第11章可编程串行接口芯片8251A

1、11 11 可编程串行接口芯片可编程串行接口芯片8251A8251A 11.1 11.1 串行传输的基本概念串行传输的基本概念11.2 11.2 可编程串行接口芯片可编程串行接口芯片8251A8251A11.3 PC11.3 PC串行异步通信接口串行异步通信接口返回返回教学目标教学目标1 1、掌握串行通信的基本知识、掌握串行通信的基本知识 同步通信和异步通信；字符格式、数据信同步通信和异步通信；字符格式、数据信号传送速率；波特率；数据传送方式；调制号传送速率；波特率；数据传送方式；调制和解调的概念和解调的概念2 2、理解、理解82518251编程流程编程流程3 3、理解、理解82508250编

2、程流程编程流程11.1 11.1 串行传输的基本概念串行传输的基本概念 1. 1. 串行通信方式串行通信方式 2. 2. 串行通信速率串行通信速率 3. 3. 串行通信的数据校验串行通信的数据校验 4. 4. 串行通信接口标准串行通信接口标准 11.1 11.1 串行传输的基本概念串行传输的基本概念 串行通信串行通信：将数据分解成二进制位用一条：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。信号线，一位一位顺序传送的方式。 串行通信的优势串行通信的优势：用于通信的线路少，因：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。而在远距离通信时可以极大地降低成本。 串行通信适合于

3、远距离数据传送，也常用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。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、键系列机上有两个串行异步通信接口、键盘、鼠标器与主机间采用串行数据传送。盘、鼠标器与主机间采用串行数据传送。 串行通信的特点串行通信的特点 一个信号线上既传输数据信息有传输联络控制一个信号线上既传输数据信息有传输联络控制信息。信息。 为了区分数据信息和联络控制信息，必须有一为了区分数据信息和联络控制信息，必须有一系列约定，叫协议。有两种信息格式：同步和系列约定，叫协议。有两种信息格式：同步和异步。异步。 电平转换。电平转换。 串行通信标

4、准串行通信标准 RS-485 RS-232C1. 1. 串行通信接口的基本任务串行通信接口的基本任务 实现数据格式化实现数据格式化 进行串并转换进行串并转换(3) 控制数据传输速率控制数据传输速率 进行错误检测进行错误检测 进行进行TTL与与EIA电平转换电平转换 EIAEIA美国电子工业协会美国电子工业协会(Electronics (Electronics Industries Association)Industries Association) 提供提供EIA-RS-232C接口标准所要求的接口标准所要求的信号线信号线奇偶校验电路奇偶校验电路TTL/RS-232C电平转换电平转换1488

5、1488和和14981498就是能实现从就是能实现从TTLRS-TTLRS-232C(232C(发送器发送器) )及从及从RS-232CTTL(RS-232CTTL(接收器接收器) )的器件。的器件。 MARK(即表示为即表示为1)=-3V-25VSPACE(即表示为即表示为0)=+3V+25V串并串并/并串双缓冲结构并串双缓冲结构RS 232C标准RS-232CRS-232C四个特性：四个特性： RS-232-CRS-232-C规定了接口接插件（插头、插座）的规规定了接口接插件（插头、插座）的规格、尺寸、针孔的数量与排列等格、尺寸、针孔的数量与排列等机械特性机械特性如下图如下图所示。所示。

6、RS-232-CRS-232-C规定了连线的规定了连线的电气特性电气特性：信号电平采用：信号电平采用负逻辑，即逻辑负逻辑，即逻辑“1 1”为为-3V-3V-15V-15V，逻辑，逻辑“0 0”为为+3V+3V+15V+15V；使用分立元件实现不平衡双流接；使用分立元件实现不平衡双流接口，最大工作速率为口，最大工作速率为20Kbps20Kbps，采用，采用ISO2110ISO2110规定规定的的2525芯连接器。当采用电容性（约芯连接器。当采用电容性（约150pF/m150pF/m）多）多芯电缆时，最大缆长不超过芯电缆时，最大缆长不超过15m15m。 RS-232-CRS-232-C功能特性功能

7、特性规定每条接口线有一个功能，规定每条接口线有一个功能，接口线以英文字母组合命名。接口线以英文字母组合命名。 RS-232-CRS-232-C规程特性规程特性定义了接口控制信号线上电平定义了接口控制信号线上电平升降的动作序列，它们对应了接口两侧物理连接升降的动作序列，它们对应了接口两侧物理连接的建立、维持、拆除以及比特流的传送情况。的建立、维持、拆除以及比特流的传送情况。2. 串行通信接口的组成串行通信接口的组成 串行接口是通过系统总线和串行接口是通过系统总线和CPUCPU相连，串相连，串行接口部件的典型结构如图所示。主要由行接口部件的典型结构如图所示。主要由控控制寄存器制寄存器、状态寄存器状

8、态寄存器、数据输入寄存器数据输入寄存器和和数据输出寄存器数据输出寄存器4 4部分部分组成。组成。 控 制 寄 存 器 状 态 寄 存 器 数 据 输 入 寄 存 器 数 据 输 出 寄 存 器 发送时钟 串 行 数 据 输 出 M ODE M控 制 串 行 数 据 输 入 地 址 译 码 器 CS C/D CPU 总 线 系 统 数 据 总 线 Rx RDY Tx RDY 复 位 IO W AEN 地 址 总 线 IO R并入串出 串入并出 接收时钟 3. 串行通信的有关概念串行通信的有关概念 发送时钟和接收时钟发送时钟和接收时钟把二进制数据序列称为比特组，由发送器发送到把二进制数据序列称为比

