《微机原理及接口技术》全套PPT电子课件教案-第十章 计数器和定时器电路8253(1).ppt

第十一章 串行通信及接口电路,串行传送方式,综合举例,8251a,rs-232c串行标准总线,第一节 串行通信,并行传送：数据各位同时传送，如8255a 的pa速度快，线数与位数相同。 串行传送：数据按一位一位顺序传送，传输 线少，速度慢，适合远距离传送。,发送端: load，d0d7并行数据打入,接收端: 时钟控制下数据一位一位移进来，完成串-并转换,时钟控制下数据一位一位移出去，完成并-串转换,一、通信方式,1. 异步通信async (asynchronous data communication) (1) 传送字符格式： 起始位(1位“0”)，数据位(58位)，校验位(1位)，停止位(1位、1位半或2位“1”) 构成一帧。,起始位,数据位7位,低位,高位,停止位1位,校验位,(2) 特点： 数据传送可靠性较高，每个字符都由起始位打头，停止位结束，只需在一个字符传送时间内接收和发送时钟保持同步即可。 但通信效率低。 (3) 波特率(buad rate) 单位时间内传送的位数，波特率=位数/秒 例：每秒传送120个字符，每个字符10位，即 波特率=12010=1200波特 每位传送时间td=1/1200=0.833ms,(4) 数据检测 fc=kfd k=1,16,64 称波特率系数 例：k=16 td=ktc=16tc,启动检测,确定已检测到起始位,1) 上升沿检测，第一个0发现，以后检测到8个0为起始位。,采样数据,2) 每次采样，都在数据位的中间进行，排除干扰。,2.同步通信sync (synchronous data communication) (1)数据传送格式,同步字符作为数据块的起始符号，校验字符用于校验传送错误。 (2)特点 接收器和发送器时钟要求严格同步。 通信效率较高。 波特率可达几百千波特。,二、串行通信的校验方法,串行通信适用于远距离通信，因而噪声和干扰较大，引起误码差错，为了可靠传送，利用编码技术来发现或纠正数据传输中引起的差错。 1. 奇偶校验(用于校验一个字符) 数据位后加一位奇偶校验位0/1，以保证1的个数为奇数或偶数。 奇校验：1的个数为奇数，例：数据0110100 奇校位为0 偶校验：1的个数为偶数，例：数据0110100 偶校位为1,标志位p，1的个数为偶数，p=1，否则p=0。 例：数据7位在data单元，用偶校验，则,mov al，data and al，al jpe next or al，80h next: ,偶转至next,奇最高位置1,2. 循环冗余校验crc(校验数据块) 同步方式，数据块后的校验字节为crc校验字节。 传送的串行信息码，用一固定的生成多项式去除，得出余数，将此余数附在串行信息码后，成为crc字符(两个字节) b(x) = g(x) q(x) + r(x),信息码 生成多项式 商 余数 45,第二节 eia rs-232c总线标准,eia电子工业协会rs-232c推荐标准 (electronics industries association recommended standard) 对串行接口电路中所用的插头座的规格，各引脚名称功能，信号电平作了统一的规定。 通常用于数据终端设备(dte)与数据装置设备或调制解调器之间。,一、rs-232c协定,rs-232c是一种总线标准。 1.引脚 db-25型，25芯插头座。 2.电平标准 数据线：“1” -3v-25v，通常-12v “0” +3v+25v，通常+12v 定时控制：on +3v+25v off -3v-25v 负逻辑，电平范围大，抗干扰强。,3. 数据格式 异步传送：速率5019.2k波特 4. 最大负载电容2500p，最大线长15米。,二、rs-232c信号,四组：数据，控制，定时，地线。 (1) tg: 保护地 (2) txd: 发送数据，dte发 (3) rxd: 接收数据，dte收 (4) rts: 请求发送，dte发 (5) cts: 允许发送，dce发，表明dce已准备好 (6) dsr: 数据装置准备好，表示已沟通向外发送的联系 (7) sg: 信号地,(8) dcd: 接收信号检测，dce发 (15) txc: 发送信号定时，dce为源 (17) rxc: 接收信号定时，dce为源 (20) dtr: 数据终端准备好，要求dce沟通通信线路 (21) sqd: 信号质量检测，dce发 (22) ri: 振铃指示，指示收到远方呼叫信号 (23) drs: 数据信号速率选择 (24) sst: 发送元信号定时，dte为源,第三节 8251a可编程串行通信接口,基本性能,应用举例,编程方法,方框图,一、基本性能,1. 