字字符符、面面向向比比特特和和面面向向字字节节计计数数三三种种。由由于于面面向向字字节节计计数数的的同同步步协协议议主主要要用用于于DECDEC公公司司的的网网络络体体系系结结构构中中，在此不作介绍。在此不作介绍。异步通信协议异步通信协议 (1) 1) 特点及传输格式
12、特点及传输格式 异步传输格式亦称异步传输格式亦称起止式起止式异步协议，其异步协议，其特点是通信双方以特点是通信双方以一个字符一个字符（包括特定附加（包括特定附加位）位）作为数据传输单位作为数据传输单位，且发送方传送字符，且发送方传送字符的间隔时间是不定的。在传输一个字符时总的间隔时间是不定的。在传输一个字符时总是是以起始位开始，以停止位结束以起始位开始，以停止位结束。异步通信。异步通信传输格式如图所示。传输格式如图所示。 异步通信字符传输帧格式异步通信字符传输帧格式 止止 由图可知，一由图可知，一帧传送帧传送1 1个字符个字符。(1) (1) 字符格式字符格式：1 1、 1 1个起始位个起始位
13、, ,低电平低电平2 2、 5 58 8个数据位（如个数据位（如:ASCII:ASCII码码, ,从低开始传送）从低开始传送）3 3、 1 1个奇偶校验位个奇偶校验位( (用于检错用于检错) )4 4、 1 12 2个终止位个终止位( (停止位停止位) )高电平高电平异步通信协议还规定：异步通信协议还规定：信号信号1 1（低电压状态（低电压状态-3 -3 -15 -15 ）称为传号（或称为标志状态）称为传号（或称为标志状态MARKMARK），信），信号号0 0（高电平状态（高电平状态+3+15 +3+15 ）为空号（或称间隔）为空号（或称间隔状态状态 SPACESPACE）。 异步通信的一帧传
14、输经历以下步骤：异步通信的一帧传输经历以下步骤： 无传输无传输发发送送方方连连续续发发送送传传号号（低低电电压压-3-15-3-15），处处于于信信号号1 1状状态态，表表明明通通信信双双方方无无数数据据传传输。输。 开始传输开始传输发发送送方方在在任任何何时时刻刻将将传传号号变变为为空空号号（由由1 1变变为为0 0），并并持持续续1 1位位时时间间表表明明发发送送方方开开始始传传输输。与与此此同同时时，接接受受方方收收到到空空号号后后，开开始始与与发发送送方方同同步步，并并期期望望收收到到随随后后的的数据。数据。 数据传输数据传输 数数据据位位的的长长度度可可由由双双方方事事先先确确定定,
15、 ,可可选选择择5 58 8位位。数数据据传传输输规规定定最最低低位位在在前前, ,最最高高位位在在后。后。 奇偶校验奇偶校验 数据传输之后是可供选择的奇偶校验位数据传输之后是可供选择的奇偶校验位发送和接收。奇偶位的状态取决于选择的奇发送和接收。奇偶位的状态取决于选择的奇偶校验类型。如果选择偶校验类型。如果选择奇校验奇校验，则该字符数则该字符数据中为据中为1 1的位数与校验位相加，结果应为奇数的位数与校验位相加，结果应为奇数。 停止传输停止传输 在在奇奇偶偶位位（选选择择有有奇奇偶偶校校验验）或或数数据据位位（选选择择无无奇奇偶偶校校验验）之之后后发发送送或或接接收收的的停停止止位位，其其状状
16、态态恒恒为为1 1。停停止止位位的的长长度度可可在在1 1，1.51.5或或2 2位位三三者者中中选择。选择。两种方式发送一帧字符：两种方式发送一帧字符： a. a. 连续发送连续发送 即即在在上上一一帧帧停停止止位位之之后后立立即即发发送送下下一一帧帧的的起起始位。始位。 b. b. 随机发送随机发送 即即在在上上一一帧帧停停止止位位之之后后仍仍然然保保持持传传号号(1)(1)状状态，直至开始发送下一帧时再变为空号。态，直至开始发送下一帧时再变为空号。例如，我们选择数据位长度为例如，我们选择数据位长度为7 7位，位，选择奇校验，停止位为选择奇校验，停止位为1 1位，采用连位，采用连续发送方式
17、，则传送一个字符续发送方式，则传送一个字符E E的的ASCllASCll码的波形如图所示。码的波形如图所示。 字符字符E E（45H45H）的传送波形）的传送波形 45H: 100,0101B45H: 100,0101B同步通信协议同步通信协议 (1) (1) 面向字符的同步协议面向字符的同步协议 特点与格式特点与格式 它的特点是一次传送由它的特点是一次传送由若干个字符若干个字符( (多个位多个位) )组组成的数据块，而不是只传送一个字符，并成的数据块，而不是只传送一个字符，并规定了规定了1010个特殊字符作为这个数据块的开头个特殊字符作为这个数据块的开头与结束标志以及整个传输过程的控制信息，
