第9章可編程輸入輸出接口

1微機(jī)原理與接口技術(shù)2012年10月26日第9章可編程輸入/輸出接口2

微機(jī)系統(tǒng)的信息交換有并行通信和串行通信兩種方式。

并行通信是以微機(jī)的字長為傳輸單位；適合于外部設(shè)備與微機(jī)之間進(jìn)行近距離、大量和快速的信息交換。

實(shí)現(xiàn)并行通信的接口稱之為并行接口。

概述39.1可編程并行接口芯片8255A并行輸入/輸出端口A、B、C:8255A芯片具有24個(gè)可編程輸入輸出引腳，分成3個(gè)8位端口。

9.1.18255A的基本功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)41、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳信號(hào)(1)8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A可編程外圍設(shè)備接口(ProgrammablePeripheralInterface,簡寫為PPI),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。5圖9.18255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)A組控制部件數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制部件B組控制部件

RESETA0

A1

A組端口A8位A組A組端口C(高4位)

B組端口C(低4位)

8位B組端口BPA7~PA0

PC7~PC4

PC3~PC0

PB7~PB0

雙向D7~D0

CSWRRD68255A包括四大部分：數(shù)據(jù)總線緩沖器、讀寫控制部件、A組和B組控制部件、端口A、B、C。(1)并行輸入/輸出端口A、B、C端口A：包含一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器，輸入輸出數(shù)據(jù)均受到鎖存。7

輸入接口（數(shù)據(jù)部分）內(nèi)部數(shù)據(jù)總線外部數(shù)據(jù)引腳鎖存控制鎖存器緩沖器DCDCDCQQQ選通8

如果外設(shè)送來的數(shù)據(jù)都是靜態(tài)數(shù)據(jù)，接口可以簡化為緩沖器。緩沖器內(nèi)部數(shù)據(jù)總線外部數(shù)據(jù)引腳選通9

輸出接口（數(shù)據(jù)部分）內(nèi)部數(shù)據(jù)總線外部數(shù)據(jù)引腳鎖存控制DCQDCQDCQ讀數(shù)據(jù)鎖存器緩沖器10

如果送給外設(shè)的數(shù)據(jù)都是靜態(tài)數(shù)據(jù)，接口可以簡化為鎖存器。內(nèi)部數(shù)據(jù)總線外部數(shù)據(jù)引腳鎖存控制DCQDCQDCQ鎖存器11端口B和C:都包含一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器和一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，輸出數(shù)據(jù)能鎖存，輸入數(shù)據(jù)不鎖存。端口C:可分成兩個(gè)4位端口，分別定義為輸入或輸出端口，還可定義為控制、狀態(tài)端口，配合端口A和端口B工作。12(2)A組和B組控制部件

A組A口：PA0~PA7

C口的高4位:PC4~PC7

B組

B口：PB0~PB7

C口的低4位：PC0~PC3

13

A組，B組的控制寄存器，接收來自數(shù)據(jù)總線的控制字，并根據(jù)控制字確定各端口的工作狀態(tài)和工作方式。14(3)數(shù)據(jù)總線緩沖器三態(tài)雙向8位緩沖器，是8255A與CPU之間的數(shù)據(jù)接口。傳送輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、控制命令字。15(4)讀/寫控制部件接收來自CPU地址總線信號(hào)和控制信號(hào)，并發(fā)出命令到兩個(gè)控制組(A組和B組)。CS：片選信號(hào)，接CPU高位地址的譯碼輸出WR：寫信號(hào)，WR有效，CPU向8255A寫入的控制或數(shù)據(jù)信息。RD：讀信號(hào),RD有效,CPU讀8255A的數(shù)據(jù)或狀態(tài)16RESET：復(fù)位信號(hào)。RESET有效時(shí)，清8255A所有控制寄存器內(nèi)容,并將各端口置成輸入方式。172.8255A的引腳8255A采用40線雙列直插封裝，引腳圖如圖所示。圖9.28255A引腳定義4321403718

34......27D7

D0

A0

A1

RESETVCC

GND986535368255APPI數(shù)據(jù)總線控制線電源線通道A通道B通道CCPU接口外設(shè)接口.PA7

PA0

..PB7

PB0

...PC7

PC0

251415161713121110WRRDCS18*

PA7~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：

8255A的8位數(shù)據(jù)線19*A1~A0：

端口選擇信號(hào)

當(dāng)A1A0=00時(shí)

選擇端口A當(dāng)A1A0=01時(shí)

選擇端口B當(dāng)A1A0=10時(shí)

選擇端口C當(dāng)A1A0=11時(shí)

選擇控制端口20表9.18255A的讀寫操作控制

A1A0RDWRCS操作00010端口A→CPU01010端口B→CPU10010端口C→CPU00100CPU→端口A01100CPU→端口B10100CPU→端口C11100CPU→控制寄存器11010非法操作××110數(shù)據(jù)線浮空××××1未選該8255A，數(shù)據(jù)線浮空218255A共有兩個(gè)控制字：即工作方式控制字和對(duì)C口置位/復(fù)位控制字。1.控制字(1)工作方式控制字：控制字和各位的含義如圖所示。9.1.28255A的控制字及其工作方式22D7D6D5D4D3D2D1D0C口低位選擇，1入0出B口I/O選擇，1入0出B口方式選擇，0=方式01=方式1B組C口高位選擇，1入0出A口I/O選擇，1入0出A口方式選擇00=方式001=方式11X=方式2D7=1，方式控制字標(biāo)志A組圖9.38255A工作方式控制字格式23(2)8255A的初始化——C口置位/復(fù)位控制字D7D6D5D4D3D2D1D0置位/復(fù)位選擇1=置位，0=復(fù)位D7=0為置位/復(fù)位控制字標(biāo)志D3D2D1位選擇

000PC0001PC1010PC2011PC3100PC4101PC5110PC6111PC7無效24關(guān)于控制字要說明幾點(diǎn)：(1)設(shè)置方式控制字時(shí)，A口、B口作為整體設(shè)置，而C口要分成上、下兩部分分別設(shè)置。三個(gè)端口的工作方式由一個(gè)控制字規(guī)定。(2)C口按位置位/復(fù)位控制字不是送到C口地址，而是送到控制寄存器地址；且一個(gè)控制字只能使C口一位置位或復(fù)位。25(3)方式控制字和按位置位/復(fù)位控制字均寫入同一個(gè)控制寄存器地址，二者通過最高位D7來區(qū)別。D7=1為方式控制字，D7=0為按位置位/復(fù)位控制字。26（1）方式0——

基本輸入/輸出方式方式0是一種基本輸入輸出工作方式，它的24條I/O線可以全部都用作傳送數(shù)據(jù)，不設(shè)置應(yīng)答信號(hào)線，常用于無條件傳送，輸出有鎖存，輸入只有緩沖能力而無鎖存功能。方式0控制字具體格式如圖8.5所示2.工作方式27100×