同步异步传送。 2. 同步传送：58位数据，内同步或外同步，64k波特。 3. 异步传送：58位数据，波特率系数1，16，64，19.2k波特。 4. 全双工。 5. 出错检测。,二、8251a的方框图,1. 数据总线缓冲器 状态字缓冲寄存器 接收数据缓冲寄存器 发送数据/命令缓冲寄存器 2. 读/写控制逻辑 clk 时钟，外加，产生内部时序 fclk接收/发送器时钟频率的30倍 reset 复位,c/d 控制/数据,cs c/d rd wr 功能,0 0 0 1 读数据(接收) 0 0 1 0 写数据(发送) 0 1 0 1 读状态 0 1 1 0 写命令 1 未选中,3.接收器 串行数据由rxd送入，转换成并行送接收数据缓冲器。 (1) 异步：接收器收到起始位后，记录下数据位，校验位和停止位，把数据送接收缓冲器，rxrdy指明一个字节准备好。 (2) 同步：先搜索syn(同步字符)，接收一位，与同步字符比较一次，若不相等在接收一位，若相等，搜索结束，syndet=1，表示已达到同步，接着记录数据，送接收数据缓冲器。,rxd：接收数据线。 rxrdy：接收器准备好。 接收器已收到一个字符，并送接收数据缓冲器，rxrdy=1，可作为中断请求或查询，cpu读数据，rxrdy复位。rxrdy受rxe位控制。 syndet：同步检出 内同步: 输出线，syndet=1，表明接收器已获同步 外同步: 输入线，syndet正跳沿使8251在紧跟的 rxc时钟脉冲的下降沿开始装配字符。,rxc：接收时钟,同步：rxc=波特率,异步：rxc为波特率的1倍，16倍，64倍。,4.发送器 异步：发送器从cpu接收并行数据，加上起始位，校验位和停止位，转换成串行从txd发送出去。 同步：发送器先发送同步字符，随后发送数据。 txd：发送数据线。 txrdy：发送器准备好，当发送数据/命令缓冲器空时，txrdy=1，表明8251已准备好接收cpu送的数据或命令，可作为查询或中断。当cpu写入数据到8251，txrdy=0，受txen，cts控制。 txe：发送器空，发送器的并/串转换器为空，txe=1。同步时，来不及装入新字符txe=1，自动装入syn(同步字符)。 txc：发送时钟，同rxc。 46,5.调制解调器(modem) 用于实现与调制解调器(modem)连接。,dtr：data terminal ready 数据终端准备好。,dsr：data set ready 数据装置准备好。,rts：request to send 请求发送，请求modem,cts：clear to send 允许发送，允许8251发送,三、8251编程方法,选择同步或异步方式，波特率，字符格式。 1. 装方式选择指令,波特率系数 00: 同步 01: 异步1 10: 异步16 11: 异步64,字符长度 00: 5位 01: 6位 10: 7位 11: 8位,奇偶校验 0:无 01:奇校 11:偶校,(1)同步(d1d0=00) 0:内同步 1:外同步 0:双syn 1:单syn,(2)异步(d1d000) 00: 停止位不定 01: 1个停止位 10: 1.5个停止位 11: 2个停止位,说明： 同步方式后紧跟送同步字符syn,2.装命令指令,异步方式选择指令或同步方式送了同步字符后，按顺序送命令指令。,发送开关 1: 允许 0: 禁止,数据终端准备好1:dtr=0,接收开关 1: 允许 0: 禁止,送中止字符1:txd=0 0:正常,出错复位,请求发送 1:rts=0,1:内部复位返回送方式指令,外部搜索1:搜索syn,8251初始化流程图47,3.状态寄存器,读8251状态，c/d=1。 返回,发送 准备好,接收 准备好,发送开关,奇偶错,溢出错,帧出错,同步检出,数据装置准备好,四、8251a应用举例 两台微机之间进行双机串行通信，a机发送，b机接收，采用异步方式，字符长度为8位，2个停止位，波特率因子为64，无校验，波特率为4800。