18、与结束标志以及整个传输过程的控制信息，它们也叫通信控制字。由于被传送的数据块它们也叫通信控制字。由于被传送的数据块是由一序列字符组成的，故被称作面向字符是由一序列字符组成的，故被称作面向字符的协议。协议的一帧数据格式如下图所示。的协议。协议的一帧数据格式如下图所示。 图图9-10 9-10 面向字符同步协议的帧格式面向字符同步协议的帧格式SYNSYN SOH 标题标题 STX数据块数据块 ETB/ETX块校验块校验同步字符同步字符同步字符同步字符序始字符序始字符序始字符序始字符文始字符文始字符文始字符文始字符组终组终组终组终/ /文终文终文终文终字符字符字符字符数据帧数据帧表表9-1 9-1
19、通信控制字符通信控制字符 面向字符的同步通信有别于异步通信的面向字符的同步通信有别于异步通信的特点特点 是，是，它允许连续发送它允许连续发送一序列字符一序列字符，而每个字，而每个字符的数据位数都相同，且没有起始位和停止符的数据位数都相同，且没有起始位和停止位。位。 通常，一个数据帧内包含通常，一个数据帧内包含成百甚至上千成百甚至上千个个字符，而附加的控制信息仅几个字符。这样，字符，而附加的控制信息仅几个字符。这样，使附加信息只占使附加信息只占1 1。然而在异步传输中，一。然而在异步传输中，一个字符帧内附加位约占个字符帧内附加位约占 2020，因此，面向字，因此，面向字符的同步传输效率要比异步传
20、输高得多。符的同步传输效率要比异步传输高得多。 由于在面向字符的同步通信协议中采由于在面向字符的同步通信协议中采用了一些传输控制字，从而增强了通用了一些传输控制字，从而增强了通信控制能力和校验功能，但也出现了信控制能力和校验功能，但也出现了一些问题，一些问题，例如如何区别数据字符代例如如何区别数据字符代码和特定字符代码的问题码和特定字符代码的问题，如果在数，如果在数据块出现与特定的通信控制字符代码据块出现与特定的通信控制字符代码完全相同的数据字符，这就会发生误完全相同的数据字符，这就会发生误解。解。 为此，协议中设置了转义定符为此，协议中设置了转义定符DLEDLE（Data Data Link
21、 EscapeLink Escape）。当把一个字符看成是数据）。当把一个字符看成是数据时，就要在它前面加一个时，就要在它前面加一个DLEDLE，每当接收器，每当接收器收到一个收到一个DLEDLE就可预知下一个字符是数据字就可预知下一个字符是数据字符。符。但是，但是，由于由于DLEDLE本身也是特定字符，当它出本身也是特定字符，当它出现在数据块时，也要在它前面再加上另一个现在数据块时，也要在它前面再加上另一个DLEDLE。这种方法称为。这种方法称为字符填充字符填充，而字符的填，而字符的填充与字符的编码有关，故实现起来相当麻烦。充与字符的编码有关，故实现起来相当麻烦。为了克服以上的缺点，故又提出
22、新的面向比为了克服以上的缺点，故又提出新的面向比特的同步协议。特的同步协议。 (2) (2) 面向比特的同步协议面向比特的同步协议( (补充，自学补充，自学) ) 特点与格式特点与格式面向比特的同步传输又称作二进制同步面向比特的同步传输又称作二进制同步传输。传输。协协议议的的特特点点是是所所传传输输的的一一帧帧数数据据可可以以是是任任意意位位, , 并并且且它它是是靠靠约约定定的的位位组组合合模模式式，而而不不是是靠靠特特定定字字符符来来标标志志帧帧的的开开始始和和结结束束。这这些些协协议议的的一一帧帧格格式式如如图图9-119-11所所示示，该该传传输输格格式式中中不不是是以以字字符符而而是
23、是以以二二进进制制位位为为最最小小传传输输单单位位，故故称称为为“面面向向比比特特”的协议。的协议。图图9-11 9-11 面向比特同步协议的帧格式面向比特同步协议的帧格式 8位位8位位8位位0位位16位位8位位ACIFC开始标志开始标志地址场地址场控制场控制场信息场信息场检验场检验场 结束标志结束标志 帧信息的分段帧信息的分段SDLCSDLCHDLCHDLC（同步协议）的一帧信息（同步协议）的一帧信息包括以下几个场，所有场都是从包括以下几个场，所有场都是从最低最低有效位有效位开始传送。开始传送。 a. a. 同同步步数数据据链链路路控控制制规规程程SDLCSDLC，由由 IBMIBM公司制定
