微機原理與接口技術v20第9章

1、EIElectronics Information Engineering微機原理與接術第9章串行接口電子信息學院 2010.5 【嚴華】Sichuan UniversityPrinciple of Microcomputer and Interface Technology第 9章教學重點基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求1電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術 8251A的編程 串行通信并行通信的缺點 并行通信的缺點 通信線路費用昂貴； 由于眾多的連線間極易引入干擾，又容易發(fā)生線路故障，這就大大降低了整個通信系統(tǒng)的可靠性?；靖拍钔ㄐ艆f(xié)議接口標準接口設計接口應

2、用舉例教學要求2電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術串行通信的特點 傳送的信息按位逐位傳送。 特點基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求 信息包括：數(shù)據(jù)信息+聯(lián)絡信息； 信息格式有異步和同步信息格式； 需要邏輯電平轉換； 可以利用現(xiàn)有的信道（如 優(yōu)缺點 傳送速率低、可靠性差； 但可大大降低通信線路的成本； 主要用于遠距離通信。信道等）。3電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術串行通信傳輸方式計算機在進行遠距離的數(shù)據(jù)通信時，通信線路通常是用已有的公用網(wǎng)。通信雙方必須各接入一個專門設備:調制解調器（基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求MODE

3、M）將數(shù)字信號調制成模擬信號在線上傳輸（調制）在接收端將模擬信號還原成數(shù)字信號（解調）4電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術信號調制技術電信號可以用式表示為：A sin(t+ )基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求其中：A 為振幅；t為頻率；為相位幅移鍵控（ASK） 以兩種幅度的正弦波來分別表示數(shù)字信號1和0。頻移鍵控（FSK） 以兩種頻率的正弦波來分別表示數(shù)字信號1和0。相移鍵控（PSK） 以兩種相位的正弦波來分別表示數(shù)字信號1和0。5電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術線路傳輸方式單工傳輸方式 在傳輸線路上，數(shù)據(jù)只能按一個固定的方向傳送。 用途較

4、窄,僅適用于一些簡單的通信或數(shù)據(jù)傳送場合。半雙工傳輸方式 使用同一根傳輸線既作輸入又作輸出，但通信雙方不能同時收發(fā)數(shù)據(jù)。全雙工傳輸方式基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求 通信雙方都能在同一時刻進行多工傳輸方式 使用多路復用器或多路集中器和接收操作。通信設備。6電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術信息的檢錯與糾錯檢錯如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤。糾錯發(fā)現(xiàn)錯誤之后,如何消除和糾正錯誤?；靖拍钔ㄐ艆f(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求一般采用奇偶校驗或方陣碼檢錯,以反饋重發(fā)方式糾錯。規(guī)程中一般采用循環(huán)冗余碼CRC在高級通信（Cycle Redundancy Code）檢驗

5、,以自動糾錯方式來糾錯。減小誤碼率,提高傳輸質量傳輸信道的電特性差錯技術7電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術傳輸速率波特率指到通信線路上的電脈沖速率；：波特,1波特1b/s或1bps；基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求常用的標準被特率是110、300、1200、2400、4800、9 600、19200波特等。/接收時鐘/接收時鐘是對數(shù)據(jù)信號的每一位進行同步。/接收時鐘頻率nn = 1,16,64/接收波特率8電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術傳輸距離與傳輸速率的關系串行接口或終端以基帶方式直接傳送串行信息流的最大距離與傳輸速率及傳輸線的電氣特

6、性有關。傳輸距離與速率是反比關系,即傳輸距離是隨傳輸速率的增加而減小。對于遠距離傳送，一般需加MODEM。基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求B站A站9電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術串行通信協(xié)議通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定，通信雙方必須共同遵守。包括：基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求數(shù)據(jù)格式同步方式 傳送速度 傳送步驟 檢糾錯方式字符定義也叫做通信規(guī)程,或稱傳輸規(guī)程。串行通信協(xié)議有兩類：異步通信和同步通信。 同步協(xié)議又有面向字符、面向比特和面向字節(jié)計數(shù)。10電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術異步通信協(xié)議 又稱起止式異步協(xié)