×0×

×C口低位選擇，1入0出B口I/O選擇，1入0出B口方式選擇，0=方式0

B組C口高位選擇，1入0出A口I/O選擇，1入0出A口方式選擇00=方式0

D7=1，方式控制字標(biāo)志A組圖9.58255A工作方式0控制字格式28工作方式0――簡單輸入/輸出――查詢方式；A，B，C三個(gè)端口均可。

三態(tài)緩沖器地址譯碼器&數(shù)據(jù)來自外設(shè)88IO/MRD數(shù)據(jù)總線地址總線方式0輸入（INAL，PORT）框圖29

方式0輸出（OUTPORT，AL）框圖鎖存器到外設(shè)88IO/MWR地址譯碼器數(shù)據(jù)總線地址總線&CE30

由控制字中D4D3D1D0等4位的不同取值可定義方式0的16種工作方式的組合如表9.2所示。

方式0中，端口C被分成兩個(gè)4位端口，它們可被定義為輸入或輸出端口，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指令來完成。31表9.2方式0的工作狀態(tài)組合序號(hào)控制字

D7,…,D0A組B組端口A端口C

高4位(PC7~PC4)端口B端口C

低4位(PC3~PC0)110000000輸出輸出輸出輸出210000001輸出輸出輸出輸入310000010輸出輸出輸入輸出410000011輸出輸出輸入輸入510001000輸出輸入輸出輸出610001001輸出輸入輸出輸入710001010輸出輸入輸入輸出810001011輸出輸入輸入輸入910010000輸入輸出輸出輸出1010010001輸入輸出輸出輸入1110010010輸入輸出輸入輸出1210010011輸入輸出輸入輸入1310011000輸入輸入輸出輸出1410011001輸入輸入輸出輸入1510011010輸入輸入輸入輸出1610011011輸入輸入輸入輸入32(2)工作方式1——選通式輸入/輸出方式①

方式1選通輸入方式1操作使端口A或端口B作為鎖存輸入設(shè)備工作。端口C也可按方式1操作使用——但不是對(duì)數(shù)據(jù)，而是對(duì)控制信號(hào)，或當(dāng)端口A或端口B為選通輸入端口時(shí)的握手信號(hào)。下圖示出8255A方式1選通輸入時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。33IBF：輸入緩沖器滿信號(hào)，向外設(shè)輸

出，高電平有效。STB：選通信號(hào)。由外設(shè)輸入，低電平

有效。INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效。34

方式1下輸入端口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)1011A口方式1輸入控制字PA7~PA0PC4PC5PC3INTEAPC4與門IBFASTBAINTRARDD7~D0A口方式1輸入時(shí)相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)111B口方式1輸入控制字B口方式1輸入時(shí)相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)PB7~PB0PC2PC1PC0INTEBPC2與門RDD7~D0IBFBSTBBINTRB35PB7~PB0PA7~PA0STBIBFINTRRD外設(shè)送來數(shù)據(jù)②③當(dāng)INTE=1時(shí)

①方式1輸入時(shí)序36INTE：中斷允許信號(hào)，它是通過端口PC4(端口A)或PC2(端口B)的位來編程的內(nèi)部位。37②

方式1選通輸出當(dāng)端口A或端口B為方式1輸出時(shí)，各指定PC的3條線作為8255A與外設(shè)及CPU之間應(yīng)答信號(hào)。下圖為方式1選通輸出操作的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。381010

×10

×C口低位選擇，1入0出B口I/O選擇，0出B口方式選擇，1=方式1

B組C口高位選擇，1入0出A口I/O選擇，1入0出A口方式選擇01=方式1

D7=1，方式控制字標(biāo)志A組圖9.58255A工作方式1輸出控制字格式39工作方式1――選通輸入/輸出――中斷方式；A，B，兩個(gè)端口均可。

110B口方式1輸出控制字PB7~PB0PC2PC1PC0INTEBPC2與門WRD7~D0OBFBACKBINTRB1010A口方式1輸出控制字PA7~PA0PC6PC7PC3INTEAPC6與門OBFAACKAINTRAWRD7~D040OBF：輸出緩沖器滿信號(hào)。向外設(shè)

輸出，低電平有效。ACK：

外設(shè)應(yīng)答信號(hào)。由外設(shè)輸入，低電平有效。41INTE：中斷允許信號(hào)。INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)。高

電平有效。42①D7~D0送往外設(shè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫入端口WROBFINTRACK②③當(dāng)INTE=1時(shí)

方式1輸出時(shí)序43(3)工作方式2——雙向選通輸入/輸出方式方式2只允許A組采用，此時(shí)端口A變?yōu)殡p向，允許數(shù)據(jù)在同一組8條線上發(fā)送和接收。下圖示出方式2操作內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。44工作方式2――雙向輸入/輸出――中斷方式。只有A端口才有。

PA7~PA0PC6PC7ACKAOBFAD7~D0RDWRPC4PC5STBAIBFAINTEA1PC4INTEA2PC6與門PC3INTRA或門與門4511

×

×

×C口低位選擇，1入0出B口I/O選擇，1入0出B口方式選擇，1=方式1

0=方式0

B組A口方式選擇10=方式211=方式2D7=1，方式控制字標(biāo)志A組圖9.108255A工作方式2控制字格式46OBFA：輸出緩沖器滿信號(hào)，向外設(shè)輸出，低電平有效。ACKA：應(yīng)答信號(hào)，由外設(shè)輸入，低電平有效。STBA：

數(shù)據(jù)選通輸入信號(hào)。由外設(shè)輸入，低電平有效。47PB7~PB0PA7~PA0-STBIBF-RD外設(shè)送來數(shù)據(jù)D7~D0送往外設(shè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫入端口-WR-OBFINTR-ACK當(dāng)INTE=1時(shí)

圖9.11端口A方式2下的時(shí)序圖

48IBFA：輸入緩沖器滿信號(hào)，向外設(shè)輸出，高電平有效。INTE：中斷允許信號(hào)

(INTE1和INTE2)。高電平有效。INTRA：中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效。49

8255A中端口A工作方式2時(shí)，允許端口B工作于方式0或方式1，完成輸入/輸出功能。4種組合狀態(tài)及其工作方式控制字格式如表8.3。

50表9.3方式2的組合狀態(tài)與控制字格式51

目前打印機(jī)一般采用并行接口標(biāo)準(zhǔn)，其主要信號(hào)與傳送時(shí)序如圖8.15。打印機(jī)接收主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的過程是這樣的：9.28255A的應(yīng)用實(shí)例9.2.18255A與打印機(jī)接口1、用方式1與打印機(jī)接口52

