微型计算机原理及其应用串并行通信接口.ppt

微型计算机原理及其应用 -串并行通信接口,第六章 串并行通信和接口技术,串行通信和串行接口 可编程串行通信接口8251A 并行通信和并行接口 可编程并行通信接口8255A,串行通信和串行接口,串行通信和串行接口 可编程串行通信接口8251A 并行通信和并行接口 可编程并行通信接口8255A,1. 并行通信和串行通信 并行通信指数据的各位同时进行传送的方式。其特点是传输速度快；但当传输距离远，位数多时导致通信线路复杂、成本高。,串行通信和串行接口,串行通信数据的各位是按规定的顺序一位一位传送的通信方式。只需一条数据线便可进行数据传送，其特点传输线简单，可利用多种介质，适用于远距离通信，成本较低；但速度较慢。,微机系统在串行通信时必须进行串行与并行的转换,串行通信和串行接口,2. 单工、半双工和全双工方式,按照数据传输时发送过程与接收过程的关系共分为以下三种方式： 全双工方式数据的接收（输入）和发送（输出）可以同时进行，但分别采用不同的传送通道（即收/发各使用1条通信线）； 半双工方式数据的接收和发送使用同一条传送通道，但数据的收/发不能同时进行； 单工方式只能在一个方向传输信息，即只收不发或只发不收。,3. 同步方式和异步方式,按照时钟对于数据传输过程的定时方式，可分为同步通信和异步通信方式 异步串行方式：发送和接收两地不用同一时钟同步的数据传输方式； 一般以若干位表示一个字符，收发以字符为独立的通信单位； 每个字符出现的时间是任意的，即前后两个字符之间的传输间隔是任意的； 为了保证异步通信的正确，必须在收发双方通信前约定字符格式、传送速率、时钟和校验方式等。,3. 同步方式和异步方式,在传输率相同的情况下，同步方式的数据传输效率更高，因为同步方式下非数据信息的比例较小！ 课本P200的图6.1为标准的异步方式的数据格式 字符格式字符的编码形式及规定 每个串行字符由以下4部分组成： 起始位（1位，低电平）：表示传输的开始； 数据位（58位）：由低往高排列，同一个系统中数据位的数目是固定的； 奇偶校验位（1位）：可采用奇校验或偶校验； 停止位（1、1.5或2位，高电平）。,说明： 无信息传输（或间隔）时，输出必须为“1”状态（标识态）； 1到0的跳变作为字符的开始起始位； 起始位后为58位的数据位，低位在前，高位在后； 数据位后为奇偶校验位，可设为奇或偶校验，也可不设； 最后有1、1.5(1.5Tb)或2位停止位，均为“1”,字符C的数据格式为：,例如：设异步通信数据格式为7位数据、1位奇校验和1位停止位，则字符A的数据格式为：,练习：设异步通信数据格式为7位数据、1位奇校验和1位停止位，则字符9的数据格式为：,数据传送速率 每秒钟传输数据的位数（波特率） 波特率因子：发送钟和接收钟频率为波特率的倍数,例：每秒钟传送120个字符，而每个字符由10位数据位组成，则传送的波特率为： fd= 10120=1200 bit/s=1200波特率 或称为1200 bps。,标准波特率：110/300/600/1200/1800/2400/4800/9600/19200,有时也用位周期（Td）来表示传输速度，表示每一位的传送时间，是波特率的倒数。,发送时钟与接收时钟,异步通信中，发送端和接收端各用一个时钟来确定发送和接收的速率，分别称为发送时钟和接收时钟。,这两个时钟的频率fc和数据传输速率fd的关系为： fc = Kfd 其中K称为波特率系数，取值可为16、32或64 注意：接收时钟和发送时钟的频率不能相差太大，否则有可能造成信息帧的格式错误。 串行接口都可检测出三种错误：奇偶校验错误、覆盖错误和信息帧格式错误。,校验方式:,发送时在传送的字符后自动在奇偶校验位置上添加1或0，使得字符1的个数（包括校验位）为偶数（偶校验）或奇数（奇校验）；,而接收时，要检查所接收的字符及其校验位是否符合规定，若不符合规定就置出错标志，供CPU查询处理。 CCITT（国际电报电话咨询委员会 ）的建议，在异步通信中使用偶校验，而在同步通信中使用奇校验。,同步串行方式 以一组字符组成一个数据块（或称信息帧），在每一个数据块前附加一个或两个同步字符或标识符； 在传送过程中发送端和接收端使用同一时钟信号进行控制使每一位数据均保持位同步。 一个信息帧可包含多个甚至上千个字符； 同步传输不允许有间隙，没有信息传输时要填上空字符。,同步传送速度高于异步传送，传送效率高；但同步传送要求发送端和接收端使用同一时钟，故硬件电路比较复杂。,串行数据接口标准 一个完整的串行通信系统除对通信规程、定时控制有规定外，在电气连接上也有接口标准。 常用的有以下串行接口标准： RS-232-C接口标准： RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数 。其特点是：1）采用负逻辑，即，逻辑“1”为-15V-5V，逻辑“0”为+5V+15V； 2）采用全双工方式。 RS422和RS485接口标准： 在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线。