微型計算機(jī)原理與及接口技術(shù)(第二版)第五 (1)

第八節(jié)串行通訊接口

第八節(jié)串行通訊接口一、串行通訊基本概念<一>串行通訊：通訊雙方數(shù)據(jù)信息沿一根或雙根線實現(xiàn)二進(jìn)制序列傳輸稱為串行通訊。<二>兩種通訊方式1、異步通訊ASYNC：以字符為通訊單位，在信息傳輸過程中，不必與數(shù)據(jù)一起發(fā)送同步脈沖的傳送方式稱異步。收發(fā)雙方使用各自的本地時鐘。一個起始位表示字符的開始，停止位表示字符的結(jié)束。

起止式異步通信的字符格式其中共十一位編碼——1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，2位停止位。一個字符可由10位，10.5位，11位構(gòu)成，構(gòu)成一幀信息。異步串行通訊ASYNC：以字符為通訊單位，通訊雙方以一個字符（包括附加位）作為數(shù)據(jù)傳輸單位，但發(fā)送方傳送字符的間隔時間不定的。發(fā)送及接收的數(shù)據(jù)不需要保持嚴(yán)格的同步。頻率差別不大于1/16。（在約定的波特率情況下）。用一個起始位表示通訊的開始，以一個停止位表示字符結(jié)束，以保持不斷傳送。發(fā)送方與接收方不可用統(tǒng)一時鐘。異步通訊的主要特點：1）字符幀的傳輸格式使發(fā)送方在字符之間可按要求插入不同長度的時間間隔，每個字符的發(fā)送是隨機(jī)的。2）每個字符開始總是以起始位為基準(zhǔn)，使接收方和發(fā)送方保持同步。由于一個字符幀的位數(shù)最多為11位，因此，雙方的時鐘頻率有偏差，也不致于因積累造成錯位。等到下一個字符來到，又使雙方同步。異步通訊一般波特率：50~9600BAUD異步串行通信過程異步串行接口包括接收器和發(fā)送器(1)．發(fā)送器：包括發(fā)送緩沖寄存器TBR、發(fā)送移位寄存器和發(fā)送同步控制。發(fā)送數(shù)據(jù)的過程：CPU發(fā)來并行數(shù)據(jù)寫入8250緩沖寄存器，再送入移位寄存器，在發(fā)送時鐘控制下，接照編程規(guī)定的格式，在發(fā)送時鐘(下降沿)控制下，經(jīng)發(fā)送移位寄存器變換為串行數(shù)據(jù)流，然后從發(fā)送引腳發(fā)送出去。(2)接收器：由接收緩沖寄存器、接收移位寄存器、接收同步電路構(gòu)成雙緩沖器結(jié)構(gòu)。接收數(shù)據(jù)的過程是，當(dāng)8250編程初始化后進(jìn)入允許接收和準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)時，它監(jiān)視接收SIN線。接口的接收移位寄存器RSR對數(shù)據(jù)輸入端SIN輸入的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行移位接收。當(dāng)接收完畢之后，按照規(guī)定的數(shù)據(jù)格式和波特率自動刪除起始位、奇偶校驗位和停止位，把串行數(shù)據(jù)移位輸入轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)。接收完一個字符后，把它送入接收緩沖寄存器RBR。2、同步通訊SYNC：以字符序列為通訊單位，每次傳送若干字節(jié)的字符數(shù)據(jù)串，構(gòu)成一幀信息，稱同步傳輸方式。同步傳輸中，收發(fā)設(shè)備使用公共時鐘。短距離傳輸時，時鐘由一條控制線傳輸。遠(yuǎn)程通訊包含在信息塊中。同步傳送：以字符序列為傳送單位，不附加起始位、停止位，控制信息也是以字符形式表示。數(shù)據(jù)塊開始有一個或兩個SYN同步字符，中間是最多達(dá)上千個的字符串。最后的SYN結(jié)尾表示字稱序列結(jié)束，然后再尋找SYN字符。這樣構(gòu)成一組數(shù)據(jù)稱一幀可包含成百上千個字符。傳送速率高，可達(dá)幾百千波特。但雙方要求發(fā)送端和接收端時鐘嚴(yán)格同步,電路復(fù)雜。其格式如下：同步通信規(guī)程分為兩大類：1）面向字符型通信規(guī)程。如IBM公司的二進(jìn)制同步通信規(guī)程BSC(BinarySynchronousCommunication)，又稱為BISYC，是一種具有兩個同步字符的雙同步通信規(guī)程。還有國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的基本型BASYC，也是一種面向字符型的同步通信規(guī)程。這兩種面向字符型通信規(guī)程的特點是，規(guī)定了10個字符作為傳輸控制專用字符，信息場的長度為8的整數(shù)倍，傳輸速率為200~4800波特。2）面向比特的通信規(guī)程。如IBM公司的同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程SDLC（SynchronousDataLinkControl）。ISO的高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC（High-LevelDataLinkControl）。這類規(guī)程的特點是由比特組合來實現(xiàn)傳輸控制，而這種組合與實際的字符代碼是完全相重合的，以避免引起混淆。面向比特的通信規(guī)程中規(guī)定其傳輸?shù)男畔㈤L度可變，傳輸速率達(dá)2400波特以上。在同步通信中，因為要求發(fā)送和接收的時鐘完全同步，不可有一點誤差。因此，在近距離，如幾百米甚至數(shù)千米可以在傳輸線中增加一根時鐘信號線，用同一時鐘發(fā)生器驅(qū)動收發(fā)設(shè)備；在數(shù)公里以上的遠(yuǎn)距離通信中，通過調(diào)制/解調(diào)器從數(shù)據(jù)流中提取同步信號，用鎖相技術(shù)可以得到和發(fā)送時鐘頻率完全相同的接收時鐘信號。（三）串行通信的連接方式串行通信有三種連接方式：1）單工方式（Simplex）這種方式只允許數(shù)據(jù)按照一個固定的方向傳送。采用該方式時，已經(jīng)確定了通信兩點中的一點為接收端，另一點為發(fā)送端。這種確定是不可更改的。如下圖所示,在參加通信的A、B兩端中，A只能為接收器，B只能為發(fā)送器。反之，不行。2）半雙工方式（Half-Duplex）參加通信的A、B兩端均具備接收或發(fā)送數(shù)據(jù)能力。由于A、B是由一條信道相連，故在某一特定的時刻，A、B的傳輸方式是明確的，B發(fā)A收或A發(fā)B收。決不允許A或B同一時刻中既發(fā)又收。3）全雙工方式（Full-Dupex）當(dāng)信號的發(fā)送和接收分別使用不同的傳輸線時，這樣的通信系統(tǒng)就是全雙工制，系統(tǒng)在同一時刻既可以發(fā)送又可以接收。二、調(diào)制和解調(diào)1、調(diào)制和解調(diào)計算機(jī)輸入/輸出的數(shù)據(jù)是數(shù)字信號，它的頻率范圍很寬，常從0到若干兆赫茲，在傳輸線上傳輸時要求線路的頻帶也很寬，不然就會產(chǎn)生嚴(yán)重的信號失真。長距離通信時，常需要利用電話線路，它的頻帶則只有300~3400Hz。所以，為了通過電話線路傳輸數(shù)字信號，必須先把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為適合在電話線路上傳送的模擬信號，這就是調(diào)制；經(jīng)過電話線路傳輸后，在接收端再將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這就是解調(diào)。多數(shù)情況下，通信是雙向的，即半雙工或全雙工制式，具有調(diào)制和解調(diào)功能的器件合制在一個裝置中，這就是調(diào)制解調(diào)器Modem。將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的調(diào)制方法有三種：移頻鍵控FSK，移相鍵控PSK和振幅鍵控ASK。在低速場合下（波特率小于600Baud），一段采用移頻鍵控調(diào)制方式，字的基本原理是把“0”和“1”的兩種數(shù)字信號分別調(diào)制成不同頻率的兩個音頻信號。由于可用頻帶寬度的局限性，波特率高于600時，一般需要采用相位調(diào)制方式。在高速率通信時，電話線的噪聲往往過大，還必須使用品質(zhì)較好、價格較高的通信線路。2、Modem的基本部件Modem的基本部件是調(diào)制器/解調(diào)器、緩沖電路、載波檢測器、振鈴檢測器和撥號音檢測器，關(guān)鍵部件是調(diào)制器/解調(diào)器。調(diào)制器/解調(diào)器輸出的是方波信號，要經(jīng)輸出緩沖電路進(jìn)行濾波，以去掉非工作標(biāo)準(zhǔn)的其它頻率成分，向電話線送出純正的正弦波信號。輸出緩沖電路還要建立一定的輸出電壓和輸出電阻，以與電話線路相匹配。接收緩沖電路除完成接上濾波，電平轉(zhuǎn)換外，還使用一個放大限幅器向調(diào)制器/解調(diào)器送去方波信號。Modem一般都有一個載波檢測器。載波就是用于傳輸數(shù)據(jù)的模擬波形信號。如果在一段時間內(nèi)（100ms到2秒或更長），沒檢測到這個信號，則它將發(fā)出一個信號通知計算機(jī)：載波丟失。沒有載波將無法傳輸數(shù)據(jù)。自動撥號功能的Modem裝配了振鈴檢測器和撥號音檢測器，Modem使用振鈴檢測器來確認(rèn)它是否被呼叫。當(dāng)它測到呼叫信號就向計算機(jī)發(fā)出“振鈴檢測到”信號。撥號音檢測器在電話系統(tǒng)就緒之前阻止Modem自動撥號器的撥號啟動。

