第8章輸入輸出接口

第8章輸入輸出接口本章教學(xué)目的通過(guò)輸入輸出接口是計(jì)算機(jī)的重要組成部分，通過(guò)I/O接口控制方式的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步了解主機(jī)與外設(shè)的主要通信方式及其特點(diǎn)，通過(guò)并行接口8255A的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，使學(xué)生接觸具體的接口形式，從而進(jìn)一步加深對(duì)接口知識(shí)的理解。本章主要外語(yǔ)詞匯I/O：Input/Output，輸入/輸出接口DMA：DirectMemoryAccess，直接存儲(chǔ)器存取方式主要內(nèi)容微型計(jì)算機(jī)的輸入/輸出接口并行通信與并行接口可編程并行通信接口芯片8255A串行通信及串行接口可編程串行通信接口芯片8251A本章學(xué)習(xí)要求1.掌握并行接口的概念,可編程并行接口芯片的功能；可編程并行接口芯片8255A的結(jié)構(gòu),其三種工作方式及特點(diǎn)；8255A的使用；8255A的端口地址分配,方式0的功能及端口命令字的設(shè)置。

2.理解8255A各種工作方式的區(qū)別3.了解主機(jī)與外設(shè)間數(shù)據(jù)傳送的基本控制方式（程序控制方式，中斷方式,DMA方式）簡(jiǎn)單了解串行通信的概念。

I/O接口概述為什么需要I/O接口（電路）？微機(jī)的外部設(shè)備多種多樣工作原理、驅(qū)動(dòng)方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差別很大它們不能與CPU直接相連,必須經(jīng)過(guò)中間電路再與系統(tǒng)相連這部分電路被稱為I/O接口電路什么是I/O接口（電路）？I/O接口是位于系統(tǒng)與外設(shè)間、用來(lái)協(xié)助完成數(shù)據(jù)傳送和控制任務(wù)的邏輯電路PC機(jī)系統(tǒng)板的可編程接口芯片、I/O總線槽的電路板（適配器）都是接口電路RS-2328.1.1輸入/輸出接口交換信號(hào)可分為四種：①數(shù)字量，二進(jìn)制數(shù)據(jù)，最小單位是一個(gè)bit(位)，還有字節(jié)、字等。②模擬量，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)大多是由傳感器來(lái)的模擬電壓或電流，他們必須經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字量才能進(jìn)入計(jì)算機(jī)，有些接口有處理模擬量的電路，稱為模擬接口。③開關(guān)量，開關(guān)量只有兩種狀態(tài)，即“開”或“關(guān)”，可用一位二進(jìn)制數(shù)表示，如“1”表示“開”，“0”表示“關(guān)”。④脈沖量，脈沖量是以脈沖形式表示的一種信號(hào)，如計(jì)算機(jī)中用到的定時(shí)脈沖或控制脈沖等。

8.1微機(jī)的輸入/輸出接口8.1.2輸入/輸出的控制方式在微機(jī)系統(tǒng)中，可采用的輸入/輸出控制方式一般有4種：

1.程序控制方式

這是指在程序控制下進(jìn)行信息傳送。程序控制方式可以分為： （1）無(wú)條件傳送方式 （2）條件傳送方式無(wú)條件傳送方式：當(dāng)外設(shè)已準(zhǔn)備就緒，那就不必查詢外設(shè)的狀態(tài)而進(jìn)行信息傳輸，這就稱為無(wú)條件傳送。這種信息傳送方式只適用于簡(jiǎn)單的外設(shè)，如開關(guān)和數(shù)碼段顯示器等。74LS138:（2）條件傳送方式：