9、特组，由发送器发送到传输线上，再由接收器从传输线上接收。传输线上，再由接收器从传输线上接收。 发送时钟发送时钟：串行数据的发送由发送时钟控制，：串行数据的发送由发送时钟控制，数据发送过程是：把并行的数据序列送入移位数据发送过程是：把并行的数据序列送入移位寄存器，然后通过寄存器，然后通过移位寄存器由发送时钟触发移位寄存器由发送时钟触发进行移位输出进行移位输出，数据位的时间间隔可由发送时，数据位的时间间隔可由发送时钟周期来划分。钟周期来划分。 接收时钟接收时钟：串行数据的接收是由接收时钟来：串行数据的接收是由接收时钟来检测，数据接收过程是：传输线上送来的串行检测，数据接收过程是：传输线上送来的串行

10、数据序列由接收时钟作为移位寄存器的触发脉数据序列由接收时钟作为移位寄存器的触发脉冲，逐位打入移位寄存器。冲，逐位打入移位寄存器。接收过程就是将串接收过程就是将串行数据序列，逐位移入移位寄存器后组成并行行数据序列，逐位移入移位寄存器后组成并行数据序列的过程数据序列的过程。3. 串行通信的有关概念串行通信的有关概念 DTEDTE和和DCEDCE DTE(Data Terminal Equipment)DTE(Data Terminal Equipment) DCE(Data Circuiting Equipment)DCE(Data Circuiting Equipment) 数据终端设备（简称数

11、据终端设备（简称DTE) DTE) ：是对属于：是对属于用户所有用户所有联网设备和工作站的统称联网设备和工作站的统称，它们是数据的源或目的，它们是数据的源或目的或者即是源又是目的。例如：数据输入或者即是源又是目的。例如：数据输入/ /输出设备，输出设备，通信处理机或各种大、中、小型计算机等。通信处理机或各种大、中、小型计算机等。 数据电路终端设备或数据通信设备数据电路终端设备或数据通信设备( (简称简称DCE)DCE)：DCEDCE是对网络设备的统称是对网络设备的统称，该设备为用户设备提供入，该设备为用户设备提供入网的连接点。自动呼叫网的连接点。自动呼叫/ /应答设备、调制解调器应答设备、调制

12、解调器ModemModem和其他一些中间设备均和其他一些中间设备均属属DCEDCE。 信道信道 信道是传输信息所经过的通道信道是传输信息所经过的通道, ,是连接是连接2 2个个DTEDTE的线的线路路, ,它包括传输介质和有关的中间设备。它包括传输介质和有关的中间设备。4. 串行通信中的工作方式串行通信中的工作方式 单工工作方式单工工作方式 半双工工作方式半双工工作方式 全双工工作方式全双工工作方式 发送器 接收器 单 工 方 式 发 送 器 发 送 器 接 收 器接 收 器发 送 器 发 送 器 接 收 器接 收 器A站 点 B站 点 B站 点 B站 点 A站 点 A站 点 B站 点 单工单

13、工方式方式半双工半双工方式方式全双工全双工方式方式 传输制式传输制式全双工全双工(Full Duplex)(Full Duplex)站站A站站B站站A站站B站站A站站B半双工半双工(Half Duplex)单工单工5. 同步通信和异步通信方式同步通信和异步通信方式 同步通信方式同步通信方式 同步通信方式的特点是：由同步通信方式的特点是：由一个统一的一个统一的时钟控制发送方和接收方时钟控制发送方和接收方，若干字符组成一，若干字符组成一个信息组，字符要一个接着一个传送；没有个信息组，字符要一个接着一个传送；没有字符时，也要发送专用的字符时，也要发送专用的“空闲空闲”字符或者字符或者是同步字符，因为

14、同步传输时，要求必须连是同步字符，因为同步传输时，要求必须连续传送字符，每个字符的位数要相同，中间续传送字符，每个字符的位数要相同，中间不允许有间隔。不允许有间隔。 同步传送的速度高于异步，通常为几同步传送的速度高于异步，通常为几十几百千波特十几百千波特(kilobaud(kilobaud) )。但它要求。但它要求有时钟来实现发送端与接收端之间的同有时钟来实现发送端与接收端之间的同步，故而硬件复杂。常应用于：步，故而硬件复杂。常应用于： 计算机到计算机之间的通信。计算机到计算机之间的通信。 计算机到计算机到CRT/CRT/外设之间的通信等。外设之间的通信等。 异步通信方式异步通信方式 异步通信

15、的特点是：字符是一帧一帧的传送，异步通信的特点是：字符是一帧一帧的传送，每一帧字符的传送靠起始位来同步。在数据传输过每一帧字符的传送靠起始位来同步。在数据传输过程中，传输线上允许有空字符。程中，传输线上允许有空字符。 所谓异步通信，是指通信中两个字符的时间间所谓异步通信，是指通信中两个字符的时间间隔是不固定的，而在同一字符中的两个相邻代码间隔是不固定的，而在同一字符中的两个相邻代码间的时间间隔是固定的通信。异步通信中的时间间隔是固定的通信。异步通信中发送方和接发送方和接收方的时钟频率也不要求完全一样收方的时钟频率也不要求完全一样，但不能超过一，但不能超过一定的允许范围。定的允许范围。异步通信的

