微机原理与接口技术课程设计(串行通讯)

1、微机原理与接口技术课程设计 （串行通讯）串行通讯课程设计1、 设计意义在信息飞速发展的时代，计算机的应用越来越广泛。而微机原理是机械工业控制设备的理论基础，学好了就能在激烈的竞争环境中找到一份好一点的工作。理论课程学习是让学生学习基本理论知识， 对课程内容和原理有比较深刻的理解，只要从理论上理解，不用考虑实际的可行性。通过本次课程设计是培养学生综合运用所学知识 , 发现 , 提出 , 分析和解决实际问题 , 锻炼实践能力的重要环节 , 是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，不仅需要在理论上能实现而且还要考虑实际的可行性，不能纸上谈兵。2、 设计目的1 、 了解串行通信的基本原理。2 、 掌

2、握串行接口芯片 8251 的工作原理。3 、 掌握8251 芯片的编程方法。4 、 了解8253 的初始化。5 、 巩 固和加深在微机原理课程中所学的理论知识。通过课程设计加深理解课堂教学内容，掌握计算机接口技术的基本应用方法。6 、 学 会查阅相关手册与资料，培养独立分析与解决问题能力。3、 设计环境PC机一台，串行通讯接口芯片 8251A一片，8253一片。TC-1集成开发环境实验箱一台。四 、 设计题目及要求3.1 设计题目串行通讯3.2 设计要求设计一个串行通信系统，用软件编程和硬件实验来实现。具体要求：用 8253 芯片作为计数器，用于产生8251 的发送和接受时钟。 TXD 和 R

3、XD 连在一起。从 PC 机的键盘输入一个字符，将其ASCII 码加 1 后发送出去，在接受回来在屏幕上显示，实现自发自收。8251 的控制端口地址为2B9H ,数据口地址为2B8H.8253计数器的计算初值=时钟频率/（波特率*波特率因子） ，这里的时钟频率接1MHZ, 波特率若选1200，波特因子若选16，则计数器初值为 52。收发采用查询方式。五、设计原理5.1 . 8251A的基本性能8251A 是可编程的串行通信接口芯片，基本性能：1两种工作方式：同步方式，异步方式。同步方式下，波特率为064K,异步方式下，波特率为019.2K。2同步方式下的格式每个字符可以用5、 6、 7 或 8

4、 位来表示，并且内部能自动检测同步字符，从而实现同步。除此之外， 8251A 也允许同步方式下增加奇/ 偶校验位进行校验。3.异步万式下的格式每个字符也可以用5、6、7或8位来表示，时钟频率为 传输波特率的1、16或64倍，用1位作为奇/偶校验。1个 启动位。并能根据编程为每个数据增加 1个、1. 5个或2个 停止位。可以检查假启动位，自动检测和处理终止字符。4,全双工的工作方式其内部提供具有双缓冲器的发送器和接收器。5.提供出错检测具有奇偶、溢出和帧错误三种校验电路。5.2、 8251A的内部结构1、发送器发送器由发送缓冲器和发送控制电路两部分组成。采用异步方式，则由发送控制电路在其首尾加上

5、起始位 和停止位，然后从起始位开始，经移位寄存器从数据输出线r内部 数据总线调制解调控制电路TXD逐位串行输出。8251A 内部结构图或采用同步方式，则在发送数据之前，发送器将自动送 出 1 个 2 个同步字符，然后才逐位串行输出数据。如果CPU与8251A之间采用中断方式交换信息，那么 TXRDW作为向CPU发出的中断请求信号。当发送器中的8位数据串行发送完毕时，由发送控制电路向CPUK出TXE有效信号，表示发送器中移位寄存器已空。2接收器接收器由接收缓冲器和接收控制电路两部分组成。接收移位寄存器从RXD引腿上接收串行数据转换成并行 数据后存入接收缓冲器。异步方式：在RX除上检测低电平，将检

6、测到的低电平作为起始位, 8251A 开始进行采样，完成字符装配，并进行奇偶校验和去掉停止位，变成了并行数据后，送到数据输入寄存器，同时发出RXRDYS号送CPU表示已经收到一个可 用的数据。同步方式：首先搜索同步字符。8251A监测RXD戋，每 当RXD线上出现一个数据位时，接收下来并送入移位寄存器 移位， 与同步字符寄存器的内容进行比较， 如果两者不相等， 则接收下一位数据，并且重复上述比较过程。当两个寄存器的内容比较相等时，8251A的SYNDE升为高电平，表示同步 字符已经找到，同步已经实现。采用双同步方式，就要在测得输入移位寄存器的内容与第一个同步字符寄存器的内容相同后，再继续检测此

