微机原理与接口技术第十一章

1、微机原理及接口技术第十一章第十一章 串行通信及接口电路串行通信及接口电路z 串行传送方式z 综合举例z 8251Az RS-232C串行标准总线微机原理及接口技术第一节第一节 串行通信串行通信串行传送：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。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。微机原理及接口技术发送端:LOAD作用下，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-串转换微机原理及接口技术z1. 异步通信异步通信ASYNC (Asynchronous Data Communica

2、tion)z (1) 传送字符格式：z 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位校验位微机原理及接口技术z(2) 特点：z 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。z 但通信效率低。z(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 微机原理及接口技术z(4) 数据检测 fc=K

3、fd 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。微机原理及接口技术z(1) 采用相反极性的起始位和停止位/空闲位提供准确的时间基准； z(2) 接收器在每位的中心采样，以获得最大的收/发时钟频率偏差容限；z(3) 接收器采用比传送波特率更高频率的时钟来控制采样时间，以提高采样的分辨能力和抗干扰能力。微机原理及接口技术z 2.同步通信同步通信SYNC (synchronous Data Communication)z (1)数据传

4、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。z (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。 49微机原理及接口技术z 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。z1. 奇偶校验奇偶校验(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。z奇校验：1的个数为奇数，例：数据0110100 奇校位为0z偶校验：1的个数为偶数，例：数据0110100 偶校位为1微机原理及接口技术z 标志位P，1的个数为偶数，P=1，否则P=0。z 例

5、：数据7位在DATA单元，用偶校验，则 MOV AL，DATA AND AL，AL JPE NEXT OR AL，80HNEXT: OUT UART，AL偶转至NEXT奇最高位置1IN AL，UARTAND AL，ALJPO ERRORMOV DATA，AL奇转至出错处理正确存入内存微机原理及接口技术z2. 循环冗余校验循环冗余校验CRC(校验数据块)z 同步方式，数据块后的校验字节为CRC校验字节。z 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)z B(X) = G(X) Q(X) + R(X)信息码 生成多项式 商 余数微机原理

6、及接口技术第二节第二节 EIA RS-232C总线标准总线标准EIA电子工业协会RS-232C推荐标准 (Electronics Industries Association Recommended Standard) z 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。z 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。微机原理及接口技术微机原理及接口技术z RS-232C是一种总线标准。z1.引脚引脚z DB-25型z 25芯插头座。微机原理及接口技术z2.电平标准电平标准u 数据线：“1” -3V-25V，通常-12V “0” +3V+25V，通

7、常+12Vu 定时控制：ON +3V+25V OFF -3V-25Vu 负逻辑，电平范围大，抗干扰强。微机原理及接口技术z3. 数据格式数据格式 异步传送：速率5019.2K波特z4. 最大负载电容2500P，在通信速率低于20Kb/s时，RS-232C所能直接连接的最大物理距离为15m。微机原理及接口技术 四组：数据，控制，定时，地线。z(1) TG: 保护地z(2) TxD: 发送数据，DTE发z(3) RxD: 接收数据，DTE收z(4) RTS: 请求发送，DTE发z(5) CTS: 允许发送，DCE发，表明DCE已准备好z(6) DSR: 数据装置准备好，表示已沟通向外发送的联系z(

8、7) SG: 信号地微机原理及接口技术z(8) DCD: 接收信号检测，DCE发z(15) TxC: 发送信号定时，DCE为源z(17) RxC: 接收信号定时，DCE为源z(20) DTR: 数据终端准备好，要求DCE沟通通信线路z(21) SQD: 信号质量检测，DCE发z(22) RI: 振铃指示，指示收到远方呼叫信号z(23) DRS: 数据信号速率选择z(24) SST: 发送元信号定时，DTE为源微机原理及接口技术z1. 使用使用MODEM微机原理及接口技术z2. 不使用不使用MODEM微机原理及接口技术z3. 最最简简单单连连接接z4.简单连接简单连接微机原理及接口技术z1. R

9、S-449z RS-232C既是一种电气标准，又是一种物理接口功能标准。z RS-449是一种物理接口功能标准，与 RS-232C的主要差别是信号在导线上的传输方法不同， RS-232C是利用传输信号线与公共地之间的电压差， RS-449接口是利用信号导线之间的信号电压差。z 1200m 100Kb/sz 连接器：37 9微机原理及接口技术z2. RS-423/422z RS-423/422是RS-449标准的子集，规定了电气方面的要求。z(1) RS-423Az 是一个单端的、双极性电源电路标准，单端驱动差分接收。z距离：12m 速率：100KB/sz 1200m 1KB/sMC8T13MC

10、3486“1”2.0V“0”接收/发送器时钟频率的30倍z RESET 复位微机原理及接口技术z C/D 控制/数据z 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 未选中微机原理及接口技术z3.接收器接收器z 串行数据由RxD送入，转换成并行送接收数据缓冲器。z(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。z(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