16、传送速度在异步通信的传送速度在509600波特之间，波特之间，常用于计算机到常用于计算机到CRT终端和字符打印机之终端和字符打印机之间的通信，直通电报以及无线电通信的数间的通信，直通电报以及无线电通信的数据发送等。据发送等。 6. 通信中必须遵循的规定通信中必须遵循的规定 字符格式的规定字符格式的规定 通信中，传输字符的格式要按规定写。通信中，传输字符的格式要按规定写。在异步传输方式每个字符在传送时，前面必在异步传输方式每个字符在传送时，前面必须加一个起始位，后面必须加停止位来结束，须加一个起始位，后面必须加停止位来结束，停止位可以为停止位可以为1位，位，1.5位，位，2位。奇、偶校验位。奇、

17、偶校验位可以加也可以不加。位可以加也可以不加。 比特率、波特率比特率、波特率(baudrate) 比特率：比特率：比特率作为串行传输中数据传输速比特率作为串行传输中数据传输速度的测量单位，用每秒传输的二进制数的位数度的测量单位，用每秒传输的二进制数的位数bit/s(位位/秒秒)来表示。来表示。 波特率：波特率：波特率是用来描述每秒钟内发生二波特率是用来描述每秒钟内发生二进制信号的事件数，用来表示一个二进制数据位的进制信号的事件数，用来表示一个二进制数据位的持续时间。持续时间。 波特率波特率=1/二进制位的持续时间二进制位的持续时间 时钟频率时钟频率=n*波特率波特率 国际上规定的一个标准的波特

18、率系列是：国际上规定的一个标准的波特率系列是：110、300、500、600、1200、1800、2400、4800、9600、19200等。等。7. 调制解调器调制解调器 调制（调制（ModulatingModulating）：把数字信号转换为）：把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号电话线路传送的模拟信号 解调（解调（DemodulatingDemodulating）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信号 调制解调器调制解调器MODEMMODEM：具有调制和解调功能：具有调制和解调功能的器件合制在一个装置的器件合制在一个装置串行通信方式串行通信方式 串行通信是

19、指在同一条通信线上的数据按一位接一串行通信是指在同一条通信线上的数据按一位接一位的顺序进行传输，它是计算机网络与通信的重要位的顺序进行传输，它是计算机网络与通信的重要基础。基础。 串行通信的通信线可以是一条，也可以是两条。串行通信的通信线可以是一条，也可以是两条。半双工、全双工半双工、全双工 计算机远程通信中常用的转换设备调制解调器计算机远程通信中常用的转换设备调制解调器（MODEMMODEM） 串行通信有两类：同步通信和异步通信。串行通信有两类：同步通信和异步通信。PCPC系统中系统中的串行通信采用异步通信。的串行通信采用异步通信。 异步通信及串行异步通信数据传输格式异步通信及串行异步通信数

20、据传输格式 简述异步通信简述异步通信串行通信接口标准串行通信接口标准 串行通信接口有几种标准：串行通信接口有几种标准：RS-232CRS-232C、RS-423RS-423、RS-422ARS-422A、RS-485RS-485等。但都是在等。但都是在RS-232CRS-232C基础上经基础上经过改进而形成的。过改进而形成的。 RS-232CRS-232C标准的机械规范主要体现在采用了标准的机械规范主要体现在采用了2525针针连接器，已经定义了其中连接器，已经定义了其中2222针信号的指定用途，针信号的指定用途，接口的机械结构、形状与大小等。接口的机械结构、形状与大小等。 在电气方面，在电气方

21、面，RS-232CRS-232C对信号电平、信号功能作对信号电平、信号功能作了规定。了规定。 RS-232CRS-232C接口采用负逻辑来规定逻辑电平。接口采用负逻辑来规定逻辑电平。11.2 11.2 串行接口芯片串行接口芯片8251A8251A8251A是通用同步异步接收发送器是通用同步异步接收发送器USART(Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter)，适合作异步起止式数据格式和同步面向字适合作异步起止式数据格式和同步面向字符数据格式的接口，其功能很强。在本节符数据格式的接口，其功能很强。在本节将要介绍它的外部特

22、性和工作原理，并讨将要介绍它的外部特性和工作原理，并讨论它的编程及应用。论它的编程及应用。 基本性能基本性能（1 1）两种工作方式）两种工作方式 同步方式（波特率同步方式（波特率0-64kBIT/S)0-64kBIT/S)和异步方式和异步方式( (波特率波特率0-0-19.2KBIT/S19.2KBIT/S） (2)(2)同步方式下格式：可设置为内同步或外同步两种方同步方式下格式：可设置为内同步或外同步两种方法，同步字符允许采用单同步字符和双同步字符，由法，同步字符允许采用单同步字符和双同步字符，由用户选定。数据位可在用户选定。数据位可在5 5位位-8-8位之间进行选择。位之间进行选择。（3

23、3）异步方式时，数据位仍可在）异步方式时，数据位仍可在5 5位位-8-8位范围内选择，位范围内选择，用用1 1位作为奇偶校验位或不设置奇偶位。此外，位作为奇偶校验位或不设置奇偶位。此外，8251A8251A在异步方式下能自动为每个数据增加在异步方式下能自动为每个数据增加1 1位启动位及位启动位及1 1位、位、1.51.5位或位或2 2位停止位。位停止位。（4 4）具有奇偶校验、帧校验和溢出校验）具有奇偶校验、帧校验和溢出校验3 3种字符数据校种字符数据校验方式，校验位的插入、检查和出错标志的建立均由验方式，校验位的插入、检查和出错标志的建立均由芯片自动完成。芯片自动完成。（5 5）全双工通信方

