微機(jī)原理-第9章-2(串行接口)課件

第九章并行接口與串行接口

(串行接口部分)§9.4串行接口的基本概念§9.5異步串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C§9.6可編程串行接口芯片INS82501第九章并行接口與串行接口串口基本概念_1§9.4串行接口的基本概念所謂串行通信是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)之間在單根數(shù)據(jù)信號(hào)線上一位接一位地傳輸數(shù)據(jù)，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度（T）。D1D0D2D3D4D5D6D7T00011011數(shù)據(jù)流

“串行”是指外設(shè)與接口電路之間的信息傳送方式，CPU與串行接口之間仍按并行方式工作。2第九章并行接口與串行接口串口基本概念_21、串行數(shù)據(jù)傳送方式發(fā)送器接收器數(shù)據(jù)單工(Simplex)方式：只允許數(shù)據(jù)按照一個(gè)固定的方向傳送。收發(fā)器收發(fā)器數(shù)據(jù)半雙工(Half-duplex)方式：只用1根數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，通信雙方不能在兩個(gè)方向上同時(shí)傳送。收發(fā)器收發(fā)器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)全雙工(Full-duplex)方式：通信雙方能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收操作。3第九章并行接口與串行接口串口基本概念_32、波特率和收/發(fā)時(shí)鐘①波特率在計(jì)算機(jī)串行通信中，用波特率(數(shù)據(jù)位率)來(lái)描述數(shù)據(jù)的傳輸速率。波特率是指每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以位/秒為單位，簡(jiǎn)寫為bps。如圖示：國(guó)際上規(guī)定了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波特率系列：50、110、300、600、1200、1800、2400、4800、9600、19.2K、56K、115.2Kbps等。D1D0D2D3D4D5D6D7T00011011數(shù)據(jù)流波特率＝1/T位周期4第九章并行接口與串行接口串口基本概念_4②收/發(fā)時(shí)鐘在串行通信中，發(fā)送與接收都必須有時(shí)鐘脈沖信號(hào)對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位和同步控制。如圖示：發(fā)送緩存器并

串移位寄存器發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)鐘接收緩存器串

并移位寄存器接收數(shù)據(jù)接收時(shí)鐘通信線路串行通信簡(jiǎn)單原理圖發(fā)送端接收端5第九章并行接口與串行接口串口基本概念_5收/發(fā)時(shí)鐘頻率通常是波特率的整數(shù)倍(稱為波特率因子n)，二者之間的關(guān)系如下：收/發(fā)時(shí)鐘頻率=n×波特率(n取1、16、32、64等)異步通信：n＝16；同步通信：n=1。時(shí)鐘（RCLK）數(shù)據(jù)線（SIN）起始位(16t)t16t8tt為時(shí)鐘周期，表明16個(gè)時(shí)鐘脈沖傳送1位數(shù)據(jù)。例如：波特率=9600bps，波特率因子n=16，如圖示：6第九章并行接口與串行接口串口基本概念_63、信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)之前提及的串行通信都是針對(duì)數(shù)字信號(hào)的，數(shù)字信號(hào)的頻帶寬，而普通通信線路頻帶較窄，如電話線頻帶范圍僅300～3000Hz。大多數(shù)情況下(支持雙工方式)，將調(diào)制器和解調(diào)器整合在一個(gè)裝置中，稱為調(diào)制解調(diào)器：Modem。故采用普通通信線路進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信時(shí)，需要在發(fā)送端用調(diào)制器（Modulator）把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)經(jīng)通信線路傳送到接收方；接收方再以解調(diào)器（Demodulator）把模擬信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)。7第九章并行接口與串行接口串口基本概念_7遠(yuǎn)程通信示意圖:計(jì)算機(jī)(1)串行接口MODEM計(jì)算機(jī)(2)串行接口MODEM電話線音頻模擬信號(hào)控制控制收收發(fā)發(fā)另一種示意方法DTE(DataTerminalEquipment):數(shù)據(jù)終端設(shè)備(接收和發(fā)送),微機(jī)串行通信接口電路，如INS8250、INS16550A等。DCE(DataCommunicationEquipment):數(shù)據(jù)通信設(shè)備(傳輸)。8第九章并行接口與串行接口串口基本概念_8調(diào)制方法調(diào)頻(FM)：頻移鍵控FSK(FrequencyShiftKeying)法調(diào)幅(AM)：幅移鍵控ASK(AmplitudeShiftKeying)法調(diào)相(PM)：相移鍵控PSK(PhaseShiftKeying)法按待傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)的變化規(guī)律去改變載波(音頻模擬信號(hào))的頻率f、幅度A或相位φ。如下圖所示：9第九章并行接口與串行接口串口基本概念_9用得最多的是調(diào)頻方法，頻移鍵控調(diào)制原理示意圖:10101…f1f2-+∑01101數(shù)字信號(hào)電子開關(guān)1電子開關(guān)2音頻信號(hào)輸出運(yùn)放數(shù)字信號(hào)為1時(shí)，電子開關(guān)1導(dǎo)通，輸出f1音頻信號(hào)；數(shù)字信號(hào)為0時(shí)，電子開關(guān)2導(dǎo)通，輸出f2音頻信號(hào)；傳輸距離：普通電話線，不失真?zhèn)鬏?00m左右；同軸電纜，可達(dá)1.5～2Km以上。10第九章并行接口與串行接口串口基本概念_104、數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z錯(cuò)和糾錯(cuò)串行數(shù)據(jù)在傳輸過程中，由于硬件、軟件故障或外界電磁干擾，可能引起數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。誤碼率：衡量傳輸錯(cuò)誤的指標(biāo)，即數(shù)據(jù)傳輸后出錯(cuò)的位數(shù)與