24、。公司制定。b. b. 高高级级数数据据链链路路控控制制规规程程 HDLCHDLC，由由国际标准化组织国际标准化组织ISOISO制定制定。SDLCSDLCHDLCHDLC的标志字符的标志字符a.a.标志场标志场: :所有信息传输必须以一个标志符所有信息传输必须以一个标志符开开始始， 且以同一个标志符且以同一个标志符结束结束。这个标志字符是。这个标志字符是。从开始标志到结束标志之间构成一个完整的信从开始标志到结束标志之间构成一个完整的信息单位，称为息单位，称为一帧一帧（FrameFrame）。所有的信息是）。所有的信息是以帧的形式传输的，以帧的形式传输的，而标志字符提供了每一帧而标志字符提供了每
25、一帧的边界的边界。接收端可以通过搜索来确定帧的开头。接收端可以通过搜索来确定帧的开头和结束，以此建立帧同步。和结束，以此建立帧同步。b. b. 地址场和控制场地址场和控制场 在标志场之后，在标志场之后，可以有可以有一个一个地址场地址场A A（AddressAddress）和一个）和一个控制场控制场C C（ControlControl）。）。地址场用来规定与之通信的次站（地址场用来规定与之通信的次站（在一次通在一次通信中，呼叫建立数据链路的站为主站，被呼信中，呼叫建立数据链路的站为主站，被呼叫的站称为次站叫的站称为次站）的地址。控制场可规定若）的地址。控制场可规定若干个命令。干个命令。HDLCH
26、DLC允许允许A A场可以为任意长度，场可以为任意长度，C C场可以为场可以为8 8或或1616位。接收方必须检查每个地位。接收方必须检查每个地址、控制字节的第一位，如果为址、控制字节的第一位，如果为0 0，那么后，那么后面一个字节还是地址或者控制字节，如果为面一个字节还是地址或者控制字节，如果为1 1，该字节是最后一个字节，该字节是最后一个字节 。 d. d. 帧校验场帧校验场 紧紧跟跟在在信信息息场场之之后后的的是是两两字字节节的的帧帧校校验验场场，帧帧校校验验场场称称为为 FCFC（Frame Frame CheckCheck）或或称称为为帧帧校校验验序序列列FCSFCS（Frame F
27、rame Check Check SequenceSequence）。 SDLCSDLCHDLCHDLC均均采采用用 1616位位循循环环冗冗余余校校验验码码CRCCRC，其其生生成多项式为成多项式为CCITTCCITT多多项项式式 + + + + 1 1。除除了了标标志志场场和和自自动动插插入入的的“0 0”位位外外，所所有有的的信信息息都都参参加加CRCCRC计算。计算。“0 0”位插入删除技术位插入删除技术 由于由于 SDLCSDLCHDLCHDLC协议规定以协议规定以 为标志字节，但在信息场中也完全有可能有为标志字节，但在信息场中也完全有可能有同一种模式的字符，为了能把它与标志区分同一
28、种模式的字符，为了能把它与标志区分开来，所以采取了开来，所以采取了“0 0”位插入和删除技术位插入和删除技术。具体作法是，在发送端发送所有信息（除标具体作法是，在发送端发送所有信息（除标志字节外）时，志字节外）时，只要遇到连续只要遇到连续5 5个个“1 1”，就，就自动插入一个自动插入一个“0 0”，当接收端在接收数据时，当接收端在接收数据时（除标志字节）如果（除标志字节）如果连续收到连续收到5 5个个“l l”，就，就自动将其后的一个自动将其后的一个“0 0”删除删除，以恢复信息的，以恢复信息的原有形式。这种原有形式。这种“0 0”位的插入和删除过程是位的插入和删除过程是由由硬件硬件自动完成
29、的。自动完成的。 可编程串行接口芯片可编程串行接口芯片825lAIntel 8251A Intel 8251A 的基本性能的基本性能 (1)1) 可可用用于于同同步步( (面面向向字字符符协协议议) )和和异异步步（起止式）传送、接收；（起止式）传送、接收；(2)(2)同同步步: : 5 58 8 bit/bit/字字符符, , 可可内内同同步步或或外外同同步步, , 能能自自动动插插入入同同步步字字符符( (只只能能面面向向字字符符) ) ；(3) (3) 异异步步:5:58 8 bit/bit/字字符符, , 时时钟钟速速率率为为波波特率的特率的1 1、1616、6464倍；倍；(4)(4