24、式。能与）全双工通信方式。能与MODEMMODEM直接相连，接收和发直接相连，接收和发送的数据均可存放在各自的缓冲区中，以便实现全双送的数据均可存放在各自的缓冲区中，以便实现全双工通信。工通信。11.2.1 825111.2.1 8251的外部引线及内部结构的外部引线及内部结构 先了解清楚8251A的功能结构，才能进一步描述工作原理。下图是8251A内部工作原理图。从8251A的内部工作原理图中，可以看到，8251A由7个模块组成，这7个模块为接收缓冲器、接收控制电路、发送缓冲器、发送控制电路、数据总线缓冲器、读写控制逻辑电路和调制解调控制电路。 1. 8251的内部结构及性能的内部结构及性能

25、 数据总线缓冲器数据总线缓冲器 数据总线缓冲器通过数据总线缓冲器通过8位数据线位数据线D7D0和和CPU的数据总线相连，负责把接收口接收到的信息送给的数据总线相连，负责把接收口接收到的信息送给CPU，或把，或把CPU发来的信息送给发送口。发来的信息送给发送口。 读读/写控制逻辑写控制逻辑 读读/写控制逻辑接收与读写控制逻辑接收与读/写有关的控制信号。写有关的控制信号。 发送缓冲器与发送控制电路发送缓冲器与发送控制电路 发送缓冲器包括发送移位寄存器和数据输出寄发送缓冲器包括发送移位寄存器和数据输出寄存器，发送移位寄存器通过存器，发送移位寄存器通过8251芯片的芯片的TxD管脚将管脚将串行数据发送

26、出去。串行数据发送出去。 接收缓冲器与接收控制电路接收缓冲器与接收控制电路 接收缓冲器包括接收移位寄存器和数据输接收缓冲器包括接收移位寄存器和数据输入寄存器。串行输入的数据通过入寄存器。串行输入的数据通过8251芯片的芯片的RxD管脚逐位进入接收移位寄存器，然后变成管脚逐位进入接收移位寄存器，然后变成并行格式进入数据输入寄存器，等待并行格式进入数据输入寄存器，等待CPU取走。取走。接收控制电路是用来控制数据接收工作。接收控制电路是用来控制数据接收工作。 调制调制/解调器控制逻辑。解调器控制逻辑。 利用利用8251进行远距离通信时，发送方要通进行远距离通信时，发送方要通过调制解调器将输出的串行数

27、字信号变为模拟过调制解调器将输出的串行数字信号变为模拟信号，再发送出去；接收方也必须将模拟信号信号，再发送出去；接收方也必须将模拟信号经过调制解调器变为数字信号，才能由串行接经过调制解调器变为数字信号，才能由串行接口接收。口接收。2. 8251的外部性能的外部性能8251是双列直是双列直插式的插式的28条条引脚封装的引脚封装的集成电路，集成电路，引脚信号如引脚信号如图所示。图所示。 D1 D0 VCC RxC DTR RTS DSR RESET CLK TXD TXEMPTY CTS SYNDET/BRKDET TXRDY D2 D3 RXD GND D4 D5 D6 D7 TxC WR CS

28、 C/D RD RXRDY 8251A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 作为CPU和外部设备（或调制解调器）之间的接口，8251A的对外信号分为两组一组是8251A和CPU之间的信号，一组是8251A和外部设备（或调制解调器）之间的信号。下图是8251A与CPU及外部设备之间的连接关系示意图。 (1)8251与与CPU之间的连接信号之间的连接信号 8251A和和CPU之间的连接信号可以分为之间的连接信号可以分为4类，类，具体如下具体如下:a)片选信号片选信号 /CS片选信号片选

29、信号/CS是是CPU的地址信号通的地址信号通过译码后得到的。过译码后得到的。/CS为低电平时，为低电平时，8251A 被选被选种。反之，种。反之，/CS为高电平时，为高电平时，8251A未被选中，未被选中，这种情况下，这种情况下，8251A的数据线处于高阻状态，读的数据线处于高阻状态，读信号信号/RD和写信号和写信号/WR对芯片不起作用。对芯片不起作用。b)数据信号数据信号 D7D08251A有有8根数据线根数据线D7D0，通，通过它们，过它们，8251A与系统的数据总线相连。实际上，与系统的数据总线相连。实际上，数据线上不止传输一般的数据，而且也传输数据线上不止传输一般的数据，而且也传输CP

30、U对对8251A的编程命令和的编程命令和8251A送往送往CPU的状态信的状态信息。息。 c)读读/写控制信号写控制信号 /RD读信号读信号/RD为低电平时，用来通知为低电平时，用来通知8251A，CPU当前正从当前正从8251A读取数据或者状态信读取数据或者状态信息。息。/WR写信号写信号WR为低电平时，用来通知为低电平时，用来通知8251A，CPU当前正在往当前正在往8251A写入数据或者控制写入数据或者控制信息。信息。 C/D控制数据信号控制数据信号C/-D也是也是CPU送往送往8251A的信号，用来区分当前读写的是数据还是的信号，用来区分当前读写的是数据还是控制信息或状态信息。具体地说

