微機(jī)原理 第八章 面向外設(shè)的輸入 輸出接口

第8章

面向外設(shè)的輸入/輸出接口本章的結(jié)構(gòu)和重難點(diǎn)內(nèi)容： 8.1微型計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)8.2CPU和外設(shè)間數(shù)據(jù)傳送的方式8.3尋址電路的設(shè)計(jì)8.4并行接口芯片82128.5可編程并行接口芯片8255A8.6串行接口通信的基本概念8.7可編程串行接口芯片8251A

輸入輸出系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)主機(jī)與外界交換信息時(shí)的硬件和軟件的總稱，簡(jiǎn)稱I/O系統(tǒng)。包括：①外部設(shè)備②設(shè)備控制器與接口③I/O總線概念：輸入/輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)與外界進(jìn)行信息交換的接口設(shè)備，因此把輸入/輸出設(shè)備又稱為外部設(shè)備；輸入設(shè)備的作用是將各種形式的信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)所能接受的數(shù)據(jù)形式；輸出設(shè)備的作用是將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換為人或其他設(shè)備所能識(shí)別的信息形式。輸入/輸出接口概念：CPU與外設(shè)都是面向接口而非直接聯(lián)絡(luò)接口功能（解決微處理器與外設(shè)之間的差異）實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送（雙方）解決數(shù)據(jù)傳輸率不同解決外設(shè)種類多不好分辨信號(hào)類型有機(jī)械的、物理的、電信號(hào)等信號(hào)形式有脈沖、模擬量或數(shù)字量協(xié)助CPU完成對(duì)外設(shè)的控制數(shù)據(jù)傳輸方式不同，有并行、串行之分輸入/輸出接口概述：握手信號(hào)CPU存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)輸入寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器控制寄存器狀態(tài)寄存器外部輸入/輸出設(shè)備輸入輸出接口數(shù)據(jù)線控制線狀態(tài)線系統(tǒng)總線接口電路中的信息數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息及控制信息ABDBCBCPUI/O接口I/O設(shè)備端口數(shù)據(jù)控制狀態(tài)ABDBCBCPUI/O接口I/O設(shè)備端口控制狀態(tài)數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息：要交換的數(shù)據(jù)本身。數(shù)字量：通常以8位或16位的二進(jìn)制數(shù)以及ASCII碼的形式傳輸，主要指由鍵盤、磁帶機(jī)、磁盤等輸入的信息或主機(jī)送給打印機(jī)、顯示器、繪圖儀等的信息開關(guān)量：用“0”和“1”來(lái)表示兩種狀態(tài)，如開關(guān)的通/斷模擬量：模擬的電壓、電流或者非電量。對(duì)模擬量輸入而言，需先經(jīng)過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量；如果需要輸出模擬控制量的話，就要進(jìn)行上述過(guò)程的逆轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸方向：CPU←→I/O接口←→外設(shè)控制信息控制信息：控制外設(shè)工作的命令，CPU通過(guò)接口發(fā)出，如掃描儀的啟/停信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸方向：CPU→I/O接口→外設(shè)

狀態(tài)信息狀態(tài)信息：表征外設(shè)工作狀態(tài)的信息對(duì)輸入接口,CPU是否準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，“READY”準(zhǔn)備好嗎?對(duì)輸出接口,外設(shè)是否準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，“BUSY”外設(shè)忙嗎?數(shù)據(jù)傳輸方向：CPU←I/O接口←外設(shè)8.1微型計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)8086/8088CPU的地址線、數(shù)據(jù)線公用AD15~AD0引腳，地址線、狀態(tài)線公用A19/S6~A16/S3引腳，如何把地址信息和數(shù)據(jù)信息分開，把地址信息和狀態(tài)信息分開，即微型計(jì)算機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是本節(jié)要討論的問(wèn)題8.1.1輸入/輸出接口芯片8282、828612345678910201918171615141312118282DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7OEGNDVcc(+5V)DO0DO1DO2DO3DO4DO5DO6DO7STB8282是典型的8位鎖存器芯片，單向傳送8位數(shù)據(jù)。工作過(guò)程：OE=0（工作）STB=1（開啟）STB=0（保存）DI0~DI7為數(shù)據(jù)輸入引腳DO0~DO7為數(shù)據(jù)輸出引腳STB和OE為控制信號(hào)引腳12345678910201918171615141312118286A0A1A2A3A4A5A6A7OEGNDVcc(+5V)

