常用接口芯片及应用（3）.pptx

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1、8253的引线功能及内部结构D7D0计数器0控制字寄存器计数器1计数器2内部数据总线数据总线缓冲器读写控制逻辑RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2与处理器接口与处理器接口计数器计数器5.4 5.4 可编程串行接口可编程串行接口82508250教学重点 异步通信协议异步通信协议和和RS232C接口接口 8250的内部结构和的内部结构和编程编程 一.概述n串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一位顺序传送的方式一位一位顺序传送的方式n串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远串行通信

2、的优势：用于通信的线路少，因而在远距离通信时可以极大地降低成本。串行通信适合距离通信时可以极大地降低成本。串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送距离数据传送n串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送根信号线传送n收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程），收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程），才能解决传送速率、信息格式、位同步、字符同才能解决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等问题步、数据校验等问题n串行通信基本通信方式：串行通信基本通信方式：同步通信

3、、异步通信同步通信、异步通信1. 同步通信n发送端和接收端频率严格一致发送端和接收端频率严格一致(同步同步)n以一个以一个数据块数据块（帧）为传输单位，每个数据块附（帧）为传输单位，每个数据块附加加1个或个或2个同步字符，最后以校验字符结束个同步字符，最后以校验字符结束n同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较复杂件电路比较复杂n串行同步通信主要应用在网络当中串行同步通信主要应用在网络当中n最常使用高级数据链路控制协议最常使用高级数据链路控制协议HDLC同步字符同步字符数据数据数据数据数据数据校验字符校验字符2. 异步通信nPC系列机上有两

4、个串行异步通信接口、键系列机上有两个串行异步通信接口、键盘、鼠标器与主机间采用串行数据传送盘、鼠标器与主机间采用串行数据传送n串行异步通信以串行异步通信以字符字符为单位进行传输，其为单位进行传输，其通信协议是通信协议是起止式异步通信协议起止式异步通信协议n8250实现起止式异步通信协议实现起止式异步通信协议起止式异步通信协议起始位起始位每个字符开始传送的标志，每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑起始位采用逻辑0电平电平起始位起始位校验位校验位停止位停止位空闲位空闲位数据位数据位低位低位高位高位字符字符0/10/1 0/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 1数据位数据位

5、数据位紧跟着起始位传送。数据位紧跟着起始位传送。由由58个二进制位组成，低位先传送个二进制位组成，低位先传送校验位校验位用于校验是否传送正确；可用于校验是否传送正确；可选择奇检验、偶校验或不传送校验位选择奇检验、偶校验或不传送校验位停止位停止位表示该字符传送结束。停止表示该字符传送结束。停止位采用逻辑位采用逻辑1电平，可选择电平，可选择1、1.5或或2位位空闲位空闲位传送字符之间的逻辑传送字符之间的逻辑1电平，电平，表示没有进行传送表示没有进行传送数据传输速率n数据传输速率也称比特率（数据传输速率也称比特率（Bit Rate）n每秒传输的二进制位数每秒传输的二进制位数bpsn字符中每个二进制位

6、持续的时间长度都一样，为数据字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传输速率的倒数传输速率的倒数n过去，串行异步通信的数据传输速率限制在过去，串行异步通信的数据传输速率限制在50 bps到到9600 bps之间。现在，可以达到之间。现在，可以达到115200 bps或更高或更高3. 传输制式全双工全双工站站A站站B站站A站站B站站A站站B半双工半双工单工单工4. 调制解调器n调制（调制（Modulating）n把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号n解调（解调（Demodulating）n将电话线路的模拟信号转换为数字信号将电话线路的模拟信号转换为数

7、字信号n调制解调器调制解调器MODEMn具有调制和解调功能的器件合制在一个装置具有调制和解调功能的器件合制在一个装置二. 串行通信总线(串行接口标准)RS-232Cn美国电子工业协会美国电子工业协会EIA制定的制定的通用标准串行接口通用标准串行接口n1962年公布，年公布，1969年修订年修订n1987年年1月正式改名为月正式改名为EIA-232n设计目的是用于连接调制解调器设计目的是用于连接调制解调器n现已成为数据终端设备现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数例如计算机）与数据通信设备据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口例如调制解调器）的标准接口n可实现远距离通信，也可近距离连