31、，控制信息或状态信息。具体地说，CPU在读操作在读操作时，如时，如C/-D为低电平，则读取的是数据，如为低电平，则读取的是数据，如C/-D为高电平，则读取的是为高电平，则读取的是8251A当前的状态信息；当前的状态信息；CPU在写操作时，如在写操作时，如C/-D为低电平，则写入的是为低电平，则写入的是数据，如数据，如C/-D为高电平，则写入的是为高电平，则写入的是CPU对对8251A的控制命令。的控制命令。 d)收发联络信号收发联络信号TxRDY发送器准备好信号发送器准备好信号TxRDY用来告诉用来告诉CPU，8251A已经准备好发送一个字符。具体已经准备好发送一个字符。具体地讲，当地讲，当/

32、CTS为低电平而为低电平而TxEN为高电平，并为高电平，并且发送缓冲器为空时，且发送缓冲器为空时，TxRDY为高电平，于是，为高电平，于是，CPU便得知，当前便得知，当前8251A已经作好发送准备，已经作好发送准备，因而因而CPU可以往可以往8251A传输一个数据。实际使传输一个数据。实际使用时，如果用时，如果8251A和和CPU之间采用中断方式联之间采用中断方式联系，则系，则TxRDY可以成为一个联络信号，可以成为一个联络信号，CPU通通过读操作变能检测过读操作变能检测TxRDY，从而了解，从而了解8251A的的当前状态，进一步决定是否可以往当前状态，进一步决定是否可以往8251A输送输送一

33、个字符。不管是用中断方式还是查询方式，一个字符。不管是用中断方式还是查询方式，当当8251A从从CPU得到一个字符后得到一个字符后,TxRDY变变为变变为低电平。低电平。 TxE发送空信号发送空信号TxE为高电平时有效，用为高电平时有效，用来表示此时来表示此时8251A发送器中并行到串行转换器发送器中并行到串行转换器空，它实际上指示了一个发送动作的完成。当空，它实际上指示了一个发送动作的完成。当8251A从从CPU得到一个字符时，得到一个字符时，TxE便成为低便成为低电平。需要指出一点，即在同步方式时，不允电平。需要指出一点，即在同步方式时，不允许字符之间有空隙，但是许字符之间有空隙，但是CP

34、U有时却来不及往有时却来不及往8251A输送一个字符，此时输送一个字符，此时TxE变为高电平，变为高电平，发送器在输出线上插入同步字符，从而填补了发送器在输出线上插入同步字符，从而填补了传输空隙。传输空隙。 RxRDY接收器准备好信号接收器准备好信号RxRDY用用来表示当前来表示当前8251A已经从外部设备或调制已经从外部设备或调制解调器接收到一个字符，正等待解调器接收到一个字符，正等待CPU取取走。因此，在中断方式时，走。因此，在中断方式时，RxRDY可用可用来作联络信号。当来作联络信号。当CPU从从8251A读取一读取一个字符后，个字符后，RxRDY便变为低电平，等到便变为低电平，等到下一

35、次接收到字符后，又升为高电平，下一次接收到字符后，又升为高电平，即有效电平。即有效电平。 SYNDET-同步检测信号同步检测信号SYNDET只用于同步方式。只用于同步方式。 SYNDET引脚可工作在输入状态，也可工作在输引脚可工作在输入状态，也可工作在输出状态，这决定于出状态，这决定于8251A工作在内同步状态还是工作工作在内同步状态还是工作在外同步情况，而这两种情况又决定于在外同步情况，而这两种情况又决定于8251A的初始的初始化程编程。当化程编程。当8251A工作在内同步情况时工作在内同步情况时SYNDET作作为输出端为输出端，如果，如果8251A检测到了所要求的同步字符，检测到了所要求的

36、同步字符，则则SYNDET便变为高电平，用来表明便变为高电平，用来表明8251A当前已经当前已经达到同步。在双同步情况下，达到同步。在双同步情况下，SYNDET信号会在第二信号会在第二个同步字符的最后一位被检测到后，在这一位的中间个同步字符的最后一位被检测到后，在这一位的中间变为高电平，从而表明已经达到同步。当变为高电平，从而表明已经达到同步。当8251A工作工作在外同步情况时，在外同步情况时，SYNDET作为输入端，从这个输入作为输入端，从这个输入端进入的一个正跳变，会使端进入的一个正跳变，会使8251A在在/RxC的下一个下的下一个下降沿时开始装配字符。这种情况下，降沿时开始装配字符。这种

37、情况下，SYNDET的高电的高电平状态最少要维持一个平状态最少要维持一个/RxC周期，以便遇上周期，以便遇上/RxC的的下一个下降沿。下一个下降沿。 在复位时，在复位时，SYNDET变为低电平。在内同步情况变为低电平。在内同步情况下，下，SYNDET作为输出端，会在作为输出端，会在CPU执行依次读操作执行依次读操作后，变为低电平；在外同步情况下，后，变为低电平；在外同步情况下，SYNDET作为输作为输入端，它的电平状况决定于外部信号。入端，它的电平状况决定于外部信号。 (2)8251与外部设备之间的信号连接与外部设备之间的信号连接 收发联络信号收发联络信号DTR、DSR、RTS、CTS 注意，

38、注意，RS-232-C标准的对应信号是：标准的对应信号是：DTR、DSR、RTS、CTS。/DTR数据终端准备好信号数据终端准备好信号/DTR是由是由8251A送往外设的，送往外设的，CPU通过命令可以使通过命令可以使/DTR变变为低电平即有效低电平，从而通知外部设备，为低电平即有效低电平，从而通知外部设备，CPU当前已经准备就绪。当前已经准备就绪。/DSR数据设备准备好信号数据设备准备好信号/DSR是由是由外设送往外设送往8251A的，低电平时有效，它用来表示的，低电平时有效，它用来表示当前外设已经准备好。当当前外设已经准备好。当/DSR端出现低电平时，端出现低电平时，会在会在8251A的状

