第六章 串行通信接口

1、第六章第六章 串行通信接口串行通信接口串行通信的基本概念串行通信的基本概念串行通信接口标准串行通信接口标准INTEL 8251的功能及应用编程的功能及应用编程微型计算机串行通信程序的编制微型计算机串行通信程序的编制n计算机的计算机的CPU与其外部设备之间常常要进行信息的与其外部设备之间常常要进行信息的交换，交换， 一台计算机与其他的计算机之间有时也要交一台计算机与其他的计算机之间有时也要交换信息。所有这些信息交换均可称为换信息。所有这些信息交换均可称为“通信通信”。通信的基本方式可分为并行通信和串行通信两种。通信的基本方式可分为并行通信和串行通信两种。n并行通信是指数据的各位同时进行传送的通信

2、方式。并行通信是指数据的各位同时进行传送的通信方式。n串行通信是指数据是一位一位地按顺序传送的通信串行通信是指数据是一位一位地按顺序传送的通信方式。方式。6、1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念6、1、1串行通信的分类串行通信的分类n按照串行数据的同步方式，串行通信可分为异步传按照串行数据的同步方式，串行通信可分为异步传送和同步传送两类。送和同步传送两类。n同步通信是靠识别同步字符来实现数据的发送和接同步通信是靠识别同步字符来实现数据的发送和接收的，而异步通信是一种利用字符的再同步技术的收的，而异步通信是一种利用字符的再同步技术的通信方式。通信方式。 11 异步传送方式异步传送方式n 异步

3、传送的特点是数据在线路上的传送是不连续。异步传送的特点是数据在线路上的传送是不连续。 数据以一个字数据以一个字(或称字符或称字符)为单位来传送。异步传为单位来传送。异步传送时，各个字符间可以是连续传送的也可以是间送时，各个字符间可以是连续传送的也可以是间断传送的，这完全由发送方根据需要来决定。断传送的，这完全由发送方根据需要来决定。 异步传送时，同步时钟脉冲并不发送到接收方，即异步传送时，同步时钟脉冲并不发送到接收方，即双方各用自己的时钟源来控制发送和接收。双方各用自己的时钟源来控制发送和接收。n字符的发送是随机进行的，因此，对于接收方来说字符的发送是随机进行的，因此，对于接收方来说就有一个判

4、别何时有字符达到，何时是新的一就有一个判别何时有字符达到，何时是新的一 个个字符开始的问题。因此，在异步通信时，对字符必字符开始的问题。因此，在异步通信时，对字符必须规定一定的格式。须规定一定的格式。起止式异步通信数据格式起止式异步通信数据格式 每个字符总是以起始位开始（每个字符总是以起始位开始（“0”0”），以停止位），以停止位（“1”1”）结束。）结束。11000010111000空空 闲闲 位位起始位起始位数据位数据位0低低高高校验位校验位停停 止止 位位字符之间没有时间间隔要求字符之间没有时间间隔要求 字符后一位校验位（可没有）字符后一位校验位（可没有）2.2.特点：是一个字符一个字符

5、传输特点：是一个字符一个字符传输n异步传输方式中的每个字符由异步传输方式中的每个字符由4个部分组成：起始个部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。一个字符由起位、数据位、奇偶校验位和停止位。一个字符由起始位开始，停止位结束。始位开始，停止位结束。n起始位：起始位：1位，低电平；位，低电平；n数据位：数据位：58位，低位在前，高位在后；位，低位在前，高位在后；n校验位：校验位：1位，对数据进行校验，奇校验和偶校位，对数据进行校验，奇校验和偶校验；验；n停止位：停止位：12位，高电平。位，高电平。 n停止位后不定长度的高电平部分称为空闲位，多少停止位后不定长度的高电平部分称为空闲位，多少不限

6、。停止位和空闲位都规定为高电平（逻辑不限。停止位和空闲位都规定为高电平（逻辑1），），这样就能保证起始位开始处一定有一个下降沿，指这样就能保证起始位开始处一定有一个下降沿，指出一个字符的开始。出一个字符的开始。异步通信的时钟定时方法异步通信的时钟定时方法数据数据（62H）000011停止位停止位异步传输先发送低位异步传输先发送低位(LSB)发送方发送方利用发送时钟来决定发送每个位的时刻利用发送时钟来决定发送每个位的时刻接收方接收方检测起始位的下降沿，并用它来同步接收时检测起始位的下降沿，并用它来同步接收时钟，然后利用接收时钟从每一位的中间接收该位钟，然后利用接收时钟从每一位的中间接收该位1起始