cpu与8251之间采用查询方式。端口地址为308h309h。,1. 硬件设计,三线连接 电平转换,波特率发生器 时钟=644800 =307200,1.方式控制字 异步64，数据8位，无校验，停止位2位。 11001111 cfh 2. 命令指令 允许发送，请求发送，出错复位。 00110111 37h 允许接收，出错复位。 00010100 14h,3.发送程序 start：mov dx，309h mov al，00h out dx，al mov al，40h out dx，al nop mov al，0cfh out dx，al mov al，37h out dx，al mov cx，2dh mov si，300h,309h控制口,内部复位命令,方式选择指令,命令指令,字节数，发送区首地址,l1： mov dx，309h in al，dx test al，38h jnz err and al，01h jz l1 mov dx，308h mov al，si out dx，al inc si loop l1,输入状态,有错转err,发送未准备好等待,发送一个数据,4. 接收程序 begin：mov dx，309h mov al，0aah out dx，al mov al，50h out dx，al nop mov al，0cfh out dx，al mov al，14h out dx，al mov cx，2dh mov di，400h,309h控制口,内部复位命令,方式选择指令,命令指令,字节数，接收区首地址,l2： mov dx，309h in al，dx test al，38h jnz err and al，02h jz l2 mov dx，308h in al，dx mov di，al inc di loop l2,输入状态,有错转err,未准备好接收等待,接收一个数据,第四节 接口综合举例,一、8251和8253 8251工作于异步x16，波特率9600，数据8 位，偶校验，停止位1位，txc，rxc用8253计数器1产生，clk1=1.8432mhz。,(2) txc rxc频率=169600=153.6khz 8253计数器1初值=1.8432m/153.6k=12,(1) 地址译码 a7a6a5 8253 0 1 0 40h43h 8251 1 0 0 80h81h,153.6khz,(3) 8253计数器1工作于方式3(方波发生器) 0 1 0 1 0 1 1 1 57h 计数器1 只写低8位 方式3 bcd,初值=12,初值=12 方式字:57h,(4) 8251异步x16，数据8 位， 偶校验，停止位1位。 0 1 1 1 1 1 1 0 7eh 停止位 偶校验 数据8位 异步x16,(5) 8251命令指令 0 0 1 1 0 0 0 1 31h rts er txen,方式选择7eh,方式选择7eh命令指令31h,初始化程序 mov al，57h out 43h，al mov al，12 out 41h，al mov al，7eh out 81h，al mov al，31h out 81h，al 48,8253方式字和初值,8251方式选择和命令指令,二、8255和8259 8255 b口工作于方式1选通输入，pc2为stbb，pc0为intrb，a口工作于方式0简单输出口。,8255的intrb接8259的ir7，每当stbb发出选通，数据输入8255 b口，产生中断请求信号intrb，由8259向cpu发出中断请求。,(2) 8255 b口选通输入，a口简单输出 1 0 0 0 0 1 1 0 86h pa方式0 pa出 pb 入,(1) 地址译码 a7a6a5 8255 0 1 1 60h63h 8259 0 0 1 20h21h,方式字:86h,(3) 8255 b口允许中断，pc2=1，05h,方式字:86h pc2，05h,(4) 8259 icw1 0 0 0 1 0 0 1 1 13h 边沿 单片 要icw4 icw2 0 0 0 0 1 0 0 0 08h,icw1 13h icw2 08h,icw4 0 0 0 0 1 1 0 1 0dh 嵌套 缓冲 主 结束 86/88 ocw