39、态寄存器第的状态寄存器第7位上反映出来，所以，位上反映出来，所以，CPU通过对状态寄存器的读取操作，便可以实现通过对状态寄存器的读取操作，便可以实现对对/DSR信号的检测。例如，数据通信设备信号的检测。例如，数据通信设备（Modem）准备好，该信号是外部设备（数据通）准备好，该信号是外部设备（数据通信设备信设备Modem）送给）送给8251的。的。8251收到该信号后，收到该信号后，使状态寄存器的使状态寄存器的DSR位置位置1。CPU可以查询状态可以查询状态寄存器的寄存器的DSR位，以了解外部设备的状态。位，以了解外部设备的状态。RTS请求发送信号请求发送信号/RTS是是8251A送往外送往外

40、设，低电平时有效，设，低电平时有效，CPU可以通过编程命令使可以通过编程命令使/RTS变为有效电平，以表示变为有效电平，以表示CPU已经准备好发已经准备好发送。送。CTS清除请求发送信号清除请求发送信号/CTS是对是对/RTS的响应信号，它是由外设送往的响应信号，它是由外设送往8251A的，当的，当/CTS为低电平时，为低电平时，8251A才能执行发送操作。才能执行发送操作。 数据信号数据信号TXD、RXD11.2.2 8251的控制字及其工作方式的控制字及其工作方式 8251A在使用前必须用程序对其工作状态进行在使用前必须用程序对其工作状态进行设置（初始化），包括同步方式还是异步方设置（初始

41、化），包括同步方式还是异步方式、传输波特率、字符代码位数、校验方式式、传输波特率、字符代码位数、校验方式和停止位位数等。和停止位位数等。1. 方式寄存器方式寄存器 方式寄存器是方式寄存器是8251在初始化时，用来写在初始化时，用来写入方式选择字用的。方式选择有入方式选择字用的。方式选择有2种：种：同步方同步方式式和和异步方式异步方式。方式寄存器有。方式寄存器有8位，最低位，最低2位位为为“00”表示是同步方式，最低表示是同步方式，最低2位不全是位不全是0时时表示是异步方式表示是异步方式 1. 方式寄存器方式寄存器 8251工作在同步方式下工作在同步方式下(方式寄存器的格式：) 同步字符数 0：

42、2个字符 1：1个字符 同步方式 0：内同步，SDYNDET 为输出 1：外同步，SDYNDET 为输入 数据位0数 00： 5位 ，01： 6位 10： 7位 ，11： 8位 全0位同步模式 否则位异步模式 检验类型 检验设置 0：奇检验 0：无校验 1：偶检验 1：有校验 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SCS ESC EP PEN L2 L1 0 0 例如：要求例如：要求8251作为外同步通信接口，数据位作为外同步通信接口，数据位8位，位，2个同步字个同步字符，偶校验，其方式选择字应为十六进制的符，偶校验，其方式选择字应为十六进制的7CH(01111100B7CH)。1.

43、 方式寄存器方式寄存器 8251工作在异步方式下工作在异步方式下(方式寄存器的格式) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 S2 S1 EP PEN L2 L1 B2 B1 停止位个数 00：无定义 01：1 个 10：1 个半 11：2 个 检验类型 检验设置 0：奇检验 0：无校验 1：偶检验 1：有校验 数据位数 00：5 位：01：6 位 10：7 位：11：8 位 波特率因子 00：同步模式 01：波特率因子位 1 10：波特率因子位 16 11：波特率因子位 64 例如：要求例如：要求8251芯片作为异步通信，波特率为芯片作为异步通信，波特率为64，字，字符长度符长度8位

44、，奇校验，位，奇校验，2个停止位的方式选择字应为十个停止位的方式选择字应为十六进制的六进制的DFH(1101111lBDFH)。 2. 命令（控制）寄存器命令（控制）寄存器 对对8251进行初始化时，按上面的方法写入了进行初始化时，按上面的方法写入了方式选择字后，接着要写入的是命令字，由命令方式选择字后，接着要写入的是命令字，由命令字来规定字来规定8251的工作状态，才能启动串行通信开的工作状态，才能启动串行通信开始工作或置位。这样就要对控制寄存器输入控制始工作或置位。这样就要对控制寄存器输入控制字，控制寄存器的格式如下图所示。字，控制寄存器的格式如下图所示。 TXEN：允许发送，只有将该位置

45、：允许发送，只有将该位置“1”，8251才能发送才能发送数据。数据。DTR：该位置：该位置1，使，使DTR信号有效，告诉信号有效，告诉DCE（Modem）设备，）设备，DTE（CPU）已准备好。）已准备好。RXE：该位置：该位置1，允许，允许8251接收数据。接收数据。SBRK：该位置：该位置1，8251发送空闲字符（全发送空闲字符（全0字符）。字符）。ER：该位置：该位置1，使状态寄存器中的三个出错标志位复位。，使状态寄存器中的三个出错标志位复位。RTS：该位置：该位置1，向，向DCE设备发出设备发出“请求发送请求发送”信号信号RTS。IR：该位置：该位置1，使，使8251进行内部复位操作。