数据最高传输速率达到10Mbps ； RS-422 的电气性能与RS-485完全一样。主要区别是RS-422 的收与发是分开的所以可以同时收和发（全双工）；而RS-485 只有2 根信号线：发送和接收（半双工）。 RS232是全双工的，RS485是半双工的，RS422是全双工的。,1. 8251A的基本性能,通过编程，8251A可工作在同步方式，波特率064K，也可工作在异步方式，波特率019.2K；,同步方式用58位来表示字符，允许增加1位奇偶校验位，能自动检测同步字符，实现收发同步；,异步方式用58位来表示字符，1位可选的奇偶校验位，1位启动位，根据需要可设置1、1.5或2位停止位；,全双工、双缓冲的发送器和接收器；,具有奇偶、溢出和帧错误检测功能；,可编程串行通信接口8251A,接口 8251,MC1489 MC1488,TTL 输入 TTL 输出,RS232C输入 RS232C输出,注意：接口的输入和输出均为TTL电平，与RS232C标准不符，需要加电平转换电路。 MC1488和MC1489芯片通常称为线路驱动器和线路接收器。,2. 8251A的内部结构,读写控制电路接收来自CPU的控制信号和控制字，译码后向8251A各功能部件发出有关的控制信号，因此它实际上是8251A的内部控制器。,odem控制电路用以控制825lA与调制解调器之间的信息传送。,/缓冲器将8251A与系统数据总线相连，包含3个8位缓冲寄存器： 发送数据/命令缓冲器接受CPU输出的数据或命令； 接收数据缓冲器暂存接收器送来的数据； 状态缓冲器寄存8251A的各种状态信息。,接收器接收来自RxD引脚上的串行数据，并按设定的格式将其转换为并行数据，存放在I/O缓冲器的接收数据缓冲器中。 异步和同步工作过程不同。,发送器锁存CPU输出的数据，把数据由并行变串行，从TxD引脚串行发送出去。 异步和同步工作过程不同。,3. 8251A的引脚功能 数据线D7D0双向、三态，用于与CPU传送数据、命令、状态等信息；,C/D（A0）RD WR 功能 0 0 1 CPU从8251A输入数据 0 1 0 CPU向8251A输出数据 1 0 1 CPU读8251A的状态 1 1 0 CPU向8251A写控制命令,TXE发送器空信号，为1时表示串行输出信号发送完毕，在同步方式下，若CPU未及时送出字符，则8251A自动填入空字符来补充间隙；,RXRDY接收器准备好信号，为1时表示8251A从外设或调制解调器中接收到1个字符，通知CPU来取走，CPU取走后 RXRDY=0；,SYNDET同步检测信号（仅用于同步方式），为1时，表示8251A检测到同步字符。, CPU的收发联络信号 TXRDY发送准备好信号，为1时表示8251A作好发送准备，CPU可以向其发送1个字符，发送结束后， TXRDY=0；, 8251A与外设间的联络线和信号线,TXD发送器数据信号输出（串行输出）端 RXD接收器数据信号输入（串行输入）端,4. 8251A的编程,8251A使用前必须进行初始化，以确定工作方式、传送速率、字符格式以及停止位长度等； 改变8251A的工作方式时必须再次进行初始化编程；,8251A有两个控制字和一个状态字： 方式选择控制字：用于规定8251A的工作方式 ； 操作命令控制字：使8251A处于规定的工作状态，以准备接收或发送数据 状态字：寄存8251A的工作状态,方式选择控制字格式,操作命令控制字格式,状态字格式,编程方法,8251A初始化编程及数据传送流程图,5 应用举例,例 利用8251A实现两台微型计算机的远距离通信,设采用半双工查询方式，异步传送，一方定义为发送器，另一方为接收器。当发送端CPU查询到TxRDY有效时，向825lA并行输出一字节数据；接收端CPU每查询到RxRDY有效，则从8251A并行输入一个字节数据，一直进行到全部数据传送完为止。,设发送端8251A数据口地址为 TDATA，控制口状态口地址为 TCONT，发送数据块首地址为TBUFF，字节数为80,STT： MOV DX，TCONT ；将825lA定义为异步方式，8位数据，l位 MOV AL，7FH ; 停止位，偶校验，波特率系数64 OUT DX，AL MOV AL，0lH ；允许发送 OUT DX，AL MOV DI，TBUFF ；发送数据块首地址送DI MOV CX，80 ；计数器赋初值 NEXT：MOV DX，TCONT ；读取状态字 IN AL，DX AND AL，0lH ；TxRDY有效否？ JZ NEXT ；无效，继续等待 MOV DX，TDATA ；有效，向8251A输出一字节数据 MOV AL，DI OUT DX，AL INC DI ；修改指针 LOOP NEXT HLT,设接收端8251A数据口地址为RDATA，控制口状态口地址为RCONT，接收数据缓冲区首地址为RBUFF,SRR： MOV DX，RCONT ；送方式选择控制字 MOV AL，7FH OUT DX，AL MOV AL，14H ；清除错误标志，允许接收 OUT DX，AL MOV DI，RBUFF ；接收