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第八章串行通信及接口电路 串行通信的基本概念可编程串行通信接口芯片8251A串行接口标准RS 232C作业 第一节串行通信的基本概念 串行通信 将数据分解成二进制位用一条信号线 一位一位顺序传送的方式 串行通信的优势 用于通信的线路少 因而在远距离通信时可以极大地降低成本 串行通信适合于远距离数据传送 也常用于速度要求不高的近距离数据传送 PC系列机上有两个串行异步通信接口 键盘 鼠标与主机间采用串行数据传送 一 串行通信的数据传送 数据传送方式 一 串行通信的数据传送 信号的调制和解调 二 串行通信协议 异步通信协议 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 收发双方必须遵守共同的通信协议 通信规程 才能解决传送速率 信息格式 位同步 字符同步 数据校验等问题 串行异步通信以字符为单位进行传输 其通信协议是起止式异步通信协议 起止式异步通信协议 起始位 每个字符开始传送的标志 起始位采用逻辑0电平 数据位 数据位紧跟着起始位传送 由5 8个二进制位组成 低位先传送 校验位 用于校验是否传送正确 可选择奇检验 偶校验或不传送校验位 停止位 表示该字符传送结束 停止位采用逻辑1电平 可选择1 1 5或2位 空闲位 传送字符之间的逻辑1电平 表示没有进行传送 二 串行通信协议 同步通信协议 图8 5面向字符型同步通信数据格式a 单同步b 双同步c 外同步 图8 6面向比特型的数据格式 三 串行通信的传输速率 数据传输速率也称比特率 BitRate 每秒传输的二进制位数bps当进行二进制数码传输 且每位时间长度相等时 比特率还等于波特率 BaudRate 过去 串行异步通信的数据传输速率限制在50bps到9600bps之间 现在 可以达到115200bps或更高 第二节可编程串行通信接口芯片8251A 8251A的内部结构8251A芯片的引脚8251A的编程 一 8251A的内部结构 二 8251A芯片的引脚 8251A与CPU及外设的接口图 主要引脚 C D Command Data 控制 数据端口选择信号 用来区分当前读写的是数据还是控制信息或状态信息 主要引脚 RxRDY ReceiverReady 接收器准备好信号 用来表示当前8251A已经从外部设备或调制解调器接收到一个字符 正等待CPU取走 在中断方式时 RxRDY可用来作为中断请求信号 在查询方式时 RxRDY可用来作为联络信号 主要引脚 TxRDY TransmitterReady 发送器准备好信号用来告诉CPU 8251A已经准备好发送一个字符 实际使用时 可采用中断方式联系 也可采用查询方式联系 主要引脚 SYNDET BRKDET SYNchronousDETect BReaKDETect 同步检测 断点检测 输出 输入 高电平有效 只用于同步方式 主要引脚 TxE TransmitterEmpty 发送器空信号用来表示8251A发送器中并行到串行转换器空 它实际上表示了一个发送动作的完成 主要引脚 DTR DataTerminalReady 数据终端准备好信号 由8251A送往外设的 CPU通过命令可以使DTR变为低电平即有效电平 从而通知外部设备 CPU当前已经准备就绪 DSR DataSetReady 数据设备准备好信号 是外设送往8251A的 它用来表示当前外设已经准备好 主要引脚 RTS RequestToSend 请求发送信号 是8251A送往外设的 CPU可以通过编程命令使其变为有效电平 以表示CPU已经准备好发送 CTS ClearToSend 清除请求发送信号 是对RTS的响应信号 它是由外设送往8251A的 当为低电平时 8251A才能执行发送操作 主要引脚 RxC ReceiverClock 接收时钟 输入 RxD 接收器数据信号 字符在这条线上串行地被接收 在接收器中转换为并行的数据 TxC TransmitterClock 发送时钟 输入TxD 发送器数据信号 由CPU送来的并行字符在这条线上被串行地发送 三 8251A的编程 在用8251A传送数据之前必须对它进行初始化编程 确定它的具体工作方式 工作方式控制字命令控制字状态字初始化编程 例子 8251A工作于异步方式 波特率系数为64 字符总长度为11位 7位数据位 2位停止位 偶校验 操作命令使接收允许 错误位复位 设8251A端口地址为FEH 其初始化程序为 工作方式控制字 命令控制字 MOVAL 11111011B 送方式选择控制字OUT0FEH ALMOVAL 00010101B 