B0B1B2B3B4B5B6B7T8286為8位收發(fā)器芯片，雙向傳送8位數(shù)據(jù)。A0~A7為雙向傳送數(shù)據(jù)引腳B0~B7為雙向傳送數(shù)據(jù)引腳T和OE為控制信號(hào)引腳工作過(guò)程：OE=0（工作）T=1A→B（寫）T=0B→A（讀）8.1.2微型計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)A0...A7A8...A15A16.A19地址總線AD0...AD7AD8...AD15A16~S3A19~S6ALEDENDI/R80868.2CPU和外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的方式程序控制輸入輸出方式：無(wú)條件傳送方式查詢傳送方式中斷控制方式DMA工作方式（直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)）

I/O處理機(jī)方式（IOP方式）8.2.1程序傳送方式認(rèn)為外部設(shè)備始終是準(zhǔn)備好的，能隨時(shí)提供數(shù)據(jù)，無(wú)需檢查端口的狀態(tài)就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)于輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的操作。特點(diǎn)：采用這種方法要求事先知道外設(shè)在啟動(dòng)后經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間才能準(zhǔn)備好發(fā)送或接受數(shù)據(jù)，延時(shí)等待時(shí)間例題1.無(wú)條件工作方式[例8.1]把開關(guān)鍵的狀態(tài)通過(guò)74LS244接口芯片采集進(jìn)來(lái)，把采集結(jié)果再通過(guò)74LS373接口芯片驅(qū)動(dòng)8個(gè)指示燈顯示出來(lái)。匯編程序如下：MOVDX，04A2H；74LS244芯片選中地址INAL，DX；采集開關(guān)狀態(tài)MOVDX，04A0H；74LS373芯片選中地址OUTDX，AL；輸出數(shù)據(jù)使指示燈顯示查詢控制的程序流程

READY?讀取狀態(tài)端口讀/寫數(shù)據(jù)端口YN狀態(tài)端口復(fù)位2.查詢傳送方式：通過(guò)檢測(cè)外設(shè)狀態(tài)決定是否能在CPU與外設(shè)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。對(duì)于輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的操作。特點(diǎn)：針對(duì)外設(shè)進(jìn)行檢測(cè)。例題[例8.2]利用圖8.7輸入數(shù)據(jù)的接口電路編寫一段采集數(shù)據(jù)的程序。設(shè)三態(tài)門控制端地址為04A2H，三態(tài)緩沖器片選信號(hào)地址為04A0H，三態(tài)門輸出端READY線連接到數(shù)據(jù)總線D0端。（Ready=0忙；ready=1不忙。）匯編程序如下。MOVDX，04A2H；三態(tài)門控制端地址送DXAA1∶INAL，DX；采集READY狀態(tài)

TESTAL，01H；測(cè)試是否準(zhǔn)備好

JZAA1；測(cè)試是否準(zhǔn)備好

MOVDX，04A0H；三態(tài)緩沖器地址送DX

INAL，DX；采集數(shù)據(jù)[例8.3]利用圖8.8輸出數(shù)據(jù)的接口電路編寫一段輸出數(shù)據(jù)的程序。設(shè)三態(tài)門控制端地址為04A4H，鎖存器片選信號(hào)地址為04A6H，三態(tài)門輸出端BUSY線連接到數(shù)據(jù)總線D1端。

（busy=1忙；busy=0不忙。）MOVDX，04A4H；三態(tài)門控制端地址送DXAA2∶INAL，DX；采集BUSY端狀態(tài)TESTAL，02H；測(cè)試是否忙JNZAA2MOVDX，04A6H；輸出鎖存器地址送DXMOVAL，**H；輸出的數(shù)據(jù)（**H為任一數(shù)據(jù)）OUTDX，AL；輸出數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：采用程序直接控制模式簡(jiǎn)單、控制接口硬設(shè)備較少。缺點(diǎn)：①

CPU與外部設(shè)備只能串行工作。由于CPU的速度比外部設(shè)備的速度快得多，因此，CPU的大量時(shí)間都處于空閑、等待狀態(tài)，系統(tǒng)的效率較低。②