例如調(diào)制器原理圖，利用FSK（移頻鍵控方式）用兩個不同頻率的信號分別代表“0”和“1”數(shù)值，抗干擾能力強。把“0”和“1”轉(zhuǎn)換成不同頻率的模擬信號。三、串行通訊的物理標(biāo)準(zhǔn)（一）傳輸率：傳輸率是由比特率（bps）和波特率表示。比特率——每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)。波特率——每秒傳送的離散狀態(tài)數(shù)的量。計算機(jī)中二者是一致的。波特率標(biāo)準(zhǔn)：110，300，600，1200，2400，4800，9600，和19200波特。通訊時，依據(jù)傳送的波特率決定發(fā)送和接收時鐘頻率。時鐘頻率f=n×波特率，n可取1，16，32，64作為系數(shù)。（二）RS-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化的通用總線能簡化系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，為計算機(jī)系統(tǒng)所普遍采用。為了不同廠商的計算機(jī)和各種外圍設(shè)備串行連接的需要，已經(jīng)制訂了一些串行物理接口的標(biāo)準(zhǔn)。RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA于1962年公布，并于1969年修訂的串行接口標(biāo)準(zhǔn)。RS-232已成為數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE如計算機(jī)，與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE如Modem的接口標(biāo)準(zhǔn)，不僅在遠(yuǎn)距離通信中要經(jīng)常用到它，就中兩臺計算機(jī)或設(shè)備之間的近距離串行連接也普遍采用232C接口。1、RS-232C的引腳定義232C使用一個25針的連接器，其引腳排列如下圖所示。在這25個引腳中，分配20個引腳作為RS-232C信號，其中有4個數(shù)據(jù)線、11個控制線、3個定時信號線、2個地信號線；另外，有2個引腳保留，3個引腳未定義。如圖A為25針連接器DB-25的外形圖。另外，圖B中還給出了在AT機(jī)上使用的9針連接器及其對應(yīng)的引腳。232C接口中實際包括兩個信道：主信道和次信道。次信道為輔助串行通道提供數(shù)據(jù)控制和通道，但其傳輸速率比主信道要低得多。除了速率低之外，次信道跟主信道相同，但通常較少用。介紹主信道的信號定義。TxD(TransmittedData)發(fā)送數(shù)據(jù):串行數(shù)據(jù)的發(fā)送端。RxD(ReceivedData)接收數(shù)據(jù):串行數(shù)據(jù)的接收端RTS(ResquestToSend)請求發(fā)送:當(dāng)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好送出數(shù)據(jù)時，就發(fā)出有效的RTS信號，用于通知Modem準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。CTS(ClearToSend)清除發(fā)送（也稱允許發(fā)送）:當(dāng)Modem已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)終端的傳送數(shù)據(jù)時，發(fā)出CTS有效信號來響應(yīng)RTS信號。所以RTS和CTS是一對用于發(fā)送數(shù)據(jù)的聯(lián)絡(luò)信號。DTR(DataTerminalReady)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好:通常當(dāng)數(shù)據(jù)終端一加電，該信號就有效，表明數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒。它可以用做數(shù)據(jù)終端設(shè)備發(fā)給數(shù)據(jù)通信設(shè)備Modem的聯(lián)絡(luò)信號。DSR(DataSetReady)數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好:通常表示Modem已接通電源連到通信線路上，并處在數(shù)據(jù)傳輸方式，而不是處于測試方式或斷開狀態(tài)。它可以用做數(shù)據(jù)通信設(shè)備Modem響應(yīng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTR的聯(lián)絡(luò)信號。GND(Ground)信號地:它為所有的信號提供一個公共的參考電平，相對于其它信號它為0V電壓。保護(hù)地（機(jī)殼地）:這是一個起屏蔽保護(hù)作用的接地端，一般應(yīng)參照設(shè)備的使用規(guī)定，連接到設(shè)備的外殼或機(jī)架上，必要時要連接到大地。CD(Carrier

