第讲串行接口

第23讲串行通信及接口电路一、串行通信的基本概念数据在单条1位宽的传输线上按时间先后一位一位地传送；节省传输线（优点）；数据传输率较低（缺点）。主要适用于长距离、低速率的通信中。1.串行通信的特点2.串行通信涉及的常用术语设备A发送器设备B接收器Dataflow(1)单工、半双工和全双工(数据通信的方向性结构）①单工（Simplex)特点：仅能进行一个方向的数据传送②半双工（HalfDuplex）特点：数据可以在两个方向上进行传送，但是这种传送绝不能同时进行。设备A发送器/接收器设备B接收器/发送器Dataflow③全双工（FullDuplex）特点：能够在两个方向同时进行数据传送。设备A发送器/接收器设备B接收器/发送器(2)数据传输率

每秒传输的二进制位数，单位为bps（bitpersecond）也称比特率。波特率―――每秒传输的“符号”（也称信号码元—SignalElement）的个数。【例如，每秒传送1个符号，则波特率为1波特】在计算机中，一个“符号”的含义为高、低两种电平，分别代表逻辑值“1”和“0”，所以每个符号的信息量为1比特，此时波特率与比特率刚好一致。但在其他一些场合（例如通信中采用的“相一幅”复合调制技术一个“符号”的信息含量就不是一个比特，此时，波特率就不等于比特率。(3)调制与解调现在的电话网是模拟通信系统，它是为传输话音信息而设计的。要在电话网上传送数字信号，必须经过调制和解调。实现调制和解调两个过程的设备称为调制解调器。方法：选取音频范围某一频率的正（余）弦模拟信号作为载波，用以运载所要传送的数字信号。要用传送的数字信号改变载波信号的幅值、频率或相位，使之在信道上传送；到达信道另一端，再将数字信号从载波中取出。000001111数字信号(a)调幅(b)调频(c)调相按数字信号的值改变载波信号的幅度按数字信号的值改变载波信号的频率按数字信号的值改变载波信号的相位①异步方式1/00011…15-8位数据位1/0停止位或空闲位1…1起始位奇偶校验第n个字符空闲位第n+1个字符低位高位(4)异步方式与同步方式同步字符（SYN1)同步字符（SYN2)数据（DATA)…②

同步方式（5）波特率因子F（时钟频率）＝波特率因子＊波特率波特率因子：数据传输率（波特率）与时钟频率之间的比例系数.给定时钟频率，选择不同的波特率因子可得到不同的波特率。例如：f=19.2kHz，若选波特率因子为16，则波特率为1200bps。若选定波特率因子和波特率，则相应的确定了对时钟频率的要求。二、可编程串行通信接口8251AIntel8251A是通用同步/异步收发器，它是专为Intel微处理器设计的，可用作CPU和串行外设的接口电路。可用于同步和异步传送。同步传送：5-8位/字符；内部或外部字符同步；可自动插入同步字符。异步传送：5-8位/字符；时钟速率为通信速率的1、16、64倍。异步传送时，可产生中止字符；可产生1、1.5、或2位的停止位；可检测假起始位；可自动检测和处理中止字符。波特率：异步：DC-19.2K；同步：DC-64K。全双工、双缓冲器发送和接收。差错检测：具有奇偶错、溢出错和帧格式错等差错检测电路。28脚双列直插式封装。全部输入输出与TTL电平兼容；单一+5V电源；单一TTL电平时钟；1.8251A的引脚和模块图8251AD1TxDCLKRESETDSRRTSDTRRxCVccD0TxEMPTYCTSWRTxCD7D6D5D4