CPU通過(guò)執(zhí)行程序不斷讀取并測(cè)試外部設(shè)備狀態(tài)，如果輸入外部設(shè)備處于已準(zhǔn)備好狀態(tài)或輸出外部設(shè)備為空閑狀態(tài)時(shí)，則CPU執(zhí)行傳送信息指令。也稱為“查詢式傳送”。2.中斷控制方式 中斷控制方式一般用來(lái)傳送低速外部設(shè)備與CPU之間的信息交換。每操作一次，CPU要打斷原來(lái)執(zhí)行的程序去執(zhí)行一般中斷服務(wù)程序。優(yōu)點(diǎn)：中斷傳送方式的優(yōu)點(diǎn)是：CPU不必查詢等待，工作效率高，CPU與外設(shè)可以并行工作；由于外設(shè)具有申請(qǐng)中斷的主動(dòng)權(quán)，故系統(tǒng)實(shí)時(shí)性比查詢方式要好得多。缺點(diǎn)：對(duì)速度較高的外部設(shè)備會(huì)產(chǎn)生信息丟失，因此不能采用。3.DMA控制方式

DMA控制方式是一種成塊傳送數(shù)據(jù)的方式。

在存儲(chǔ)器和外設(shè)之間、存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，傳送過(guò)程無(wú)需CPU介入優(yōu)點(diǎn)：在傳送時(shí)就不必進(jìn)行保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)等一系列額外操作，傳輸速度基本取決于存儲(chǔ)器和外設(shè)的速度。4.輸入/輸出處理機(jī)控制方式對(duì)于有大量輸入/輸出設(shè)備的微機(jī)系統(tǒng)，DMA控制方式已不能滿足這種需要。Intel公司生產(chǎn)與86系列配套的輸入/輸出處理機(jī)(IOP)8089。8.2并行通信與并行接口并行通信