30、)可可自自动动产产生生、检检测测和和处处理理中中止止字字符符 , , 可产生可产生1 1、1.51.5或或 2 2个位的停止位；个位的停止位；(5)(5)波波特特率率: : DC19.2K(DC19.2K(异异步步) ) DC64K(DC64K(同步同步) ) ；(6)(6)完全双工完全双工, , 双缓冲发射双缓冲发射/ /接收器；接收器；(7)(7)错错误误检检测测: : 具具有有奇奇偶偶错错、溢溢出出和和帧错的检测能力；帧错的检测能力；(8)(8)全全部部输输入入/ /输输出出与与TTLTTL兼兼容容,+ ,+ 5V5V供供电、电、2828只引脚只引脚。8251A8251A的内部逻辑与外部
31、引脚的内部逻辑与外部引脚 A0 8251A 8251A引脚图引脚图 l 数据总线缓冲器数据总线缓冲器它含有数据和命令缓冲器，是它含有数据和命令缓冲器，是CPU与与8251的数据接口的数据接口传送传送I/O数据数据传送传送CPU对对8251的控制命命的控制命命(工作方式和工作命令字工作方式和工作命令字)传送传送8251给给CPU的状态字的状态字l接收缓冲器和接收控制电路接收缓冲器和接收控制电路P262在时钟脉冲控制下，接收在时钟脉冲控制下，接收RxD脚上的串行数据，把它转换为并行数据，存放在脚上的串行数据，把它转换为并行数据，存放在接收缓冲器。接收缓冲器。异步方式下，在异步方式下，在CPU发出发
32、出“允许接收数据命令允许接收数据命令”，“准备好接收数据准备好接收数据”有效时，有效时，接收缓冲器监视接收缓冲器监视RxD引脚，如果出现负脉冲，则认为是起始位。接收控制器的引脚，如果出现负脉冲，则认为是起始位。接收控制器的内部计数器对内部计数器对RxC/的时钟频率开始计数，把的时钟频率开始计数，把RxD线上的数据送至移位寄存器，线上的数据送至移位寄存器，奇偶校验后，去掉停止位，变成并行数据，送到接收数据缓冲器。同时发出奇偶校验后，去掉停止位，变成并行数据，送到接收数据缓冲器。同时发出RxRDY高电平信号通知高电平信号通知CPU。BRKDET为异步工作方式下使用，当为异步工作方式下使用，当825
33、1从从RxD引脚连续接收到两个全由引脚连续接收到两个全由0组成的字符时，组成的字符时，BRKDET上输出高电平，表示上输出高电平，表示当前无数据可读。当前无数据可读。内同步下，监视内同步下，监视RxD线，每出现一个数据位就移动到移位寄存器。把移位寄存线，每出现一个数据位就移动到移位寄存器。把移位寄存器中的值和同步字符相比较。若不符，则继续接收并比较。若相等，表明找到。器中的值和同步字符相比较。若不符，则继续接收并比较。若相等，表明找到。在在SYNDET上输出为高电平。利用接收时钟上输出为高电平。利用接收时钟RxC，按规定的数据位装配成并行，按规定的数据位装配成并行数据，再把它送到数据缓冲器。同
34、时发出数据，再把它送到数据缓冲器。同时发出RxRDY信号通知信号通知CPU。外同步下，。外同步下，同步字符不是由同步字符不是由8251完成的，而是由外部电路来实现同步字符的检测的，检测完成的，而是由外部电路来实现同步字符的检测的，检测到后，通过到后，通过SYNDET引脚给引脚给8251输入高电平。输入高电平。RxRDY:接收器准备好信号。状态线，接收器准备好信号。状态线，发送到发送到CPU。当允许接收（。当允许接收（RxE=1操作操作命令字中设置命令字中设置），当），当8251从外部输入端从外部输入端接收到一个字符接收到一个字符，准备送到，准备送到CPU时，时，此信号有效。当此信号有效。当CP
35、U读取完字符时，此信号复位读取完字符时，此信号复位0。查询方式中查询方式中，CPU通过通过读取状态寄存器的读取状态寄存器的D1位来查询这个信号。位来查询这个信号。SYNDET/BRKDET:当工作在内同步状态下，为输出，当为高电平时，表明当工作在内同步状态下，为输出，当为高电平时，表明8251内部检测电内部检测电路已经检测到同步字符，路已经检测到同步字符，8251已经达到同步。已经达到同步。当工作在外同步下，是输入。当外部检测电路，检测到同步字符，在这当工作在外同步下，是输入。当外部检测电路，检测到同步字符，在这个引脚输入一个正跳变，使个引脚输入一个正跳变，使8251在下一个在下一个RxC的下