GNDRxDD3CSRDC/DSYNDET/BRKDETTxRDYRxRDY211098765432111312281920212223242526271815161714D2数据蚀总线缓冲蒙器读/写控制茅逻辑念电路调制/解调控制依电路接收听控制面电路串－逐并转换发送缓冲休器缓冲惨器并－较串转换发送凑控制脑电路RE缘瑞SE素TCL坚KC/垮DRDWRCSDS摔RDT中RCT烫SRT劳SD7-D0内部总线TXDRXDTXEM救PT藏YTXCRXRD窃YRXCSY筒ND奔ETTXRD滚Y发送宇器接收披器82寺51呢A内部锈结构装框图接收2啦82皇51舍A与CP迅U的连壁接82弟51员A是CP糕U与外浑设之搅间的艰接口本电路劝，其门对外碑的接类口信疑号可往分为弃两组舒：一槽组是受与CP插U的接谜口信腥号，筛另一虑组是避与外角设之仙间的嗽接口耕信号率。80艘8682德51谨A外设D7僵-D困0CL象K译码CSABM/默IOC/蹈DRDRDWRWRTXRD跌YTXERXRD讲YSY漫ND帖ETRE搜SE呆TDT戒RDS魔RRT立SCT拍STXDRXD计数漆器/定时赢器RXCTXC82阻51遣A的对填外接碎口信妙号复位塌信号RE嘴SE挂T数据伯线D7风-D询0读写咸控制触信号收发蜂联络喝信号(1陕)喂82射51贝A与CP年U之间矛的接枕口信勇号CSC/DRDWR操作0001CPU从8251A读数据0010CPU往8251A写数据0101CPU从8251A读状态0110CPU往8251A写控制命令0×11高阻态1×××高阻态82足51钳A的读/写控若制真尤值表有四葱个Mo李de键m控制唉信号DT裹R、DS费R、RT毒S和CT笑S。另外因还有烫四个滴信号英：接收烧器时倦钟RX甘C发送愤器时垃钟TX及C接收番数据级线RX旋D发送占数据炼线TX担D(2狐)鞭82闹51舌A与外矛设之位间的初接口潮信号本地Modem远程Modem

计算机终端123456782022101103104105106107102109108125机壳地发送数据(TXD)接收数据(RXD)请求发送(RTS)允许发送(CTS)Modem就绪(DSR)信号地(GND)载波检测（CD)终端就绪(DTR)呼叫指示载波检测呼叫指示电话线CCITT信号名插脚号图3-叼5权V.叮24在/R此S-芒23纵2C信号利连接歪与定敬时关烂系a)信号薄线连肢接3.役82院51疫A的编含程82卖51唉A的编榆程包案括两收个部停分，睡一个匪是方式其选择霜控制后字，另骄一个动是操作衬命令刮控制庭字。前者触用来做定义82喉51菠A的工治作方坏式，赏它必烟须紧尖接在驱复位惑后由CP缩慧U写入稿；后者里用来挽指定哭芯片棉的实叫际操王作，君只有离在写认入了奏方式她选择剂控制钓字后膝，才债能由CP巩U写入芦。(1悄)方式渗选择费控制岛字方式躬选择死控制咸字的校格式求如图衰所示鼻。D7D6D5D4D3D2D1D0S2S1EPPENL2L1B2B100同步衫方式01异步甘方式驳（X1）10异步按方式浓（X1誓6）11异步叼方式布（X6宵4）00字符抄长度仙为5位01字符连长度掘为6位10字符避长度木为7位11字符丈长度劣为8位1带奇背偶校昼验0不带纯奇偶向校验1偶校钞验0奇校位验异步00无效011位停止位101.5位停止位112位停止位同步111个同步字符，外同步，SYNDET为输入101个同步字符，内同步，SYNDET为输出012个同步字符，外同步，SYNDET为输入002个同步字符，内同步，SYNDET为输出操作秘命令肠控制肤字的场格式雨如图小所示彩，它颈直接妨让82惕51幸A实现拴某种狐操作思或进烟入规筝定的疮工作绵状态汉。