當(dāng)主機(jī)準(zhǔn)備好輸出打印的一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，通過8255A把數(shù)據(jù)送給打印機(jī)接口的數(shù)據(jù)引腳DATA0～DATA7，同時(shí)送出一個(gè)數(shù)據(jù)選通信號(hào)STROBE

給打印機(jī)。打印機(jī)收到該信號(hào)后，把數(shù)據(jù)鎖存到內(nèi)部緩沖區(qū)，同時(shí)在BUSY信號(hào)線上發(fā)出忙信號(hào)。待打印機(jī)處理好輸入數(shù)據(jù)時(shí)，打印機(jī)撤消忙信號(hào)，同時(shí)向主機(jī)送出一個(gè)響應(yīng)信號(hào)ACK。主機(jī)根據(jù)BUSY信號(hào)或信號(hào)ACK決定是否輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)。53

用方式1與打印機(jī)接口

8255A的端口A工作于選通輸出方式,PC7作為OBFA輸出信號(hào)，PC6作為ACKA

輸入信號(hào)，而PC3作為INTRA輸出信號(hào)；另外，可用程序控制INTEA(PC6)，決定是否采用中斷方式。打印機(jī)接口的時(shí)序與8255A的選通輸出方式的時(shí)序類似，但略有差別，用單穩(wěn)電路74LS123即可滿足雙方的時(shí)序要求，見圖8.16。54圖9.16方式1的打印機(jī)接口

55

假設(shè)8255A的A、B、C口的I/O地址為F008H、F00AH和F00CH?？刂贫丝诘牡刂窞镕00EH。以下為采用選通方式輸出緩沖區(qū)BUF中的打印字符的子程序，輸出的字節(jié)數(shù)為M。56PRINTPROCPUSHAX；保護(hù)寄存器

PUSHBXPUSHCXPUSHDXMOVDX,0F00EH;設(shè)定A口為選通輸出方式

MOVAL,0A0HOUTDX,ALMOVAL,0CH;使INTEA(PC6)為0,禁中斷

OUTDX,ALMOVCX,M;打印字節(jié)數(shù)送CX57MOVBX,OFFSETBUF;取緩沖區(qū)首址送BX

PRINT1:MOVAL,[BX];取一個(gè)數(shù)據(jù)

MOVDX,0F008H

OUTDX,AL;從A口輸出

MOVDX,0F00CH

PRINT2:INAL,DX;讀C口

TESTAL,80H;檢測OBFA（PC7）

;為1否？

58JZPRINT2;為0，則繼續(xù)檢測

INCBX;為1，說明數(shù)據(jù)已輸出

LOOPPRINT1;準(zhǔn)備取下一個(gè)數(shù)據(jù)輸出

POPDX;打印結(jié)束，恢復(fù)寄存器

POPCXPOPBXPOPAXRET；返回PRINTENDP59七段數(shù)碼管七段數(shù)碼管組成原理圖如后圖所示。七段數(shù)碼管根據(jù)其連接方式可分為：共陽極LED：公共端應(yīng)接高電平（或+5v）共陰極LED：公共端應(yīng)接地例2：LED顯示器原理及接口技術(shù)

60

LED七段顯示器及其接口

在常用的七段顯示器內(nèi)，各個(gè)LED可按共陽極或共陰極連接。它們應(yīng)分別用不同的段碼，經(jīng)不同的驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)。618段碼.gfedcba形狀LED顯示8段碼.gfedcba形狀LED顯示10001111’F’11111000’7’10000110’E’10000010’6’10100001’D’10010010’5’11000110’C’10011001’4’10000011’B’10110000’3’10001000’A’10100100’2’10011000’9’11111001’1’10000000’8’11000000’0’PA口輸出值與LED顯示值間關(guān)系62共陰極

共陽極

共陰極

共陽極（a）七段LED原理圖

圖（b）“米”字LED原理圖

圖

典型LED器件原理圖LED顯示器原理及接口技術(shù)（續(xù)）

63給數(shù)碼管的每個(gè)輸入端（a,b,c,……,h）提供適當(dāng)電平，使某幾段發(fā)光二極管亮，而另外幾段不亮，則可顯示出數(shù)字或字母。八個(gè)輸入端組成的二進(jìn)制編碼（簡稱段碼或段選碼）所對(duì)應(yīng)的顯示內(nèi)容見后表。LED顯示器原理及接口技術(shù)64表

七段LED字型碼

LED顯示器原理及接口技術(shù)65LED數(shù)碼管在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

圖

LED在系統(tǒng)中的連接

66常用于LED的驅(qū)動(dòng)器：7407/7406同向/反向驅(qū)動(dòng)器，75452二輸入與非驅(qū)動(dòng)器。鎖存器可用74LS273/373、74LS244等集成電路。系統(tǒng)中有多位LED，則每次只能使一位LED顯示信息，每位LED上有一選通端（公共端）。要想使哪位顯示，就應(yīng)給其公共端提供有效電平（共陽極為“1”，公陰極為“0”），而其它位的公共端提供無效電平。這樣構(gòu)成的二進(jìn)制編碼稱為位碼或位選碼。動(dòng)態(tài)顯示：在多位LED顯示中，即要使每一位的顯示信息有一個(gè)持續(xù)時(shí)間，可用循環(huán)延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)，又要保證一遍一遍地進(jìn)行循環(huán)顯示時(shí)不出現(xiàn)閃爍，在軟、硬件設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮LED的位數(shù)不能太多，顯示的延時(shí)要適中。

LED數(shù)碼管在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用67例某8088系統(tǒng)中，使用8位LED顯示時(shí)間，格式為時(shí)-分-秒，硬件連接如圖所示，軟件流程圖見后圖。

LED數(shù)碼管在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用68圖

軟件流程圖

69思考題一、單項(xiàng)選擇題1.8255A的PA口工作在方式2，PB口工作在方式1時(shí)，其PC端口()。

A.用作兩個(gè)4位I/O端口

B.部分引腳作聯(lián)絡(luò)，部分引腳作I/OC.全部引腳均作聯(lián)絡(luò)信號(hào)

D.作8位I/O端口，引腳都為I/O線

分析：8255A的PA口工作于方式2，指定PC口的PC3～PC7為聯(lián)絡(luò)信號(hào)線，若PB口同時(shí)工作于方式1，指定PC0～PC2為聯(lián)絡(luò)信號(hào)線。因此，PC端口全部用于PA口與PB口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。答：C702.如果8255A的PA口工作于方式2,PB口可工作于哪種工作方式()。A.方式OB.方式1C.方式2D.方式0或方式1