總傳輸位數(shù)之比(計(jì)算機(jī)通信中要求10-6數(shù)量級(jí))。具體方法：奇偶校驗(yàn)、循環(huán)冗余碼校驗(yàn)(CRC)、海明碼校驗(yàn)等。最簡(jiǎn)單、常用的檢錯(cuò)方法是奇偶校驗(yàn)。檢錯(cuò)、糾錯(cuò)方法很多，都以增加冗余信息為代價(jià)。檢錯(cuò)：如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤；糾錯(cuò)：發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，如何消除錯(cuò)誤。差錯(cuò)控制(編碼)控制方式自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求ARQ(AutomaticRepeatreQuest)接收方檢測(cè)到接收數(shù)據(jù)有錯(cuò)，請(qǐng)求發(fā)送方重發(fā)。前向糾錯(cuò)FEC(ForwordErrorCorrection)接收方可檢錯(cuò)也可糾錯(cuò)，不需向發(fā)送方反饋信息。11第九章并行接口與串行接口串口基本概念_115、串行通信的基本方式串行通信分為兩種基本方式：異步通信、同步通信異步通信收、發(fā)端時(shí)鐘為各自獨(dú)立的同頻時(shí)鐘。

以字符為單位一個(gè)一個(gè)地傳輸，每個(gè)字符中一位接著一位地傳輸。傳輸一個(gè)字符時(shí)，以起始位開始，然后傳輸字符數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位，以停止位結(jié)束該字符的傳輸。一次傳輸?shù)钠鹗嘉?、字符?shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位構(gòu)成一組完整的信息，稱為幀（Frame）。幀與幀之間可以有任意個(gè)空閑位。12第九章并行接口與串行接口串口基本概念_12異步通信的幀格式

起始位“0”和停止位“1”分別表示一幀信息即一個(gè)字符信息傳輸?shù)拈_始和結(jié)束；從“1”(停止位/空閑位)到“0”的負(fù)跳變標(biāo)志一幀開始的基準(zhǔn)時(shí)刻；

數(shù)據(jù)位低位在前，高位在后。0/10/10/10/1…0/10/10/1LSB01011MSB第n個(gè)字符(7～12位)：一幀第n+1個(gè)字符5～8位數(shù)據(jù)位起始位空閑位停止位(1,1.5或2位奇偶校驗(yàn)位(可省略)①②③④起始位13第九章并行接口與串行接口串口基本概念_13用16倍波特率的接收時(shí)鐘控制采樣過程示意圖：……起始位“0”0/10/1位1位2傳送數(shù)據(jù)采樣時(shí)鐘檢測(cè)到起始位的前沿確定已檢測(cè)到起始位數(shù)據(jù)位采樣時(shí)鐘位中心點(diǎn)采樣舉例：傳送8位字符數(shù)據(jù)45H(01000101B),奇校驗(yàn)，1個(gè)停止位，則信號(hào)線上的波形為：從起始位前沿開始，連續(xù)采樣8個(gè)0，可確定為一幀的起始位?！璂0D1D2D3D4D5D6D7起始位校驗(yàn)位停止位空閑位空閑位下一幀1010001008位字符數(shù)據(jù)14第九章并行接口與串行接口串口基本概念_14同步通信在異步通信中，依靠起始位和停止位實(shí)現(xiàn)了收發(fā)雙方的協(xié)調(diào)操作，但是占用了額外時(shí)間。同步字符1

同步字符2

字符1字符2……字符n

校驗(yàn)字符數(shù)據(jù)塊一幀信息同步通信的速度高于異步，通常為幾十至幾百千波特。但要求有時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方的同步，硬件復(fù)雜。具體做法：數(shù)據(jù)塊包含多個(gè)字符，在每個(gè)數(shù)塊據(jù)的前端加同步字符、后端增加校驗(yàn)字符，構(gòu)成一個(gè)信息幀。在同步通信中，采用同步字符加數(shù)據(jù)塊的方法，完成收發(fā)雙方的同步傳送。收、發(fā)端必須采用同一時(shí)鐘。15第九章并行接口與串行接口