7、后输入 移位寄存器的内容是否与第二个同步字符寄存器的内容相 同。如果相同，则认为同步已经实现。在外同步情况下，同步输入端SYNDET口一个高电位来实 现同步的。实现同步之后，接收器和发送器间就开始进行数据的同 步传输。这时，接收器利用时钟信号对 RX陵进行采样，并 把收到的数据位送到移位寄存器中。在 RXRDYH脚上发出一 个信号，表示收到了一个字符。3 .数据总线缓冲器数据总线缓冲器是CPUt 8251A之间的数据接口。包含3个8位的缓冲寄存器：两个寄存器分别用来存放 CPU向 8251A读取的数据或状态信息。一个寄存器用来存放 CPU向 8251A写入的数据或控制。4 .读/写控制电路读/

8、写控制电路用来配合数据总线缓冲器的工作。功能如下：(1)接收写信号 砥，并将来自数据总线的数据和控制字 写入8251A;(2)接收读信号RD ,并将数据或状态字从8251A送往数 据总线；(3)接收控制/数据信号C/D,高电平时为控制字或状 态字；低电平时为数据。(4)接收时钟信号CLK完成8251A的内部定时；（5）接收复位信号RESET使8251A处于空闲状态。5 .调制解调控制电路调制解调控制电路用来简化8251A和调制解调器的连5.38251A的引脚功能1、8251A和CPU间的连接信号CLKTTRDrDq608bW/IU I c译码C/B0251kRTSTkD外设20.RxDTstR

9、Df一TmC评数器/ 定时能TxE-*-版丫一SYHDET-*RESET8251A和CP比间的连接信号可以分为四类：a）片选信号?而：片选信号，它由CPU的地址信号通过译码后得到。b）数据信号D0-D7： 8位，三态，双向数据线，与系统的数据总线相连。 传输CPUt8251的编程命令字和8251A送往CPU勺状态信息 及数据。c）读/写控制信号? RD：读信号，低电平时，CPU当前正在从8251A读 取数据或者状态信息。? Wr ：写信号，低电乎时， CPU当前正在往8251A写 入数据或者控制信息。? C/D：控制/数据信号，用来区分当前读/写的是数据 还是控制信息或状态信息。该信号也可看作

10、是8251A数据口 / 控制口的选择信号。由此可知，而、WR、C/D这3个信号的组合，决定了8251A的具体操作，它们的关系如表 7-3所示：注：数据输入端口和数据输出端口合用同一个偶地址， 而状态端口和控制端口合用同一个奇地址。c）收发联络信号? TXRDY发送器准备好信号，用来通知 CPU 8251A已 准备好发送一个字符。? TXE发送器空信号，TXE为高电平时有效，用来表示 此时8251A发送器中并行到串行转换器空，说明一个发送动 作已完成。?RXRDY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，等待CPL#取走。 因此，在中断方式时，RXRD

11、W用来作为中断请求信号；在 查询方式时，RXRDYT用来作为查询信号。? SYNDET同步检测信号，只用于同步方式。6 . 8251A与外部设备之间的连接信号8251A与外部设备之间的连接信号分为两类：a）收发联络信号? DTR :数据终端准备好信号，通知外部设备，CPU当前已经准备就绪。? DSR：数据设备准备好信号，表示当前外设已经准备 好。? RTS：请求发送信号，表示CPU已经准备好发送。? CTS :允许发送信号，是对RTS的响应，由外设送往 8251A实际使用时，这4个信号中通常只有 布必须为低电平， 其它3个信号可以悬空。b）数据信号? TXD发送器数据/&出信号。当CP

12、US往8251A的并行 数据被转变为串行数据后，通过 TXDX往外设。? RXD接收器数据输入信号。用来接收外设送来的串行 数据，数据进入8251A后被转变为并行方式。7 .时钟、电源和地8251A除了与CPU及外设的连接信号外，还有电源端、地端和3个时钟端。? CLK:时钟输入，用来产生8251A器件的内部时序。同步方式下，大于接收数据或发送数据的波特率的30倍，异步方式下，则要大于数据波特率的 4.5倍。? TXD发送器时钟输入，用来控制发送字符的速度。同步方式下，TXC的频率等于字符传输的波特率，异步方式 下，TXC的频率可以为字符传输波特率的1倍、16倍或者64倍。? RXD:接收器时

13、钟输入，用来控制接收字符的速度，和 TXC 一样。在实际使用时，RXC?DTXC往往连在一起，由同一个外部时 钟来提供，CLK则由另一个频率较高的外部时钟来提供。? VCC电源输入? GND 地5.4、 8251A的编程编程的内容包括两大方面：是由CPU发出的控制字，即方式选择控制字和操作命令控制字；二是由8251A向CPUX出的状态字。1 .方式选择控制字（模式字）方式选择控制字的格式如图所示。DyD3 n 3 Da 口 Do1I I L_式式式式方方方方步步赤步向异异异1-0 0: L； 1 0：1 1. :F 1 ：带奇偶校晶L。：不帚奇借校验1：偶校验Si Si一Lq；奇校就5 6 7