11、示已达到同步，接着记录数据，送接收数据缓冲器。微机原理及接口技术zRxD：接收数据线。zRxRDY：接收器准备好。z 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。zSYNDET：同步检出z 内同步: 输出线，SYNDET=1，表明接收器已获同步z 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。zRxC：接收时钟z 同步：RxC=波特率z 异步：RxC为波特率的1倍，16倍，64倍。微机原理及接口技术z4.4.发送器发送器z异步：发送器从CPU接收并行数据，加

12、上起始位，校验位和停止位，转换成串行从TxD发送出去。z同步：发送器先发送同步字符，随后发送数据。zTxD：发送数据线。zTxRDY：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。zTxE：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)。zTxC：发送时钟，同RxC。微机原理及接口技术z5.5.调制解调器调制解调器(Modem)(Modem)z 用于实现与调制解调器(Modem)连接。zD

13、TR：Data Terminal Ready 数据终端准备好。zDSR：Data Set Ready 数据装置准备好。zRTS：Request To Send 请求发送，请求Modem zCTS：Clear To Send 允许发送，允许8251发送返回微机原理及接口技术z 选择同步或异步方式，波特率，字符格式。z1. 装方式选择指令装方式选择指令波特率系数00: 同步01: 异步110: 异步1611: 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SYN1:单SYN(2

14、)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SYN51微机原理及接口技术2.装命令指令装命令指令z 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 微机原理及接口技术3. 8251初始化流程图初始化流程图z初始化往控制寄存器要送： z(1)异步方式z 方式选择指令z 命令指令z(2) 同步方式z 方式

15、选择指令z 同步字符z 命令指令微机原理及接口技术4.状态寄存器状态寄存器z 读8251状态，C/D=1。 发送准备好 接收准备好发送开关奇偶错溢出错，移位寄存器接收字节送接收数据缓冲器，但CPU没有取走前一个数据。帧出错，缺停止位同步检出 数据装置准备好PE、OE、FE出错标志不禁止8251工作，由命令指令的ER位复位返回微机原理及接口技术z 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。微机原理及接口技术z1. 硬件设计硬件设计三线连接电平

16、转换波特率发生器时钟=644800=307200微机原理及接口技术z1.方式控制字方式控制字z 异步64，数据8位，无校验，停止位2位。z 11001111 CFHz 2. 命令指令命令指令z 允许发送，请求发送，出错复位。z 00110111 37Hz 允许接收，出错复位。z 00010100 14H微机原理及接口技术z 3.发送程序发送程序START：MOV DX，309H MOV AL，0CFH OUT DX，AL MOV AL，37H OUT DX，AL MOV CX，2DH MOV SI，300H309H控制口方式选择指令命令指令字节数，发送区首地址微机原理及接口技术 L1： MOV

17、 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微机原理及接口技术z 4. 接收程序接收程序BEGIN：MOV DX，309H MOV AL，0CFH OUT DX，AL MOV AL，14H OUT DX，AL MOV CX，2DH MOV DI，400H309H控制口方式选择指令命令指令字节数，接收区首地址微机原理及接口技术 L2： MOV DX，309H IN AL，DX TEST AL，

18、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52微机原理及接口技术第四节第四节 接口接口综合综合举例举例z 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。微机原理及接口技术z(2) TxC RxC频率=169600=153.6KHzz 8253计数器1初值=1.8432M/153.6K=12 z(3) 8253计数器1工作于方式3(方波发生器)z 0

19、 1 0 1 0 1 1 1 57Hz 计数器1 只写低8位 方式3 BCDz(4) 8251异步X16，数据8 位， 偶校验，停止位1位。z 0 1 1 1 1 1 1 0 7EHz 停止位 偶校验 数据8位 异步X16z(5) 8251命令指令z 0 0 1 1 0 0 0 1 31Hz RTS ER TxEN (1) 地址译码 A7A6A58253 0 1 0 40H43H 8251 1 0 0 80H81H 153.6KHz 初值=12H 初值=12H方式字:57H 方式选择7EH方式选择7EH命令指令31H微机原理及接口技术z初始化程序初始化程序z MOV AL，57H OUT 43

20、H，AL MOV AL，12H OUT 41H，AL MOV AL，7EH OUT 81H，AL MOV AL，31H OUT 81H，AL 8253方式字和初值 8251方式选择和命令指令微机原理及接口技术z 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。z 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。微机原理及接口技术z(2) 8255 B口选通输入，A口简单输出z 1 0 0 0 0 1 1 0 86Hz PA方式0 PA出 PB 入z(3) 8255 B口允许中断，PC2=1，05Hz(4) 8259z ICW1 0 0 0 1 0 0 1 1 13Hz 边沿 单片 要ICW4z ICW2 0 0 0 0 1 0 0 0 08Hz ICW4 0 0 0 0 1 1 0 1 0DHz 嵌套 缓冲 主 结束 86/88z OCW1屏蔽字 0 1 1 1 1 1 1 1 (1) 地址译码 A7A6