串口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C§9.5異步串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232CPC機(jī)上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。計(jì)算機(jī)通信中使用最普遍的是EIARS-232C標(biāo)準(zhǔn)。EIA(ElectronicIndustrialAssociate)RS(RecommentedStandard)在串行通信中，數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(如微機(jī)中的串行接口電路)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE(如MODEM、數(shù)傳機(jī))之間的連接要符合接口標(biāo)準(zhǔn)。（☆DTE與DCE之間的標(biāo)準(zhǔn)）16第九章并行接口與串行接口

串口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C(續(xù)1)1、RS-232C連接器：RS-232C采用25芯(DB-25)和簡(jiǎn)化9芯(DB-9)的連接器。其引腳分布示意圖如下：DB-2512345678910111213141516171819202122232425PGNDTDRDRTSCTSDSRSGNDCD未定義未定義未定義“SCF”“SCB”“SBA”“DB”“SBB”“DD”未定義“SCA”DTR“CG”RI“CH”“DA”未定義DB-9123456789CDRDTDDTRSGNDDSRRTSCTSRI簡(jiǎn)化形式17第九章并行接口與串行接口

串口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C(續(xù)2)2、RS-232C連接器引腳信號(hào)定義RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用DB-25連接器，其中20個(gè)引腳有定義，規(guī)定了DTE與DCE之間的信號(hào)約定。（見P360表9.3）引腳代號(hào)信號(hào)名方向與功能描述1AA保護(hù)地(PGND)設(shè)備外殼接地2BA發(fā)送數(shù)據(jù)(TD)DTE

DCE3BB接收數(shù)據(jù)(RD)DTE

DCE4CA請(qǐng)求發(fā)送(RTS)DTE

DCE，已做好發(fā)送準(zhǔn)備,打開DCE的發(fā)送器5CB清除發(fā)送(CTS)DTE

DCE，響應(yīng)DTE請(qǐng)求,指示DCE開始發(fā)送6CCDCE就緒(DSR)DTE

DCE，表示DCE已接上信道，且不在測(cè)試、通話狀態(tài)，可以使用7AB信號(hào)地(SGND)用作所有信號(hào)公共地8CF載波檢測(cè)(CD)DTE

DCE，表示DCE正接收通信鏈路信號(hào)9～11未定義TD(TransmitData)RD(ReceiveData)RTS(RequestToSent)CTS(ClearToSent)DSR(DataSetReady)CD(CarrierDetect)18第九章并行接口與串行接口

串口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C(續(xù)3)DTR(DataTerminalReady)，RI(RingIndicator)引腳代號(hào)信號(hào)名方向與功能描述12SCF輔信道載波檢測(cè)DTE

DCE，功能類似CF(即CD信號(hào))13SCB輔信道清除發(fā)送DTE

DCE，功能類似CB(即CTS信號(hào))14SBA輔信道發(fā)送數(shù)據(jù)DTE

DCE，發(fā)送低速率數(shù)據(jù)15DB發(fā)送器定時(shí)時(shí)鐘(DCE源)DTE

DCE，給DTE提供發(fā)送時(shí)鐘16SBB輔信道接收數(shù)據(jù)DTE

DCE，接收低速率數(shù)據(jù)17DD接收器定時(shí)時(shí)鐘DTE

DCE，給DTE提供接收時(shí)鐘18未定義19SCA輔信道請(qǐng)求發(fā)送DTE

DCE，功能類似CA(即RTS信號(hào))20CDDTE就緒(DTR)DTE

DCE，指示DTE已做好收/發(fā)準(zhǔn)備21CG信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)DTE

DCE，指示接收的誤碼率合格22CE振鈴指示(RI)

DTE

DCE，指示通信鏈路上有振鈴23CH/CI數(shù)據(jù)速率選擇DTE

DCE，指示速率或速率范圍

24DA發(fā)送器定時(shí)時(shí)鐘(DTE源)

DTE

DCE，給DCE提供發(fā)送時(shí)鐘25未定義19第九章并行接口與串行接口

串口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C(續(xù)4)幾點(diǎn)說明：①標(biāo)準(zhǔn)中的信號(hào)是從DTE(或計(jì)算機(jī)串行接口)的角度定義的，如發(fā)送數(shù)據(jù)，是指：DTEDCE。②代號(hào)以C開頭的信號(hào)線是控制線，用于實(shí)現(xiàn)DTE和DCE之間的握手聯(lián)絡(luò)，如RTS、CTS、DSR、DTR、CD等。③計(jì)算機(jī)串口并非一定要使用全部20根信號(hào)線。該標(biāo)準(zhǔn)中包含了主、輔兩條信道，輔信道速率較低，可用于傳送一些輔助控制信息。一般通信中很少使用。④對(duì)于主信道，也并非要全用，最常用的只是一些基本信號(hào)線。根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合的不同，選擇相應(yīng)的連接方式。20發(fā)送時(shí)：DTE向DCE發(fā)“發(fā)送請(qǐng)求”信號(hào)，當(dāng)收到DCE的應(yīng)答信號(hào)“清除發(fā)送”后，通過“發(fā)送數(shù)據(jù)”線發(fā)出數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)保護(hù)地清除發(fā)送DEC就緒載波檢測(cè)DTE就緒信號(hào)地請(qǐng)求發(fā)送123456820227計(jì)算機(jī)接口或終端DTEMODEM或其它DCE計(jì)算機(jī)接口或終端DTEMODEM或其它DCE專設(shè)電話線振鈴指示DCEDCE123456820227發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)保護(hù)地清除發(fā)送DEC就緒載波檢測(cè)DTE就緒信號(hào)地請(qǐng)求發(fā)送振鈴指示第九章并行接口與串行接口