Datected)載波檢測:當(dāng)本地Modem接收到來自遠(yuǎn)程Modem正確的載波信號時，使由該引腳向數(shù)據(jù)終端發(fā)出有效信號。該引腳也縮寫為DCD。RI(RingIndicator)振鈴指示:自動應(yīng)答的Modem用此信號作為電話鈴響的指示，在響鈴期間，該引線保持有效TxC(TransmitterClock)發(fā)送器時鐘:控制數(shù)據(jù)終端發(fā)送串行數(shù)據(jù)的時鐘信號。RxC(ReceiverClock)接收器時鐘:控制數(shù)據(jù)終端接收串行數(shù)據(jù)的時鐘信號。終端發(fā)送器時鐘（引腳24）:它是由數(shù)據(jù)終端向外提供的發(fā)送時鐘，在信號電平的中間跳變。它和發(fā)送器時鐘TXC都與發(fā)送數(shù)據(jù)TXD有關(guān)。信號質(zhì)量檢測（引腳21）和數(shù)據(jù)信號速率選擇（引腳23）:通常用于指示信號質(zhì)量和選擇傳輸速率。2、RS-232的連接232C廣泛用于數(shù)字終端設(shè)備如計算機(jī)與調(diào)制解調(diào)器之間的接口，以實現(xiàn)通過電話線路進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，如圖所示。盡管232C使用20個信號線，但通常僅使用其9個信號線。微型計算機(jī)、計算機(jī)終端和一些外部設(shè)備配有232C串行接口。在它們之間進(jìn)行短距離通信時，無需電話線和調(diào)制解調(diào)器。下圖（a）是最簡單的只用三線實現(xiàn)相連的通信方式。很明顯，為了交換信息，TxD和RxD應(yīng)當(dāng)交叉連接。圖（b）中RTS和CTS互接，這是用請求發(fā)送RTS信號來產(chǎn)生允許發(fā)送CTS，以滿足全雙工通信的聯(lián)絡(luò)控制要求。請求發(fā)送接到允許發(fā)送，表明請求傳送總是允許的。同樣，DTS和DSR互接，用數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好產(chǎn)生數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好。圖（c）是另一種利用232C直接互連的通信方式，通信更加可靠，但所用連線較多。由于上述連接不使用調(diào)制解調(diào)器，所以也稱為零調(diào)制解調(diào)器連接(NullModem)。3、電平轉(zhuǎn)換：RS-232電平為EIA電平，邏輯電平不同于TTL和MOS電平。1）TXD和RXD信號線 計算機(jī)信號MARK“1”=-3~-25V-12V空號SPACE“0”=+3~+25V+12V高于+25V、低于-25V無意義

介于+3V~-3V電壓無意義2）RTSCTSDTRDSR計算機(jī)“1”高電平+3V~+25V+12V“0”低電平-3V~-25V-12V

上述電平標(biāo)準(zhǔn)稱為EIA電平。串行通訊RS-232C接口發(fā)送TTL電平→EIA電平發(fā)送時使電平轉(zhuǎn)換器件接收EIA電平→TTL電平（三）20mA電流環(huán)