7、位起始位LSBMSB0奇偶奇偶校验位校验位00/11 1接收接收/发送发送时钟时钟波特率波特率n波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数，其波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数，其单位是单位是bps（位（位/秒），简称波特。波特率是衡量秒），简称波特。波特率是衡量串行通信数据速度快慢的一个技术指标。有时也用串行通信数据速度快慢的一个技术指标。有时也用“位周期位周期”来表示传输速率，位周期是波特率的倒来表示传输速率，位周期是波特率的倒数。数。n最常用的标准波特率是最常用的标准波特率是110、300、600、1200、2400、4800、9600和和19200bps。n并行通信中，传输速率是以

8、每秒传送多少字节来表并行通信中，传输速率是以每秒传送多少字节来表示。示。n串行通信中，传输速率是以波特率来表示串行通信中，传输速率是以波特率来表示 假如每传送一个假如每传送一个8位字符，共有位字符，共有12位格式（其中有位格式（其中有1个起始位，个起始位，8个数据位，个数据位，1个校验位，个校验位，2个停止位），个停止位），如果波特率是如果波特率是1200bps。则每秒钟传送的字符数是则每秒钟传送的字符数是1200/12=100个。个。波特率和时钟频率波特率和时钟频率n在串行通信时，接口电路的发送端需要用一个在串行通信时，接口电路的发送端需要用一个时钟来决定每一位对应的时间长度，同样接收时钟来

9、决定每一位对应的时间长度，同样接收端也需要由一个时钟确定每一位数据所对应的端也需要由一个时钟确定每一位数据所对应的时间长度。为了实现这一目的，通常串行接口时间长度。为了实现这一目的，通常串行接口电路各有一个独立的时钟信号，发送器时钟和电路各有一个独立的时钟信号，发送器时钟和接收器时钟。接收器时钟。n收收/发时钟频率与波特率之间的关系：发时钟频率与波特率之间的关系： 收收/发时钟频率发时钟频率=波特率波特率波特因子波特因子 一般一般n取取1, 16, 32和和64等。对于异步通信，常等。对于异步通信，常采用采用n=16；对于同步通信，则必须取；对于同步通信，则必须取n =1。 例1 某一串行接口

10、电路的发送器时钟频率为19200Hz，波特率因子的值为16，则发送波特率Fd = Ftxc/Kt = 19200/16 = 1200（bps）例例2 要完成从要完成从A站到站到B站的串行数据通信，站的串行数据通信，A站的发送器站的发送器时钟频率时钟频率Ftxc为为38400Hz，波特率因子为，波特率因子为16；B站的接站的接收器电路规定波特率因子为收器电路规定波特率因子为64，则，则B站的接收器时钟频站的接收器时钟频率应为多少？率应为多少？根据根据A点的发送器电路规定，数据传输的波特率：点的发送器电路规定，数据传输的波特率：Fd = Ftxc/Kt = 38400/16 = 2400 （bps

11、）收发双方应该使用相同的波特率，接收器时钟频率应为：收发双方应该使用相同的波特率，接收器时钟频率应为：Frxc = Fd Kr = 240064 = 153600 （Hz）异步通信中，收发双方的约定异步通信中，收发双方的约定在异步通信中。收发双方必须事先约定两件事：在异步通信中。收发双方必须事先约定两件事：n一是规定一是规定字符格式字符格式即规定字符各部分所占的位数，是否采用奇偶校验，以即规定字符各部分所占的位数，是否采用奇偶校验，以及校验的方式及校验的方式(偶校验还是奇校验偶校验还是奇校验)。n二是二是规定所采用的波特率以及时钟频率和波特率间的规定所采用的波特率以及时钟频率和波特率间的比例关

12、系。比例关系。 异步传送由于不传送同步时钟脉冲，所以设备比较异步传送由于不传送同步时钟脉冲，所以设备比较简单，实现起来方便。它还可根据需要连续地或有间简单，实现起来方便。它还可根据需要连续地或有间隙地传送数据，对各字符间的间隙长度没有限制。隙地传送数据，对各字符间的间隙长度没有限制。 缺点：是在数据字符串中要加上起同步作用的起始位缺点：是在数据字符串中要加上起同步作用的起始位和停让位，降低了有效数据位的传送速率，仅适合于和停让位，降低了有效数据位的传送速率，仅适合于低速通信的场合。低速通信的场合。12同步传送方式同步传送方式n同步传送是以许多字符或许多比特组织成的数据块同步传送是以许多字符或许