串口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C(續(xù)5)⑴使用MODEM或其它DCE當(dāng)計(jì)算機(jī)通過MODEM或其它數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)使用一條專設(shè)電話線進(jìn)行15米以上的長(zhǎng)距離通信時(shí)，一般只需要1～8號(hào)引腳的8根信號(hào)線，如下圖中實(shí)線所示(見教材P362圖9.31)，就可進(jìn)行正常通信。接收時(shí)：當(dāng)DCE啟動(dòng)“載波檢測(cè)”線有效時(shí)，表明它正在接收通信鏈路另一端的DCE發(fā)送的數(shù)據(jù)，并通過“接收數(shù)據(jù)”線將數(shù)據(jù)送至DTE。無(wú)論是發(fā)送或接收，DSR(即DCE就緒)信號(hào)線必須有效，表明DCE已接上信道，且不在測(cè)試、通話狀態(tài)，可以通信。若通信鏈路是交換式系統(tǒng)的一部分，則還需兩個(gè)信號(hào)：RI(振鈴)和DTR(DTE就緒)。DCE收到交換臺(tái)振鈴后以RI信號(hào)告知DTE；DTE則以DTR信號(hào)回應(yīng)RI，建立通信鏈路.21第九章并行接口與串行接口

串口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C(續(xù)6)⑵無(wú)MODEM或其它DCE時(shí)

(只用于15m以內(nèi)距離)發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)保護(hù)地清除發(fā)送DEC就緒DTE就緒信號(hào)地請(qǐng)求發(fā)送123456207計(jì)算機(jī)接口或終端DTE發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)清除發(fā)送DEC就緒DTE就緒請(qǐng)求發(fā)送123456207計(jì)算機(jī)接口或終端DTE①23交叉線，最基本連線，數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，全雙工通信；

②206交叉線，雙方的通信聯(lián)絡(luò)線，能相互檢測(cè)出對(duì)方“數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好”的狀態(tài)；③45反饋線，全雙工的發(fā)/送總是被允許的，可省略。22第九章并行接口與串行接口

串口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C(續(xù)7)⑶簡(jiǎn)單應(yīng)用場(chǎng)合信號(hào)地TXDRXDRTSCTSDTRDSR234582067計(jì)算機(jī)2CDTXD234582067計(jì)算機(jī)1RXDRTSCTSDTRDSRCD需要檢測(cè)一些狀態(tài)的場(chǎng)合用，如：微機(jī)向單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)傳送目標(biāo)程序的操作。信號(hào)地計(jì)算機(jī)或終端TXD237計(jì)算機(jī)RXD237TXDRXDRS-232C的三線連接法支持一般雙機(jī)通信23第九章并行接口與串行接口

串口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C(續(xù)8)3、主要電氣技術(shù)指標(biāo)及電平轉(zhuǎn)換

⑴主要電氣技術(shù)指標(biāo)

①最高傳輸速率：一般為20kb/s。②最大傳輸距離(傳輸線長(zhǎng)度)：一般為30米。③邏輯電平(信號(hào)線采用負(fù)邏輯)：“空號(hào)”或邏輯“0”：+3V～+25V。發(fā)送端(驅(qū)動(dòng)端)輸出為：+5V～+25V，接收端(負(fù)載端)＞+3V。“傳號(hào)”或邏輯“1”：-3V～-25V。發(fā)送端(驅(qū)動(dòng)端)輸出為：-5V～-25V，接收端(負(fù)載端)＜-3V。24第九章并行接口與串行接口

串口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C(續(xù)9)⑵RS-232C的電平轉(zhuǎn)換RS-232C信號(hào)線的電平(EIA電平)為：

邏輯“0”：+3V～+25V，邏輯“1”：-3V～-25V。而串行接口一般為TTL電平(0V～5V)或CMOS電平(0.1～0.9VCC)，電平不兼容，需要電平轉(zhuǎn)換。信號(hào)地TXD計(jì)算機(jī)接口RXDTXDRXD+12V-12V1488+12V-12V14881489+5V1489+5V237237DB-25座頭計(jì)算機(jī)接口237237DB-25頭座RS-232C電平(EIA電平)TTL電平TTL電平25第九章并行接口與串行接口