20mA電流環(huán)是曾經(jīng)流行的另一種串行接口。它采用電流轉(zhuǎn)換器取代232C標(biāo)準(zhǔn)中的電平轉(zhuǎn)換，構(gòu)成電流控制式接口。電流控制是把20mA電流作為邏輯“1”，零電流作為邏輯“0”。優(yōu)點：抗干擾能力強。20mA電流環(huán)不能連接MODEM。四、串行通訊的校驗方法（一）奇偶校驗方法：奇偶校驗的ASCII碼對每一個字符進(jìn)行校驗。ASCII碼D7位構(gòu)成最高位為“0”。奇校驗—— ASCII碼配成奇數(shù)個“1”

原ASCII碼“1”個數(shù)為奇數(shù)個，最高為“0”

原ASCII碼“1”個數(shù)為偶數(shù)個，最高位置成“1”。偶校驗—— ASCII碼配成“偶數(shù)個” 原ASCII碼“1”個數(shù)偶數(shù)個，最高位置成“0”

原ASCII碼“1”個數(shù)奇數(shù)個，最高位置成“1”。一般異步傳送——偶校驗；一般同步傳送——奇校驗。在接收時，檢查每個字符（包括奇偶校驗位），其“1”個數(shù)是否符合規(guī)定：若不符合規(guī)定，則置出錯標(biāo)志，供CPU查詢及處理。（二）方陣碼校驗：方陣校驗是奇/偶校驗和“異或校驗”的綜合。七位ASCII碼，最高位為奇/偶校驗位（奇校驗或偶校驗）。傳輸過程中，每傳輸一個字符，進(jìn)行該字符奇/偶校驗。若干個字符構(gòu)成一個數(shù)據(jù)塊，列成方陣，所有字符再進(jìn)行異或運算，得到異或結(jié)果，產(chǎn)生一個字符的檢驗字符，附在數(shù)據(jù)塊末尾。數(shù)據(jù)接收時，接收方得到一個檢驗字符，并與發(fā)送來的最后一個字符進(jìn)行比較，若二者相同，則數(shù)據(jù)正確，否則，數(shù)據(jù)錯。(三)CRC校驗碼：循環(huán)冗余校驗碼簡稱CRC碼。CRC校驗是對整個數(shù)據(jù)塊校驗一次，用于同步通訊方式。主要方法：用一個固定的數(shù)去除信息碼，得出余數(shù)，將此余數(shù)附在住處碼之后，構(gòu)成CRC字符。當(dāng)接收器收到信息后，也用同樣的數(shù)除收到的信息，也得到一個余數(shù)。如果發(fā)送接收過程中無錯，那么發(fā)送方和接收方得到的兩個余數(shù)相等；如有錯則不等，這種方法稱CRC校驗方法。CRC校驗碼：要傳送的信息具有校驗?zāi)芰?，抗干撓能力，必須對傳送信息進(jìn)行編碼。編碼方法如ASCII碼、格雷碼等。冗余碼在傳送的若干位信息碼后邊，附加上若干位的校驗位，即附加冗余位構(gòu)成n位的循環(huán)碼。附加的位數(shù)越多，校驗?zāi)芰υ綇?。循環(huán)碼：一組信息是n位，其中k位信息編碼，r位冗余校驗碼，二者組合起來構(gòu)成循環(huán)碼。其中編碼形式組合起來構(gòu)成一組編碼。若其中每一位編碼循環(huán)右移一位，得到的仍然是該編碼中的一個碼字，具有這種性質(zhì)的編碼稱循環(huán)碼。二進(jìn)制多項式表示方法：二進(jìn)制數(shù)其系數(shù)可用B7、B6……B0表示，Bn只取“0”或“1”那么可用一個多項式表示一組二進(jìn)制數(shù)：B（X）=B7X7+B6X6+B5X5+……+B0X0其Xn中n僅僅是表示該位系數(shù)在二進(jìn)制數(shù)中的位置。例：１１０００００１B（X）=1·X7+1·X6+0·X5+0·X4+0·X3+0·X2+0·X1+1·X0=X7+X6+1表示八位二進(jìn)制數(shù)中第七位為1，第六位為1，第零位為1，而其余位為0。這樣表示后，一個二進(jìn)制碼唯一對應(yīng)著一個X多項式；一個X多項式也唯一對應(yīng)著一個二進(jìn)制碼。一般n位二進(jìn)制數(shù)可用n-1階多項式表示：B（X）=Bn-1Xn-1+Bn-2Xn-2+……B1X1+B0X0Bn-1=1B（X）是n-1階多項式Bn-1=0B（X）是低于n-1階多項式。B（X）稱為循環(huán)碼字的二進(jìn)制碼X多項式表示方法。二進(jìn)制多項式乘除法與普通代數(shù)的乘除法相同。二進(jìn)制多項式加減法將對應(yīng)項的系數(shù)按模2運算（異或運算），即半加不進(jìn)位（或借位）。按模2運算的加減法，其結(jié)果是相同的。那么如何產(chǎn)生冗余校驗碼呢？方法：每一種循環(huán)碼配一個專門的X多項式，用這個多項式產(chǎn)生循環(huán)碼的校驗附加位，這個多項式稱為循環(huán)碼生成多項式。如：B（X）——原來信息碼，K位信息碼G（X）——固定的生成多項式如果附加r位的校驗位后，那么B（X）提升到