分析:如第1題所分析的，PA口工作于方式2后，PC口的PC0～PC2可用作PB口方式1的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，同時(shí)PB口也可工作于方式0的無條件傳送。答:D713.當(dāng)8255A的PA口工作在方式1的輸入時(shí)，對(duì)PC4置位，其作用是()。A.啟動(dòng)輸入B.開放輸入中斷C.允許輸入D.停止輸入

分析:8255A的PA口工作在方式1時(shí),PC4=1用來設(shè)置輸入時(shí)的“開中斷”。答:B.72

9.3串行通信的基本概念通信：計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間、計(jì)算機(jī)之間的信息交換。通信的基本方式并行通信串行通信異步通信同步通信9.3.1串行通信的連接方式73圖9.17串行通信的3種連接方式發(fā)送器A發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器接收器發(fā)送器接收器B數(shù)據(jù)線(a)單工方式數(shù)據(jù)線AB(c)全雙工方式數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線AB(b)半雙工方式749.3.2信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

MODEM是由調(diào)制器和解調(diào)器合在一起形成的一個(gè)裝置，以用作雙向通信。MODEM的類型一般可分為幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）等。當(dāng)通信波特率小于300bit/s時(shí)，常采用FSK調(diào)制方式。

759.3.3同步與異步通信方式1.異步通信方式（ASYNC）第n+1個(gè)字符第n個(gè)字符空閑位起始位停止位7位數(shù)據(jù)位空閑位起始位011110D0D1D2D3D4D5D6圖9.18異步通信字符格式76

異步通信方式的特點(diǎn)是：

（1）起始位：一位，邏輯0，表示字符的開始；

通信時(shí)以收發(fā)一個(gè)字符為獨(dú)立的通信單位，每個(gè)字符由4個(gè)部分組成：（2）數(shù)據(jù)位：可以是5～8位邏輯0/邏輯1，與雙方約定的編碼形式有關(guān)，如：ASCII碼（7位），擴(kuò)展的BCD碼（8位）等，起始位之后緊跟著的是數(shù)據(jù)的最低位D0。

（3）奇/偶校驗(yàn)位：一位邏輯0/邏輯1。

（4）停止位：1位或1.5位或2位邏輯1，表示字符的結(jié)束。

772.同步通信方式（SYNC）

在異步通信中，每個(gè)字符都要用起始位和停止位來使通信雙方同步，這些附加的額外信息，使得異步通信的傳輸效率不高。在需傳輸大量數(shù)據(jù)的場合，為提高傳輸效率和速度，常去掉這些附加位，即采用同步通信SYNC（SynchronousdataCommunication）

同步字符數(shù)據(jù)塊CRC1

CRC2

同步字符2數(shù)據(jù)塊CRC1

CRC2

同步字符1a.單同步格式b.雙同步格式78

同步通信方式的特點(diǎn)是：③為了防止因收、發(fā)雙方的時(shí)鐘頻率的偏差的積累效應(yīng)而產(chǎn)生錯(cuò)位，從而導(dǎo)致通信出錯(cuò)，同步通信要求接收和發(fā)送的時(shí)鐘完全同步，不能有誤差。實(shí)際應(yīng)用中，同步傳送常在收、發(fā)雙方間使用同一時(shí)鐘，故硬件電路比較復(fù)雜。②對(duì)每個(gè)字符的檢錯(cuò)一般可用奇校驗(yàn)，數(shù)據(jù)塊的末尾用CRC（循環(huán)冗余碼）對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行校驗(yàn)。①收、發(fā)雙方以一個(gè)或兩個(gè)預(yù)先約定的同步字符作為數(shù)據(jù)塊傳送的開始，數(shù)據(jù)塊由幾十到幾千，甚至更多字節(jié)組成。799.3.4波特率與收/發(fā)時(shí)鐘1.波特率

計(jì)算機(jī)串行通信中常用波特率（Baudrate）來表示數(shù)據(jù)傳輸率，波特率的單位是bit/s，即每秒所傳送的二進(jìn)制位數(shù)。常用的標(biāo)準(zhǔn)值有110，300，600，1200，2400，4800，9600，19200波特等。

某異步通信中每秒傳送960個(gè)字符，而每個(gè)字符由10位（1個(gè)起始位、7個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)奇校驗(yàn)位、1個(gè)停止位）組成，則傳送的波特率為：fd=10×960bit/s=9600bit/s

傳送一位的時(shí)間Td=1/9600=0.104ms

例如:

80

2.接收/發(fā)送時(shí)鐘

異步通信中，大多數(shù)串行端口發(fā)送和接收的波特率均可分別設(shè)置，由發(fā)送器和接收器各用一個(gè)時(shí)鐘來確定，分別稱為發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘。為了有利于收發(fā)雙方同步，以及提高抗干擾的能力，這兩個(gè)時(shí)鐘頻率fc一般不等于波特率fd，兩者之間的關(guān)系為：fc=kfd其中，k稱為波特率系數(shù)，其取值可為16，32或64。

81（1）發(fā)送脈沖和接收脈沖發(fā)送：發(fā)送方要靠發(fā)送脈沖（移位脈沖）下降沿將數(shù)據(jù)移出，經(jīng)TXD引腳→對(duì)方接收：接收方要靠接收脈沖（移位脈沖）上升沿將數(shù)據(jù)接入，經(jīng)RXD引腳→串口入出QQQQCP1100100182注意：接收時(shí)鐘的上升沿對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)位的中間位置，以保障可靠的接收數(shù)據(jù)移位脈沖的頻率=波特率發(fā)送方與接收方實(shí)現(xiàn)同步，隨著數(shù)據(jù)的不斷傳輸，將產(chǎn)生一個(gè)誤差積累，有可能使數(shù)據(jù)丟失！如：有1數(shù)據(jù)35H=00110101發(fā)送脈沖→利用下降沿→利用上升沿接收脈沖思考題：異步通信中，如何實(shí)現(xiàn)同步的？83（2）檢驗(yàn)脈沖

接收方需對(duì)發(fā)送方發(fā)來的數(shù)據(jù)位進(jìn)行檢測，以決定“0”還是“1”

通常檢測脈沖是移位脈沖的16和64倍（常選16）三中取二目的：①抑制干擾；②提高信號(hào)的傳輸可靠性，因?yàn)椴蓸有盘?hào)總是在每個(gè)接收位的中間位置，不僅可以避開信號(hào)兩端的邊沿失真，也可防止接收時(shí)鐘頻率和發(fā)送時(shí)鐘頻率不完全同步引起的接收錯(cuò)誤84

9.4串行通信的接口標(biāo)準(zhǔn)

一個(gè)完整的串行通信系統(tǒng)除了對(duì)上一節(jié)所介紹的通信規(guī)程有所規(guī)定外，還必然會(huì)涉及到在電氣連接上的接口標(biāo)準(zhǔn)問題。標(biāo)準(zhǔn)化的通用總線結(jié)構(gòu)能使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化、模塊化，大大簡化系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)的工作，因此被普遍采用。本節(jié)介紹目前常用的有代表性的一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)。