串口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C(續(xù)10)用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)EIA/TTL電平轉(zhuǎn)換MAX232芯片只要單一+5V,其內(nèi)部有電壓倍增和轉(zhuǎn)換電路，可實(shí)現(xiàn)TTL電平與EIA電平之間的轉(zhuǎn)換。R1OUTR2OUTT1OUTT2OUTT1INT2INR1INR2IN13451626151471381110129TTL輸出TTL輸入RS-232C輸出RS-232C輸入GNDVCCV+V-TTL電平：0～+5VEIA電平:-10V～+10VMAX23226第九章并行接口與串行接口

INS8250§9.6可編程串行接口芯片INS8250INS8250是PC系列微機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中使用最多的可編程通用異步收發(fā)器(UART)。

UART(UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter)具有全雙工、雙緩沖器發(fā)送器和接收器具有標(biāo)準(zhǔn)的異步通信功能，不具備同步通信功能可編程能力強(qiáng)，通過編程可設(shè)置其工作方式CPUBUSD7～D0CBABINS8250UARTEIA驅(qū)動(dòng)器RS-232C信號(hào)27發(fā)送同步MODEM狀態(tài)寄存器接收緩沖器線路控制寄存器線路狀態(tài)寄存器發(fā)送保持寄存器除數(shù)寄存器(高)除數(shù)寄存器(低)MODEM控制寄存器中斷允許寄存器中斷識(shí)別寄存器波特率發(fā)生器接收移位寄存器MODEM控制邏輯中斷控制邏輯內(nèi)部數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線緩沖器選擇和控制邏輯D7～D0CS0～CS1

A2～A0CSOUTDDISDISTRDOSTRMRXTAL1XTAL2VCC(+5V)VSS_____DOSTR_____DISTR___ADS__CS2NC___DTR___RTS___OUT1___OUT2___CTS___DSR__RI____RLSDINTRSOUTRCLKSIN_______BAUDOUT發(fā)送移位寄存器接收同步RBRTHRLCRLSRDLHDLLMCRMSRIERIIR第九章并行接口與串行接口

INS8250結(jié)構(gòu)與引腳_11、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)總線緩沖器提供CPU與UART之間的數(shù)據(jù)通路；選擇和控制邏輯對(duì)CPU的命令與地址信號(hào)進(jìn)行譯碼，來(lái)控制UART內(nèi)部各寄存器的讀寫操作。①收發(fā)模塊接收:RBR移位同步發(fā)送:THR移位同步②線路模塊

LCR和LSR③MODEM模塊

MCR、MSR及控制④中斷模塊

IER、IIR及控制⑤除數(shù)寄存器

DLH、DLL及發(fā)生器CPU可尋址以上10個(gè)8位寄存器28第九章并行接口與串行接口

INS8250結(jié)構(gòu)與引腳_2引腳分類：與CPU之間的連線引腳：地址、數(shù)據(jù)、片選，地址選通、讀寫控制、中斷請(qǐng)求線等與串口外設(shè)的連線引腳：

串行數(shù)據(jù)輸入/輸出、串行時(shí)鐘輸入/輸出、控制聯(lián)絡(luò)、用戶指定的輸出線等基準(zhǔn)時(shí)鐘、復(fù)位、電源、地線等12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221D0D1D2D3D4D5D6D7RCLKSINSOUTCS0CS1XTAL1XTAL2DOSTRGNDVCCRI

MR

INTRNCA0A1A2

CSOUTDDISDISTR

_____DOSTR____RLSD___DSR___CTS___OUT1___OUT2___RTS___DTR___ADS_______BAUDOUT__CS2INS8250_____DISTR外部結(jié)構(gòu)與引腳外部結(jié)構(gòu)：雙列直插式，40腳，＋5V電源29發(fā)送同步MODEM狀態(tài)寄存器接收緩沖器線路控制寄存器線路狀態(tài)寄存器發(fā)送保持寄存器除數(shù)寄存器(高)除數(shù)寄存器(低)MODEM控制寄存器中斷允許寄存器中斷識(shí)別寄存器波特率發(fā)生器接收移位寄存器MODEM控制邏輯中斷控制邏輯內(nèi)部數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線緩沖器選擇和控制邏輯D7～D0CS0～CS1

A2～A0CSOUTDDISDISTRDOSTRMRXTAL1XTAL2VCC(+5V)VSS_____DOSTR_____DISTR___ADS__CS2NC___DTR___RTS___OUT1___OUT2___CTS___DSR__RI____RLSDINTRSOUTRCLKSIN_______BAUDOUT發(fā)送移位寄存器接收同步RBRTHRLCRLSRDLHDLLMCRMSRIERIIR第九章并行接口與串行接口