Xr階→Xr·B（X）Xr·B（X）/G(X)=Q(X)+R(X)/G(X)Q(X)——商的多項式R（X）——余數(shù)多項式（校驗位） 校驗位多項式

CRC校驗碼Xr·B（X）=Q（X）·G（X）+R（X）Xr·B（X）-R（X）=Q（X）·G（X）由于多項式相加結(jié)果與相減結(jié)果是相同的，那么XrB（X）+R（X）=Q（X）G（X）說明信息碼多項式可與余數(shù)多項式合并成一個新的多項式V（X）。則構(gòu)成的循環(huán)碼多項式可被G（X）生成多項式整除，其余數(shù)為0。由此可知，信息位與校驗位是分開的，附加一個余數(shù)多項式，并不影響信息位B（X）。那么整個循環(huán)碼多項式V（X）=Xr·B（X）+R（X）中

片選信息碼CRC校驗碼CRC冗余校驗碼就是附加信息碼之后，并且等于附加余數(shù)多項式R（X）系數(shù)的附加字節(jié)。五、可編程異步串行通訊接口芯片8250單一的+5V電源，可編程串行通訊接口可實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)，或并行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。支持異步串行通訊靈活的可編程性能。（一）INS8250主要功能簡介：1、支持異步串行通訊規(guī)程，發(fā)送時可自動插入起始位、停止位和奇偶校驗位。接收時自動刪除。內(nèi)部具有可編程的時鐘產(chǎn)生電路，可對外部輸入時鐘進(jìn)行1~65535次分頻，可編程選擇分頻次數(shù)。內(nèi)部時鐘產(chǎn)生頻率為16×波特率，作為接收時鐘和發(fā)送時鐘。具有CPU發(fā)向調(diào)制調(diào)解器信號。3、具有優(yōu)先級排序中斷系統(tǒng)，有多種中斷源1）數(shù)據(jù)總線緩沖器：與CPU總線D7~D0連接。2）讀/寫控制邏輯：接收讀/寫命令和地址信號，產(chǎn)生內(nèi)部控制信號，進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?）數(shù)據(jù)發(fā)送和接收：接收移位寄存器接收器由：接收緩沖寄存器構(gòu)成接收同步電路雙緩沖器結(jié)構(gòu)。當(dāng)接收數(shù)據(jù)時，8250的接收移位寄存器RSR對數(shù)據(jù)輸入端SIN輸入的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行移位接收。在接收時，首先要搜索起始位。8250的數(shù)據(jù)接收時鐘RCLK使用16倍波特率的時鐘信號。接收器用RCLK檢測到SIN輸入信號由高電平變低后，連續(xù)測試8個RCLK時鐘周期，若采樣到的都是低電平，則確認(rèn)為起始位；若低電平的保持時間不是8個RCLK時鐘周期，則認(rèn)為是傳輸線上的干擾。在確認(rèn)為是起始位后，每隔16個RCLK時鐘周期對SIN輸入的數(shù)據(jù)位進(jìn)行采樣，直至規(guī)定的數(shù)據(jù)格式結(jié)束，如圖所示。8250按照規(guī)定的數(shù)據(jù)格式和波特率自動刪除起始位、奇偶校驗位和停止位，把串行數(shù)據(jù)移位輸入轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)。接收完一個字符后，把它送入接收緩沖寄存器RBR。接收器在接收數(shù)據(jù)的同時，還對接收數(shù)據(jù)的正確性和接收過程進(jìn)行監(jiān)視。如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)奇偶校驗錯（PE）、幀錯（FE）、溢出錯（OE）或接收到中止符，由在狀態(tài)寄存器中置相應(yīng)位，并可通過中斷控制邏輯請求中斷，要求CPU處理。為了使傳遞過程更可靠，8250在接收端設(shè)立了三種出錯標(biāo)志：（1）奇偶錯誤若接收到的字符的“1”的個數(shù)不符合奇偶校驗要求，則置這個標(biāo)志，發(fā)出奇偶校驗出錯信息。（2）幀錯誤若接收到的字符格式不符合規(guī)定（如缺少停止位），由置這個標(biāo)志，發(fā)出幀錯誤信息。（3）溢出錯誤：8250是一雙緩沖器結(jié)構(gòu)。當(dāng)前一數(shù)據(jù)尚在接收數(shù)據(jù)寄存器中，而未被CPU讀走，后一個數(shù)據(jù)已經(jīng)到來而將其破壞時，該位為1。CPU讀接收緩沖寄存器時使該位清0。2）發(fā)送數(shù)據(jù)：發(fā)送保持寄存器發(fā)送器包括：發(fā)送移位寄存器發(fā)送同步控制轉(zhuǎn)換過程：CPU發(fā)來并行數(shù)據(jù)寫入8250緩沖寄存器再送入移位寄存器，在發(fā)送時鐘控制下，并行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)，加上起始位、停止位、奇偶校驗位，通過SOUT發(fā)送出去。4、時鐘發(fā)生環(huán)節(jié)：波特率發(fā)生器和除數(shù)寄存器。8250發(fā)送和接收時鐘是波特率的16倍。外部時鐘f=1.8432MHz，基準(zhǔn)時鐘，分頻次數(shù)=1843200/（16·波特率），寫入分頻次數(shù)寄存器（除數(shù)寄存器）。5、傳輸線控制寄存器和傳輸線狀態(tài)寄存器：控制寄存器——寫入控制字狀態(tài)寄存器——記錄通訊時的狀態(tài)6、中斷控制寄存器，包括： 中斷允許寄存器 中斷識別寄存器 中斷控制邏輯實現(xiàn)中斷管理。