第10章串行通信和可编程接口芯片8251a

1、 第第1010章章 串行通信和可编串行通信和可编程接口芯片程接口芯片8251A8251A微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术陈翔陈翔 教学内容及安排教学内容及安排教学内容及安排教学内容及安排教学环节学时分配教学环节学时分配课后环节（请打课后环节（请打“”）章节数章节数授课授课实验实验上机上机讨论讨论作业作业自学自学综合综合大作业大作业其他其他10.1110.2210.3110.1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念 10.1.0 概述概述10.1.1 数据传送的方向数据传送的方向10.1.1 数据传送的方向数据传送的方向10.1.2 串行传送的两种基本工作方式串行传送的两种基本工

2、作方式 异步通信异步通信串行异步通信数据格式串行异步通信数据格式 停止位奇偶位5-8位数据位起始位空闲位第（ 1） 个字符高位低位空闲位第个字符（一帧）/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0异步通信异步通信异步通信异步通信常用于异步串行通信中常用于异步串行通信中异步通信异步通信同步通信同步通信同步通信同步通信同步通信同步通信数 据同 步 字 符同 步 字 符SYN2SYN1串行同步通信数据格式串行同步通信数据格式 同步通信同步通信同步通信同步通信同步通信同步通信同步通信同步通信10.1.3 串行传送速率串行传送速率10.1.3 串行传送速率串行传送速率10.1.3 串行传送速率串行传送速率1

3、0.1.4 串口芯片串口芯片UART和和USART提供状态、错误信息提供状态、错误信息10.1.4 串口芯片串口芯片UART和和USARTCS接收时钟串行数据输入串行数据输出发送时钟输出移位寄存器输入移位寄存器系统时钟输出缓冲寄存器控制逻辑发送与接收输入缓冲寄存器控制寄存器状态寄存器缓冲器缓冲器数据总线数据总线控制控制信号信号地址地址译码译码复位写读中断请求10.1.4 串口芯片串口芯片UART和和USART10.1.4 串口芯片串口芯片UART和和USART接 收 时 钟串 行 数 据 输 出发 送 器 时 钟串 行 数 据 输 入同 步IRQ888发 生 器CRC检 验 器CRC分 离 器

4、时 钟模 式同 步检 测 器同 步寄 存 器输 出 移 位寄 存 器输 入 移 位状 态控 制数 据 总 线其 他 总 线 信 号接 收FIFOFIFO发 送10.1.4 串口芯片串口芯片UART和和USART10.1.5 调制解调器调制解调器FSK: Frequency-shift keying 10.1.5 调制解调器调制解调器10.2 可编程串口芯片可编程串口芯片8251A10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 数据总数据总线缓冲线缓冲器器DBCS调制解调制解调控制调控制电路电路DSRDTRCTSRTS发送发送缓冲器缓冲器TxD接收接收缓冲器缓冲器RxD发送发送

5、控制控制电路电路TxRDYTxETxC接收接收控制控制电路电路RxRDYRxCSYNDET读读/写写逻辑逻辑RESETCLKRDWRC/D状态缓冲器状态缓冲器接收数据缓冲器接收数据缓冲器数据数据/命令缓冲器命令缓冲器10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 果建立相应的状态位果建立相应的状态位10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 WRRDC/D10

6、.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 CTSSYNDE/BDTXRDYTXEMPTYTXDCLKRESETDSRRTSDTRRXCVCCD0D1TXCD7D6D5D2D3GNDRXDD4C/DWRCSRDRXRDY8251A53421679810111214131615171819212022232827252624CTSSYNDE/BDTXRDYTXEMPTYTXDCLKRESETDSRRTSDTRRXCVCCD0D1TXCD7D6D5D2D3GNDRXDD4C/DWRCSRDRXRDY8251A534

7、21679810111214131615171819212022232827252624CTSSYNDE/BDTXRDYTXEMPTYTXDCLKRESETDSRRTSDTRRXCVCCD0D1TXCD7D6D5D2D3GNDRXDD4C/DWRCSRDRXRDY8251A5342167981011121413161517181921202223282725262410.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 8251A与与CPU及外部设备之间的信号连接及外部设备之间的信号连接 10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 译码定时器计数器/外设8251

8、A8086D7D0A1M/IOCSC/DWRRDRDWRRESETTXRDYTXESYNDETRXRDYRXCTXCRXDTXDCTSRTSDSRDTRCLKCS10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 RDWRC/D10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 CS RD WR C/D操 作0010CPU读8251数据0100CPU向8251写数据0011CPU读8251状态字0101CPU向8251写控制字011*数据总线浮空1*数据总线浮空10.2.1 8251A的内部结构和外部

9、引脚的内部结构和外部引脚 10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 DTRDSR10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 RTSCTSCTSCTS10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 RTS10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 控制接收字符的速度。同步方式下控制接收字符的速度。同步方式下RXC的频率的频率等于字符传输的波特率，异步方式下可为波特等于字符传输的波特率，异步方式下可为波特率的率的1倍、倍、16倍或者倍或者64倍。实