859.4.1RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C是串行異步通信中應(yīng)用最廣的串行總線標(biāo)準(zhǔn)，1969年由美國EIA（電子工業(yè)協(xié)會(huì)）頒發(fā)，其中RS是RecommendedStandard的縮寫，232是標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識(shí)號(hào)。RS-232C的前身是RS-232A和RS-232B，這前兩種接口標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在已很少使用。RS-232C主要用于使用模擬信道傳輸數(shù)字信號(hào)的場合，推出這種標(biāo)準(zhǔn)的最初目的是在數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（DataTerminalEquipment）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（DataCommunicationEquipment）之間建立接口標(biāo)準(zhǔn)。

RS-232C的典型應(yīng)用如圖9.16所示。

86計(jì)算機(jī)串

行

接

口UART調(diào)制解調(diào)器ModemDTEDCE控制發(fā)送接收調(diào)制解調(diào)器Modem串

行

接

口UART計(jì)算機(jī)控制接收發(fā)送···

DTEDCERS-232CRS-232C電話線圖9.19RS-232C的典型應(yīng)用87

1.機(jī)械特性

RS-232C采用25腳D型連接器（含插頭/插座）作為DTE與DCE之間通信電纜的連接口，但在實(shí)際進(jìn)行異步通信時(shí)，只需9個(gè)信號(hào)即夠用，因此也可以采用9腳D型連接器。

2.電氣特性

RS-232C采用負(fù)邏輯工作，即：邏輯“1”用負(fù)電平表示，有效電平范圍是-3V～-15V

邏輯“0”用正電平表示，有效電平范圍是+3V～+15V

-3V～+3V為過渡區(qū)，邏輯狀態(tài)不定，為無效電平。

88引腳號(hào)信號(hào)名稱縮寫傳送方向與功能說明25腳9腳23發(fā)送數(shù)據(jù)TXDDTEDCE輸出數(shù)據(jù)到Modem32接收數(shù)據(jù)RXDDTEDCE由Modem輸入數(shù)據(jù)47請(qǐng)求發(fā)送RTSDTEDCEDTE請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)58清除發(fā)送CTSDTEDCEModem表明同意發(fā)送66數(shù)據(jù)傳輸就緒DSRDTEDCE表明Modem已準(zhǔn)備就緒75信號(hào)地GND無方向

所有信號(hào)的公共地線81載波檢測DCDDTEDCEModem正在接收載波信號(hào)204數(shù)據(jù)終端就緒DTRDTEDCE通知ModemDTE已準(zhǔn)備好229振鈴指示RIDTEDCE表明Modem已收到撥號(hào)呼叫3.引腳信號(hào)定義

表9.4RS-232C主信道引腳信號(hào)89①數(shù)據(jù)線：TXD（TransmittedData）：發(fā)送數(shù)據(jù)，DTE通過TXD將串行數(shù)據(jù)發(fā) 送到Modem。RXD（ReceivedData）：接收數(shù)據(jù)，DTE通過RXD接收從Modem來的 串行數(shù)據(jù)。

90②發(fā)送控制信號(hào)線：RTS（RequesttoSend）：用來表示DTE請(qǐng)求DCE發(fā)送數(shù)據(jù)。CTS（CleartoSend）：用來表示DCE已準(zhǔn)備好，可以為DTE發(fā)送數(shù)據(jù)，此信號(hào)是對(duì)RTS的響應(yīng)信號(hào)。

RTS/CTS是一對(duì)握手聯(lián)絡(luò)信號(hào)，用于采用Modem的半雙工系統(tǒng)中作發(fā)送/接收方式之間的切換。91

③接收控制信號(hào)線：DSR(DatacommunicationequipmentSetReady)：表示Modem已準(zhǔn)備就緒DTR（DataTerminalReady）：DTE用來通知Modem，已準(zhǔn)備就緒，可以接收數(shù)據(jù)。92DCD（DataCarrierDetection）：用來表示Modem正在接收來自對(duì)方Modem的載波信號(hào)，通知DTE準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。RI（RingingIndicator）：通知DTE、Modem已收到電話交換機(jī)送來的振鈴呼叫信號(hào)，使用公用電話線時(shí)要用此信號(hào)。

934.信號(hào)線的連接

(1)遠(yuǎn)距離時(shí)的連接計(jì)算機(jī)串

行

接

口UART調(diào)制解調(diào)器ModemTXDRXD調(diào)制解調(diào)器Modem串

行

接

口UART計(jì)算機(jī)···

電話線圖9.20采用Modem時(shí)RS-232C信號(hào)線的使用

RTSCTSDSRDTRDCDRIGNDTXDRTSCTSDSRDTRDCDRIGNDRXD94(2)近距離時(shí)的連接近距離（少于15m）通信時(shí)，可不采用調(diào)制解調(diào)器Modem（亦稱為零Modem方式）。

GNDRXDTXDTXDRXD

計(jì)

2算

3機(jī)

7UART

3計(jì)2算7機(jī)UARTCTSDSRDTRDCDRTSGNDDSRDTRDCDCTSRTSTXDRXDRXDTXD2計(jì)34算58機(jī)206732計(jì)45算820機(jī)67圖9.21無Modem方式的最簡單連接(b)(a)955.EIA-RS-232C與TTL相互轉(zhuǎn)換

如上所述，RS-232C是用正負(fù)電平來表示邏輯狀態(tài)，而計(jì)算機(jī)內(nèi)部電路所采用的TTL標(biāo)準(zhǔn)是用高低電平表示邏輯狀態(tài)，顯然為了讓計(jì)算機(jī)能利用RS-232C與外界連接，則必須在RS-232C與TTL電路之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的電路，可以采用分立元件或集成電路芯片。