13、多比特组织成的数据块为传输单位，它是一种连续传送数据的方式。为传输单位，它是一种连续传送数据的方式。n在通信开始以后，发送端连续发送字符，接收端也在通信开始以后，发送端连续发送字符，接收端也连续接收字符，直到一个数据块传送结束。同步传连续接收字符，直到一个数据块传送结束。同步传送时，字符与字符之间没有间隙，也不用起始位和送时，字符与字符之间没有间隙，也不用起始位和停止位，仅在数据块开始时用同步字符停止位，仅在数据块开始时用同步字符SYNC来指示。来指示。2. 同步通信同步通信n以一个数据块（帧）为传输单位，每个数据块附加以一个数据块（帧）为传输单位，每个数据块附加1个或个或2个同步字符，最后以

14、校验字符结束个同步字符，最后以校验字符结束n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n串行同步通信主要应用在网络当中串行同步通信主要应用在网络当中n最常使用高级数据链路控制协议最常使用高级数据链路控制协议HDLC同步字符同步字符数据数据数据数据数据数据校验字符校验字符n同步通信可以分为单同步字符方式和双同步字符方式。同步通信可以分为单同步字符方式和双同步字符方式。n同步字符可以由用户约定，当然也可以采用用同步字符可以由用户约定，当然也可以采用用ASCII码码中规定的中规定的SYN代码，即代码，即16H。n按同步方式通信时，

15、在发送时要插入同步字符，接收方按同步方式通信时，在发送时要插入同步字符，接收方检测到同步字符时，即准备开始接收，因此，在硬件设检测到同步字符时，即准备开始接收，因此，在硬件设备上需要有插入同步字符和相应的检测手段，设备较复备上需要有插入同步字符和相应的检测手段，设备较复杂。杂。n在同步传送时，无论接收或发送，都要求统一时钟即在同步传送时，无论接收或发送，都要求统一时钟即时钟频率和波特率一致。为了保证接收正确无误，发送时钟频率和波特率一致。为了保证接收正确无误，发送方除了传送数据外，还要把时钟信号同时传送出去。方除了传送数据外，还要把时钟信号同时传送出去。n同步传送的优点是传送速率较高，可达同步

16、传送的优点是传送速率较高，可达56K波特或更高。波特或更高。6、1、2 串行通信的制式串行通信的制式按照数据流的方式可分为单工、半双工和全双工三种按照数据流的方式可分为单工、半双工和全双工三种基本传送方式基本传送方式 1、单工传送方式、单工传送方式在接收器和发送器之间只有一条传在接收器和发送器之间只有一条传输线，只能进行单一方向的传输输线，只能进行单一方向的传输 发发送送器器接接收收器器数据流数据流2、半双工传送方式、半双工传送方式当使用同一根传输线既作输入当使用同一根传输线既作输入又作输出时，虽然数据可以在又作输出时，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方两个方向上传送，但通信双方不能同时

17、进行收发数据不能同时进行收发数据发发送送器器接接收收器器数据流数据流3、全双工传送方式、全双工传送方式当数据的接收和发送分流，分别由两根不同的传输当数据的接收和发送分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一刻时行发送和接收线传送时，通信双方都能在同一刻时行发送和接收数据数据 发发送送器器接接收收器器数据流数据流示例示例6、1、3 串行通信的调制解调串行通信的调制解调n调制（调制（Modulating）n把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号n解调（解调（Demodulating）n将电话线路的模拟信号转换为数字信号将电话线路的模拟信号转换为数字

18、信号n调制解调器调制解调器MODEMn具有调制和解调功能的器件合制在一个装置具有调制和解调功能的器件合制在一个装置示例示例数据源和目的地数据源和目的地使数据符合线路要求使数据符合线路要求 6、1、4 串行口的基本功能和硬件支持串行口的基本功能和硬件支持1、异步串行通信接口也称为通用异步接受器/发送器UART。硬件由3部分组成：接收部分、发送部分和控制部分2）错误校验）错误校验n奇偶校验是最常用的一种校验数据传送错误的方法。奇偶校验是最常用的一种校验数据传送错误的方法。nUART常设置常设置3种出错标志：种出错标志：n奇偶校验错：接收方式在进行奇偶校验时发现的错误，即奇偶校验错：接收方式在进行奇

19、偶校验时发现的错误，即“1”的个数不符合规定，则为奇偶校验错；的个数不符合规定，则为奇偶校验错；n帧格式错：接收方在收到字符时发现字符格式不符合规定，帧格式错：接收方在收到字符时发现字符格式不符合规定，如缺少停止位，则说明帧格式出错。如缺少停止位，则说明帧格式出错。n溢出错：接收方在接收数据时，要将串行数据转换为并行溢出错：接收方在接收数据时，要将串行数据转换为并行数据供数据供CPU读取。若接收方已经接收了第二个字符，但读取。若接收方已经接收了第二个字符，但CPU还没有将前一个字符取走，于是出现数据丢失，这就是溢出还没有将前一个字符取走，于是出现数据丢失，这就是溢出错。错。2 同步串行接口同步