46、进行内部复位操作。EH：该位置：该位置1，使，使8251搜索同步字符（仅在同步模型下搜索同步字符（仅在同步模型下使用）。使用）。 3.状态寄存器状态寄存器 状态寄存器是反映状态寄存器是反映8251内部工作状态的寄存器，内部工作状态的寄存器，只能读出，不能写入，只能读出，不能写入，CPU可用可用IN指令来读取指令来读取状态寄存器的内容。状态寄存器的内容。TXRDY：数据输出寄存器空。如果此时：数据输出寄存器空。如果此时CTS有效有效（DCE允许发送），且允许发送），且TXEN为为1（程序允许发（程序允许发送），则送），则CPU可向数据输出寄存器送入下一个可向数据输出寄存器送入下一个要发送的字符。

47、要发送的字符。RXRDY：数据输入寄存器中已有：数据输入寄存器中已有1个接收到的字符。个接收到的字符。CPU可以读入。可以读入。TXE：发送移位寄存器空。：发送移位寄存器空。DEDE：奇偶校验错（：奇偶校验错（Parity ErrorParity Error）。）。OEOE：溢出错（：溢出错（Overrun ErrorOverrun Error）若数据输入寄存器若数据输入寄存器的字符尚未被的字符尚未被CPUCPU取走，接收移位寄存器中又有一个字取走，接收移位寄存器中又有一个字符准备好，准备放入数据寄存器中。这时，数据输入符准备好，准备放入数据寄存器中。这时，数据输入寄存器中原有的字符被丢失，寄

48、存器中原有的字符被丢失，82518251使使OEOE位置位置1 1。造成溢。造成溢出错（通讯数据被丢失）的主要原因是，出错（通讯数据被丢失）的主要原因是，82518251内部没内部没有接收数据缓冲区，在下一个字符接收到以前，有接收数据缓冲区，在下一个字符接收到以前，CPUCPU必必须把已存在数据输入寄存器的字符取走。以须把已存在数据输入寄存器的字符取走。以9600bps9600bps为为例，例，CPUCPU必须每约隔必须每约隔1 1毫秒接收一字符。这一点是编制毫秒接收一字符。这一点是编制实用的串行通讯主程中最大的困难之一。实用的串行通讯主程中最大的困难之一。FEFE：帧格式错（：帧格式错（Fr

49、ame ErrorFrame Error）（只用于异步方式）若）（只用于异步方式）若接收端在收到全部数据位、校验位后，没有检测到停接收端在收到全部数据位、校验位后，没有检测到停止位，则止位，则FEFE置置“1”1”。另外，接收端对每一位信号检测。另外，接收端对每一位信号检测多次，若每次检测结果不等，也出现帧格式错。多次，若每次检测结果不等，也出现帧格式错。SYNDETSYNDET：与：与SYNDETSYNDET引脚电平相同。引脚电平相同。DSRDSR：与：与DSRDSR引脚电平相同，若引脚电平相同，若82518251与与ModemModem相连，则相连，则DSRDSR表示表示ModemMode

50、m准备好（准备好（Data set ReadyData set Ready）。）。 11.2.3 8251串行接口应用举例（串行接口应用举例（1）1、编程端口和地址、编程端口和地址 8251内部可寻址的寄存器有：内部可寻址的寄存器有： 数据输入寄存数据输入寄存器、数据输出寄存器、状态寄存器、控制寄存器、数据输出寄存器、状态寄存器、控制寄存器、方式寄存器、同步字符寄存器（器、方式寄存器、同步字符寄存器（2个）。个）。8251引脚引脚C/-D，用来区分，用来区分CPU当前读写的当前读写的是控制状态、信息，还是数据信息，它通常和是控制状态、信息，还是数据信息，它通常和地址线地址线A0相连，即相连，即

51、8251只有两个端口地址。只有两个端口地址。 奇数地址奇数地址：方式字、命令控制字：方式字、命令控制字 、同步字、同步字 偶数地址偶数地址：数据（输入：数据（输入/输出）输出） 在对在对8251进行初始化时，写进行初始化时，写“方式寄存方式寄存器器”、“控制寄存器控制寄存器”、“同步字符寄存同步字符寄存器器”、所对应的操作完全一样，具体写入、所对应的操作完全一样，具体写入哪个寄存器？哪个寄存器？ 一个端口地址，对应接口芯一个端口地址，对应接口芯片中多个寄存器，区分具体对哪一个寄存片中多个寄存器，区分具体对哪一个寄存器进行操作的方法：采用读写顺序来区分：器进行操作的方法：采用读写顺序来区分： 8

52、251的方式寄存器、控制寄存器、同步字符寄存的方式寄存器、控制寄存器、同步字符寄存器、对应的端口地址均为器、对应的端口地址均为A0=1，用，用写入顺序写入顺序区分。区分。芯片复位以后，第一次向奇地址端口的值，送芯片复位以后，第一次向奇地址端口的值，送到方式寄存器，该值称为到方式寄存器，该值称为“方式字方式字”。在在“方式字方式字”中，若规定工作在同步模式，那中，若规定工作在同步模式，那么，么，CPU接着往奇地址端口写的接着往奇地址端口写的1个或个或2个（由个（由“方方式字式字”规定）字节，作为同步字符，同步字符被送规定）字节，作为同步字符，同步字符被送到同步字符寄存器。如果有两个同步字符，则会