36、降沿开始拼装字符。的下降沿开始拼装字符。在异步方式下，做间断信号检出在异步方式下，做间断信号检出BRKDET（breakdetect），输出。当），输出。当检测到间断码时，输出高电平。检测到间断码时，输出高电平。RxC/:接收接收器器输入时钟。其频率规定和输入时钟。其频率规定和TxC一样。一样。l发送缓冲器和控制电路发送缓冲器和控制电路当当CPU向外设输出数据时，利用向外设输出数据时，利用OUT指令把要发送的数据指令把要发送的数据经经8251的的D7D0传入发送缓冲器，再由发送缓冲器的移位寄传入发送缓冲器，再由发送缓冲器的移位寄存器将并行数据转换成串行数据，然后经存器将并行数据转换成串行数据，
37、然后经TxD端发送出去。端发送出去。异步方式下，发送控制器在发送数据前加上起始位，并按约异步方式下，发送控制器在发送数据前加上起始位，并按约定加上校验位和停止位，然后在发送时钟定加上校验位和停止位，然后在发送时钟TxC/作用下，由作用下，由TxD引脚一位一位的串行发送。引脚一位一位的串行发送。TxC/上输入的频率可以是上输入的频率可以是发送波特率的发送波特率的1、16、64倍。倍。同步下，发送控制器在准备发送的数据前先插入一个或两个同步下，发送控制器在准备发送的数据前先插入一个或两个同步字符，在数据中，插入校验位。由同步字符，在数据中，插入校验位。由TxD引脚逐位发送。引脚逐位发送。数据的传输
38、率等于数据的传输率等于TxC/上输入的时钟频率。上输入的时钟频率。l引脚引脚TxRDY:发送器准备好信号。状态线，发送器准备好信号。状态线，发送到发送到CPU，表明，表明8251已经准备已经准备好从好从CPU接收数据。接收数据。Cpu写入一个字符后，自动复位。当写入一个字符后，自动复位。当8251允允许发送（输入信号：允许传送许发送（输入信号：允许传送CTS*为低；为低；TxEN为高：命令字为高：命令字D0位设置位设置），且），且数据缓冲器为空数据缓冲器为空时，此信号为高。时，此信号为高。TxE:发送器空，高电平有效。发送器中的发送器空，高电平有效。发送器中的并行到串行转换器空并行到串行转换器
39、空，表明，表明发送操作发送操作已经结束已经结束。8251从从cpu接收待发的字符后，复位接收待发的字符后，复位0。TxC*:发送器发送器输入时钟。异步下，可以是波特率的输入时钟。异步下，可以是波特率的16倍或者倍或者64倍。倍。2）读写控制电路）读写控制电路CSC/D RD WR功能功能TP86口地口地址址PC扩展板扩展板0001读读8251数据数据FFF0H308H0101读读8251状态状态FFF2H309H0010写写8251数据数据FFF0H308H0110写写8251命令命令FFF2H309H1无操作无操作RESET：复位，输入，高电平有效，有效时复位，输入，高电平有效，有效时825
40、1进入空闲状态，等待初始化。进入空闲状态，等待初始化。CLK：8251内部定时信号，比内部定时信号，比RxC/和和TxC/的频率都大。的频率都大。RD/、WR/：读写控制信号，低电平有效。读写控制信号，低电平有效。C/D*：控制控制/数据信号。通常连接低位地址。高电平为数据信号。通常连接低位地址。高电平为CPU对对8251写控制字或者写控制字或者读状态字。对应控制口。低电平为读状态字。对应控制口。低电平为CPU读写数据，对应数据口。所以读写数据，对应数据口。所以8251占用两占用两个端口地址。个端口地址。3)调制控制调制控制 8251A提提供供了了4个个与与MODEM相相连连的的控控制制信信号
41、号和和数数据据发发送送以及数据接收信号线。以及数据接收信号线。它们的含义与它们的含义与RS232C标准规定相同标准规定相同。DTR(DataTerminalReady)数数据据终终端端准准备备好好。是是输输出出信信号号，低低电电平平有有效效，发发送送给给调调制制器器。它它由由命命令令字字的的D1置置“1”变为有效，变为有效，用以表示用以表示825lA准备就绪准备就绪。(收收)DSR（DATASETReady）数数据据设设备备准准备备好好。是是输输入入信号，低电平有效。用以表示调制器已准备好。信号，低电平有效。用以表示调制器已准备好。CPU通过读状态寄存器的通过读状态寄存器的D7位检测这个信号。