把一個(gè)字符的各數(shù)位用幾條線同時(shí)進(jìn)行傳輸，傳輸速度快，信息率高。

但它比串行通信所用的電纜多，因此，并行通信常用在傳輸距離較短(幾米至幾十米)和數(shù)據(jù)傳輸率較高的場(chǎng)合。并行接口

實(shí)現(xiàn)并行通信的接口就是并行接口。典型的并行接口和外部設(shè)備連接如圖8-4所示。圖中的并行接口用一個(gè)通道和輸入設(shè)備相連，用另一個(gè)通道和輸出設(shè)備相連，每個(gè)通道中除數(shù)據(jù)線外均配有一定的控制線和狀態(tài)線。并行接口的輸入過(guò)程外部設(shè)備將數(shù)據(jù)送給接口，使?fàn)顟B(tài)線“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”成為高電平。接口把數(shù)據(jù)接收到數(shù)據(jù)輸入緩沖寄存器，使“數(shù)據(jù)輸入回答”線變?yōu)楦唠娖?，作為?duì)外部設(shè)備的響應(yīng)。外部設(shè)備接到此信號(hào)，撤除數(shù)據(jù)和“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”信號(hào)。數(shù)據(jù)到達(dá)接口中后，接口會(huì)在狀態(tài)寄存器中設(shè)置“輸入準(zhǔn)備好”狀態(tài)位，以便CPU對(duì)其進(jìn)行查詢,接口也可以在此時(shí)向CPU發(fā)一個(gè)中斷請(qǐng)求。CPU既可以用軟件查詢方式，也可以用中斷方式來(lái)設(shè)法讀取接口中的數(shù)據(jù)。CPU從并行接口中讀取數(shù)據(jù)后，接口會(huì)自動(dòng)清除狀態(tài)寄存器中的“輸入準(zhǔn)備好”狀態(tài)位，并且使數(shù)據(jù)總線處于高阻狀態(tài)。并行接口的輸出過(guò)程CPU既可以用軟件查詢方式，也可以用中斷方式設(shè)法往接口中輸出一個(gè)數(shù)據(jù)。每當(dāng)外部設(shè)備從接口取走一個(gè)數(shù)據(jù)之后，接口就會(huì)將狀態(tài)寄存器中的“輸出準(zhǔn)備好”狀態(tài)位置“1”，以表示CPU當(dāng)前可以往接口中輸出數(shù)據(jù)，這個(gè)狀態(tài)位可供CPU進(jìn)行查詢。接口也可以向CPU發(fā)一個(gè)中斷請(qǐng)求。CPU輸出的數(shù)據(jù)到達(dá)接口的輸出緩沖寄存器中接口自動(dòng)清除“輸出準(zhǔn)備好”狀態(tài)位，并且將數(shù)據(jù)送往外部設(shè)備---接口往外部設(shè)備發(fā)送一個(gè)“驅(qū)動(dòng)信號(hào)”來(lái)啟動(dòng)外部設(shè)備接收數(shù)據(jù)外部設(shè)備被啟動(dòng)后，開始接收數(shù)據(jù)，并往接口發(fā)一個(gè)“數(shù)據(jù)輸出回答”信號(hào)接口收到此信號(hào)，便將狀態(tài)寄存器中的“輸出準(zhǔn)備好”狀態(tài)位重新置“1”，以便CPU輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)。8.3可編程并行通信接口芯片8255A8255A是Intel86系列微處理機(jī)的配套并行接口芯片，它可為86系列CPU與外部設(shè)備之間提供并行輸入/輸出的通道。由于它是可編程的，可以通過(guò)軟件來(lái)設(shè)置芯片的工作方式，所以，用8255A連接外部設(shè)備時(shí)，通常不用再附加外部電路，很方便使用。8.3.18255A芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能數(shù)據(jù)總線緩沖器內(nèi)部控制線內(nèi)部數(shù)據(jù)線D0～D7A組控制A組端口AA組端口C上部B組控制B組端口BB組端口C下部讀寫控制邏輯PC0～PC3PB0～PB7PC4～PC7PA0～PA7RDWRA0A1CSRESET1.并行輸入/輸出端口A，B，C8255A芯片內(nèi)部包含3個(gè)8位端口，其中：端口A包含一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖存儲(chǔ)器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器端口B包含一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入/輸出、鎖存/緩沖存儲(chǔ)器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖存儲(chǔ)器；端口C包含一個(gè)輸出鎖存/緩沖存儲(chǔ)器和一個(gè)輸入緩沖存儲(chǔ)器。必要時(shí)端口C可分成兩個(gè)4位端口，分別與端口A和端口B配合工作，通常將端口A和端口B定義為輸入/輸出的數(shù)據(jù)端口，而端口C可作為狀態(tài)或控制信息的傳送端口。2.A組和B組控制部件A組和B組各有一個(gè)控制單元，可接收來(lái)自讀/寫控制部件的命令和CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線(D7～D0)送來(lái)的控制字，并根據(jù)它們來(lái)定義各個(gè)端口的操作方式。端口A與端口C的高4位(PC7～PC4)構(gòu)成A組，由A組控制部件實(shí)現(xiàn)控制功能端口B與端口C的低4位(PC3～PC0)構(gòu)成B組，由B組控制部件實(shí)現(xiàn)控制功能3.數(shù)據(jù)總線緩沖存儲(chǔ)器這是一個(gè)三態(tài)雙向8位數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器，它是8255A與8086CPU之間的數(shù)據(jù)接口。CPU執(zhí)行輸出指令時(shí)，可將控制字或數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線緩沖存儲(chǔ)器傳送給8255A。CPU執(zhí)行輸入指令時(shí)，8255A可將狀態(tài)信息或數(shù)據(jù)通過(guò)總線緩沖存儲(chǔ)器向CPU輸入。4.讀/寫控制部件這是8255A內(nèi)部完成讀/寫控制功能的部件，它能接收CPU的控制命令，并根據(jù)它們向片內(nèi)各功能部件發(fā)出操作命令?？山邮盏目刂泼钊缦拢?1)CS——片選信號(hào)。由CPU輸入，通常由端口的高位地址碼(A15～A2)譯碼得到，CS有效，表示該8255A被選中。(2)RD，WR——讀、寫控制信號(hào)。由CPU輸入，RD有效，表示CPU讀8255A，應(yīng)由8255A向CPU傳送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息。WR有效，表示CPU寫8255A，應(yīng)由CPU將控制字或數(shù)據(jù)寫入8255A。(3)RESET——復(fù)位信號(hào)。由CPU輸入。RESET有效時(shí)，清除8255A中所有控制字寄存器內(nèi)容，并將各端口置成輸入方式。(4)A1和A0——端口選擇信號(hào)。當(dāng)A1A0＝00，選擇端口A；當(dāng)A1A0＝01，選擇端口B；當(dāng)A1A0＝10，選擇端口C；當(dāng)A1A0＝11，選擇控制字寄存器。8255A的操作:

A1A0RDWRCS操作00010端口A數(shù)據(jù)送CPU（輸入）01010端口B數(shù)據(jù)送CPU（輸入）10010端口C數(shù)據(jù)送CPU（輸入）11010非法操作00100CPU數(shù)據(jù)送端口A（輸出）01100CPU數(shù)據(jù)送端口B（輸出）10100CPU數(shù)據(jù)送端口C（輸出）11100CPU數(shù)據(jù)送控制口××110數(shù)據(jù)總線浮空××××1未選中該8255，數(shù)據(jù)總線浮空8.3.28255A芯片的控制字及其工作方式8255A中各端口可有3種基本工作方式：方式0：基本輸入輸出方式適用于無(wú)條件傳送和查詢方式的接口電路方式1：選通輸入輸出方式適用于查詢和中斷方式的接口電路方式2：雙向選通傳送方式適用于與雙向傳送數(shù)據(jù)的外設(shè)適用于查詢和中斷方式的接口電路端口A可處于3種工作方式(方式0，方式1和方式2)端口B只可處于兩種方式(方式0和方式1)端口C常常被分成高4位和低4位兩部分，可分別用來(lái)傳送數(shù)據(jù)或控制信息.用戶可用軟件來(lái)分別定義3個(gè)端口的工作方式，可使用的控制字有定義工作方式控制字和置位/復(fù)位控制字。1.控制字(1)定義工作方式控制字：