7、議。 特點： 通信雙方以一個字符作為數(shù)據(jù)傳輸送方傳送字符的間隔時間是不定的?；靖拍钔ㄐ艆f(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求,且發(fā) 在傳輸一個字符時總是以起始位開始,以停止位結束。11電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術異步通信字符傳輸幀格式基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求12電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術幀格式說明字符 起始位（1位,值恒為0） 數(shù)據(jù)位（位長度58位可選） 奇偶位（可選有無） 停止位（長度1、1.5和2可選,值恒為1）?；靖拍钔ㄐ艆f(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求 幀 字符必須以起始位開始,以停止位結束。規(guī)定信

8、號1：傳號（或稱為MARK）。信號0：空號（或稱為SPACE）。13電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術幀傳輸步驟 無傳輸傳號,處于信息1狀態(tài)。方連續(xù) 開始傳輸基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求方將傳號變?yōu)榭仗?并持續(xù)1位時間。接受方收到空號后,開始與后的數(shù)據(jù)。方同步,并期望收到隨 數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)傳輸規(guī)定最低位在前,最 奇偶校驗 停止傳輸 狀態(tài)恒為1。在后。14電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術幀傳送基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求字符E（45H）的傳送波形15電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術錯誤檢測錯誤檢測

9、奇偶錯溢出錯幀格式錯基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求奇偶校驗規(guī)則偶校驗：一個字符連同配上的奇偶位,其含1的個數(shù)為偶數(shù)。奇校驗：一個字符連同配上的奇偶位,其含1的個數(shù)為奇數(shù)。16電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術同步通信協(xié)議異步通信每傳送一個字符都加起、止信號等附加位,使其傳輸效率比較低,因此異步通信一般用在數(shù)據(jù)速率較慢的場合。同步協(xié)議 面向字符的同步協(xié)議 面向比特的同步協(xié)議基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求17電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術面向字符的同步協(xié)議典型代表：IBM公司制定的BSC特點基本概念通信協(xié)議接口標準接口

10、設計接口應用舉例教學要求一次傳送由若干個字符組成的數(shù)據(jù)塊。字:規(guī)定了10個特殊字符作為這個數(shù)據(jù)塊的開通信頭與結束標志以及整個傳輸過程的信息。傳輸效率高:通常,一個數(shù)據(jù)幀內包含成百甚至上千個字符,而附加的幀格式信息僅幾個字符。18電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術SYNSYNSOH標題STX數(shù)據(jù)塊ETB/ETX塊校驗面向比特的同步協(xié)議 特點 所傳輸?shù)囊粠瑪?shù)據(jù)可以是任意位； 靠約定的位組合模式來標志幀的開始和結束；基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求 以二進制位為最小傳輸 最有代表性的同步協(xié)議 SDLC, IBM公司制定。 HDLC, ISO制定。 AD, ANSI

11、制定。19電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術串行接口標準 串行通信要解決兩個問題。 計算機與外設之間要共同遵守的物理接口標準,包括: 電纜的機械特性、電氣特性、信號功能及傳送過程的定義； 如：EIA RS-232、RS-422、RS-485?；靖拍钔ㄐ艆f(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求 按接口計算機與外設之間進行串行通信的接口電路。20電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術EIA RS-232C接口標準EIA（Electronic Industries Association） 連接器采用DB-25和DB-9插頭插座；電纜長度：不超過50英尺（15米）傳輸速

12、率：020000b/s基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求 電氣特性 數(shù)據(jù)線邏輯1 = 3 15V邏輯0 = +3 +15V線信號有效(接通,ON狀態(tài),正電壓) = +3 +15V信號無效(斷開,OFF狀態(tài),負電壓) = 3 15V21電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術EIA RS-232C與TTL電平轉換 電平轉換 EIA RS-232C是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)； TTL是以高低電平表示邏輯狀態(tài)； 因此,必須在EIA RS-232C與TTL電路之間進行電平和邏輯關系的變換。 目前較廣泛地使用集成電路轉換器件 MAX 232基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口

13、應用舉例教學要求22電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術RS422、RS423、RS485接口標準與 RS-232C兼容。支持更高的傳輸速率。支持更遠的傳送距離。增加信號引腳數(shù)目。接口的電氣特性。參見P277表9-2。基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求23電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術串行通口設計 串行通口的基本任務 進行串/并轉換 實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)格式化 可靠性校驗 實施接口與DCE之間的聯(lián)絡 DCE（Data Communication Equipment, 數(shù)據(jù)通信設備） 典型的DCE，例如MODEM基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用