INS8250結(jié)構(gòu)與引腳_3引腳功能說明CS0,CS1,CS2#：片選線，均有效時(shí)選中A2～A0：片內(nèi)10個(gè)寄存器尋址(加LCR的D7)ADS#：地址選通線，鎖存上述6個(gè)信號(hào)CSOUT：片選輸出，已被選中，允許傳數(shù)DDIS：驅(qū)動(dòng)器禁止。CPU讀8250時(shí)，輸出為低；為高時(shí)，可用作其它控制DISTR,DISTR#：數(shù)據(jù)輸入選通，有效時(shí)讀(RD、RD＃)選定的寄存器內(nèi)容DOSTR,DOSTR#：數(shù)據(jù)輸出選通，有效時(shí)寫(WR、WR＃)選定的寄存器MR：復(fù)位信號(hào)，使8250進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)XTAL1,XTAL2：外部基準(zhǔn)時(shí)鐘輸入/輸出端INTR：中斷請(qǐng)求線SIN：串行數(shù)據(jù)輸入(3，I)RCLK：接收時(shí)鐘輸入，可外連BAUDOUT#端SOUT：串行數(shù)據(jù)輸出(2，O)BAUDOUT#：工作時(shí)鐘輸出，16倍波特率RTS#：請(qǐng)求發(fā)送，(4，O)

CTS#：清除發(fā)送，(5，I)DTR#：數(shù)據(jù)終端設(shè)備就緒，(20,O)DSR#：數(shù)據(jù)通信設(shè)備就緒，(6，I)RI#：振鈴指示，(22,I)RLSD#：載波檢測(cè)(CD)，(8，I)以上6根與MODEM的握手聯(lián)絡(luò)線，均由內(nèi)部寄存器的對(duì)應(yīng)位驅(qū)動(dòng)輸出和采入狀態(tài)。OUT1#,OUT2#：由用戶指定的輸出端。30第九章并行接口與串行接口

INS8250

各模塊原理_12、各模塊工作原理及相關(guān)寄存器格式①收發(fā)模塊接收緩沖器接收移位寄存器RCLKSIN接收同步RBR(LCR)接收數(shù)據(jù)時(shí)：數(shù)據(jù)從SIN逐位串入接收移位寄存器；接收同步控制電路在檢測(cè)到SIN變低后，連續(xù)測(cè)8個(gè)RCLK時(shí)鐘，若為全低，則確定為起始位；之后，每隔16個(gè)RCLK對(duì)SIN采樣一次，直至停止位；根據(jù)預(yù)先規(guī)定的數(shù)據(jù)格式和波特率自動(dòng)去除起始位、校驗(yàn)位和停止位，同時(shí)還進(jìn)行串入信息的檢錯(cuò)，并設(shè)置相應(yīng)的狀態(tài)位；將實(shí)行串

并轉(zhuǎn)換后的有效數(shù)據(jù)送入接收緩沖器RBR，并使接收緩沖器“滿”指示位置1，等待CPU讀取。31第九章并行接口與串行接口

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各模塊原理_2發(fā)送數(shù)據(jù)：注意：以上兩部分在工作過程中建立的狀態(tài)信息均保存在線路狀態(tài)寄存器LCR中。發(fā)送同步發(fā)送保持寄存器SOUT發(fā)送移位寄存器THR(LCR)_______BAUDOUT在確認(rèn)發(fā)送保持器“空”指示位置1時(shí)，CPU將待發(fā)送數(shù)據(jù)寫入發(fā)送保持寄存器THR；發(fā)送同步控制電路將THR中的并行數(shù)據(jù)存入發(fā)送移位寄存器，并使發(fā)送保持器“空”指示位置0；發(fā)送同步控制電路根據(jù)規(guī)定格式，加上起始位、校驗(yàn)位和停止位形成串行數(shù)據(jù)幀；經(jīng)發(fā)送移位寄存器由SOUT輸出串行數(shù)據(jù)流。32DLABSPSBPENEPSWLS1STBWLS0D7D6D5D4D3D2D1D0附加位選擇奇偶校驗(yàn)選擇奇偶校驗(yàn)允許停止位選擇字長(zhǎng)選擇中止設(shè)定除數(shù)寄存器訪問1:允許0:禁止1:中止0:正常1:附加1位0:不附加X0:無(wú)校驗(yàn)11:偶校驗(yàn)01:奇校驗(yàn)00:5位字符01:6位字符10:7位字符11:8位字符0:1位停止位1:1.5位停止位(5位字符)2位停止位(6,7,8位字符)第九章并行接口與串行接口

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各模塊原理_3②線路模塊▲線路控制寄存器LCR

(CPU可讀/寫)CPU寫入該控制字可指定異步串行通信的數(shù)據(jù)格式。D7除數(shù)寄存器訪問位DLAB：標(biāo)志位1：訪問除數(shù)寄存器，設(shè)置波特率；0：訪問其它寄存器。D5附加奇偶標(biāo)志位SP(StickParity):在PEN=1時(shí)，SB置1：在校驗(yàn)位和停止位之間增加了一個(gè)奇偶標(biāo)志位(偶校驗(yàn)為“0”，奇校驗(yàn)為“1”)。其作用是發(fā)送端將校驗(yàn)方式通過數(shù)據(jù)流告知接收端。