20、串行接口组成组成n FIFO(先入先出缓冲器)：它是由多个寄存器组成的，因此发送时，cPu一次可以将几个字符预先装入。接收时，允许cPu次连续取出几个字符。n输出移位寄存器：它从发送FIFO取得并行数据，以发送时钟的速率串行发送数据信息。n输入移位寄存器：它从串行输入线上以时钟分离器提取出来的时钟速率接收串行数据流，每接收完个字符数据将其送往接收FIFO。nCRC发生器：它从发送数据流信息中获得CRC校验码。nCRC校验器：它从接收数据流信息中提取cRc校验码，并与接收到的校验码相比较。n总线缓冲器：它是CPU与 FIFO(发送和接收)交换数据的双向缓冲器，用来传送cPu对端口的控制信息和端口

21、返回给cPu的状态信息。n时钟分离器和锁相环：用来从串行输入数据中提取时钟信号以保证接收时钟与发送时钟的同频同相。6、2 串行通信接口标准串行通信接口标准n6.2.1 RS-232C接口标准接口标准n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n1962年公布，年公布，1969年修订年修订n1987年年1月正式改名为月正式改名为EIA-232Dn设计目的是用于连接调制解调器设计目的是用于连接调制解调器n现已成为数据终端设备现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数据（例如计算机）与数据通信设备通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口（例如调制解调器）的

22、标准接口n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n属于网络层次结构中的最低层：物理层属于网络层次结构中的最低层：物理层1、RS-232C的电气特性的电气特性n232C接口采用接口采用EIA电平电平n高电平为高电平为3V15Vn低电平为低电平为3V15Vn实际常用实际常用12V或或15Vn标准标准TTL电平电平n高电平：高电平：2.4V5Vn低电平：低电平：0V0.4V相互转换相互转换1.1.机械特性机械特性 （1 1）连接器（）连接器（ConnectorConnector）常用二种：常用二种： DB-25DB-25型，型，2525脚，只用脚，只用9 9

23、个信号（个信号（2 2个数据线，个数据线，6 6个控制线，个控制线，1 1个地址），个地址），如图所示。如图所示。 1 12 23 34 4DB-25DB-25型连接器型连接器5 56 67 78 89 91111131325252222202018181414DCDDCDGNDGNDDSRDSRCTSCTSRTSRTSR RX XD DT TX XD D DB-9DB-9型型 9 9针，针，9 9针全用，如下图。针全用，如下图。1 12 23 34 45 56 67 78 89 9DSRDSRRTSRTSCTSCTSRIRIDCDDCDR RX XD DT TX XD DDTRDTRGNDG

24、NDDB-9DB-9型连接器型连接器2、主要引脚的功能、主要引脚的功能nTxD 2TxD 2：发送数据：发送数据n串行数据的发送端串行数据的发送端nRxD 3RxD 3：接收数据：接收数据n串行数据的接收端串行数据的接收端nRTS 4RTS 4：请求发送：请求发送n当数据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RTSRTS信信号，用于通知数据通信设备准备接收数据号，用于通知数据通信设备准备接收数据nCTS 5CTS 5：清除发送（允许发送）：清除发送（允许发送）n当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数据当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传

25、送数据时，发出时，发出CTSCTS有效信号来响应有效信号来响应RTSRTS信号信号nRTSRTS和和CTSCTS是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据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发送的联络信号3 3、RS-232CRS-232C标准信号线说明标准信号线说明“发送发送”和和“接收接收”都是站在都是站在DTEDTE立场上立场上nDSR 6:DSR 6:数传机就绪数传机就绪n表明表明ModemModem处于可使用的状态处于可使用的状态nSG 7SG 7：信号地：信号地n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nDCD 8DCD 8：数据载体

26、检出：数据载体检出n当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号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时，该引脚向数据终端设备提供有效信号nDTR 20DTR 20：数据终端就绪：数据终端就绪n数据终端可使用。数据终端可使用。nRI 22RI 22：振铃指示：振铃指示n当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效4、 RS-232C总线接口的常用接法总线接口的常用接法n微机利用微机利用232C232C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