14、 8为力为为度度度度长长基符苻符符字于字字位及位位0 5 TTTI y abjsiD字字字字井T弟步外回至为耀八. 再同期eyWWt为输出 夕5 加 E1节 近五 两同步SYtlSKT为输出2.操作命令控制字（控制字）EX工RRTSERSEEK如EDIR操作命令控制字的格式如下:D? Di口 口 D? Di DaI内部苴位进入搜索方式3、状态字状态字的格式如下:-1允许发送-1数据然需隹备好-1把许播收I枝断缺牢符L口正常工农-1清除错误标记-1话求发送口 D £ DDf 6 Dj Eh EtDSRSYWET/ERKDfTFEHEFETkE做KDfTxKDr数据装置准备好奇偶第标志溢

15、出错标志帧校盹错标志1-BEKDET1发送群潴备好1接收器推密好1发送器至1髯收翁1断缺字符0正常工作4 . 8251A的初始化a）芯片复位以后，第一次用奇地址端口写入的值作为模 式字进入模式寄存器。b）如果模式字中规定了 8251A工作在同步模式，c）由CPU用奇地址端口写入的值将作为控制字送到控制 寄存器，而用偶地址端口写入的值将作为数据送到数据输出 缓冲寄存器。六、设计方案6.1 、硬件设计6.1.1 设计原理图从键盘输入一个字符，将其ASCII码加1后发送出去，再接收回 来在屏幕上显示，实现自发自收。OUTSCLKB<U5白之S3CS720123DODD2B8H2BBH I。比

16、1011FE5ET1 NHZ-M-1 23 45 6 7 一弓 dr/e DDDDD&DD- -CPWCR9251Rx RD VT Rvloy J.6.1.2 、实验注意事项在本实验方案中有以下几点需要注意1、图示电路8251的控制口地址为2B9H数据口地址为2B8H2、8253计数器的计数初值二时钟频率/ （波特率*波特因子），这 里的时钟频率接1MHZ波特率若选1200,波特因子若选16,则计数器初值为52。3、收发采用查询模式。6.2 软件设计6.2.1 程序流程图初始化8253 初始化8251显示提示从8251控制口读状态字TxRD讷1吗?从键盘接收字符YN是ES明?将键入字符

17、ASC5加1通过8251数据端口发送字符 从8251控制端口读入状态字DxRDY1 吗?从8251数据口接收数据将字符显示在屏幕6.2.2 编程实现data segmentioport io8253a io8253b io8251a io8251bequ0cc00h-0280hequ ioport+280hequ ioport+283hequ ioport+2b8hequ ioport+2b9hcanplay a key on the;设置8253计数器0 工作方;给 8253计数器 0送初值; 初始化 8251; 向 8251 控制端口送3 个 0;向8251控制端口送40H,使其; 设置为

18、 1 个停止位 ,8个数据位 ,; 向 8251 送控制字允许其发送; 显示提示信息mes1 db 'you keybord!',0dh,0ah,24hmes2 dd mes1data endscode segmentassume cs:code,ds:datastart:mov ax,datamov ds,axmov dx,io8253b 式mov al,16h out dx,al mov dx,io8253a mov al,52 out dx,almov dx,io8251b xor al,al mov cx,03delay:call out1loop delay mov

19、al,40h复位call out1mov al,4eh波特率因子为 16 call out1 mov al,27h和接收call out1 lds dx,mes2 mov ah,09 int 21hwaiti:mov dx,io8251b; 发送是否准备好; 是 , 从键盘上读一字符;若为ESC,结束; 发送; 延时in al,dx test al,01 jz waiti mov ah,01 int 21h cmp al,27 jz exitmov dx,io8251a inc alout dx,almov cx,40hs51:loop s51mov dx,io8251bnext:in al,

20、dxtest al,02;检查接收是否准备好jz next;没有 ,等待mov dx,io8251ain al,dx;准备好,接收mov dl,almov ah,02;将接收到的字符显示在屏幕 int 21hjmp waitiexit:mov ah,4ch;退出int 21hout1 proc near ; 向外发送一字节的子程序out dx,alpush cxmov cx,40hgg:loop gg; 延时pop cxretout1 endpcode ends七、调试运行1. 对设计原理图进行检查。主要针对电路连接中的线路连接进行检查，并生成对应电路的网表。特别是对电路节点的连接检查。2. 对设计的程序进行语法检查。检查程序中存在的语法错误。编译连接并下载到芯片中。3. 对设计进行综合调试。对下载到芯片中的程序进行功能检查。直到完成设计要求的功能。运行结果：通过对下载的程序的调试，完成了设计要求的任务：从键盘上输入一个字符，将其ASCII 码加 1 后发送出去，在接受回来在屏幕上显示，实现自发自收。八、课程设计总