通過(guò)定義工作方式控制字可將3個(gè)端口分別定義為3種不同方式的組合，當(dāng)將端口A定義為方式1或方式2或?qū)⒍丝贐定義為方式1時(shí)，要求使用端口C的某些位作控制用，這時(shí)需要使用一個(gè)專門的置位/復(fù)位控制字來(lái)對(duì)控制端口C的各位分別進(jìn)行置位/復(fù)位操作。(2)置位/復(fù)位控制字：只對(duì)端口C有效，其使用格式如下圖所示2.工作方式：（1）工作方式0這是8255A中各端口的基本輸入/輸出方式。它只完成簡(jiǎn)單的并行輸入/輸出操作，CPU可從指定端口輸入信息，也可向指定端口輸出信息。如果3個(gè)端口均處于工作方式0，則可由工作方式控制字定義16種工作方式的組合。（2）工作方式1：（輸入引腳：A端口）數(shù)據(jù)選通信號(hào)表示外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸入緩沖器滿信號(hào)表示A口已經(jīng)接收數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求CPU接收數(shù)據(jù)PC4PC5PC3PA7~PA0INTEAIBFAINTRASTBA中斷允許觸發(fā)器PC6、72I/O方式1(輸入引腳：B端口)PC2PC1PC0PB7~PB0INTEBIBFBINTRBSTBB數(shù)據(jù)選通信號(hào)表示外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸入緩沖器滿信號(hào)表示B口已經(jīng)接收數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求CPU接收數(shù)據(jù)中斷允許觸發(fā)器方式1需借用端口C用做聯(lián)絡(luò)信號(hào)同時(shí)還具有中斷請(qǐng)求和屏蔽功能方式1(輸入聯(lián)絡(luò)信號(hào))STB*——選通信號(hào)，低電平有效由外設(shè)提供的輸入信號(hào)，當(dāng)其有效時(shí)，將輸入設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)鎖存至8255A的輸入鎖存器IBF——輸入緩沖器滿信號(hào)，高電平有效8255A輸出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。當(dāng)其有效時(shí)，表示數(shù)據(jù)已鎖存在輸入鎖存器INTR——中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效8255A輸出的信號(hào)，可用于向CPU提出中斷請(qǐng)求，要求CPU讀取外設(shè)數(shù)據(jù)方式1(中斷控制)8255A的中斷由中斷允許觸發(fā)器INTE控制置位允許中斷，復(fù)位禁止中斷對(duì)INTE的操作通過(guò)寫入端口C的對(duì)應(yīng)位實(shí)現(xiàn)，INTE觸發(fā)器對(duì)應(yīng)端口C的位是作應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)的輸入信號(hào)的那一位，只要對(duì)那一位置位/復(fù)位就可以控制INTE觸發(fā)器選通輸入方式下端口A的INTEA對(duì)應(yīng)PC4端口B的INTEB對(duì)應(yīng)PC2方式1(輸出引腳：A端口)外設(shè)響應(yīng)信號(hào)表示外設(shè)已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)輸出緩沖器滿信號(hào)表示CPU已經(jīng)輸出了數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求CPU再次輸出數(shù)據(jù)PC6PC7PC3PA7~PA0INTEAOBFAINTRAACKA中斷允許觸發(fā)器方式1(輸出引腳：B端口)PC2PC1PC0PB7~PB0INTEBOBFBINTRBACKB外設(shè)響應(yīng)信號(hào)表示外設(shè)已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)輸出緩沖器滿信號(hào)表示CPU已經(jīng)輸出了數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求CPU再次輸出數(shù)據(jù)中斷允許觸發(fā)器方式1(輸出聯(lián)絡(luò)信號(hào))OBF*——輸出緩沖器滿信號(hào)，低有效8255A輸出給外設(shè)的一個(gè)控制信號(hào)，當(dāng)其有效時(shí)，表示CPU已把數(shù)據(jù)輸出給指定的端口，外設(shè)可以取走ACK*——響應(yīng)信號(hào)，低有效外設(shè)的響應(yīng)信號(hào)，指示8255A的端口數(shù)據(jù)已由外設(shè)接受INTR——中斷請(qǐng)求信號(hào)，高有效當(dāng)輸出設(shè)備已接受數(shù)據(jù)后，8255A輸出此信號(hào)向CPU提出中斷請(qǐng)求，要求CPU繼續(xù)提供數(shù)據(jù)端口A的INTEA對(duì)應(yīng)PC6端口B的INTEB對(duì)應(yīng)PC2方式1的應(yīng)用:端口A和端口B均工作于工作方式1A、B都完成輸入操作功能A、B都完成輸出操作功能A、B其中一個(gè)輸入，另一個(gè)輸出端口A、B都為方式1輸入操作工作方式控制字可設(shè)置如下端口狀態(tài)如下圖所示當(dāng)端口A和端口B同時(shí)被定義為工作方式1完成輸入操作時(shí)，端口C的PC5～PC0被用作控制信號(hào)，只有PC7和PC6位可完成數(shù)據(jù)輸入或輸出操作。因此這實(shí)際上可構(gòu)成兩種組合狀態(tài)：端口A，B輸入，PC7，PC6輸入端口A，B輸入，PC7，PC6輸出。當(dāng)A、B同時(shí)完成輸出或其中一個(gè)輸入、一個(gè)輸出情況類似，只是使用信號(hào)和控制字不同。方式2-雙向方式8255A中只允許端口A處于工作方式2，方式2將方式1的選通輸入輸出功能組合成一個(gè)雙向數(shù)據(jù)端口，可以發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，可用來(lái)在兩臺(tái)處理機(jī)之間實(shí)現(xiàn)雙向并行通信。其有關(guān)的控制信號(hào)由端口C提供，并可向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)端口A工作于方式2時(shí)，允許端口B工作方式0或方式1完成輸入/輸出功能。方式2的數(shù)據(jù)輸入過(guò)程與方式1的輸入方式一樣方式2的數(shù)據(jù)輸出過(guò)程與方式1的輸出方式有一點(diǎn)不同：數(shù)據(jù)輸出時(shí)8255A不是在OBF*有效時(shí)向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)，而是在外設(shè)提供響應(yīng)信號(hào)ACK*時(shí)才送出數(shù)據(jù)方式2雙向引腳PC6PC7PC3PA7~PA0INTE1OBFAINTRAACKAPC4PC5IBFASTBAINTE2用PC6設(shè)置INTE1（輸出）用PC4設(shè)置INTE2（輸入）輸入和輸出中斷通過(guò)或門輸出INTRA信號(hào)端口A工作于方式2所需要的5個(gè)控制信號(hào)分別由端口C的PC7～PC3來(lái)提供。如果端口B工作于方式0，那么PC2～PC0可用作數(shù)據(jù)輸入/輸出；如果端口B工作于方式1，那么PC2～PC0用來(lái)作端口B的控制信號(hào)當(dāng)端口A工作于方式2時(shí)，允許端口B工作方式0或方式1完成輸入/輸出功能，其方式控制字格式如下圖所示。例18255A初始化編程。設(shè)8255A的A口工作方式1輸出，B口工作方式1輸入，PC4和PC5輸入，禁止B口中斷。設(shè)片選信號(hào)CS由A9A2=10000000確定。試編寫程序?qū)?255A進(jìn)行初始化。8255A并行接口應(yīng)用舉例初始化程序如下：MOV AL，10101110B ；控制字送ALMOV DX，1000000011B ；8255A控制字寄存器地址送DXOUT DX，AL ；控制字送8255A的控制寄存器MOV AL，00001101B ；PC6置1，允許A口中斷OUT DX，ALMOV AL，00000100B ；PC2置0，禁止B口中斷OUT DX，AL例2將外設(shè)開關(guān)的二進(jìn)制狀態(tài)從A口輸入，并由B口輸出到LED顯示器，如圖5.22所示。