27、。这种连接不使用调制解调器，所以被称为零这种连接不使用调制解调器，所以被称为零调制解调器（调制解调器（Null ModemNull Modem）连接）连接n微机利用微机利用232C232C接口接口连接调制解调器连接调制解调器，用于实，用于实现通过电话线路的远距离通信现通过电话线路的远距离通信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A ATxDRxDGND微机微机B B为了交换信息，为了交换信息，TxD和和RxD应当交叉连接应当交叉连接程序中不必使程序中不必使RTS和和DTR有效有效也不应检测也不应检测CTS和和DSR是否有效是否有效 RxDTxD1）近距离通信的连接）

28、近距离通信的连接电话线电话线MODEM微机微机2345678202223456782022MODEM23456782022数传机就绪数传机就绪DSRDSR数据终端就绪数据终端就绪DTRDTR发送数据发送数据TxDTxD接收数据接收数据RxDRxD请求发送请求发送RTSRTS允许发送允许发送CTSCTS信号地信号地GNDGND载波检测载波检测DCDDCD振铃指示振铃指示RIRI微机微机23456782022连接调制解调器连接调制解调器2）具有）具有MODEM设备的远距离通信设备的远距离通信1.1.特点：特点： （1）采用平衡发送器和差动接收器，由于是双采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，

29、大大提高了抗共模干扰的能力。线传输，大大提高了抗共模干扰的能力。 因为是两条传输线的电位差决定逻辑电平因为是两条传输线的电位差决定逻辑电平 AAAA -BB -BB 200mV 200mV，表示，表示“1” 1” AA AA -BB -BB 200mV 200mV，表示，表示“0” 0” （2 2）传输速率）传输速率 10Mbps10Mbps（15m15m时）时） 90Kbps90Kbps（1200m1200m时）时）6.2.2、RS-422接口标准接口标准2.连接连接MC3487MC3486BTTLRS-422A电平电平平衡发送器平衡发送器差动接收器差动接收器B AA 6.2.3 RS-48

30、5接口标准接口标准特点：特点： （1）兼容）兼容RS-422A，扩展，扩展RS-422A的功能；的功能； （2）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱动多个接收器，多达动多个接收器，多达32个收个收/发器；发器； （3）抗干扰能力强，传送距离远，传输速率高。）抗干扰能力强，传送距离远，传输速率高。 数传率：数传率：100Kbps 1.2Km 不用不用MODEM 9.6Kbps 15Km 10Mbps p)接收缓冲器接收缓冲器接收控制接收控制发送器发送器(p-s)发送缓冲器发送缓冲器发送控制发送控制TxDTxRDYTxETxCTxRDYSYNDET

31、RxCRxD调制控制调制控制读读/写控制写控制CLKRESETC/DWRRDCSDTRDSRRTSCTS发送数据发送数据/命令命令缓冲器缓冲器接 收 数 据接 收 数 据缓冲器缓冲器状态缓冲状态缓冲器器接收器接收器的功能是接收RxD引脚上送来的串行数据，并按规定的格式把它转换成为并行数据，存放在数据总线缓冲器中。发送器发送器接收CPU送来的并行数据，经加工处理后由TxD引脚发出。 数据总线缓冲器数据总线缓冲器是三态双向8位缓冲器，它使8251A与系统数据总线连接起来。它含有数据缓冲器和命令缓冲器。CPU可以对它读/写数据，也可以写入命令字。另外，执行命令所产生的各种信息也是从数据总线缓冲器读出

32、。调制控制部件产生或接收与MODEM的联络信号，实现对MODEM的控制。读/写控制部件读/写控制逻辑对CPU输出的控制信号进行译码以实现读/写功能。6、3、2 8251A的外部引脚的外部引脚8251A的接口信号可分为4组：与CPU的接口信号、状态信号线、时钟信号线和与外设（或调制解调器）接口的信号线。 RxRDYRDC/DCSWRTxCD7D6D5D4GNDRxD14131211109876543212715161718192021222324252628D3D2D1CLKD0VCCRxCDTRRESETRTSDSRTxETxDCTSSYDENT/BDTxRDYn与与CPU接口信号接口信号nD

33、7D0 CSC/： 控制控制/数据信号。为高电平，数据信号。为高电平，CPU对芯片写对芯片写入控制字或读出状态字；为低电平，对芯片读写的是入控制字或读出状态字；为低电平，对芯片读写的是数据。数据。 nWR RD nRESET 表 6-4 8251A 读/写操作C/D功 能实验板0001CPU从8251A读数据308H0101CPU从8251A读状态309H0010CPU写数据到8251A 308H0110CPU写命令到8251A309H1总线浮空（无操作）CSRDWR状态信号nTxRDY（Transmitter Ready）：发送器准备好，高电平有效。如果该信号有效，就表示发送缓冲器已空，通知