D6建立中止方式位SB(SetBreak)：1：中止發(fā)送，在發(fā)送端SOUT線上輸出邏輯“0”(空號(hào))，另一端的接收設(shè)備可以識(shí)別并發(fā)“中止”中斷。0：正常發(fā)送與接收。33第九章并行接口與串行接口

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各模塊原理_4▲線路狀態(tài)寄存器LSR

(CPU可讀/寫)提供有關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)信息。讀時(shí)：獲取狀態(tài)信息；寫時(shí)：制造錯(cuò)誤狀態(tài)，用于自檢，但D6不能寫。0THRETSREFEBIOEPEDRD7D6D5D4D3D2D1D0發(fā)送保持器空中止識(shí)別指示接收格式錯(cuò)接收奇偶錯(cuò)發(fā)送移位器空接收重疊錯(cuò)接收緩沖器滿BI=1，SIN線上接收邏輯“0”的持續(xù)時(shí)間超過了一幀時(shí)間；BI、FE、PE、OE四位是錯(cuò)誤指示位，在允許中斷時(shí)，都將通過INTR信號(hào)線產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)；復(fù)位后，低5位為1，系統(tǒng)初始化時(shí)讀LSR以自動(dòng)清除各位。串口基本指示位DR=1，RBR中有數(shù)，CPU讀取RBR的數(shù)據(jù)后，DR自動(dòng)清0；THRE=1，THR中無(wú)數(shù)據(jù)，CPU寫入數(shù)據(jù)后該位自動(dòng)清0。各位均為置1有效34第九章并行接口與串行接口

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各模塊原理_5③MODEM模塊(CPU可讀/寫)

MODEM控制寄存器MCR、MODEM狀態(tài)寄存器MSR主要用于發(fā)送和接收操作時(shí)與MODEM等通信設(shè)備進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)的信號(hào)。0DTRD7D6D5D4D3D2D1D0RTSOUT1OUT2LOOP00MCR環(huán)路檢測(cè)輸出2輸出1請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)終端就緒功能：控制四個(gè)輸出引腳和環(huán)路自檢(自發(fā)自收)均為置1有效。由用戶指定的輸出RLSDDSRRI△RLSDCTS△DSR△RI△CTSD7D6D5D4D3D2D1D0收到“接收線載波檢測(cè)”收到“振鈴指示”收到“數(shù)傳機(jī)就緒”收到“清除發(fā)送”RLSD位發(fā)生改變DSR位發(fā)生改變CTS位發(fā)生改變MSR收到RI的后沿(邏輯1變?yōu)檫壿?)D7～D4的功能：檢測(cè)四個(gè)輸入引腳D3/D1/D0置1：表示上次讀MSR后，對(duì)應(yīng)位有變化低4位中任一位置1都可產(chǎn)生一個(gè)MODEM狀態(tài)中斷LOOP=1時(shí)，8250處于環(huán)路自檢，內(nèi)部控制邏輯支持自發(fā)自收，發(fā)送端在內(nèi)部連至接收端，并自動(dòng)進(jìn)行應(yīng)答控制。35第九章并行接口與串行接口

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各模塊原理_6④中斷模塊8250的中斷能力強(qiáng)且使用靈活。中斷標(biāo)識(shí)寄存器IIR標(biāo)明有無(wú)中斷發(fā)生及其類型；中斷允許寄存器IER則設(shè)置允許/屏蔽。00000ID0ID2IPD7D6D5D4D3D2D1D0ID2ID1中斷類型優(yōu)先權(quán)11接收錯(cuò)(重疊、奇偶、格式、中止)最高10接收緩沖器滿次高01發(fā)送保持器空次低00MODEM狀態(tài)(CTS,DSR,RI,RLSD)改變最低0：無(wú)中斷1：有中斷IIR只讀000I0E0I1EI3EI2ED7D6D5D4D3D2D1D0可讀/寫IER接收出錯(cuò)接收緩沖器滿發(fā)送保持器空MODEM狀態(tài)改變4個(gè)允許屏蔽位1：允許中斷0：屏蔽中斷36第九章并行接口與串行接口

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各模塊原理_7⑤波特率發(fā)生器和除數(shù)寄存器串行數(shù)據(jù)傳輸速率是由片內(nèi)波特率發(fā)生器確定的。8250輸出的工作頻率為16倍的波特率，通過設(shè)置除數(shù)寄存器

DLH(高8位)和DLL(低8位)的值可得到所需的波特率。波特率與除數(shù)寄存器值的對(duì)照表(基準(zhǔn)時(shí)鐘1.8432MHz)波特率十進(jìn)制十六進(jìn)制5023040900H11010470417H3003840180H1200960060H1800640040H波特率十進(jìn)制十六進(jìn)制2400480030H

3600320020H4800240018H7200160010H960012000CH除數(shù)寄存器值=

基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率÷工作頻率(工作頻率=16×波特率

=

基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率÷分頻系數(shù)