符號(hào)形狀7段碼.gfedcba符號(hào)形狀7段碼.gfedcba’0’00111111’8’01111111’1’00000110’9’01100111’2’01011011’A’01110111’3’01001111’B’01111100’4’01100110’C’00111001’5’01101101’D’01011110’6’01111101’E’01111001’7’00000111’F’01110001DATA SEGMENTLEDTAL DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H DB7FH,67H,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HDATA ENDSCODESEGMENTMAIN PROCFARASSUMECS：CODE，DS：DATASTART：PUSH DS MOV AX，0 PUSH AX MOV AX，DATA ；裝填數(shù)據(jù)段寄存器DSMOV DS，AX

MOV AL，90H ；設(shè)置方式選擇字

OUT 0D3H，AL

8255A端口地址為D0-D3H，A口工作于方式0輸入，B口工作于方式0輸出，程序如下：

AA:in al,0D0H ；讀端口A and al,0FH ；取端口A低4位

movbx,offsetLEDTAL；取LED顯示代碼表首地址

xlat ；查表，AL←(BX+AL) out 0D1H,al ；從端口B輸出LED顯示代碼

movax,1000 ；延遲

BB:dec ax jnz BB jmp AA ；返回到AA

RETMAINENDPCODEENDS ENDSTART8.4串行通信及串行接口8.4.1串行通信線路的工作方式串行通信指的是數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。串行通信只要一條傳輸線，將數(shù)據(jù)逐位順序傳送。串行通信的特點(diǎn)如下：

1、長(zhǎng)短離傳送成本低，節(jié)省傳輸線，這是顯而易見的。這也是串行通信的主要優(yōu)點(diǎn)。

2、數(shù)據(jù)傳送效率低。與并行通信比，這也這是顯而易見的。這也是串行通信的主要缺點(diǎn)。

3、接口復(fù)雜。例如：傳送一個(gè)字節(jié)，并行通信只需要1t的時(shí)間，而串行通信至少需要8t的時(shí)間。數(shù)據(jù)串行通信的三種方式：?jiǎn)喂し绞桨腚p工方式全雙工方式發(fā)送器與接收器