34、CPU可以向芯片送入新的数据。nTxE（Transmitter Empty）：发送缓冲器空，高电平有效。不管发送时是处于等待状态还是发送状态，只要发送缓冲器中没有再要发送的字符，这个信号就为高电平。当从CPU送入一个数据时，该信号被复位。nRxRDY（Receiver Ready）：接收器准备好，高电平有效。如果RxRDY为高，表示接收缓冲器中已经有组装好了的一个数据字符，通知CPU读取数据。nSYNDET（Synchronous Detection）/BD（Break Detection）：同步检测信号，双功能引脚。时钟信号时钟信号nTxC（Transmitter Clock）：发送器时钟，

35、由外部提）：发送器时钟，由外部提供，用来控制供，用来控制8251A的发送数据的速率。在异步方式下，的发送数据的速率。在异步方式下，TxC的频率可以是波特率的的频率可以是波特率的1、16或或64倍；在同步方式下，倍；在同步方式下，TxC的频率与数据速率相同。的频率与数据速率相同。nRxC（Receiver Clock）：接收器时钟，由外部提供，）：接收器时钟，由外部提供，用来控制用来控制8251A的接收数据的速率。其频率的选择与的接收数据的速率。其频率的选择与TxC相同。实际应用时，相同。实际应用时，TxC和和RxC往往连在一起，使用同一往往连在一起，使用同一个时钟源。个时钟源。nCLK：工作时

36、钟，由外部时钟源提供，为芯片内部电路：工作时钟，由外部时钟源提供，为芯片内部电路提供定时，并非是发送或接收数据的时钟。提供定时，并非是发送或接收数据的时钟。与外设的接口信号与外设的接口信号TxD：发送数据线。：发送数据线。RxD：接收数据线。：接收数据线。DTR（Data Terminal Ready）：数据终端准备好，一个用）：数据终端准备好，一个用于连接调制解调器的控制信号，输出，低电平有效。于连接调制解调器的控制信号，输出，低电平有效。RTS（Request To send）：请求发送，一个用于连接调制）：请求发送，一个用于连接调制解调器的控制信号，输出，低电平有效。用于通知解调器的控制

37、信号，输出，低电平有效。用于通知Modem，CPU已准备好，可由命令字设置。已准备好，可由命令字设置。DSR（Data Set Ready）：数据设备准备好，一个用于连接）：数据设备准备好，一个用于连接调制解调器的控制信号，输入，低电平有效。调制解调器的控制信号，输入，低电平有效。CTS（Clear To Send）：允许发送，一个用于连接调制解调）：允许发送，一个用于连接调制解调器的控制信号，输入，低电平有效。这是器的控制信号，输入，低电平有效。这是Modem对对8251A的信号的响应，当其有效时，的信号的响应，当其有效时，8251A方可发送数据。方可发送数据。6.3.3 8251A的控制字

38、和状态字的控制字和状态字n1 控制字寄存器控制字寄存器控制字寄存器分为方式控制字和命令控控制字寄存器分为方式控制字和命令控制字制字 1）方式控制字寄存器：用来指定）方式控制字寄存器：用来指定8251A的通信工作方式以及在该方式的通信工作方式以及在该方式下的数据格式，即指定下的数据格式，即指定8251A工作在工作在异步方式还是同步方式，并按照其通异步方式还是同步方式，并按照其通信方式约定帧数据格式。信方式约定帧数据格式。S1S0EPPENL1L0B1B000同步方式 01异步方式 110 异步方式 1611 异步方式 64字符码位数00=5位01=6位10=7位11=8位 奇偶校验X0=无校验1

39、0=奇校验11=偶校验同步方式异步方式00双同步,内同步01双同步,外同步10单同步,内同步11单同步,外同步00不使用011位停止位10 1.5位.11 2位停止位例例1：设在异步通信中，数据格式采用：设在异步通信中，数据格式采用8个数据个数据位，位，2个停止位，奇校验，波特率因子是个停止位，奇校验，波特率因子是16。 方式选择控制字为方式选择控制字为11011110B=DEH，把该命令写入，把该命令写入控制口，则程序段为：控制口，则程序段为：MOV DX，309H；8251A控制口控制口MOV AL，0DEH ；异步方式选择控制字；异步方式选择控制字OUT DX，AL例例2：在同步通信中，