CPU在一段時(shí)間內(nèi)只能和一臺(tái)外部設(shè)備交換信息，無(wú)法使其他外部設(shè)備同時(shí)工作。③發(fā)現(xiàn)和處理預(yù)先無(wú)法估計(jì)的錯(cuò)誤和異常比較困難。注：這種輸入輸出控制方式多用于CPU速度不高、外部設(shè)備種類不多的情況。8.2.2中斷控制方式只有外設(shè)有數(shù)據(jù)傳送要求時(shí)，CPU才停下正在執(zhí)行的程序，進(jìn)行與外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送，這就是中斷控制方式；這種方法允許CPU與外設(shè)（可以是多個(gè)外設(shè)）同時(shí)工作（并行工作），提高了CPU效率，而且能在需要的時(shí)間隨時(shí)為外設(shè)服務(wù)，實(shí)時(shí)性好；CPU對(duì)打印機(jī)的中斷服務(wù)1.不可屏蔽中斷請(qǐng)求當(dāng)8088/8086CPU的NMI引腳上出現(xiàn)從低電平到高電平的跳變時(shí)，將引起不可屏蔽中斷請(qǐng)求，它不受中斷允許標(biāo)志位IF的影響，CPU在當(dāng)前指令結(jié)束后立即響應(yīng)NMI中斷請(qǐng)求，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。8.2.2中斷控制方式2.可屏蔽中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)中斷流程中斷系統(tǒng)的組成多重中斷（1）中斷源（2）中斷請(qǐng)求的提出（3）中斷排隊(duì)（4）中斷屏蔽（5）中斷的禁止和開放（1）斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)的保存與恢復(fù)（2）轉(zhuǎn)中斷服務(wù)子程序入口8.2.2DMA傳送方式不要CPU介入，而在I/O設(shè)備與存儲(chǔ)器之間直接交換數(shù)據(jù)，則可以大大提高數(shù)據(jù)傳送速度，這種工作方式通常稱為直接存儲(chǔ)器存取方式，即DMA方式；在DMA方式下，要由DMA控制器DMAC用硬件完成對(duì)傳送過(guò)程的控制，即它來(lái)控制地址總線，數(shù)據(jù)總線和響應(yīng)的控制總線，CPU必須讓出這些總線的控制權(quán)。這種方式數(shù)據(jù)傳送速率很快；8.3尋址電路的設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)有多臺(tái)外部設(shè)備要與CPU交換數(shù)據(jù)時(shí)，CPU為識(shí)別各個(gè)外部設(shè)備，必須給每臺(tái)設(shè)備賦予不同的編號(hào)，這種編號(hào)稱為地址。CPU應(yīng)具備識(shí)別每臺(tái)設(shè)備的能力，即尋址能力。8.3.1尋址電路的基本接口芯片1234561514131211109774LS138ABCG1G2AG2BY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7G1=1

G2A=0

G2B=0

，滿足時(shí)譯碼器工作。輸入變量C、B、A，分別唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出為0，其余為1。八個(gè)輸出變量Y0~Y7

，低電平有效。74LS138輸入輸出關(guān)系，見表8.18.3.2外設(shè)端口的編址方式CPU與I/O接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送之前，首先要給I/O接口電路進(jìn)行地址編碼；為了區(qū)分接口電路的各個(gè)寄存器，系統(tǒng)為它們各自分配了一個(gè)地址，稱為I/O端口地址，以便對(duì)它們進(jìn)行尋址并與存儲(chǔ)器地址相區(qū)別；I/O端口有兩種編址方式：統(tǒng)一編址方式和I/O獨(dú)立編址方式；微處理器與I/O接口電路的連接統(tǒng)一編址和獨(dú)立編址的示意圖

（b）獨(dú)立編址方式I/O空間00HFFH00000H內(nèi)存空間FFFFFH1M內(nèi)存空間

（a）統(tǒng)一編址方式

00000H供I/O接口使用FFFFFHFFFFH0000H統(tǒng)一編址和獨(dú)立編址：統(tǒng)一編址：每個(gè)接口寄存器都給予一個(gè)16位的地址編碼（劃在內(nèi)存中，16位是偏移量）；特點(diǎn)：CPU不需要設(shè)置輸入/輸出指令，也不需要提供區(qū)別訪內(nèi)或訪外操作的控制信號(hào)；獨(dú)立編址：每個(gè)接口寄存器給予一個(gè)8位獨(dú)立地址；特點(diǎn)：CPU需要用輸入/輸出指令和相應(yīng)的控制引腳來(lái)控制是訪問(wèn)內(nèi)存還是I/O口；P191例題8.48.58.4并行接口芯片82121234567891011128212DS1MDDI0DO0DI1DO1DI2DO2DI3DO3STB