96TTL

輸入RS-232C輸出74LS0410K10K10KT1T21K

-12V

+5V

圖9.22TTL→RS-232C的電平轉(zhuǎn)換電路97圖9.23RS-232C→TTL的電平轉(zhuǎn)換電路TTL

輸出RS-232C輸入10K1KT1+5V

98圖9.24利用MC1488/MC1489的TTL→RS-232C電平轉(zhuǎn)換

計(jì)算機(jī)串

行

接

口UARTMC

1488MC

1489RS-232C

連

接

器23TXDRXD+12V-12V+5V99

9.58251可編程串行接口芯片

9.5.1.8251A的特點(diǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

Intel8251A是可編程的串行通信接口芯片，它的主要特點(diǎn)如下：①可用于串行異步通信，也可用于串行同步通信。②對(duì)于異步通信，可設(shè)定停止位為1位、1位半或2位，數(shù)據(jù)位可在5-8位之間選擇。③對(duì)于同步通信，可設(shè)為單同步、雙同步或者外同步，同步字符可由用戶自己設(shè)定。④異步通信的時(shí)鐘頻率可設(shè)為波特率的1倍、16倍或64倍。100⑤可以設(shè)定奇偶校驗(yàn)的方式，也可以不校驗(yàn)。校驗(yàn)位的插入、檢出及檢錯(cuò)都由芯片本身完成。⑥在異步通信時(shí)，波特率的可選范圍為0～19.2千波特；在同步通信時(shí)，波特率的可選范圍為0～64千波特。⑦提供與外部設(shè)備特別是調(diào)制解調(diào)器的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，便于直接和通信線路相連接。⑧接收、發(fā)送數(shù)據(jù)分別有各自的緩沖器，可以進(jìn)行全雙工通信。圖9-22給出了8251A的結(jié)構(gòu)框圖。它共由五個(gè)部件構(gòu)成，對(duì)外有28條引腳。8251A各組成模塊的功能及有關(guān)引腳如下：101數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯電路調(diào)制/解調(diào)控制電路接收控制電路串－并轉(zhuǎn)換發(fā)送緩沖器緩沖器并－串轉(zhuǎn)換發(fā)送控制電路RESETCLKC/DRDWRCSDSRDTRCTSRTSD7-D0內(nèi)部總線TXDRXDTXEMPTYTXCRXRDYRXCSYNDETTXRDY發(fā)送器接收器圖9.258251A內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖接收102單向移位寄存器并行輸出4位右移移位寄存器時(shí)鐘方程：驅(qū)動(dòng)方程：狀態(tài)方程：103104串行接口原理奇偶錯(cuò)溢出錯(cuò)幀格式錯(cuò)RxDRxCTxDTxC控制電路RESETWERDCSINTPEOEFEDB7~DB0TransmitBufEmptyReceiveDataReadyRDRTBE器存寄位移收接器沖緩據(jù)數(shù)收接器沖緩據(jù)數(shù)送發(fā)器存寄位移送發(fā)105(1)I／O緩沖器。這是三態(tài)雙向的緩沖器，引腳D0～D7是8251A和CPU接口的三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，用于向CPU傳遞命令、數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息。與CPU互相交換的數(shù)據(jù)和控制字就存放在這個(gè)區(qū)域，共有三個(gè)緩沖器。①接收緩沖器：串行口收到的數(shù)據(jù)變成并行字符后，存放在這里，以供CPU讀取。②發(fā)送／命令緩沖器：這是一個(gè)分時(shí)使用的雙功能緩沖器，CPU送來的并行數(shù)據(jù)存放在這里，準(zhǔn)備由串行口向外發(fā)送。另外，CPU送來的命令字也存放在這里，以指揮串行接口的工作。由于命令一輸入就馬上執(zhí)行，不必長期存放，所以不會(huì)影響存放發(fā)送數(shù)據(jù)。

106③狀態(tài)緩沖器:存放8251A內(nèi)部的工作狀態(tài),供CPU查詢。(2)讀／寫控制邏輯。本模塊功能是接收CPU的控制信號(hào),控制數(shù)據(jù)傳送方向。(3)接收器及接收控制。接收器的功能是從RXD引腳接收串行數(shù)據(jù),按指定的方式裝配成并行數(shù)據(jù)。(4)發(fā)送器及發(fā)送控制。這個(gè)模塊的功能是從CPU接收并行數(shù)據(jù),自動(dòng)地加上適當(dāng)?shù)某蓭盘?hào)后轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)從TXD引腳發(fā)送出去。(5)調(diào)制解調(diào)控制器。該模塊提供和調(diào)制解調(diào)器的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。1079.5.2.8251A的外部引腳

8251A是一個(gè)采用NMOS工藝制造的28腳雙列直插式封裝的組件，其外部引腳如圖8-26所示。

(1)與CPU接口的引腳。

D7～D0：數(shù)據(jù)線。

CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入線，用于產(chǎn)生8251A內(nèi)部時(shí)序。CLK的周期為0.42～1.35μs。

CLK的頻率至少應(yīng)是接收、發(fā)送時(shí)鐘的30倍（對(duì)同步方式）或4.5倍（對(duì)異步方式）。

RESET：復(fù)位信號(hào)輸入線，高電平有效。復(fù)位后8251A處于空閑狀態(tài)直至被初始化編程。108109:片選信號(hào)輸入線,低電平有效。僅當(dāng)為低電平時(shí)，CPU才能對(duì)8251A操作。

:信息類型信號(hào)輸入線。為0時(shí)傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù),為1時(shí)傳輸?shù)氖强刂谱只驙顟B(tài)信息。

:讀選通信號(hào)輸入線,低電平有效。

:寫選通信號(hào)輸入線，低電平有效。CPU對(duì)8251A的讀寫控制如表9-4所示。

110CSC/DRDWR操作1任意任意任意無操作,D0-D7呈高阻0110寫控制字0010寫數(shù)據(jù)0101讀狀態(tài)0001讀數(shù)據(jù)表9-4CPU對(duì)8251的讀寫控制111RXRDY:接收準(zhǔn)備好狀態(tài)輸入線,高電平有效。當(dāng)接收器接到一個(gè)字符并準(zhǔn)備送給CPU時(shí),RXRDY為1;當(dāng)字符被CPU讀取后RXRDY恢復(fù)為0。RXRDY可作為8251A向CPU申請(qǐng)接收中斷的請(qǐng)求源。

SYNDET/BRKDET:同步狀態(tài)輸出線或者外同步信號(hào)輸入線。此線僅對(duì)同步方式有意義。

TXRDY:發(fā)送準(zhǔn)備好狀態(tài)輸出線,高電平有效。當(dāng)發(fā)送寄存器空閑且允許發(fā)送(腳電平為低、命令字中TXEN位為1)時(shí),TXRDY為高電平。當(dāng)CPU給8251A寫入一個(gè)字符后TXRDY恢復(fù)為低電平。TXRDY可作為8251A向CPU申請(qǐng)發(fā)送中斷的請(qǐng)求源。

TXE：發(fā)送緩沖器空閑狀態(tài)輸出線。高電平有效，TXE=1，表示發(fā)送緩沖器中沒有要發(fā)送的字符，當(dāng)CPU將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入8251A后，TXE自動(dòng)復(fù)位。112

(2)與外設(shè)或調(diào)制解調(diào)器接口的引腳。RXD:串行數(shù)據(jù)輸入線，高電平表示數(shù)字1，低電平表示數(shù)字0。RXC:接收器時(shí)鐘輸入線。它控制接收器接收字符的速率，在上升沿采集串行數(shù)據(jù)輸入線。RXC的頻率應(yīng)等于波特率（同步方式）或等于波特率的1倍、16倍或64倍（異步方式）。TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)輸出線。CPU并行輸入給8251A的數(shù)據(jù)從這個(gè)引腳串行發(fā)送出去。TXC:發(fā)送器時(shí)鐘輸入線，在TXC的下降沿?cái)?shù)據(jù)由8251A移位輸出。對(duì)TXC頻率的要求同RXC。113