7、MODEM控制邏輯：調(diào)制解調(diào)控制寄存器包括：調(diào)制解調(diào)狀態(tài)寄存器調(diào)制解調(diào)控制邏輯可編程提供調(diào)制調(diào)解控制信號。(三)、8250的引腳引腳功能：1、數(shù)據(jù)總線D0~D7CPU與8250之間的信息通過這些數(shù)據(jù)線交換。2、地址及地址控制線地址線A0~A2尋址8250內(nèi)部寄存器。三個片選線CS0、CS1和CS2都有效時，才選中8250這個芯片。地址選通信號ADS低有效時，鎖存上述地址線和片選線的輸入狀態(tài)，保證讀寫期間的地址穩(wěn)定。若確定對芯片讀寫時，不會出現(xiàn)地址不穩(wěn)定現(xiàn)象，則不必鎖存，而將ADS引腳接地。另外，片選輸出引腳CSOUT當(dāng)三個片選線都為有效時輸出高電平，說明8250被選中。3、讀寫控制線8250讀寫控制信號有兩對，每對信號作用完全相同，只不過是有效電平不同而已。當(dāng)8250被選中時，數(shù)據(jù)輸入選通信號DISTR（高有效）和DISTR（低有效）有一個信號有效，CPU就從被選擇的內(nèi)部寄存器中讀出數(shù)據(jù)；而數(shù)據(jù)輸出選通信號DOSTR（高有效）和DOSTR（低有效）有一個有效，CPU就將數(shù)據(jù)寫入8250被選擇的內(nèi)部寄存器。另外，在CPU從8250讀取數(shù)據(jù)時，8250輸出驅(qū)動器禁止信號DDIS為低電平，以用來禁止外部收發(fā)器對系統(tǒng)總線的驅(qū)動；其它時間，DDIS為高電平信號。4、復(fù)位線MR這個引腳接至系統(tǒng)的復(fù)位信號RESET。當(dāng)其有效時，8250產(chǎn)生復(fù)位，控制部分寄存器和輸出信號的狀態(tài)，參見表2。5、中斷請求線INTRPT8250內(nèi)部有四種類型的中斷源，當(dāng)任一個未被屏蔽的中斷源請求時，INTRPT輸出高電平向CPU請求中斷。適當(dāng)?shù)闹袛喾?wù)或復(fù)位MR有效都使INTRPT變?yōu)榈碗娖健?、ADS——地址鎖存輸入當(dāng)ADS=0時，片選及地址信號輸入內(nèi)部；當(dāng)ADS=1時，鎖定片選及地址信號于內(nèi)部，以便穩(wěn)定譯碼。7、CSOUT——片選輸出指示。當(dāng)CS0=1，CS1=1，CS2=0時，則CSOUT=1，否則CSOUT=0。8、DISTR和DISTR——輸入選通引腳二者作用相同，但輸入極性相反。當(dāng)DISTR=1（或DISTR=0）時，CPU可從8250進(jìn)行讀操作。通常接IOR到DISTR。9、DOSTR和DOSTR——數(shù)據(jù)寫選通輸入8250選中只要DOSTR=1（或者DOSTR=0）滿足條件就可把數(shù)據(jù)寫入選中的寄存器中。10、DDIR——驅(qū)動器禁止輸出引腳每當(dāng)從8250讀出數(shù)據(jù)時，則DDIR=0，其他操作時DDIR=1。此信號可禁止緩沖器動作。11、SOUT——串行數(shù)據(jù)輸出12、SIN——串行數(shù)據(jù)輸入13、XTAL1和XTAL2：外部時鐘輸入端14、RCLK——接收時鐘輸入端（接BAUDOUT）15、BAUDOUT——波特率輸出引腳16、DTR，DSR，RTS，CTS，RI，RLSD——通信設(shè)備聯(lián)絡(luò)信號其中RLSD——接收信號檢測輸入，低電平有效。它由MODEM控制。當(dāng)RLSD=0時，說明MODEM已收到載波。RI——振鈴指示輸入。由MODEM控制，當(dāng)RI=0時說明MODEM接收到電話線上撥號呼叫，要求8250予以回答。17、OUT0和OUT1——用戶指定兩個輸出信號。該信號受控于8250內(nèi)部MODEM控制寄存器的D1和D3位。如編程使D1=1和D3=1，則OUT1和OUT2便是低電平。8、DISTR和DISTR——輸入選通引腳二者作用相同，但輸入極性相反。當(dāng)DISTR=1（或DISTR=0）時，CPU可從8250進(jìn)行讀操作。通常接IOR到DISTR。9、DOSTR和DOSTR——數(shù)據(jù)寫選通輸入8250選中只要DOSTR=1（或者DOSTR=0）滿足條件就可把數(shù)據(jù)寫入選中的寄存器中。10、DDIR——驅(qū)動器禁止輸出引腳每當(dāng)從8250讀出數(shù)據(jù)時，則DDIR=0，其他操作時DDIR=1。此信號可禁止緩沖器動作。11、SOUT——串行數(shù)據(jù)輸出12、SIN——串行數(shù)據(jù)輸入13、XTAL1和XTAL2：外部時鐘輸入端14、RCLK——接收時鐘輸入端（接BAUDOUT）15、BAUDOUT——波特率輸出引腳16、DTR，DSR，RTS，CTS，RI，RLSD——通信設(shè)備聯(lián)絡(luò)信號其中RLSD——接收信號檢測輸入，低電平有效。它由MODEM控制。當(dāng)RLSD=0時，說明MODEM已收到載波。RI——振鈴指示輸入。由MODEM控制，當(dāng)RI=0時說明MODEM接收到電話線上撥號呼叫，要求8250予以回答。17、OUT0和OUT1——用戶指定兩個輸出信號。該信號受控于8250內(nèi)部MODEM控制寄存器的D1和D3位。如編程使D1=1和D3=1，則OUT1和OUT2便是低電平。(四)、8250內(nèi)部寄存器和初始化編程1.8250內(nèi)部寄存器及其尋址：內(nèi)部有十個寄存器初始化命令控制寄存器共五個： 寫入初始化編程命令 傳輸線控制寄存器LCR MODEM控制寄存器MCR