40、如果帧数据格式为：字符长度：在同步通信中，如果帧数据格式为：字符长度8位，两个同步字符，内同步，偶校验位，两个同步字符，内同步，偶校验 .方式选择控制字为方式选择控制字为00111100B=3CH。把该命令写入控。把该命令写入控制口，则程序段为：制口，则程序段为：MOV DX，309H；8251A控制口控制口MOV AL，3CH ；同步方式选择控制；同步方式选择控制字字OUT DX，AL2）工作命令控制字）工作命令控制字n工作命令控制字又称为工作命令字，用来指定工作命令控制字又称为工作命令字，用来指定8251A进行某种操作（如发送、接收、内部复位和进行某种操作（如发送、接收、内部复位和同步字符

41、检测等）或处于某种工作状态，以便接收同步字符检测等）或处于某种工作状态，以便接收或发送数据。或发送数据。EHIRRTSERSBRKRxEDTRTxEN发送允许发送允许0=禁止禁止1=允许允许数据终端数据终端就绪就绪1=就绪就绪0=无效无效允许接收允许接收0=禁止禁止1=允许允许送间断字符送间断字符1=输出连续输出连续空号空号0=正常正常错误标志复位错误标志复位 1=FE（帧格式错）、（帧格式错）、OE（溢出错）、（溢出错）、PE（奇偶（奇偶校验错）的出错标志复位校验错）的出错标志复位 0=不内部复位不内部复位请求发送请求发送1=有效有效0=无效无效内部复位内部复位1=复位复位搜索同步字符搜索同

42、步字符1=搜索搜索0=不搜索不搜索例例3：如果要使：如果要使8251A进行内部复位进行内部复位 MOV DX，309H；8251A控制口控制口MOV AL，01000000B ；置；置D6=1OUT DX，AL例例4：在异步通信时，设置：在异步通信时，设置8251A允许接收，同允许接收，同时允许发送时允许发送 MOV DX，309H；8251A控制口控制口MOV AL，00000101B ；置；置D2=1，置，置D0=1OUT DX，AL2、状态字、状态字D7D6D5D4D3D2D1D0DSRSYNDETFEOEPETxERxRDYTxRDY数据数据设备设备就绪就绪同步检同步检测测帧格帧格式错

43、式错溢出溢出错错校验校验错错发送发送器空器空接受接受准备准备好好发送发送准备准备好好例例5：异步串行通信，采用查询传送方式，发：异步串行通信，采用查询传送方式，发送一个字节，然后再接收一个字节送一个字节，然后再接收一个字节 MOV DX，309H；8251A控制口控制口L1：IN AL，DX；读状态字；读状态字AND AL，01H；检查发送器是否就绪；检查发送器是否就绪JZ L1；未就绪，转；未就绪，转L1等待等待MOV AL，SI；取发送字节；取发送字节DEC DX；指向；指向8251A数据口数据口OUT DX，ALINC DX；指向；指向8251A控制口控制口L2：IN AL，DX；读状态

44、字；读状态字AND AL，02H；检查接收器是否就绪；检查接收器是否就绪JZ L2；未就绪，转；未就绪，转L2等待等待DEC DX；指向；指向8251A数据口数据口IN AL，DX；读取接收的字节；读取接收的字节MOV DI，ALn在接收程序中，若要检查出错信息在接收程序中，若要检查出错信息nMOV DX，309H；8251A控制口控制口n IN AL，DX；读状态字；读状态字nTEST AL，38H ；检查；检查D5 D4 D3 三个位三个位nJNZ ERROR ；如果其中有一位为；如果其中有一位为1， 则出错，转则出错，转错误处理程序错误处理程序例例6：8251A的方式选择控制字、工作命令

45、字和状态的方式选择控制字、工作命令字和状态字这三者之间的关系字这三者之间的关系 方式控制字只是约定了通信双方实行的通信方式（同方式控制字只是约定了通信双方实行的通信方式（同步步/异步）及其数据格式（数据位和停止位的长度，校异步）及其数据格式（数据位和停止位的长度，校验特性，同步字符特性等）、传送速率（波特率因子）验特性，同步字符特性等）、传送速率（波特率因子）等参数，但并没有规定数据传送的方向是发送还是接等参数，但并没有规定数据传送的方向是发送还是接收收工作命令字来控制其发送与接受。工作命令字来控制其发送与接受。何时才能发送何时才能发送/接收？这就取决于接收？这就取决于8251A的状态字。只的

46、状态字。只有当有当8251A进入发送进入发送/接收准备好的状态，才能真正开接收准备好的状态，才能真正开始数据的传送。始数据的传送。6.3.4 8251A的初始化流程的初始化流程n芯片复位以后，第一次向奇地址端口写入的字节芯片复位以后，第一次向奇地址端口写入的字节作为方式控制字进入方式寄存器。作为方式控制字进入方式寄存器。n如果方式控制字中规定了如果方式控制字中规定了8251A工作在同步模式，工作在同步模式，那么，那么，CPU接着往奇地址端口写入的接着往奇地址端口写入的1个或个或2个字节个字节就是同步字符，同步字符被送往同步字符寄存器。就是同步字符，同步字符被送往同步字符寄存器。如果是双同步方式