42、位检测这个信号。(收收)RTS（RequestSend）请请求求发发送送，是是输输出出信信号号，发发送送给给调调制制器器，低低电电平平有有效效。用用于于通通知知MODEM，825lA要要求发送求发送。它由命令字的。它由命令字的D5置置“1”来使其有效。来使其有效。(发发)CTS清清除除传传送送(即即允允许许传传送送),是是输输入入信信号号，低低电电平平有有效效。是是MODEM对对8251A的的RTS信信号号的的响响应应，当当其其有有效效时时825lA方可发送数据。方可发送数据。(发发)8251MODEMCPU输入设备（收）输出设备（发）DTR8251准备就绪准备就绪DSRM准备好准备好RTS请
43、求发送请求发送CTS允许发送允许发送8251A的编程的编程(1)工作方式字工作方式字作用：对作用：对825lA工作方式进行选择，是异步方式还是工作方式进行选择，是异步方式还是同步方式同步方式,并按照其工作方式并按照其工作方式指定帧数据格式指定帧数据格式。D7D6D5D4D3D2D1D0停止位停止位奇偶校验奇偶校验字符长度字符长度波特率系数波特率系数(同步同步)(异步异步)*0=内同步内同步00=不用不用*1=外同步外同步01=1位位0*=双同步双同步10=1.5位位1*=单同步单同步11=2位位停止位长度停止位长度*0=无无01=奇奇11=偶偶00=5位位01=6位位10=7位位11=8位位(
44、异步异步)(同步同步)00=同步同步01=1-10=16-11=64-波特率系数波特率系数 例如，某异步通信中，其数据格式采用例如，某异步通信中，其数据格式采用8位数据位，位数据位，1位起始位，位起始位，2位停止位，奇校验，波特率系数是位停止位，奇校验，波特率系数是16，其，其工作方式字为工作方式字为11011110B=DEH。MOVDX，309H；8251命令口命令口MOVAL，0DEH；异步工作方式字；异步工作方式字OUTDX，AL；又如，同步通信中，若帧数据格式为又如，同步通信中，若帧数据格式为:字符长度字符长度8位，双位，双同步字符，内同步方式，奇校验，则工作字是同步字符，内同步方式，
45、奇校验，则工作字是00011100B=1CH。MOVDX，309H；8251命令日命令日MOVAL，1CH；同步工作方式字；同步工作方式字OUTDX，AL；(2)操作命令控制字操作命令控制字迫使迫使8251进行某种操作或处于某种进行某种操作或处于某种工作状态，以便发送或接受数据工作状态，以便发送或接受数据D7D6D5D4D3D2D1D0EHIRRTSERSBRK RXEDTRTXEN进入进入搜索搜索方式方式(内同内同步时步时搜索搜索同步同步字等字等)内部内部复位复位需要需要重新重新对芯对芯片初片初始化始化发送发送请求请求(发发)输出输出引脚引脚错误错误标志标志复位复位(=1复复位位)发中止发中
46、止字符字符输出连输出连续的空续的空号号接收接收允许允许数据终数据终端准备端准备好好(收收)输出引输出引脚脚发送允发送允许许 D2D0全双工：全双工：11单工、半双工：发单工、半双工：发01收收10D0允允许许发发送送TxEN（TransmitEnable），只只有有D0为为1，才才允允许许发发送送器器通通过过TxD引引脚脚向向外外设设发发送送数数据据。可可作作为为发发送送中中断屏断屏蔽位蔽位。D1数数据据终终端端准准备备就就绪绪DTR:D1=1，强强置置DTR有有效效，表表示示8251已准备好。可以接收数据了。已准备好。可以接收数据了。D1=0，置，置DTR无效。无效。D2允允许许接接收收Rx
47、E（ReceiveEnable）：D2=1，允允许许接接收收。D2=0，禁止接收。可作，禁止接收。可作接收中断屏蔽位接收中断屏蔽位。D3发发中中止止字字符符SBRK（SendBreakCharacter）：D3=1，强迫强迫TXD为为“低低”电平。电平。D3=0，正常操作。，正常操作。D4错错误误标标志志复复位位ER（ErrorReset）：D4=1，使使错错误误标标志志（PEOEFE帧校验错）复位。帧校验错）复位。D5发发送送请请求求RTS（RequestToSend）:D5=l，强强迫迫RTS为为低电平，置发送请求低电平，置发送请求RTS有效。有效。D5=0，置，置RTS无效。无效。D6内