中斷允許寄存器IER

分頻次數(shù)低八位寄存器DLL

分頻次數(shù)高八位寄存器DHL狀態(tài)寄存器三個（存放狀態(tài)信號）：傳輸線狀態(tài)寄存器LSR MODEM狀態(tài)寄存器MSR

中斷識別寄存器IIR數(shù)據(jù)寄存器2個：發(fā)送緩沖器TBR

接收緩沖器RBR十個寄存器尋址由A2~A0決定。DLAＢ——傳輸線控制寄存器LCR其中，D7位稱DLAB位DLAB=1——尋址分頻次數(shù)寄存器

DLAB=0——尋址其他寄存器表5.4PC機(jī)8250內(nèi)部寄存器的地址開關(guān)K接J2或J1開關(guān)接J1(為COM1)，A8=1選中A9 A8A7A6A5A4A3A2A1 A01 11 1111 00 0 2F8H………… ………1 111111 11 1 3FFH開關(guān)接J2（COM2），A8=0選中 A9 A8A7A6A5A4A3A2A1 A01 01 11 1100 0 2F8H………… ………1 01 11 1111 1 2FFH<二>8250的控制字8250內(nèi)部有多個寄存器,共分為兩組:一組用于工作方式、通信參數(shù)的控制和設(shè)置。屬于這一組的有波特率分頻器、傳輸線控制寄存器、MODEM控制寄存器和中斷允許寄存器。這些寄存器均是在8250初始化時用OUT指令向其中之置入初值的。另一組寄存器用于實現(xiàn)通信傳輸，包括輸入和輸出緩沖寄存器、記憶當(dāng)前狀態(tài)的傳輸線狀態(tài)寄存器、MODEM狀態(tài)寄存器和中斷標(biāo)識寄存器。1、傳輸線控制寄存器LCR：可讀寫八位寄存器初始化第二個參數(shù)是LCR，其格式如圖所示。傳輸線控制寄存器LCR確定在串行傳輸中要用的字符長度、停止位個數(shù)和奇偶校驗類型。例如：串行口1LCR地址3FBH數(shù)據(jù)長七位，2位停止位，奇校驗。

MOV DX，3FBH MOV AL，00001110BOUTDX,AL2、分頻次數(shù)鎖存器DLL和DLH：8250內(nèi)部具有可編程波特率發(fā)生電路。產(chǎn)生發(fā)送時鐘。外部XTAL1時鐘信號作為基準(zhǔn)時鐘。如：fsc=1.8432MHz，可進(jìn)行1~65535分頻后，在內(nèi)部產(chǎn)生發(fā)送時鐘等于波特率，并可在BAUDOUT輸出一個f=16·波特率的時鐘信號。在8250初始化時，根據(jù)要求波特率計算分頻次數(shù)，并寫入分頻次數(shù)鎖存器內(nèi)

DLL——低八位，地址3F8H分頻次數(shù)鎖存器（十六位）

DLH——高八位，地址3F9H分頻次數(shù)=1843200/（波特率·16）；波特率=1843200/（分頻次數(shù)·16）。依據(jù)波特率可計算分頻次數(shù)。例如： 4800 BAUD分頻次數(shù)=1843200/（4800·16）=24=18H，然后送入DLL和DLH初始化： MOV DX，03FBH MOV AL，80H OUT DX，AL；D7=1選分頻次數(shù)鎖存器

MOV DX，3F8H；DLL低八位

MOV AL，18H OUT DX，AL

MOV DX，3F9H；DLH高八位

MOV AL，00H OUTDX，AL3、調(diào)制解調(diào)器控制寄存器MCR初始化的第三個參數(shù)是調(diào)制解調(diào)器控制寄存器，其格式如圖所示。

MODEM控制寄存器MCR控制字的格式利用MCR相應(yīng)位置1，置0控制，連接8250的控制MODEM的信號線等。（四）8250初始化編程基本步驟如下：1、確認(rèn)串行口地址： COM1 2F8~2FFHCOM2 3F8~3FFH2、設(shè)置分頻次數(shù)（波特率）依據(jù)波特率，計算和查表得出分頻次數(shù)十六位，分別放入DLL和DLH中。為了訪問DLL和DLH寄存器，先將LCR其D7=1（DLAB），然后再寫入。3、設(shè)置通訊數(shù)據(jù)格式：依據(jù)要求字符代碼位數(shù)、停止位、奇/偶校驗位等，初始化LCR。 例：字符格式為七位，1位停止位，偶校驗

