串行通信和串行接口课件1

串行通信和串行介面

電腦與外部設備之間或電腦與電腦之間的資訊交換或數據傳輸稱為通信。通信的有兩種基本方式：並行通信和串行通信。並行通信是指數據的各位同時進行傳送，而串行通信是指數據一位一位地按順序傳送。12.1概述

串行通信是指兩個功能模組只通過一條或兩條數據線進行數據交換。在串行通信中，數據通常是在兩個站（如終端或微機）之間進行傳送。按照數據傳送的方向的不同，可分三種基本的傳送方式：單工方式、半雙工方式和全雙工方式。12.1概述12.1.1串行數據傳送方向

串行通信中常用的同步方法有兩種：同步方式和非同步方式，也稱同步通信和非同步通信。非同步通信把每一個字元當作獨立的資訊來傳送，並按照一固定且預定的時序傳送。每一個字元為一幀資訊，由4部分組成：起始位、數據位、校驗位和停止位。12.1.1串行數據傳送方向

同步方式是將許多的字元聚集成一字元塊後，在每塊資訊（常稱為資訊幀）之前加上1至2個同步字元，字元塊之後再加入適當的錯誤檢測數據才傳出去。串列傳輸速率，是指單位時間內傳送二進位數據的位數，單位為位/秒(b/s)，是衡量串行數據速度快慢的重要指標。調製器把數字信號轉換成模擬信號，送到通信鏈路上傳輸，解調器把從通信鏈路上接收到的模擬信號轉換成數字信號。12.1.1串行數據傳送方向

目前，串行通信中使用得最普遍的是EIARS-232C標準，也稱為串行介面標準。RS-232C標準對串行通信介面的相關問題做了統一規定。

RS-232C標準中使用負邏輯定義信號邏輯電平，即：邏輯“1”電平-3～-15V；邏輯“0”電平；+3～+15V。12.2串行通信的物理標準RS-232C標準中共定義了25條信號線，其中4條數據線，11條控制線，3條定時線，7條備用和未定義線。

RS-232C介面通往外部的連接器(插針和插座)是標準的D型25針插頭。近距離(小於15m)通信時，可以不使用MODEM，通信雙方直接相連，使用的信號線較少。而遠距離(大於15m)通信時要加接MODEM，使用的信號線較多。12.2串行通信的物理標準

1.數據格式化

2.串並轉換

3.控制數據傳輸速率

4.錯誤檢測

5.TTL與EIA電平轉換

6.提供符合EIARS-232C介面標準的信號線12.2串行通信的物理標準12.3.1串行介面基本功能

串行介面電路的內部一般除了有完成數據串並轉換的部件外，還有4個主要的寄存器。即控制寄存器、狀態寄存器、數據輸入寄存器和數據輸出寄存器。4個寄存器通常被CPU訪問。在接收過程中，由內部控制電路自動進行錯誤檢查，包括奇偶錯誤、幀格式錯誤和溢出錯誤。12.3.2串行介面的基本結構Intel8251A是一種通用同步/非同步數據接受發送器，廣泛應用於微型電腦。

8251A可以分成5個主要部分：接收器、發送器、調製/解調控制、讀寫控制邏輯以及數據匯流排緩衝器。8251A的結構如圖所示。12.4可編程通用串行通信介面8251A12.4可編程通用串行通信介面8251A

8251A是一個採用NMOS工藝製造的28條引腳雙列直插式晶片，其外部引腳如圖所示。12.4可編程通用串行通信介面8251A12.4.18251A的引腳功能與CPU相連的信號線D7～D0三態雙向數據匯流排CLK時鐘信號輸入線片選信號輸入線資訊類型信號輸入線TxRDY

發送準備好信號狀態輸出線TxE

發送器空閒狀態信號輸出線RxRDY

接收器準備好狀態信號輸出線SYNDET同步檢測信號線12.4.18251A的引腳功能與外設或數據機相連的信號線:

數據終端準備好狀態輸出線；數據設備準備好狀態輸入線；請求傳送信號輸出線；清除發送(准許傳送)信號輸入線；接收器時鐘輸入線；接收器數據輸入線；發送器時鐘輸入線；發送器數據輸出線。12.4.18251A的引腳功能

8251A的工作方式需要初始化編程，用兩種控制字進行設置，即方式控制字和操作控制字，還有一個供CPU查詢的狀態字。

12.4.18251A的引腳功能

方式控制字用於約定雙方通信的方式(同步/非同步)及其數據格式(數據位和停止位長度，檢驗特性，同步字元特性)、傳送速率(串列傳輸速率因數)等參數，格式如圖所示。

1、方式控制字

操作控制字用於指定8251A進行某種操作(如發送、接收、內部複位和檢測同步字元等)或處於某種工作狀態，以便接收或發送數據，其格式如圖所示。2.操作控制字

狀態字用於報告8251A何時才能開始發送或接收，以及接收數據有無錯誤。狀態字為8位，其狀態字格式如圖所示。

3.狀態字

8251A是一個可編程的多功能通信介面，在系統複位以後，在8251A工作以前進行初始化編程，確定具體工作方式。初始化編程的過程的流程圖如圖所示。12.4.38251A的初始化編程

例如編寫一段通過8251A採用查詢方式接收數據的程式。將8251A定義為非同步傳送方式，串列傳輸速率因數為64，採用偶校驗，1位停止位，7位數據位。設8251A數據口地址為04A0H，控制口地址為04A2H。12.4.38251A的初始化編程程式片段如下：

MOVDX，04A2HMOVAL，7BH

；寫方式控制字

OUTDX，ALMOVAL，14H

；寫操作控制字

OUTDX，ALWAIT：INAL，DX

；讀入狀態字

ANDAL，02HJZWAIT

；檢查RRDY是否為1MOVDX，04A0HINAL，DX

；輸入數據

例如編寫使8251A發送數據的程式。將8251A定義為非同步傳送方式，串列傳輸速率因數為64。採用偶校驗，1位停止位，7位數據位。8251A與外設有握手信號，採用查詢方式發送數據。設8251A數據口地址為04A0H，控制口地址為04A2H。程式片段如下：

MOVDX，04A2H MOVAL，7BH

；寫方式控制字

OUTDX，AL MOVAL，31H

；寫操作控制字

OUTDX，ALWAIT：INAL，DX

；讀入狀態字

ANDAL，01H

；檢查TxRDY是否為1 JZWAIT MOVDX，04A0H MOVAL，36H ；輸出的數據送AL OUTDX，AL程式片段如下：

MOVDX，04A2H MOVAL，7BH

；寫方式控制字

OUTDX，AL MOVAL，31H ；寫操作控制字