48、内部部复复位位：D6=1，使使8251A回回到到方方式式选选择择命命令令状状态态。D6=0，不回到方式命令。，不回到方式命令。D7进进入入搜搜索索方方式式EH（EnterHuntMode）：D7=1，启启动搜索同步字符。动搜索同步字符。D7=0，不搜索同步字符，不搜索同步字符。例如，若要使例如，若要使8251A内部复位，内部复位，并且允许接收，又允许发送，则程序段为：并且允许接收，又允许发送，则程序段为：MOVDX，309H；8251A命令口命令口MOVAL,00H空操作，因写入空操作，因写入8251中的第一个控中的第一个控OUTDX，AL；制字必须是工作方式字；制字必须是工作方式字MOVAL
49、，01000000B；置；置D6=1，使内部复位，使内部复位OUTDX，ALMOVAL，0DEH；工作方式字；工作方式字OUTDX，ALMOVAL，00000101B；置；置D2=1，D0=1，允许接收和发送允许接收和发送OUTDX，AL(3)状态字状态字CPU读入状态字来分析、判断下一步工作读入状态字来分析、判断下一步工作D7D6D5D4D3D2D1D0DSR SYNDET FE OE PE TXERXRDYTXRDY数传数传机就机就绪绪同步检出同步检出格格式式错错溢溢出出错错奇奇偶偶错错发送发送器空器空接收准接收准备好备好发送准发送准备好备好加三角符号的标志位加三角符号的标志位：与引脚定义
50、相同。：与引脚定义相同。TxRDY含义不同，只要发送缓冲器一空就置位含义不同，只要发送缓冲器一空就置位1，而，而引脚还要满足引脚还要满足CTS*、TxEN有效有效3个条件时才置位。个条件时才置位。当当C/D*=1、RD*=0时读状态字时读状态字D0 位TXRDY 发送器准备好： D0 =1时表示发送缓冲器为空 。而与TxRDY引脚含义不同，引脚含义不同，D0只只要发送缓冲器一空就置位要发送缓冲器一空就置位1，而引脚还要满足，而引脚还要满足CTS*、TxEN有效有效3个条件时才置位。个条件时才置位。D3 奇偶错标志位：D3=1，表示产生奇偶错D4 溢出错标志位：D4=1，溢出错，即CPU还没有将
51、当前字符数据取走，下一个数据又来了D5 帧校验错：只对异步方式有效，D5=1表示未校验到停止位。其他的RXRDY、TXE、SYNDET/BRKDET、DSR与芯片相应引脚的含义相同与芯片相应引脚的含义相同 例如，若要查询例如，若要查询8251A接收器是否准备好，接收器是否准备好，则用下列程序段：则用下列程序段：MOVDX，309H；状态口；状态口L：INAL,DX;读状态字读状态字ANDAL,02H；查；查D1=1？（？（RXRDY=l？）？）JZL；RXRDY=0，未准备好，则等待，未准备好，则等待MOVDX,308H；数据口；数据口INAL,DX；已准备好，则读数；已准备好，则读数若要检查
52、出错信息，则用下列程序段：若要检查出错信息，则用下列程序段：MOVDX,309H；状态口；状态口INAL,DX；检查；检查D5D4D3三位三位TESTAL，38H；(00111000FE、OE、PE）JNZERROR；若其中有一位为；若其中有一位为1，则出错，则出错向向8251A命令口写入的顺序命令口写入的顺序 -芯片复位后，首先往控制口，写入方式字，方式字约定了双方通信方式、芯片复位后，首先往控制口，写入方式字，方式字约定了双方通信方式、数据格式以及传送速率数据格式以及传送速率-如果是同步工作方式，则接下来往控制端口写入如果是同步工作方式，则接下来往控制端口写入1个或个或2个同步字符个同步字
53、符-然后是往控制端口，写入操作命令控制字。然后是往控制端口，写入操作命令控制字。P267例子例子10.4下下面面以以图图所所示示的的两两台台微微机机之之间间进进行行双双机机串串行行通通信信为为例例来来说说明明825lA在实际中是如何应用的。在实际中是如何应用的。要要求求:在在甲甲乙乙两两台台微微机机之之间间进进行行串串行行通通信信。甲甲机机发发送送，乙乙机机接接收收。要要求求把把甲甲机机上上开开发发的的应应用用程程序序（其其长长度度为为2DH）传传送送到到乙乙机机中中去去。采采用用起起止止式式异异步步方方式式，字字符符长长度度为为8位位，2位位停停止止位位，波波特特率率因因子子为为64，无无校