LCR控制字 ０００１１０１０Ｂ

MOVDX，3FBH MOVAL，1AH；

OUTDX，AL 4、設(shè)置MODEM控制寄存器MCR如采用簡單連接方式，近程通信，空MODEM，則不需要設(shè)置MODEM控制字。若外接MODEM或需要聯(lián)絡(luò)信號時，必須設(shè)置MODEM控制字。一般情況MCR控制字設(shè)置為03H。使RTS=0，使DSR=0。在正常情況下，MCRD4=0（不使用回送），說明8250處于正常工作狀態(tài)。5、設(shè)置中斷允許寄存器IER；（3F9H）若不采用中斷方式，IER控制字設(shè)置為0，禁止中斷使LCRD7=0，執(zhí)行

MOVAL，00H MOVDX，3F9H OUTDX，AL例1：初始化編程舉例雙機(jī)COM1通訊，波特率2400波特。七位數(shù)據(jù)位，1位停止位，偶校驗，不用中斷，初始化編程。解：分頻次數(shù)＝1843200／2400x16＝48＝0030H1． 初始化編程始下：

MOVDX，3FBH ；LCR地址傳輸控制寄存器

MOVAL，80H OUTDX，AL ；DLAB=1 MOVDX，3F8H ；DLL設(shè)置分頻數(shù)

MOVAL，30H ；設(shè)置分頻次數(shù)

OUTDX，AL MOVDX，3F9H ；DLH高字節(jié)分頻器

MOVAL，00H ；分頻次數(shù)字節(jié)鎖存器

OUTDX，AL；數(shù)據(jù)格式

MOVDX，3FBH ；LCR地址

MOVAL，1AH ；０００１１０１０

OUTDX，AL ；字符長度七位，正常偶校驗，停止１位；不用中斷，使OUT2=1，RTS=0，DTR=0 MOVDX，3FCH ；MODEM控制寄存器MCR MOVAL，03H OUTDX，AL MOVDX，3F9H ；中斷允許寄存器

MOVAL，00H ；禁止中斷

OUTDX，AL以上適用于雙機(jī)通訊，不使用中斷。MODEM設(shè)為13H（寫入控制字），8250進(jìn)入回送自檢方式，自發(fā)自收。<通訊工作程序>：第一種方法查詢方式查詢方式發(fā)送的接收，禁止中斷發(fā)送字符在LC中，接收字符放在AL中。LOOP：MOVDX，3FDH ；LSR傳輸線狀態(tài)寄存器

INAL，DX ；輸入狀態(tài)

TESTAL，1EH ；０００１１１１０任何一個為１時出錯

JNZERROR ；若有錯轉(zhuǎn)出錯處理

TESTAL，01H ；檢查接收到字符完畢沒有？

JNZRCV ；是，轉(zhuǎn)接收

TESTAL，20H ；檢查可否發(fā)送字節(jié)

JZLOOP ；重新檢查

MOVDX，3F8H ；發(fā)送緩沖器地址

MOVAL，CL ；待發(fā)送字符放在CL中

OUTDX，AL ；發(fā)送到發(fā)送緩沖器

JMPLOOPRCV：MOVDX，3F8H ；接收字符

INAL，DX MOV[BX]，AL ；存入

INCDX JMPLOOP 發(fā)送字符時，利用程序查詢LSR中的D5位

D5=1發(fā)送緩沖器空

D5=0發(fā)送緩沖器未空 接收字符時，利用程序查詢LSR中的D0位

D0=1接收就緒，執(zhí)行INAL，DX指令

D0=0未就緒 并檢查接收有無錯誤。第二種方法，中斷法。初始化編程，開放中斷發(fā)送時——開放發(fā)送緩沖器空中斷，使IER中D1=1初始化后，發(fā)送第一個字符，寫入發(fā)送緩沖寄存器,發(fā)送完畢引起中斷，在中斷服務(wù)程序?qū)懭胂乱粋€字符。接收時——開放接收數(shù)據(jù)出錯中斷，令I(lǐng)ER中D2=1開放數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒中斷，令I(lǐng)ER中D0=1接收時，有錯引起中斷，轉(zhuǎn)出錯處理接收就緒中斷，在中斷服務(wù)程序中讀取一個字節(jié)。五）8250應(yīng)用舉例 [例題]已知在一臺IBM-PC機(jī)的0號擴(kuò)展槽內(nèi)，插了一塊以INS8250為核心異步串行通信適配卡。試編寫一程序，利用8250的循環(huán)回送特性，將IBM-PC作為發(fā)送的接收機(jī)，從鍵盤輸入內(nèi)容，經(jīng)接收后再在CRT上顯示出來。設(shè)：數(shù)據(jù)傳輸速率為1200波特； 通信格式為7位/字符、1個停止位； 奇校驗； 數(shù)據(jù)發(fā)送和接收均采用查詢方式； 程序為循環(huán)結(jié)構(gòu)，只要按下鍵，就顯示。符合題目要求的流程如下圖。程序：

STACK SEGMENTPARASTACK‘STACK’ DB 256DUP（0）

STACK ENDS CODE SEGMENTPARARUBLIC‘CODE’ ASSUMECS：CODE,SS:STACK；……………… STARTPROCFAR MOVAX,STACK ；

MOVSS,AX；………………；初始化8250：7位數(shù)據(jù)位，1位停止位，奇校驗，波特率1200并；設(shè)定為內(nèi)部連接方式

MOV DX，3F8H MOV AL，80H OUT DX，AL ；設(shè)傳輸線控制寄存器位7為1；………………

MOV DX，3F8H；設(shè)波特率為1200 MOV AL，60H OUT DX，AL MOV DX，3F9H MOV AL，0 OUT DX，AL；……………… MOV DX，3FBH；設(shè)奇校驗，1位停止位，7位數(shù)據(jù)位