47、，则会按先后分别写入第一个同如果是双同步方式，则会按先后分别写入第一个同步字符寄存器和第二个同步字符寄存器。步字符寄存器和第二个同步字符寄存器。n在这之后，只要不是复位命令，不管是同步方式在这之后，只要不是复位命令，不管是同步方式还是异步方式，由还是异步方式，由CPU向奇地址端口写入的字节将向奇地址端口写入的字节将作为工作命令字送到控制寄存器，而向偶地址写入作为工作命令字送到控制寄存器，而向偶地址写入的字节将作为数据送到数据输出缓冲寄存器。的字节将作为数据送到数据输出缓冲寄存器。 例例61 异步方式下初始化程序异步方式下初始化程序8251A端口地址为端口地址为300H301H， 1）通信字符采

48、用）通信字符采用8位二进制数表示，带位二进制数表示，带1个偶校验位，个偶校验位，1个停止位。设波特率因子为个停止位。设波特率因子为64。则方式选择控制字为则方式选择控制字为 01111111B=7FH。 2）允许发送和接收，使错误位全部复位）允许发送和接收，使错误位全部复位 工作命令字为工作命令字为00010101B=15H。3）查询）查询8251状态字，当接收准备就绪时，则从状态字，当接收准备就绪时，则从8251输入数据，否则等待输入数据，否则等待MOV DX，301H ；8251A控制口控制口MOV AL，7FH；设置方式控制字：异步方式，波特；设置方式控制字：异步方式，波特率因子为率因子

49、为64；8个数据位；个数据位；OUT DX，AL ；偶校验；偶校验；1个停止位。个停止位。MOV AL，15H；设置工作命令字：使发送启；设置工作命令字：使发送启动；接收启动；出错标志复位；动；接收启动；出错标志复位；OUT DX，AL WAIT ：IN AL，DX ;读入状态字读入状态字 AND AL，02H ;接收准备好？接收准备好？ JZ WAIT ;接收未准备好则等待接收未准备好则等待 MOV DX， 300H IN AL， DX ;接收已准备好则读入数据接收已准备好则读入数据6、3、5 8251A应用实例应用实例n试用试用8251A为为8086CPU与与CRT终端设计一个串行终端设计

50、一个串行通信接口。要求通信接口。要求n异步传送方式，数据格式为异步传送方式，数据格式为1位停止位，位停止位，8位数据位，位数据位，奇校验；奇校验；n波特率因子为波特率因子为16nCPU用查询方式将显示缓冲区（首地址为用查询方式将显示缓冲区（首地址为2000H）的字符的字符 ”GOOD“送送CRT显示。显示。1)硬件连接硬件连接2)软件设计软件设计DATA SEGMENTORG 2000HDISBUF DB 47H, 4FH, 44H, 0DH, OAH;COUNT DB $-DISBUFDATA ENDSMAIN MOV DX, 301HMOV AL, 01011110BOUT DX, AL

51、MOV AL, 00110011BOUT DX, ALMOV BX, OFFSET DISBUFMOV CX COUNTWAIT: MOV DX, 301HIN AL, DXTEST AL, 80HJZ WAITMOV DX, 300HMOV AL, BXOUT DX, ALINC BX DEC CXJNZ WAIT HLT3.3.两台微机之间进行双机串行通信的举例两台微机之间进行双机串行通信的举例例【例【8-108-10】通过】通过8251A实现两台微机相实现两台微机相互通信的硬件连接图如图互通信的硬件连接图如图8-25所示。利所示。利用两片用两片8251A通过标准串行接口通过标准串行接口RS-232C实现两台实现两台8086微机之间的异步串微机之间的异步串行通信。设两台微机中行通信。设两台微机中8251A的命令端的命令端口地址为均口地址为均3F9H，数据端口地址均为，数据端口地址均为3F8H。 分析：设系统采用查询方式控制串行通信的过分析：设系统采用查询方式控制串行通信的过程。程。初始化程序由两部分组成：初始化程序由两部分组成：将一方定义为发送方，发送方将一方定义为发送方，发送方CPUCPU查询到查询到TxRDYTxRDY有效时，则有效时，则CPUCPU向向8251A8251A并行输出一并行输出一个待发送的字节数据；个待发送的字节数据；将对方定义为