GND242322212019181716151413VCCINTDI7DO7DI6DO6DI5DO5DI4DO4CLR

DS21.數(shù)據(jù)鎖存器WR=MD·DS1

·DS2+MD·STB2.輸出緩沖器EN=MD+DS1

·DS23.控制邏輯電路DS1、DS2、MD、STB、CLR4.中斷的發(fā)出INT=STB+DS1

·DS28.5可編程并行接口芯片8255A8255A是Intel80系列微處理機(jī)的配套并行接口芯片，可為8086/8088CPU與外設(shè)之間提供并行輸入/輸出的通道?？删幊蹋ㄟ^(guò)軟件來(lái)設(shè)置芯片的工作方式，因此，用8255A連接外設(shè)時(shí)，通常不用再附加外部電路，給用戶帶來(lái)方便；特點(diǎn)：3個(gè)8位并行輸入/輸出端口：端口A、端口B、端口C可用編程的方式設(shè)置端口作為輸入或輸出端口使用。有三種工作方式：方式0、方式1、方式2有三種數(shù)據(jù)傳送方式:無(wú)條件、查詢、中斷可以針對(duì)C端口進(jìn)行操作：既可作數(shù)據(jù)口、也可做控制口1.8255A芯片結(jié)構(gòu)及其引腳功能A口B口C口PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1CSRDWRRESETVccGND344333322311304029392838273718

8255A19920821622523362435251415161713261271110PA7~PA0：A端口數(shù)據(jù)信號(hào)引腳

PB7~PB0：B端口數(shù)據(jù)信號(hào)引腳

PC7~PC0：C端口數(shù)據(jù)信號(hào)引腳

D7~D0：8位數(shù)據(jù)線，和CPU系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連

/CS：片選信號(hào)

/RD：讀信號(hào)

/WR：寫信號(hào)

A1和A0：端口選譯信號(hào)，用來(lái)指明哪一個(gè)端口被選中。8255A的讀寫操作控制/CS有效說(shuō)明8255A被選中A1和A0組合選擇是那個(gè)端口數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制部件A組控制部件B組控制部件A組端口A（8）A組端口C高四位（4）B組端口C低四位（4）B組端口B（8）/CSRESETA1A0/WR/RDD0~D7雙向數(shù)據(jù)總線8位內(nèi)部數(shù)據(jù)總線I/OPA7~PA0I/OPC7~PC4I/OPC3~PC0I/OPB7~PB08.5.28255A的控制字8255A是可編程接口芯片?？删幊叹褪怯弥噶畹姆椒ㄏ葘?duì)芯片進(jìn)行初始化，決定芯片的端口是處于輸入數(shù)據(jù)狀態(tài)還是處于輸出數(shù)據(jù)狀態(tài)，以及每個(gè)端口的工作方式。工作方式和工作狀態(tài)的建立是通過(guò)向8255A的控制口寫入相應(yīng)的控制字完成的8255A芯片的控制字及其工作方式可使用的控制字有工作方式控制字和對(duì)C口置位/復(fù)位控制字；8255A的端口可有三種工作方式：方式0——基本輸入/輸出方式；方式1——選通輸入/輸出方式；方式2——雙向傳送方式；端口A可處于任意一種工作方式下；端口B只有方式0和方式1；端口C常被分成兩部分，可用來(lái)傳送數(shù)據(jù)或控制信息，只能工作在方式0；可用指令（軟件的方法）定義三個(gè)端口的工作方式；1.工作方式控制字例如，要把A口指定為方式1輸入，C口上半部為輸出，B口為方式0輸出，C口下半部為輸入，工作方式字應(yīng)為10110001B或B1H。初始化程序?yàn)镸OVDX，0100H；8255A控制口地址MOVAL，B1H；置工作方式控制字OUTDX，AL；送控制字到控制8255A工作方式控制字格式18255AC口按位置位/復(fù)位控制如，要對(duì)端口的PC7位置1，則控制字應(yīng)為00001111B，即0FH；而端口C的PC3要置0，則控制字應(yīng)為00000110B，即06H。程序段為：MOVAL，0FH；送對(duì)PC7置1控制字MOVDX，0100H；控制口地址送DXOUTDX，AL；對(duì)PC7