(2饿)操作裁命令控控制肤字D7D6D5D4D3D2D1D0EHIRRTSERSBRKRXEDTRTXEN1进入区搜索宰方式1内部炎复位1允许谜发送1数据介终端映准备底好1允许般接收1发送赔中止夜字符0正常马工作1清除冬错误尺标志1请求秘发送CP阿U可以道在82橡51笨A工作蓄过程辩中利般用输崇入指蛇令读佣取当稳前82此51彻A的状慰态字械，从读而可乡丰以检毛测接售口和著数据盾传输法的工均作状铲态。(3裁)状态闭字D7D6D5D4D3D2D1D0DSRSYNDET/BRKDETFEOEPETXEMPTYRXRDYTXRDY1发送殊器准袭备好1数据秀通信骄设备观准备贼好帧格监式错呢标志溢出别错标碎志奇偶化错标远志1接收拼器准墙备好1发送纲器空SY次ND匹ETBR胡KD冬ET1已达况到同抢步0未达译到同老步1接收园到中所止字秧符0正常钩工作(1魔)三个龙错误昨标志衫位PE、OE和FE，PE意=1是奇桌偶校灭验错软；OE韵=1是溢盐出错后；FE蜜=1是“唐帧格母式错滨”，揪它们万只对鄙异步拥方式喂有效则。出雹现这侧三种掘错误旷时都吐不中顿止82米51跟A的工愁作，洁它们烤可以闷用操转作命朋令字膜中的ER位来兰复位泽。(2会)涛R讨XR柜DY、TX辣E（TX甲EM苍PT近Y）和SY衬ND蛇ET悟/B疑RK企DE轧T位与吴同名忘引脚弓的状夏态含幸义相都同，(3乐)敞D大SR位是些数据体通信仔设备夺准备喝好状巩态位嫌，DS箱R=亩1表示闷调制摔解调氏器或巷其他漏外设夺已处谦于准来备好炭状态弓，此则时DS耳R输入积信号挖有效特。TX崭RD存Y是发掏送器体准备脊好位偷，它喘与输出核引脚TX他RD茂Y的含菊义有回所不嫂同。TX跌RD炉Y状态新位为峰“1”只反幅映当道前发浙送缓掠冲器铅已空恶，而TX排RD灿Y输出梯引脚为“1”时，臂除发牛送缓荷冲器蚁已空烦外，锤还需班要以CT镇S=忠0和TX使EN鞋=1为条情件，绣即存录在如剖下逻肉辑关瓜系：输出丈引脚TX口RD鸭Y为“1”秤=发送揪缓冲造器空销且则（CT多S=关0）且索（TX用EN题=1）通常TX屑RD尚Y状态涨位提们供CP肢U查询殊，而TX碍RD旺Y引脚的输促出信颈号作贴为中区断请私求信头号发样给CP宗U。输出方式控制字输出第一个同步字符异步方式？是单同步？RESET输出第二个同步字符输出操作命令控制字有复位命令否？传送数据输出操作命令字或输入状态字数据完否？YNNNNYYY(4析)况82咏51伐A的初篮始化坛及数蒸据传盈送流术程图82迫51效A的初禁始化饼编程凤必须在复睡位操绑作之主后，遍先设剃置方稼式选血择控手制字；如果役设定巨在异步采方式，则寺马上猛要输锹出操形作命溜令字跪进行纹设置滚，然轮后才符能进缎行数慎据传牙送；专在数蛇据传台送过级程中记，也化可使流用操直作命附令字择进行被某些欣操作钟设置毁或读锻取82肢51隶A的状镰态；在数皮据传钉送结呈束时浙，若聪使用IR位为派“1”的内丘部复邻位命跳令使82丙51机A复位宽，则镰它又秧可重器新接趋收方警式选倦择字膜，从史而改缠变工尚作方棋式完寄成其努他传略送任韵务。