14、舉例教學要求電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術24微機間串行通口 USART Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter 通用同步異步接收發(fā)器基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術25可編程串行接口8251A 可用于同步和異步傳送、接收； 異步：58 bit/字符； 可產生1、1.5或2個位的停止位； 波特率: 19.2Kbps(異步) , 64Kbps(同步) ； 全雙工； 錯誤檢測: 具有奇偶錯、溢出和幀錯的檢測能力； 全部輸入/輸出與

15、TTL兼容,+5V供電、28只引腳?；靖拍钔ㄐ艆f(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術26內部邏輯與引腳基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求27電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術8251A引腳 與CPU接口的信號線 數(shù)據(jù)總線（D0D7）,三態(tài)雙向基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求 讀寫信號(RD、WR) 片選信號(CS) RESET與CLK C/D TxE TxRDY RxRDY/數(shù)據(jù)線器空,狀態(tài)線,高電平有效器準備好,狀態(tài)線,高電平有效準備好,狀態(tài)線,高電平有效器輸入時鐘輸入時鐘 TxC R

16、xC28電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術8251A引腳(2)與調制解調器的接口信號DTR數(shù)據(jù)終端準備好,輸出,低電平有效。RTS請求,輸出,低電平有效?；靖拍钔ㄐ艆f(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求 用于通知MODEM，825lA要求。DSR數(shù)據(jù)裝置準備好,輸入,低電平有效。 表示MODEM已準備好。CTS清除傳送(即傳送) ,輸入,低電平有效。 MODEM對8251A的RTS信號的響應,當其有效時8251A方可發(fā)送數(shù)據(jù)。TxD數(shù)據(jù)線RxD接收數(shù)據(jù)線29電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術內部結構 數(shù)據(jù)總線緩沖器,三態(tài)雙向 可讀/寫數(shù)據(jù),也可以寫入 讀狀態(tài)

17、信息。字和命令字；基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求 接收在RxD腳上的串行數(shù)據(jù),并轉換為并行數(shù)據(jù),存放在數(shù)據(jù)總線緩沖器中。器 異步：先加上起始位,并根據(jù)要求加上校驗位時鐘TxC作用下,由TxD腳串和停止位,在行 讀/寫出去。和MODEM30電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術內部結構(續(xù)) 定時和通信速率和器分別設置接收時鐘和時鐘信號輸入線,以決定通信速率。 提供外部時鐘信號的裝置稱為波特率發(fā)生器。 異步通信時波特率范圍從11019200bit/s。 分頻系數(shù)也稱波特率因子?；靖拍钔ㄐ艆f(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求31電子信息學院 2010.5 【

18、嚴華】微機原理與接術外部時鐘頻率數(shù)據(jù)傳輸波特率 =分頻系數(shù)異步方式下的接收原理基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求32電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術說明監(jiān)視RxD線。在無字符傳送時,RxD線上為高電平,當發(fā)現(xiàn)RxD線上出現(xiàn)低電部計數(shù)器。,即認為它是起始位,就啟動一個內基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求當計數(shù)器計到一個數(shù)據(jù)位寬度的一半時,又重新采樣RxD線,若其仍為低電平,則確認為起始位。在移位脈沖RxC作用下把RxD線上的數(shù)據(jù)送至移位寄存器,經(jīng)過移位,就得到了并行數(shù)據(jù)。對并行數(shù)據(jù)進行奇偶校驗并去掉停止位后,通過內部總線最后送至數(shù)據(jù)總線緩沖器

19、。此時發(fā)出RxRDY信號,告訴CPU字符已經(jīng)收到。33電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術8251A讀寫基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求34電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術CS C/D RD WR功能I/O端口0001010100100110CPU從8251讀數(shù)據(jù)CPU從8251讀狀態(tài)CPU寫數(shù)據(jù)到8251 CPU寫命令到8251308H309H308H309H8251A編程工作方式字 對8251A工作方式進行選擇； 指定幀數(shù)據(jù)格式。工作命令字 使8251A進行某種操作或處于某種工作狀態(tài),以便接基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學