，置1MOVAL，06H；送控制字06H到ALOUTDX，AL；對(duì)PC3置02.端口C的置位/復(fù)位控制字8255A的編程控制字（1）工作方式控制字：用來(lái)設(shè)定通道的工作方式及數(shù)據(jù)的傳送方向的。（2）C口按位置位/復(fù)位控制字：向控制寄存器寫入控制字，而使它的每一位置位或復(fù)位。（3）兩個(gè)控制字的差別

工作方式控制字放在程序的開始部分；按位置位/復(fù)位控制字可放在初始化程序以后的任何地方。P200例題：8.68.78.5.38255A的工作方式（1）方式０（基本輸入/輸出方式）只能完成簡(jiǎn)單的并行輸入／輸出操作；CPU可從指定的端口輸入信息，也可向指定的端口輸出信息；如果三個(gè)端口同為方式0的話，則可由工作方式字定義16種工作方式組合；CPU與3個(gè)端口之間交換數(shù)據(jù)可直接由CPU執(zhí)行IN和OUT指令來(lái)完成；1000

X

X

X

X方式0控制字格式標(biāo)志位★P201例題8.88.9P201例題8.8P201例題8.9（2）工作方式1（選通輸入/輸出方式）數(shù)據(jù)輸入/輸出操作要在選通信號(hào)控制下完成。采用方式1進(jìn)行輸入操作時(shí)，控制信號(hào)：/STB選通信號(hào)。由外部輸入，低電平有效；IBF輸入緩沖器滿信號(hào)。向外部輸出，高電平有效；INTR中斷請(qǐng)求信號(hào)。向CPU輸出，高電平有效。INTE中斷允許位，INTE=0禁止中斷，可事先用位控方式寫入；PC4寫入INTEA，PC2寫入INTEB；方式1輸入（a）A通道方式1引腳配置

（b）B通道方式1引腳配置8255A方式1輸入RDSTBaIBFaINTRaI/OPC4PC5PC3PA7~PA0INTEAPC6-7STBbINTRbIBFbRDPC2PC1PC0PB7~PB0INTEB采用方式1進(jìn)行輸出操作，需要的控制信號(hào)：/OBF輸出緩沖器滿信號(hào)。向外部輸出，低電平有效；/ACK外部應(yīng)答信號(hào)。由外部輸入，低電平有效；INTR中斷請(qǐng)求信號(hào)、INTE中斷允許位，他們的作用和方式1輸入時(shí)相同；方式1輸出（a）A通道方式1引腳配置