53、按到同步字符寄存器。如果有两个同步字符，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。字符寄存器。在这以后，只要不是复位命令，不管是在同步在这以后，只要不是复位命令，不管是在同步模式还是在异步模式下，由模式还是在异步模式下，由CPU用用奇地址端口奇地址端口写入写入的值将作为的值将作为控制字控制字送到控制寄存器，而用送到控制寄存器，而用偶地址端偶地址端口口写入的值将作为写入的值将作为数据数据送到数据输出缓冲寄存器。送到数据输出缓冲寄存器。当然，如果控制命令是复位，则回到第（当然，如果控制命令是复位，则回到第（1）步。）步。2、8251A

54、初始化流程初始化流程11.2.3 8251串行接口应用举例（串行接口应用举例（1）1. 异步模式下的初始化程序举例异步模式下的初始化程序举例 设设8251A工作在异步模式，波特率系数为工作在异步模式，波特率系数为16，7个数据位个数据位/字符，采用偶校验，字符，采用偶校验，2个停止位，发送、接收允许，设个停止位，发送、接收允许，设端口地址为端口地址为00E2H和和00E3H。完成初始化程序。完成初始化程序。 根据题目要求，可以确定方式字为根据题目要求，可以确定方式字为11111010B，即，即FAH。命令字为命令字为00110111B，即，即37H。则初始化程序如下：。则初始化程序如下： MO

55、V AL， 0FAH ；送方式字 MOV DX，00E3H OUT DX， AL ；异步方式，7位/字符，偶校验，2个停止位 MOV AL，37H ；设置控制字 OUT DX， AL ；有效 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 S2 S1 EP PEN L2 L1 B2 B1 停 止 位 个 数 00： 无 定 义 01： 1个 10： 1个 半 11： 2个 检 验 类 型 检 验 设 置 0： 奇 检 验 0： 无 校 验 1： 偶 检 验 1： 有 校 验 数 据 位 数 00： 5位 ： 01： 6位 10： 7位 ： 11： 8位 波 特 率 因 子 00： 同 步 模

56、式 01： 波 特 率 因 子 位1 10： 波 特 率 因 子 位16 11： 波 特 率 因 子 位64 11.2.3 8251串行接口应用举例（串行接口应用举例（2）2. 同步模式下初始化程序举例同步模式下初始化程序举例 设端口地址为53H，采用内同步方式，2个同步字符（设同步字符为16H），偶校验，7位数据位/字符。 根据题目要求，可以确定方式字为，00111000B，即38H；控制字为10010111B，即97H。它使8251A对同步字符进行检索；同时使状态寄存器中的3个出错标志复位；此外，使8251A的发送器启动，接收器也启动；控制字还通知8251A，CPU当前已经准备好进行数据传

57、输。 程序段如下： MOV AL，38H ；设置模式字，同步模式，用2个同步字符， OUT 53H，AL ； 7个数据位，偶校验 MOV AL，16H OUT 53H，AL ；送同步字符16H OUT 53H，AL MOV AL，97H ；设置控制字，使发送器和接收器启动 OUT 53H，AL11.3 11.3 可编程串行异步通信接口可编程串行异步通信接口82508250 82508250是一种可编程的串行异步通信接口芯片。是一种可编程的串行异步通信接口芯片。它支持异步通信规程；芯片内部设置时钟发它支持异步通信规程；芯片内部设置时钟发生电路，并可以通过编程改变传送数据的波生电路，并可以通过编程

58、改变传送数据的波特率；它提供特率；它提供MODEMMODEM所需的控制信号和接收所需的控制信号和接收来自来自MODEMMODEM的状态信息，极易通过的状态信息，极易通过MODEMMODEM实实现远程通信；它具有数据回送功能，为调试现远程通信；它具有数据回送功能，为调试自检提供方便。自检提供方便。 串行异步通信接口串行异步通信接口82508250 1. 82501. 8250芯片引脚定义与功能芯片引脚定义与功能 2. 82502. 8250芯片的内部结构和寻址方式芯片的内部结构和寻址方式 3. 82503. 8250内部控制状态寄存器的功能内部控制状态寄存器的功能 4. 82504. 8250通

59、信编程通信编程 5. 82505. 8250应用举例应用举例 82508250芯片引脚定义与功能芯片引脚定义与功能 82508250是一个是一个4040脚脚封装的双列直插式芯片，封装的双列直插式芯片，下图是其引脚功能示意图。图中，除下图是其引脚功能示意图。图中，除2929脚脚未使用外，其余引脚可大致分为两类：一未使用外，其余引脚可大致分为两类：一类是和类是和CPUCPU系统总线相连的信号线；系统总线相连的信号线；另一类是和通信设备相连的信号线。另一类是和通信设备相连的信号线。 82508250芯片引脚定义与功能（芯片引脚定义与功能（续）续）（1 1）与）与CPUCPU系统总线相连的信号线系统总

60、线相连的信号线 双向数据线双向数据线 地址控制信号地址控制信号 读读/ /写控制信号写控制信号中断控制和复位控制信号中断控制和复位控制信号 时钟与传输速率控制信号时钟与传输速率控制信号（2 2）与外部通信设备相连的信号）与外部通信设备相连的信号线线双向数据线、地址控制信号双向数据线、地址控制信号 双向数据线双向数据线CPUCPU和和82508250通过通过D D7 7D D0 0数据线传送数据、控制信息数据线传送数据、控制信息和状态信息。和状态信息。 地址控制信号地址控制信号当片选信号当片选信号CSCS0 0=1=1、CSCS1 1=1=1、CSCS2 2=0=0（同时有效）时，（同时有效）时