發(fā)送緩沖器接收緩沖器并串變換寄存器串并變換寄存器……...………..……..通信線路CPU發(fā)送數(shù)據(jù)CPU接收數(shù)據(jù)………...………..發(fā)送時(shí)鐘接收時(shí)鐘接收控制接收控制發(fā)送器接收器8.4.2串行接口串行接口有許多種類，典型的串行接口如下圖所示，包括4個(gè)主要寄存器：控制寄存器、狀態(tài)寄存器、數(shù)據(jù)輸入寄存器及數(shù)據(jù)輸出寄存器。RS232UARTUSB8.4.3串行通信數(shù)據(jù)的收發(fā)方式有異步和同步兩種:1.異步通信方式所謂異步，是指發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備在約定的波特率(每秒鐘傳送的位數(shù))下，不需要嚴(yán)格的同步，允許有相對(duì)的延遲。即兩端的頻率差別在1/10以內(nèi)，就能正確地實(shí)現(xiàn)通信。在進(jìn)行異步傳送時(shí)必須確定字符格式及波特率。

起始位：每個(gè)字符的開始必須是持續(xù)一個(gè)比特時(shí)間的邏輯“0”電平，標(biāo)志著一個(gè)字符的開始。停止位：可設(shè)置為1位、1.5位或2位，并規(guī)定為邏輯“1”狀態(tài)。圖異步傳送數(shù)據(jù)格式(a)有空閑位；(b)無(wú)空閑位

波特率每秒傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)稱為傳送速率，即波特率(bandrate)。波特率一般在300，600，900，1,200，2,400，…，9,600波特之間。計(jì)算機(jī)之間的異步通信速率一經(jīng)確定后，一般不應(yīng)變動(dòng)，但通信的數(shù)據(jù)是可變動(dòng)的，也就是數(shù)據(jù)組之間的空閑位是可變的。2.同步通信方式同步，就是指取掉異步傳送時(shí)每個(gè)字符的起始位和停止位，僅在數(shù)據(jù)塊開始處用12個(gè)同步字符來(lái)表示數(shù)據(jù)塊傳送的開始，然后串行的數(shù)據(jù)塊信息以連續(xù)的形式發(fā)送，每個(gè)發(fā)送時(shí)鐘周期發(fā)送一位信息，故同步傳送中要求對(duì)傳送信息的每一位都必須在收、發(fā)兩端嚴(yán)格保持同步，實(shí)現(xiàn)“位同步”。