:數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好狀態(tài)輸出線，低電平有效。當(dāng)8251A命令字位D1為1時(shí)，有效,用于向調(diào)制解調(diào)器表示數(shù)據(jù)終端已準(zhǔn)備好。

:數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好狀態(tài)輸入線，低電平有效。當(dāng)調(diào)制解調(diào)器準(zhǔn)備好時(shí)，有效，用于向8251A表示Modem（或DCE）已準(zhǔn)備就緒。CPU可通過讀取狀態(tài)寄存器的D7位檢測該信號(hào)。114

:請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)輸出線,低電平有效。當(dāng)8251A命令字位D5為1時(shí)，有效，請(qǐng)求調(diào)制解調(diào)器作好發(fā)送準(zhǔn)備（建立載波）。

:清除發(fā)送（允許傳送）信號(hào)輸入線，低電平有效。當(dāng)調(diào)制解調(diào)器作好送數(shù)準(zhǔn)備時(shí)，有效，作為對(duì)8251A的信號(hào)的響應(yīng)。如果8251A不使用調(diào)制解調(diào)器而直接和外界通訊，一般應(yīng)將、腳接地。接收器的工作過程：在異步方式中，當(dāng)接收器接收到有效的起始位后，便接收數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位。然后將數(shù)據(jù)送入寄存器，此時(shí)RXRDY輸出高電平，表示已收到一字符，CPU可以來讀取。115在同步方式中,若程序設(shè)定8251A為外同步接收,則SYNDET/BRKDET腳用于輸入外同步信號(hào),SYNDET/BRKDET腳上的電平正跳變啟動(dòng)接收數(shù)據(jù)。若程序設(shè)定8251A內(nèi)同步接收,則8251A先搜索同步字(同步字事先由程序裝在同步字符寄存器中)。每當(dāng)RXD線上收到一位信息就移入接收寄存器并和同步字符寄存器內(nèi)容比較,若不等則再收一位再比較,直到兩者相等。此時(shí)SYNDET/BRKDET輸出高電平,表示己搜索到同步字,接下來便把接收到的數(shù)據(jù)逐個(gè)地裝入接收數(shù)據(jù)寄存器。發(fā)送器的工作過程:在異步方式中,發(fā)送器在數(shù)據(jù)前加上起始位,并根據(jù)程序的設(shè)定在數(shù)據(jù)后加上校驗(yàn)位和停止位,然后作為一幀信息從TXD腳逐位發(fā)送數(shù)據(jù).

1169.5.3.8251A的控制字寄存器和狀態(tài)字寄存器

8251A內(nèi)除具有可讀可寫的數(shù)據(jù)寄存器外，還具有只可寫的控制字寄存器和只可讀的狀態(tài)寄存器，CPU對(duì)它們的操作如表8-4所示。(1)控制字寄存器?？刂谱旨拇嫫骷拇娣绞娇刂谱趾兔羁刂谱?。①方式控制字。方式控制字確定8251A的通訊方式(同步／異步)、校驗(yàn)方式(奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、不校驗(yàn))、數(shù)據(jù)位數(shù)(5、6、7或8位)及波特率參數(shù)等。方式控制字的格式如圖9-27所示。它應(yīng)在復(fù)位后寫入，且只需寫入一次。117118

②命令控制字。命令控制字使8251A處于規(guī)定的狀態(tài)以準(zhǔn)備發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。命令控制字的格式如圖所示。它應(yīng)在寫入方式控制字后寫入，用于控制8251A的工作，可以多次寫入。方式控制字和命令控制字本身無特征標(biāo)志，也沒有獨(dú)立的端口地址，8251A是根據(jù)寫入先后次序來區(qū)分這兩者的：先寫入者為方式控制字，后寫入者為命令控制字。所以CPU在對(duì)8251A初始化編程時(shí)必須按一定的先后順序?qū)懭敕绞娇刂谱趾兔羁刂谱帧?19120(2)狀態(tài)寄存器。狀態(tài)寄存器存放8251A的狀態(tài)信息,供CPU查詢,狀態(tài)字各位的意義如圖8-18所示。DSR:數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好標(biāo)志。其狀態(tài)同腳。

SYNDET:同步標(biāo)志。

FE:異步通訊幀出錯(cuò)標(biāo)志。為1表示未檢測到字符末尾的有效停止位，但FE錯(cuò)并不禁止8251A工作。FE標(biāo)志由命令控制字中的ER位清除。121122OE：溢出標(biāo)志。接收器內(nèi)的字符尚未被CPU讀走時(shí)又有新的字符裝入，則OE置1，此時(shí)原來的字符丟失，但并不禁止8251A工作，OE標(biāo)志由命令控制字中的ER位清除。PE：奇偶錯(cuò)標(biāo)志。奇偶錯(cuò)時(shí)PE置1,但此時(shí)并不禁止8251A工作,PE標(biāo)志由命令控制字中的ER位清除。TXE：發(fā)送緩沖器空標(biāo)志。其狀態(tài)同TXE腳。RXRDY：接收準(zhǔn)備好標(biāo)志。其狀態(tài)同RXRDY腳。TXRDY：發(fā)送準(zhǔn)備好標(biāo)志。含義同TXRDY引腳。只要發(fā)送緩沖器空，就置位該位。而引腳TXRDY除發(fā)送緩沖器空外，還要滿足TXE=1，CTS=0才置位。1239.5.4.8251接收器工作過程(1)異步接收方式在RxD線上檢測低電平,控制電路中的一個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)到相當(dāng)于半個(gè)數(shù)位傳輸時(shí)間(比如時(shí)鐘脈沖為波特率的16倍時(shí),則計(jì)到第8個(gè)脈沖時(shí),即相當(dāng)于半個(gè)數(shù)位傳輸時(shí)間)時(shí)又對(duì)RxD線上進(jìn)行檢測,如果此時(shí)仍為低電平,則確認(rèn)收到一個(gè)有效的起始位。8251開始進(jìn)行常規(guī)采樣并進(jìn)行字符裝配,具體地說,就是每隔一個(gè)數(shù)位傳輸時(shí)間(在前面假設(shè)下,相當(dāng)于16個(gè)脈沖間隔時(shí)間),對(duì)RxD進(jìn)行一次采樣。數(shù)據(jù)進(jìn)入輸入移位寄存器被移位,并進(jìn)行奇偶校驗(yàn)和去掉停止位,變成了并行數(shù)據(jù),再通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送到數(shù)據(jù)輸出寄存器,同時(shí)發(fā)出RxRDY信號(hào)送CPU,表示已經(jīng)收到一個(gè)可用的數(shù)據(jù)。124