如果或设定82厉51竖A工作慕在同步稳方式，那倾么在渡输出滨方式辣选择歪控制透字后跪，应抄紧跟量着输册出一词个同刘步字汗符或立两个荷同步懂字符鄙，然志后再养输出威操作率命令下字，久后面纽奉的操垫作与示异步孤方式姻相同爬。设定82贸51绿A工作这于异远步方里式，俗波特街率因浊子为64，每直字符7个数璃据位圣，偶套校验裤，2位停长止位揉，则方式携选择佛控制厦字为11111011(F纽奉BH浑)操作贡命令花字的奴设定横，例尾如使82疏51信A的发惭送器浮允许果，接详收器暮允许荣，使旺状态挪寄存锤器中镰的3个错莫误标感志位候复位繁，使戏数据阅终端贸准备家好信背号DT巷R输出温低电检平，妻则操作运命令仓字应为00容01澡01氧11称(1预7H心)4.编程义举例(1较)异步从方式门下的惧初始总化编鲁程若82胡51垄A的端永口地蔽址为50穷H、51教H，则使本例怕初始佩化程贞序如锈下：MO浸V梯AL趋,题0F孟BH；好输出撑方式堤选择行字OU片T志51阔H,次A清LMO拉V乒AL辰,搁17欲H；件输出悉操作滴命令霞字OU幅T革51汉H,破A蹄L(2划)同步卸方式忌下的丙初始榆化编冻程举杂例82掏51跃A工作狭于同饼步方修式，四双同电步字交符，轿同步蛇字符诱设定易为16喉H，内游同步茶，偶塔校验拆，每煎字符7个数艇据位叠，则提方式真选择派字为00碎11径10群00哈B(叮38面H)使发霞送器首允许寨，接承收器怜允许泥，使饮错误鲁标志耳复位作，开符始搜绩索同耕步字穷符，芳并通慕知调姑制解职调器丝式，数黑据终缸端设锡备已志准备者就绪涂操作赌命令偿字设级定为10宋01令01各11波B(依97蕉H)82凯51受A的端创口地蒙址为50粥H、51痛H，则本凶例初钩始化疫程序兽如下寒：MO秀V六AL巾,陆38容H；输出仰方式讯选择亿字OU满T摘51雷H,杀A闸LMO樱V朗AL亿,16政H；输出雀两个聪同步腥字符16茫HOU冻T劳51毁H,巡寿A春LOU隶T还51棚H,锻A割LMO扰V挪AL幼,卫97冷H；输出究操作皇命令译字OU罪T招51株H,闲A冷L(3翻)裤8胃25执1A的应街用利用82扇51严A实现胞相距盟较近隶的两堆台微群机通给信，奸本例熄采用半双不工通牺信，坦查询差方式渡，异逐步传拥送。8251ACTSDSRRxDTxCRxCCLK系统主时钟TxDRTSDTRCPU总线时钟电路甲机EIA/TTL电平转换237237DTEDTETxDTxDRxDRxDEIA/TTL电平转换8251ACTSDSRRxDTxCRxCCLKTxDRTSDTR系统主时钟CPU总线时钟电路RS－232C接口图利用8251A进行双机通信硬件连接图乙机GND(1舍)发送摩端初京始化筹程序膏及控咱制程近序如汇下所任示(设在雀此之熔前已闪对82贵51喂A进行速了复膛位操跨作)：ST码AR纠T:MO植V树DX矮,极82脏51疾A控制殊端口区号MO棚V腔AL头,涝7A签H；异汽步方专式，7位数批据位期，1位停脸止位OU顿T幸DX矛,个AL；妻偶校篮验，珍波特圾率因熊子为16MO竹V轰AL行,鉴11穗H；位发送诸器允乞许，撇错误句标志夺复位OU帜T藏DX太,诱ALMO祸V尚SI蛙,发送坛数据凉块首痒地址MO丙V恼CX箱,发送稼数据觉块字题节数NE硬XT猴:MO屋V电DX它,凯82土51喝A控制蛛端口月号IN枕AL魄,脂DX；砍读取巧状态随字TE葛ST舌AL赔,卷01旨H；鸣查询正状态竭位TX逆RD疑Y是否川为“1”JZ奇NE竿XT；买发送冻未准烫备好后，则总继续唤查询MO蚂V敏DX很,搬82努51智A数据揪