《微机原理与应用教学资料》第十章：串行通信和8251a

1、1,第十章：串行通信和8251A,10-1 串行通信的基本概念 10-2 8251A,电气学院学习部资料库,2,10-1 串行通信的基本概念,一、串行、并行通信 1、并行通信 例：8255 特点：各位同时传送 优：数据传输速度快 适合：数据量大，短距离 2、串行通信 特点：数据逐位传送 优： 传输线少，成本 适合：长距离，要求串行通信的外设（例：MODEM） 二、串行通信的方向 数据在两个设备之间传送，按传送方向分：图10-1 1、单工：数据单向 A B 2、半双工：数据双向（不同时）A B 例：对讲机 3、全双工：数据双向（同时） A B 例：电话,电气学院学习部资料库,3,三、串行通信的两

2、个基本工作方式 协调收发端的工作 1、异步方式 例 传送数据0110010 异步串行数据发送格式 特点： 不发送数据时，空闲状态，数据信号线为高电平 字符：起始位+数据位（58位）+校验位+停止位（12位） 例：字符ASC编码，数据位占7位。 两个字符之间的间隔任意，双方可用不同时钟（接近）,电气学院学习部资料库,4,2、同步方式 不发送数据、空闲状态 数据：同步字符 + 数据字符 （特殊字符，使收发双方同步） （一个字符接一个字符） 同步传输不允许有间隙，在没有信息要传输时，要填上空字符 双方：同一时钟 传输效率高,电气学院学习部资料库,5,四、串行传送速率 1、波特率（Bd）：每秒钟所传送

3、数据的位数 2、常用的波特率为110，300，600，1200，2400，4800，9600，19200 例：已知波特率为1200 异步传输：每个字符包括1个起始位，7个数据位，1个校验位，1个停止位。 则 每秒钟能传送的最大字符数=1200/10=120个 同步传输：用4个同步字符，每个字符7个数据位。 则 每秒钟能传送的最大字符数 X=167个 （X+4）7=1200,电气学院学习部资料库,6,3、串行通信的物理标准：RS-232-C标准 电特性：负逻辑电平 -15V-3V：1 +3V+15V：0 需电平转换：RS-232-CTTL电平 接口特性：D型25针接口或D型9针 适用条件：波特率

4、20KBd 距离15m 五、串行接口芯片 目的：进行串并行变换 电路图 UART：通用异步收发器，仅用于异步通信 USART：通用同步异步收发器，异步、同步通信。例：8251A 六. 调制解调器 电话线只能传送3003000hz的音频信号 幅度调制 图10-5 频率键移调制 图10-6,电气学院学习部资料库,7,硬件UART电路图,RXD,串行通信过程,电气学院学习部资料库,8,10-2可编程串行通信接口芯片8251A,两个口 控制口 同步方式： 内同步 数据口 外同步 异步方式 一、8251A的内部结构和外部引脚 图10-7 1、数据总线缓冲器 包括状态缓冲器、接收数据缓冲器、发送数据/命令

5、 D7D0：连系统的数据总线 2、接收缓冲器和控制电路 接收缓冲器：接收移位寄存器、串/并变换电路、同步字符寄存器,电气学院学习部资料库,9,有关引脚： RxD：接收数据 RxRDY：接收数据准备好，输出，高电平有效 有效时，表示8251A已收到一个字符，作为 中断方式：中断请求 查询方式：状态信号 等待CPU取走，当CPU取走字符后，自动复位 SYNDET/BRKDET：同步检测/断点检测 输入或输出 同步方式(SYNDET) ：同步检测 内同步：输出信号 “1”表示达到同步 外同步：输入信号 异步方式(BRKDET)：断点检测、输出“1”表示当前线路 上无数据可读,电气学院学习部资料库,1

6、0,RxC ：接收时钟，外部输入 决定8251A接收数据的速率 波特率系数（收发时钟频率=收发波特率波特率系数） 同步方式：波特率系数=1 异步方式：波特率系数=1，16，64 由软件定义 接收过程： CPU发出允许接受数据命令后，接受缓冲器监视RxD端 异步：当RxD端出现低电平，若波特率系数为16，在第8个脉冲时，若仍为低电平，则确认为一个数据的起始位，以后每隔16个脉冲，采样一位数据。 同步：检测同步字符 串行数据由RxD端送入接收移位寄存器由串/并变换电路，生成并行数据经内部总线送数据总线缓冲器使RxRDY输出高电平，通知CPU取数据数据总线缓冲器并行读入CPU,电气学院学习部资料库,

7、11,3、发送数据缓冲器和控制电路 有关信号： TxD：发送数据，输出 TxRDY：发送器准备好，输出,高电平有效。 有效时，表示8251A准备好， 允许CPU并行送数据至 8251A 可供查询或用作中断请求信号 TxE(transmitter Empty) 发送器空，输出,高电平有效 有效时，表示缓冲器中无数据可发送 异步：输出空闲位 同步：输出同步字符 TxC ：发送时钟，输入 决定8251A的发送速率,电气学院学习部资料库,12,4、读/写控制电路 RESET：复位信号，输入，高电平有效 CLK：时钟信号，输入。作用：产生8251A内部的定时信号 CLK频率/ TxC,RxC频率要求：

8、同步方式：30倍 异步方式：4.5倍 RD 、 WR：读写 信号 CS ：片选信号，接74LS138输出 C/ D ：控制/数据信号，输入，地址线 片内选址： 0：输入、输出数据口 发送、接收缓冲器共享 一个地址 1：控制口，状态口 命令、状态缓冲器共享一 个地址 两个地址,电气学院学习部资料库,13,5、调制解调器控制电路 当终端与远程计算机之间进行通行时，需要远程通信： 8251AMODEM标准电话线，图10-10 DTR：数据终端准备好，L 输出 MODEM DSR：数据装置准备好，L 输入 MODEM MODEM 终端（CPU) RTS：请求发送信号，输出 MODEM CTS：清除发送信号，输入 MODEM 终端 MODEM,电气学院学习部资料库,14,6、8251A和CPU及外设的连接 图10-11 8251A与CPU之间的连接 D7D0、CS、C/D、RESET、RD、WR 收发联络信号 TxRDY、TxE、RxRDY、BRKDET 8251A与外设 RXD： TXD： RS-232-C接口 RxC： TxC： 波特率发生器，时钟脉