(1)面向字符型的數(shù)據(jù)格式：?jiǎn)瓮綌?shù)據(jù)格式：傳送一幀數(shù)據(jù)僅使用一個(gè)同步字。當(dāng)接收端檢測(cè)到一個(gè)完整的同步字后，就連續(xù)接收數(shù)據(jù)。雙同步數(shù)據(jù)格式：利用兩個(gè)同步字進(jìn)行同步。外同步數(shù)據(jù)格式：在發(fā)送的一幀數(shù)據(jù)中不包含同步字。同步由專門的控制線產(chǎn)生一個(gè)同步信號(hào)SYNC加到串行接口上。(a)單同步數(shù)據(jù)格式；(b)雙同步數(shù)據(jù)格式；(c)SDLC數(shù)據(jù)格式;(d)HDLC數(shù)據(jù)格式；(e)外同步格式(2)面向比特型的數(shù)據(jù)格式：IBM公司推出的同步數(shù)據(jù)鏈路控制數(shù)據(jù)格式SDLC。ISO推薦的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制數(shù)據(jù)格式HDLC。8.5可編程串行通信接口芯片8251A8251A是一個(gè)通用串行輸入/輸出接口，能將并行輸入的8位數(shù)據(jù)變換成逐位輸出的串行信號(hào)；也能將串行輸入數(shù)據(jù)變換成并行數(shù)據(jù)，一次傳送給處理機(jī)。廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。(1)發(fā)送器：發(fā)送緩沖存儲(chǔ)器、并串轉(zhuǎn)換、發(fā)送控制電路。功能是從CPU接收并行數(shù)據(jù)，自動(dòng)加上適當(dāng)?shù)某蓭盘?hào)并轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)后從TXD引腳發(fā)送出去。8251A內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖：(2)接收器功能是從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)。(3)數(shù)據(jù)總線緩沖存儲(chǔ)器用于向CPU傳遞命令、數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息。與CPU相互交換的數(shù)據(jù)和控制字就存放在這里，共有三個(gè)緩沖器。(4)讀/寫控制邏輯：功能是接收CPU的控制信號(hào)，控制數(shù)據(jù)的傳送方向。(5)調(diào)制解調(diào)器控制：提供和調(diào)制解調(diào)器的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。8.5.28251A芯片的控制字及其工作方式可編程串行通信接口芯片8251A在使用前必須進(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.方式選擇控制字其使用格式如圖8.28所示。B2B1位用來(lái)定義8251A的工作方式是同步方式還是異步方式，如果是異步方式還可由B2B1的取值來(lái)確定傳送速率?！?表示輸入的時(shí)鐘頻率與波特率相同，允許發(fā)送和接收波特率不同，RXC和TXC也可不相同，但是它們的波特率系數(shù)必須相同；×16表示時(shí)鐘頻率是波特率的16倍；×64表示時(shí)鐘頻率是波特率的64倍。因此通常稱1，16和64為波特率系數(shù)，它們之間存在如下的關(guān)系：發(fā)送/接收時(shí)鐘頻率＝發(fā)送/接收波特率×波特率系數(shù)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。PEN位用來(lái)定義是否帶奇偶校驗(yàn)，稱作校驗(yàn)允許位。在PEN＝1情況下，由EP位定義是采用奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)。S2S1位用來(lái)定義異步方式的停止位長(zhǎng)度(1位、15位或2位)。對(duì)于同步方式，S1位用來(lái)定義是外同步(S1＝1)還是內(nèi)同步(S1＝0)，S2位用來(lái)定義是單同步(S2＝1)還是雙同步(S2＝0)。2.操作命令控制字其使用格式如圖8.29所示，TXEN位是允許發(fā)送位，TXEN＝1，發(fā)送器才能通過(guò)TXD線向外部串行發(fā)送數(shù)據(jù)。DTR位是數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好位。DTR＝1，表示CPU已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，這時(shí)DTR引線端輸出有效。RXE位是允許接收位。RXE＝1，接收器才能通過(guò)RXD線從外部串行接收數(shù)據(jù)。SBRK位是發(fā)送斷缺字符位。SBRK＝1，通過(guò)TXD線一直發(fā)送“0”信號(hào)。正常通信過(guò)程中SBRK位應(yīng)保持為“0”。ER位是清除錯(cuò)誤標(biāo)志位。8251A設(shè)置有3個(gè)出錯(cuò)標(biāo)志，分別是奇偶校驗(yàn)標(biāo)志PE，越界錯(cuò)誤標(biāo)志OE和幀校驗(yàn)錯(cuò)標(biāo)志FE。ER＝1時(shí)將PE，OE和FE標(biāo)志同時(shí)清“0”。RTS位是請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)。RTS＝1，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)器或外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。IR位是內(nèi)部復(fù)位信號(hào)。IR＝1，迫使8251A回到接收方式選擇控制字的狀態(tài)。EH位為跟蹤方式位。EH位只對(duì)同步方式有效，EH＝1，表示開始搜索同步字符，因此對(duì)于同步方式，一旦允許接收(RXE＝1)，必須同時(shí)使EH＝1，并且使ER＝1，清除全部錯(cuò)誤標(biāo)志，才能開始搜索同步字符。從此以后所有寫入的8251A的控制字都是操作命令控制字。只有外部復(fù)位命令