)例：PC系統(tǒng)中8250芯片的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率為1.8432MHz，則有：37第九章并行接口與串行接口

INS8250寄存器尋址_13、內(nèi)部寄存器的尋址

DLABA2A1A0被訪問的寄存器

0000接收緩沖器(讀)、發(fā)送保持器(寫)(0口)0001中斷允許寄存器(讀/寫)(1口)X010中斷標(biāo)識(shí)寄存器(只讀)(2口)X011線路控制寄存器(讀/寫)(3口)X100MODEM控制寄存器(讀/寫)(4口)X101線路狀態(tài)寄存器(讀/寫)(5口)X110MODEM狀態(tài)寄存器(讀/寫)(6口)1000除數(shù)寄存器低字節(jié)(讀/寫)(0口)1001除數(shù)寄存器高字節(jié)(讀/寫)

(1口)8250內(nèi)部可讀/寫寄存器及其訪問控制表注：DLAB是線路控制寄存器的最高位。38第九章并行接口與串行接口

INS8250寄存器尋址_2串行接口的端口地址分配舉例

在PC系列機(jī)中，串口分為COM1和COM2，地址分配如下：DLABCOM1地址COM2地址寄存器名操作03F8H2F8H發(fā)送保持寄存器只寫03F8H2F8H接收數(shù)據(jù)寄存器只讀13F8H2F8H除數(shù)寄存器低字節(jié)讀/寫3F9H2F9H除數(shù)寄存器高字節(jié)讀/寫03F9H2F9H中斷允許寄存器讀/寫X3FAH2FAH中斷標(biāo)識(shí)寄存器只讀X3FBH2FBH線路控制寄存器讀/寫X3FCH2FCHMODEM控制寄存器讀/寫X3FDH2FDH線路狀態(tài)寄存器讀/寫X3FEH2FEHMODEM狀態(tài)寄存器讀/寫(IRQ4)(IRQ3)39第九章并行接口與串行接口

INS8250通信編程_14、8250通信編程⑴初始化編程（針對(duì)8250）設(shè)置波特率、串行通信數(shù)據(jù)格式、工作方式等。具體操作如下：①寫除數(shù)寄存器DLH、DLL，設(shè)置波特率；②寫線路控制寄存器LCR，設(shè)置通信格式；③寫MODEM控制寄存器MCR，設(shè)置MODEM控制字；④寫中斷允許寄存器IER，設(shè)置中斷允許控制字。串行通信控制程序(一般)初始化模塊發(fā)送模塊接收模塊錯(cuò)誤處理模塊工作程序40第九章并行接口與串行接口

INS8250通信編程_2⑵工作程序（針對(duì)8250）具體流程如下：可通信嗎？NNYY入口錯(cuò)誤處理8250初始化讀線路或MODEM狀態(tài)發(fā)送或接收一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)出錯(cuò)嗎？此流程圖采用查詢方式通信41第九章并行接口與串行接口

INS8250通信編程_3⑶通信編程舉例舉例1：初始化設(shè)置（以PC系列機(jī)為例）設(shè)波特率為9600，8位數(shù)據(jù)位，奇校驗(yàn)，1個(gè)停止位，自環(huán)測(cè)試方式。 ；設(shè)置除數(shù)寄存器{1843200/(9600×16)=12=000CH} MOVDX，3FBH ；置線路控制寄存器地址 MOVAL，80H ；設(shè)置訪問除數(shù)寄存器標(biāo)志位 OUTDX，AL MOVDX，3F8h ；置除數(shù)寄存器地址 MOVAX，000CH OUTDX，AL ；除數(shù)的低8位寫入3F8H INCDX MOVAL，AH OUTDX，AL ；除數(shù)的高8位寫入3F9H42第九章并行接口與串行接口

INS8250通信編程_4；寫線路控制寄存器，設(shè)置通信數(shù)據(jù)格式為；8位數(shù)據(jù)位，奇校驗(yàn)，1位停止位MOVAL,0BH ;00001011BMOVDX,3FBH ；置線路控制寄存器地址OUTDX,AL；寫MODEM控制寄存器設(shè)置為自環(huán)測(cè)試工作方式MOVAL,13H；LOOP、RTS、DTR均置1MOVDX,3FCH ；置MODEM控制寄存器地址OUTDX,AL43第九章并行接口與串行接口

INS8250通信編程_5舉例2：查詢方式通信編程（以PC系列機(jī)為例）讀線路狀態(tài)寄存器3FDH查詢相應(yīng)狀態(tài)位（D0和D5）(D5=1：發(fā)送保持器空；D0=1：接收緩沖器滿)接收錯(cuò)？D5=1？D0=1？NNNYYY入口錯(cuò)誤處理讀線路狀態(tài)寄存器讀接收緩沖寄存器寫字符到發(fā)送保持器44第九章并行接口與串行接口

INS8250通信編程_6查詢通信程序段：INQUIRE：MOVDX，3FDH INAL，DX ；讀線路狀態(tài)寄存器TESTAL，1E