送命令控制字OUT0FEH AL 第三节串行接口标准RS 232C 美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口 1962年公布 1969年修订现已成为数据终端设备DTE 例如计算机 与数据通信设备DCE 例如调制解调器 的标准接口 可实现远距离通信 也可近距离连接两台微机 一 RS 232C标准 232C接口采用EIA电平高电平为 5V 15V低电平为 5V 15V实际常用 12V或 15VRS 232C采用负电平逻辑 标准TTL电平高电平 2 4V 5V低电平 0V 0 4V 相互转换 TTL和RS 232C之间的电平转换电路 RS 232C的引脚 232C接口标准使用一个25针连接器 绝大多数设备只使用其中9个信号 所以就有了9针连接器 9针串口引脚定义 二 RS 232C的连接方式 微机利用232C接口连接调制解调器 用于实现通过电话线路的远距离通信 微机利用232C接口直接连接进行短距离通信 这种连接不使用调制解调器 所以被称为零调制解调器 NullModem 连接 连接调制解调器 不使用联络信号的3线相连方式 为了交换信息 TxD和RxD应当交叉连接 例子 作业 P 751 7请大家认真复习 8251A与CPU及外设的接口图 工作方式控制字 命令控制字 D0为1允许8251A开始发送操作 引脚TXRDY才可能有效 为1 Dl为1强制引脚有效 通知调制解调器8251A已准备好 D2为1允许8251A开始接收数据 引脚RxRDY才可能有效 为1 D3为1强制引脚TxD发送低电平 以此作为断点字符 D4为1则对状态字中的所有操作出错标志 FE OE PE 复位 D5为1强制引脚有效 向调制解调器提出发送请求 D6为1强制8251A内部复位 使它回到准备接收方式控制字的状态 D7只用于同步方式 该位为1 表示开始搜索同步字符 将输入的信息和同步字符作比较 若相同则使SYNDET引脚有效 开始对数据的接收操作 状态字 D0为1反映当前发送缓冲器已空 它仅表示8251A此时的一种工作状态 而引脚TxRDY只有当数据缓冲器空 引脚为低电平且TxEN为1同时成立时 才置位 在数据发送过程中 TxRDY状态和TxRDY引脚信号总是相同的 这就可以由TxRDY状态供CPU查询 Dl为接收准备好标志 其状态与RxRDY引脚相同 D2为发送器空 其状态与TxE引脚相同 D3为奇偶校验错 当检测出校验错误时 该位置1 它不禁止8251A操作 可以由命令控制字中的ER位复位 D4为超越错 当该位为1时 表示接收器准备好一个字符 但CPU未及时读取前一个字符 因此造成字符丢失 它不禁止8251A操作 只是丢失字符而已 可以由命令控制字中的ER位复位 D5为帧格式错 仅对异步通信时有用 当该位为1 表示接收器不能检测到有效的停止位 它不禁止8251A操作 可以由命令控制字中的ER位复位 D6为同步检测标志 与引脚SYNDET BRKDET状态相同 D7为数据装置准备好标志 其状态与引脚状态相反 初始化编程 例子 在数据传送过程中 数据由串行变为并行 或并行变为串行 这种转换是通过接口电路中的实现的 A 数据寄存器B 移位寄存器C 锁存器D 地址寄存器 答案 B 例子 如果选择波特率因子为16 在接收时 采用波特率的16倍频率作为接收时钟 其目的是 A 提高采样精度B 取样信号的峰值C 提高接收速度D 识别正确的起始位 答案 D 例子 在数据传输率相同的情况下 同步通信的字符传送速度要高于异步通信的字符传送速度 其原因是 A 发生错误的概率低B 字符成组传送 字符间无间隔C 附加的多余信息少D 采用了检错率强的检验方法 答案 C 例子 异步通信传输时 其主要特点是 A 通信双方不必同步B 每个字符的发送是独立的C 字符间的间隔时间应相同D 字符发送速率由波特率确定 答案 B 例子 在串行通信中 使用波特率来表示数据的传输速率 它是指 A 每秒传送的字符数B 每秒传送的字节数C 每秒传送的位数D 每分钟传送的字符数 答案 C 例子 两台计算机之间用串行口实现异步通讯 其波特率为2400 约定用1位起始位 7位数据位 1位校验位和1位停止位 其有效最大数据传送率为 A 2400位 秒B 240位 秒C 1680位 秒D 1920位 秒 答案 C 例子 有关RS 232C技术 下列说法中错误的是 A 可用于连接两台PC机 进行数据传输 B 于DTE与DCE之间的接口标准 C 为并行式传送 D 属于EIA标准 答案 C 例子 RS 232C接口的信号电平范围为 A 0 5VB 5V 5VC 0 10VD 15V 15V 答案 D 例子 RS 232C标准中 规定逻辑 信号