10、际使用时，倍。实际使用时，RXC和和TXC往往由同一个外部时钟来提供，往往由同一个外部时钟来提供，CLK则则由另一个频率较高的外部时钟来提供由另一个频率较高的外部时钟来提供10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 168数据采样采样起始位串行异步接收时串行异步接收时RXDRXD线的采样线的采样10.2.1 8251A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚 D7D0+5VRXDGNDVCCTXETXDDSRDTRCTSRTSSYNDETRXCTXCWRRDTXRDYRXRDYRESETCSC/DA0IO/M控制总线数据总线地址总线延时串行输入串行输出时钟译码发送移位寄存

11、器状态寄存器数据输出缓冲器数据输入缓冲器接收移位寄存器同步字符寄存器控制寄存器同步字符寄存器CLKTOE（可选）8286模式寄存器10.2.2 8251A的编程的编程10.2.2 8251A的编程的编程10.2.2 8251A的编程的编程10.2.2 8251A的编程的编程CTS10.2.2 8251A的编程的编程CPU接收的数据字节（每个字符为58位）RXD线上的串行输入数据接收格式发送格式TXD线上的串行输出数据CPU送出的数据字节（每个字符为58位）同步字符2字符1同步字符2同步字符1同步数 据 字 符数 据 字 符数 据 字 符数 据 字 符 10.2.2 8251A的编程的编程10.

12、2.2 8251A的编程的编程CTS10.2.2 8251A的编程的编程 如果一个字符对应的数据不到8位，而是为5、6或7位，则其余的位数被设置为0。*注意：接收格式RXDTXDD0D1DnD0D1DnCPU收到的数据字节（每个字节为5-8位）数据字符数据字符启动位停止位检验位停止位检验位数据字符启动位RXD线上的串行输入数据TXD线上的串行输出数据数据字符CPU送出的数据字节（每个字符为5-8位）发送格式不出现在数据总线上由8251A产生接收器输入启动位数据位检验位停止位停止位检验位数据位发送器输出启动位 异步方式的数据传输格式异步方式的数据传输格式10.2.2 8251A的编程的编程10.

13、2.2 8251A的编程的编程10.2.2 8251A的编程的编程10.2.2 8251A的编程的编程1 SYND为输入（外同步）0 SYND为输出（内同步）与异步方式相同1 单字符同步0 双字符同步同步方式同步方式SCS ESD EP PEN L2 L1 0 0 L1 0 0 0 0 01 异步110 异步1611 异步6400 字符长度为5位01 字符长度为6位10 字符长度为7位11 字符长度为8位 0 无奇偶校验位01 奇校验11 偶校验无效 001个停止位 011.5个停止位 102个停止位 11 S2 S1 EP PEN L2 L1 B2 B1异步方式异步方式L110.2.2 82

14、51A的编程的编程10.2.2 8251A的编程的编程EHIR RST ER SBRK RxE DTR TxEN使DTR引脚为低电平1 启动搜索同步字符1 允许发送0 禁止发送1 允许接收0 禁止接收1 使TxD线变低，发送空白字符0 正常工作1 内部复位，使8251回到方式选择格式1 使RST引脚输出低电平1 使错误标志PE，OE，FE复位10.2.2 8251A的编程的编程8251A的操作命令控制字格式的操作命令控制字格式10.2.2 8251A的编程的编程8251A的状态字格式的状态字格式为1时，表示DSR为低电平为1时，有帧格式错为1时，有超越错为1时，有奇偶校验错同管脚定义输出缓冲器

15、空D5D0D7D6D2D3D4D1RXRDYRXRDYTXEPEOEFESYNDETDSR复位操作复位操作输出方式字输出方式字传传送送完完输出第一个同步字符输出第一个同步字符输出第二个同步字符输出第二个同步字符输出命令字输出命令字传送数据传送数据输入状态字输入状态字同步同步方式方式双同双同步步复位复位YNYYYNNN10.2.3 8251A初始化编程举例初始化编程举例10.2.3 8251A初始化编程举例初始化编程举例10.2.3 8251A初始化编程举例初始化编程举例10.2.3 8251A初始化编程举例初始化编程举例10.3 232串口和串口和8251A应用应用10.3.1 EIA RS-

16、232C串行口串行口 RS-232C串行接口串行接口连接器连接器10.3.1 EIA RS-232C串行口串行口 TTL电平电平RS-232电平电平+3/5V0V+12V-12V1 1 0 1 0 1 1 0 发送 接收1659CD :载波检测载波检测 1 RxD :接收数据接收数据 2 TxD :发送数据发送数据 3 DTR :数据终端就绪数据终端就绪 4 GND :地线地线 5 DSR :数据设备就绪数据设备就绪 6RTS :请求发送请求发送 7 CTS :清除发送清除发送 8 RI :振铃指示振铃指示 9 外部设备DCE主机DTE10.3.1 EIA RS-232C串行口串行口 RI (Ring Indicator ) : 振铃检测指示，振铃检测指示，MODEM使用使用CD (Carrier Detect ) : 载波检测指示，载波检测指示，MODEM使用使用10.3.1 EIA RS-232C串行口串行口 10.3.2 8251A应用举例应用举例10.3.2 8251A应用举例应用举例系统主时系统主时钟钟键盘键盘-显显示器终端示器终端接口接口CPU总总线线10.3.2 8251A应用举例应用举例10.3.2 8251A应用举例应用举例事件事件 DTR DSR RI CD RxD