54、校验验，波波特特率率为为4800。CPU与与8251A之之间间用用查查询询方方式式交交换换数数据据。口口地地址址分分配配是是：309H为为命令状态口，命令状态口，308H为数据口。为数据口。由由于于是是近近距距离离传传输输，可可以以不不设设MODEM，而而直直接接互互连连，同同时时是是采采用用查查询询IO方方式式，故故收收发发程程序序中中只只需需检检查查发发收收准备好的状态准备好的状态是否置位，即可收发是否置位，即可收发1个字节。个字节。如果有时间可以讲一下P267 8251的应用举例，下例自学甲甲乙乙两两台台微微机机之之间间的的硬硬件件连连接接只只需需TXD、RxD和和SG三三根根线线连连接
55、接就就能能通通信信。采采用用8251A作作为为接接口口的的主主芯芯片片再再配配置置少少量量附附加加电电路路，如如波波特特率率发发生生器器、RS232C与与TTL电电平平转转换换电电路路、地地址址译译码码电电路路等等就可构成一个串行通信接口。就可构成一个串行通信接口。软软件件编编程程:接接收收和和发发送送程程序序分分开开编编写写，每每个个程程序序段段中中包包括括8251A初初始始化化，状状态态查查询询和和输输入入输输出出几几部分。部分。图图9-13微机间串行通信接口连接微机间串行通信接口连接 发送程序（略去发送程序（略去STACK和和DATA段）段）CSEG SEGMENTASSUMECS:CS
56、EGTRAPROCFARSTART：MOVDX，309H；控制口；控制口MOVAL，00H；空操作；空操作OUTDX，AL；MOVAL，40H；内部复位；内部复位D6OUTDX，AL；NOP MOVAL，0CFH；方式字（异步，；方式字（异步，2位位;停止位，字符长度为停止位，字符长度为8位位,；无校验；无校验,波特率因子为波特率因子为64)OUTDX，AL；MOVAL，37H;命令字命令字(RTS、ER、;RxE、DTR和和TxEN均置位）均置位）OUTDX，AL；MOVCX，2DH；传送字节数；传送字节数MOVSI，300H；发送区首址；发送区首址L1：MOVDX，309H；状态口；状态口
57、INAL，DX；查状态位；查状态位D0（TxRDY）=1？ANDAL，01H；JZL1；发送未准备好，则等待；发送未准备好，则等待MOVDX，308H；数据口；数据口MOVAL，SI;发送准备好，则从发送区取发送准备好，则从发送区取;1字节发送字节发送OUTDX，AL；INCSI；修改内存地址；修改内存地址DECCX；字书数减；字书数减1JNZL1；未发送完，继续；未发送完，继续ERR：（略）（略）MOVAX，4C00H;已送完，已送完，回回DOSINT21H；TRAENDPCSEGENDSENDSTART接收程序（略去接收程序（略去STACK和和DATA段）段）SCEGSEGMENTASSU
58、MECS:RECRECPROCFARBEGIN:MOVDX，309H；控制口；控制口MOVAL，0AAH；空操作；空操作OUTDX，ALMOVAL，50H；内部复位；内部复位OUTDX，AL NOPMOVAL，0CFH；方式字；方式字OUTDX，ALMOVAL，14H；命令字（；命令字（ER、RxE置置1）OUTDX，AL；MOVCX，2DH；传送字节数；传送字节数MOVDI，400H；接收区首址；接收区首址L2：MOVDX，309H；状态口；状态口INAL，DX；查查状状态态位位D2（RxRDY）=1？TESTAL，38H；查错误；查错误JNZERR；转出错处理；转出错处理ANDAL，02H；JZL2；接收未准备好，则等待；接收未准备好，则等待MOVDX，308H；数据口；数据口INAL，DX；接收准备好，则接收；接收准备好，则接收1字节字节MOVDI，AL；并存入接收区；并存入接收区INCDI；修改内存；修改内存LOOPL2；未接收完，继续；未接收完，继续ERR：（略）（略）MOVAX，4C00H;已接收完，程序结束，退出已接收完，程序结束，退出INT21H；返回；返回DOSRECENDPCSEGENDSENDBEGIN