（b）B通道方式1引腳配置OBFaACKaINTRaI/OWRPC6PC7PC3PA7~PA0INTEAPC4、PC5OBFbINTRbWRPC2PC1PC0PB7~PB0INTEBACKb(3)工作方式2（帶選通的雙向傳送方式）8255A中只允許端口A處于工作方式2(可用來(lái)在兩臺(tái)處理機(jī)之間實(shí)現(xiàn)雙向并行通信)；也是由端口C提供控制信號(hào)，并向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求；當(dāng)A工作在方式2，B允許工作在方式0或方式1上；方式2的特點(diǎn)：需要五個(gè)控制信號(hào)分別由端口C的PC7~PC3來(lái)提供；若B工作在方式0，則C的PC2~PC0可做數(shù)據(jù)輸入/輸出；若B工作在方式1，PC2~PC0做B的控制信號(hào)；方式2的特點(diǎn)：方式2在輸入/輸出數(shù)據(jù)時(shí)被鎖存；方式2可以用查詢方式和中斷傳送方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入/輸出方式2實(shí)際上是方式1下輸入和輸出兩種操作時(shí)的組合；INTR既可做輸入又可做為輸出；8255A方式2引腳定義8.6串行接口通信的基本概念串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位按照順序依次傳輸，每一位占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。特點(diǎn)：使用的線路條數(shù)少，適合遠(yuǎn)距離傳輸情況，成本低，但傳輸速度相對(duì)并行通信要慢；傳送過(guò)程：P212波特率：每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，以位/秒為單位；P213例題串行通信的三種方式：?jiǎn)喂ねㄐ拧腚p工通信和全雙工通信；如圖：8.6.3數(shù)據(jù)傳送的工作方式發(fā)送器接收器發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器單工方式半雙工方式全雙工方式數(shù)據(jù)發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)串行接口的一般結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線收發(fā)器聯(lián)絡(luò)信號(hào)邏輯地址譯碼發(fā)送時(shí)鐘接收時(shí)鐘狀態(tài)寄存器控制寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器串行輸入/并行輸出并行輸入/串行輸出數(shù)據(jù)輸出寄存器/CSA0中斷請(qǐng)求串行輸入串行輸出來(lái)自地址總線讀寫控制串行接口典型結(jié)構(gòu)8.6.4串行通信的方式分為異步和同步兩種；1.異步通信方式（不連續(xù)的）由三部分組成：起始位、數(shù)據(jù)位和停止位；D1D0D2D3D4D5D6D7D01100n-1n+1第n個(gè)字符起始位數(shù)據(jù)位空閑位停止位2.同步通信方式分為面向字符和面向比特兩種；面向字符型的數(shù)據(jù)格式：?jiǎn)瓮健㈦p同步和外同步三種；同步字符同步字符數(shù)據(jù)字節(jié)1數(shù)據(jù)字節(jié)nCRC1CRC2數(shù)據(jù)字節(jié)3數(shù)據(jù)字節(jié)nCRC1CRC2數(shù)據(jù)字節(jié)1數(shù)據(jù)字節(jié)2同步字符數(shù)據(jù)字節(jié)1數(shù)據(jù)字節(jié)2數(shù)據(jù)字節(jié)nCRC1CRC2幀同步字符單同步在傳送數(shù)據(jù)之前先傳送一個(gè)同步字符，接收端檢測(cè)到該同步字符后開始接收數(shù)據(jù)雙同步先傳送兩個(gè)同步字符外同步的數(shù)據(jù)格式中沒有同步字符；而是用專用控制線來(lái)傳送同步字符兩個(gè)字節(jié)的循環(huán)控制碼來(lái)結(jié)束一幀的傳送8.7可編程串行接口芯片8251A用來(lái)使CPU以同步或異步的方式與外部設(shè)備進(jìn)行串行通信；如圖：適用于長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；CPU外部電器TXDRXD8251A1.8251A芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯電路調(diào)制/解調(diào)控制電路發(fā)送緩沖器串----并轉(zhuǎn)換發(fā)送控制電路接收緩沖器串----并轉(zhuǎn)換接收控制電路內(nèi)部總線TXDTXRDYTXMPTY/TXCRXDRXRDYRXCSYNDET/BRKEDTD7~D0RESETCLKC//D/RD/WR/CS/DSR/DTR/CTS/RTS發(fā)送器接收器五大組成部件：1、發(fā)送器：包括發(fā)送緩沖器、發(fā)送移位寄存器（并/串轉(zhuǎn)換）及發(fā)送控制電路三部分；與發(fā)送器相關(guān)的引腳信號(hào)：TXD：數(shù)據(jù)發(fā)送線，輸出串行數(shù)據(jù)；TXRDY：發(fā)送器已準(zhǔn)備信號(hào)，表示發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器已滿；TXEMPTY：發(fā)送器空閑信號(hào)，表示發(fā)送移位寄存器已空；/TXC：發(fā)送器時(shí)鐘信號(hào)，是外部輸入線；接收數(shù)據(jù)存入發(fā)送緩沖器TxRDY置低電平調(diào)制解調(diào)器準(zhǔn)備就緒，返回/CTS有效TxEN置高電平串行傳輸開始傳送完畢TxEMPTY有效CPU寫入下一個(gè)數(shù)據(jù)2、接收器：包括接收緩沖器、接收移位寄存器及接收控制電路三部分；與接收器有關(guān)的引腳信號(hào)如下：RXD：數(shù)據(jù)接收線，輸入串行數(shù)據(jù)；RXRDY：接收器已準(zhǔn)備好信號(hào)，表示接收緩沖寄存器已接收到一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)，等待向CPU輸入；SYNDET/BRKDET：雙功能的檢測(cè)信號(hào)，高電平有效；/RXC：接收器時(shí)鐘，由外部輸入；此時(shí)鐘頻率決定8251A接收數(shù)據(jù)的速率；RxE和/DTR有效開始監(jiān)視RxD數(shù)據(jù)從外部進(jìn)入進(jìn)行相關(guān)的接收RxRDY有效，CPU取走數(shù)據(jù)3、數(shù)據(jù)總線緩沖器是CPU與8251A之間信息交換的通道。包含3個(gè)8位緩沖寄存器，其中兩個(gè)存放CPU向8251A讀取的數(shù)據(jù)及狀態(tài)，當(dāng)CPU執(zhí)行IN指令時(shí)，便從這2個(gè)寄存器中讀取數(shù)據(jù)字及狀態(tài)字；另一個(gè)緩沖寄存器存放CPU向8251A寫入的數(shù)據(jù)或控制字。當(dāng)CPU執(zhí)行OUT指令時(shí)，可向這個(gè)寄存器寫入；4、讀/寫控制電路與讀/寫控制電路接收的控制信號(hào)如下：RESET：復(fù)位信號(hào)；輸入，高電平有效；CLK：主時(shí)鐘；輸入，用來(lái)產(chǎn)生8251A內(nèi)部的定時(shí)信號(hào)；/CS：片選信號(hào)；輸入，低電平有效；/RD和/WR：讀和寫控制信號(hào)，輸入，低電平有效；C//D：控制/數(shù)據(jù)信號(hào)；為1時(shí)表示當(dāng)前通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送的是控制字或狀態(tài)信息；為0時(shí)表示當(dāng)前傳送的是數(shù)據(jù)；P219表格8.35、調(diào)制/解調(diào)控制電路8251A與調(diào)制解調(diào)器之間的接口信號(hào)如下：/DTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好信號(hào)，向調(diào)制解調(diào)器輸出，低電平有效；有效表示CPU準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)；/DSR：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好信號(hào)，由調(diào)制解調(diào)器輸入，低電平有效；有效表示調(diào)制解調(diào)器或外設(shè)已準(zhǔn)備好發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)際上是對(duì)/DTR的應(yīng)答信號(hào)；/RTS：請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)，向調(diào)制解調(diào)器輸出，低電平有效。有效表示CPU已準(zhǔn)備好發(fā)送數(shù)據(jù)；/CTS：清除發(fā)送信號(hào)，由調(diào)制解調(diào)器輸入，低電平有效；有效表示調(diào)制解調(diào)器已作好接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，只要控制字中TXEN位為1，發(fā)送器才可串行發(fā)送數(shù)據(jù)；它實(shí)際上是對(duì)/RTS的應(yīng)答信號(hào)；8.7.28251A控制字及初始方法8251A在使用之前必須進(jìn)行初始化，以確定它的工作方式、傳送速率、字符格式以及停止位長(zhǎng)度等；可使用的控制字如下：1、工作方式控制字：