20、要求收或狀態(tài)字數(shù)據(jù)。反映8251A的狀態(tài)信息。35電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術8251A工作方式字奇偶校驗x0-無校驗01-奇校驗11-偶校驗數(shù)據(jù)長度00-5位01-6位10-7位11-8位波特率系數(shù)00-不用01-x110-x1611-x64停止位(異步)00-不用01-1位10-1.5位11-2位基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求 某異步通信中,其數(shù)據(jù)格式采用8位數(shù)據(jù)位,1位起始位,2位停止位,奇校驗,波特率系數(shù)是16。 則其工作方式字為11 01 11 10B=DEH。MOV MOVOUTDX, 309H AL, 0DEHDX, AL；8251命令

21、口；異步工作方式字36電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術D7D6D5D4D3D2D1D08251A工作命令字D7D6D5D4D3D2D1D0數(shù)據(jù)終端準備好內部復位錯誤標志復位接收基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求請求中止符號若要使8251A內部復位,且:接收,則程序為MOV MOV OUT MOV OUT MOV OUT MOVOUTDX, 309HAL, 00H DX, ALAL, 01000000B DX, AL AL,0DEH DX,AL AL,00000101BDX,AL；8251A命令口；空操作；置 D6=1,使內部復位；工作方式字；接收和37電子信

22、息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術EHIRRTSERSBRKRXEDTRTXEN8251A狀態(tài)字D7D6D5D4D3D2D1D0基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求奇偶錯誤溢出錯誤格式錯誤接收準備好同步檢出數(shù)傳機就緒器空準備好 狀態(tài)寄存器的狀態(tài)位RxRDY、TxE、SYNDET以及DSR的定義與引腳的定義相同。 但TxRDY的含義同8251A 的含義是不同的。引腳上的TxRDY38電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術DSRSYNDETFEOEPETXERXRDYTXRDY8251A狀態(tài)若要是否準備好,則可編程：8251A基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接

23、口應用舉例教學要求MOVL：IN TEST JZ MOVINDX, 309H；狀態(tài)口AL, DXAL, 00000010B LDX, 308HAL, DX；讀狀態(tài)字；查RxRDY=1？；未準備好,則等待；數(shù)據(jù)口；已準備好,則讀數(shù)39電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術8251A狀態(tài)若要檢查是否出錯，則用下列程序段：基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求MOV INTESTDX, 309H AL, DXAL, 00111000B；狀態(tài)口；檢查D5 D4 D3三位；（FE、OE、PE）；若其中有一位為1,；則出錯JNZERROR40電子信息學院 2010.5 【嚴華】微

24、機原理與接術8251A命令口寫入的順序基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求方式字和命令字均無特征位，且都是送到命令口，如何區(qū)分？41電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術雙機串行通信在甲乙兩臺微機之間進行串行通信。甲機,乙機接收。將甲機上開發(fā)的應用程序（其長度為2DH）傳送到乙機中去。采用起止式異步方式，數(shù)據(jù)格式：基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求字符長度為8位2位停止位波特率因子為64 無校驗波特率為4800CPU與8251A之間用方式交換數(shù)據(jù)?？诘刂贩峙?309H為命令/狀態(tài)口,308H為數(shù)據(jù)口。42電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理

25、與接術硬件連接采用8251A作為接口的主，再配置少量附加電路,如波特率發(fā)生器、RS-232C與TTL電平轉換電路、地址譯碼電路等就可接口。一個串行通信基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求由于是近距離傳輸,可以不設MODEM,而直接交叉互連（啞MODEM）。甲乙兩臺微機之間的硬件連接只需TXD、RXD和 GND三根線連接就能通信。采用I/O方式,故收/發(fā)程序中只需檢查發(fā)/收準備好的狀態(tài)是否置位,即可收發(fā)1個字節(jié)。43電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術硬件連接圖基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求44電子信息學院 2010.5 【嚴華】微機原理與接術程序(1)start：MOVMOV OUT MOV OUT NOP MOV OUT MOV OUTMOVMOVDX, 309H AL, 00H DX, AL AL, 40HDX, AL；命令口；空操作基本概念通信協(xié)議接口標準接口設計接口應用舉例教學要求；內部復位AL, 0CFH DX, AL AL, 37H DX, ALCX, 2DHSI, 300H；方式字；命令字（RTS、ER、RxE、；DTR和 TxEN均置位）；傳送字節(jié)數(shù)；區(qū)首址（假設）45電子