(2)同步接收方式8251監(jiān)測RxD線,每當(dāng)RxD線上出現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)位時(shí),就把它接收下來并把它移入移位寄存器,然后把移位寄存器與同步字符寄存器的內(nèi)容進(jìn)行比較。如果二者不相等,則接收下一位數(shù)據(jù),并且重復(fù)上述比較過程。當(dāng)兩個(gè)寄存器的內(nèi)容比較相等時(shí),8251的SYNDET引腳就升為高電平,以告知同步字符已經(jīng)找到,同步已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)同步之后,接收器和發(fā)送器之間就開始進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步傳輸。這時(shí),接收器利用時(shí)鐘信號(hào)對(duì)RxD線進(jìn)行采樣,并把接收到的數(shù)據(jù)位送到移位寄存器中。每當(dāng)收到的數(shù)據(jù)位達(dá)到規(guī)定的一個(gè)字符的數(shù)位時(shí),就將移位寄存器的內(nèi)客送到輸入緩沖寄存器,并且在RxRDY引腳上發(fā)出一個(gè)信號(hào),表示收到了一個(gè)字符。1259.5.4.8251A的初始化編程①輸入方式控制字，以決定通信方式、數(shù)據(jù)位數(shù)、校驗(yàn)方式等若是同步通信方式;②輸入一個(gè)或兩個(gè)同步字符，若是異步方式則這一步可省略;③最后送入命令控制字，就可以開始發(fā)送或接收數(shù)據(jù)了。

像所有的可編程器件一樣，8251A在使用前也要進(jìn)行初始化。初始化在8251A處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)開始。其過程為：1261278251A的初始化編程必須在復(fù)位操作之后，先設(shè)置方式選擇控制字；如果設(shè)定在異步方式，則馬上要輸出操作命令字進(jìn)行設(shè)置，然后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；在數(shù)據(jù)傳送過程中，也可使用操作命令字進(jìn)行某些操作設(shè)置或讀取8251A的狀態(tài)；在數(shù)據(jù)傳送結(jié)束時(shí)，若使用IR位為“1”的內(nèi)部復(fù)位命令使8251A復(fù)位，則它又可重新接收方式選擇字，從而改變工作方式完成其他傳送任務(wù)。128編程舉例(1)異步方式下的初始化編程設(shè)定8251A工作于異步方式，波特率因子為64，每字符7個(gè)數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)，2位停止位，則方式選擇控制字為11111011=FBH。操作命令字的設(shè)定，例如使8251A的發(fā)送器允許，接收器允許，使?fàn)顟B(tài)寄存器中的3個(gè)錯(cuò)誤標(biāo)志位復(fù)位，使數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好信號(hào)DTR輸出低電平，則操作命令字應(yīng)為00010111=17H。129若8251A的端口地址為51H，則初始化程序如下：MOVAL,0FBH；輸出方式選擇字OUT51H,ALMOVAL,17H；輸出操作命令字OUT51H,AL130(2)同步方式下的初始化編程舉例

8251A工作于同步方式，雙同步字符，同步字符設(shè)定為16H，內(nèi)同步，偶校驗(yàn)，每字符7個(gè)數(shù)據(jù)位，則方式選擇字為00111000B=38H。操作命令字設(shè)定為10010111B=97H，使發(fā)送器允許，接收器允許，使錯(cuò)誤標(biāo)志復(fù)位，開始搜索同步字符，并通知調(diào)制解調(diào)器，數(shù)據(jù)終端設(shè)備已準(zhǔn)備就緒。1318251A的端口地址為51H，則本例初始化程序如下：MOVAL,38H；輸出方式選擇字OUT51H,ALMOVAL,16H

；輸出兩個(gè)同步字符16HOUT51H,ALOUT51H,ALMOVAL,97H；輸出操作命令字OUT51H,ALCPU執(zhí)行上述程序之后，即完成了對(duì)8251A同步方式的初始化編程。132①異步工作方式，波特率系數(shù)為64（即數(shù)據(jù)傳送速率是時(shí)鐘頻率的1／64），采用偶校驗(yàn)，總字符長度為10（1位起始位，8位數(shù)據(jù)，1位停止位）。②允許接收和發(fā)送，使錯(cuò)誤位全部復(fù)位。③查詢8251A狀態(tài)字，當(dāng)接收準(zhǔn)備就緒時(shí)，則從8251A輸入數(shù)據(jù)，否則等待。初始化程序：MOVDX,301H；8251A控制口地址MOVAL,01000000B；內(nèi)部復(fù)位命令字OUTDX,AL；送命令字MOVAL,01111111B；方式控制字OUTDX,AL；送方式控制字133MOVAL,00010101B;操作命令字OUTDX,AL;送操作控制字WAIT:INAL,DX;讀入狀態(tài)字ANDAL,02H;檢查RXRDY=1？JZWAIT;RXRDY≠1，接收未

;準(zhǔn)備就緒,等待INAL,DX134

當(dāng)8251A與CPU連接時(shí),至少要占用兩個(gè)端口地址,即控制端口(C/D=1)和數(shù)據(jù)端口(C/D=0)。在使用8251A時(shí)需要一個(gè)外部時(shí)鐘源提供RXC、TXC和CLK信號(hào)。RXC和TXC由波特率以及時(shí)鐘頻率與波特率的倍率決定。CLK則在RXC、TXC頻率的基礎(chǔ)上增高若干倍。8251A與CPU通常采用查詢或中斷方式交換數(shù)據(jù)。若采用中斷方式，兩個(gè)狀態(tài)信號(hào)TXRDY和RXRDY通過一個(gè)非門接到CPU的外中斷輸入。其余的RD、WR、RESET都是同名端相連。9.5.5.8251A應(yīng)用舉例135在編程時(shí),對(duì)8251A初始化,輸入命令字后就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。在得到中斷申請(qǐng)后,通過調(diào)用狀態(tài)字來檢測是接收申請(qǐng)(RXRDY=1)還是發(fā)送申請(qǐng)(TXRDY=1),然后轉(zhuǎn)至相應(yīng)的程序模塊。例:用8251A為8086CPU與CRT終端設(shè)計(jì)一串行通信接口。假設(shè)8251A控制端口地址為301H，數(shù)據(jù)端口地址為300H。要求：①異步方式傳送,數(shù)據(jù)格式為1位停止位,8位數(shù)據(jù)位,奇校驗(yàn)；136

②波特率因子為16；③CPU用查詢方式將顯示緩沖區(qū)的字符“GOOD”送CRT顯示。顯示緩沖區(qū)在數(shù)據(jù)段，首地址為