D7

D6D5

D4D3

D2

D1

D0

S2S1EPPENL2L1B2B1

S2S1位用來(lái)定義異步方式的停止位長(zhǎng)度（1、1.5或2位）。對(duì)于同步方式，S1位用來(lái)定義是外同步（為1）還是內(nèi)同步，S2定義是單同步（為1）還是雙同步；PEN位用來(lái)定義是否帶奇偶校驗(yàn)，成為校驗(yàn)允許位（為1允許）。EP定義是采用奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)；L2L1位用來(lái)定義數(shù)據(jù)字符的長(zhǎng)度，可為5、6、7或8位；B2B1位用來(lái)定義8251A是同步方式還是異步方式；如果是異步方式還可由B2B1確定傳送速率；2、操作命令控制字

D7

D6D5

D4D3

D2

D1

D0

EHIRRTSERSBRKRXEDTRTXEN

允許發(fā)送位，為1時(shí)發(fā)送器才能通過(guò)TXD向外串行發(fā)送數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好位；為1CPU已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)；這時(shí)DTR引腳輸出有效；允許接收位，為1時(shí)接收器才能通過(guò)RXD從外部串行接收數(shù)據(jù)；發(fā)送斷缺字符位；為1時(shí)通過(guò)TXD一直發(fā)送0信號(hào)。通常通信過(guò)程該位保持為0清除錯(cuò)誤標(biāo)志位，為1時(shí)將PE、OE和FE標(biāo)志同時(shí)清0；請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)；為1時(shí)迫使8251A輸出RTS有效，表示CPU已作好發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，請(qǐng)求向調(diào)制解調(diào)器或外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)；內(nèi)部復(fù)位信號(hào)；為1時(shí)迫使8251A回到接收方式選擇控制字的狀態(tài)；跟蹤方式位；只對(duì)同步時(shí)有效，為1時(shí)表