8、接两台微机可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机n属于网络层次结构中的最低层：物理层属于网络层次结构中的最低层：物理层1. RS-232C的引脚定义n232C接口标准使用一个接口标准使用一个25针连接器针连接器n绝大多数设备只使用其中绝大多数设备只使用其中9个信号，所以个信号，所以就有了就有了9针连接器针连接器RS-232C的引脚（1）nTxD：发送数据发送数据n串行数据的发送端串行数据的发送端nRxD：接收数据接收数据n串行数据的接收端串行数据的接收端nTxC：发送器时钟：发送器时钟n控制数据终端发送串行数据的时钟信号控制数据终端发送串行数据的时钟信号nRxC：接收器时钟：接收器时钟n控制

9、数据终端接收串行数据的时钟信号控制数据终端接收串行数据的时钟信号nGND：信号地信号地n为所有的信号提供一个公共的参考电平为所有的信号提供一个公共的参考电平需掌握RS-232C的引脚（2）一般了解nRTS：请求发送请求发送n当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的RTS信号，用于通知数据通信信号，用于通知数据通信设备准备接收数据设备准备接收数据nCTS：清除发送（允许发送）清除发送（允许发送）n当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数据时，发出当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数据时，发出CTS有效信号来有效信号来响应响应RTS信

10、号信号 RTS和和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据发送的联络信号是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据发送的联络信号nDTR：数据终端准备好数据终端准备好n通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数据终端设备准备就绪通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数据终端设备准备就绪nDSR：数据装置准备好数据装置准备好n通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源连到通信线路上，并处在数通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源连到通信线路上，并处在数据传输方式据传输方式 DTR和和DSR也可用做数据终端设备与数据通信设备间的联络信号，例如应答数据接收也可用做数据终端设

11、备与数据通信设备间的联络信号，例如应答数据接收n保护地保护地（机壳地）（机壳地）n起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，连接到设备的外壳或起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，连接到设备的外壳或大地大地nCD：载波检测（载波检测（DCD）n当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，该引脚向数据终端设备提供当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，该引脚向数据终端设备提供有效信号有效信号nRI：振铃指示振铃指示n当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信号作为电话铃响的指示、当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效保持有效2.

12、RS-232C的连接n方法方法1：微机利用：微机利用232C接口接口连接调制解调连接调制解调器器，用于实现通过电话线路的远距离通信，用于实现通过电话线路的远距离通信n方法方法2：微机利用：微机利用232C接口接口直接连接直接连接进行进行短距离通信。不使用调制解调器。短距离通信。不使用调制解调器。连接调制解调器电话线电话线MODEM微机微机2345678202223456782022MODEM23456782022数据装置准备好数据装置准备好DSRDSR数据终端准备好数据终端准备好DTRDTR发送数据发送数据TxDTxD接收数据接收数据RxDRxD请求发送请求发送RTSRTS允许发送允许发送CT

13、SCTS信号地信号地GNDGND载波检测载波检测CDCD振铃指示振铃指示RIRI微机微机23456782022直接连接微机微机TxDRxDGND微机微机 为了交换信息，为了交换信息，TxD和和RxD应当应当交叉连接。程序中不必使交叉连接。程序中不必使RTS和和DTR有效，也不应检测有效，也不应检测CTS和和DSR是否有是否有效效 不使用联络信号的不使用联络信号的3 3线相连方式线相连方式使用联络信号的多线相连方式使用联络信号的多线相连方式微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微机微机通信比较可靠通信比较可靠所用连线较多，不如前者经济所用连线较多，不如前者经济3. RS-232C的电

14、气特性n232C接口采用接口采用EIA电平电平n高电平为高电平为3V15Vn低电平为低电平为3V15Vn实际常用实际常用12V或或15Vn标准标准TTL电平电平n高电平：高电平：2.4V5Vn低电平：低电平：0V0.4V相互转换相互转换三. 可编程串行接口INS 8250n实现串行异步通信实现串行异步通信n串行传输，需要并行到串行和串行到并行串行传输，需要并行到串行和串行到并行的转换，并按照传输协议发送和接收每个的转换，并按照传输协议发送和接收每个字符（或数据块）字符（或数据块）nIBM PC/XT机的串行口机的串行口INS 8250n后来使用后来使用NS165501. 8250的内部结构n8

15、250实现了实现了起止式串行异步通信协议起止式串行异步通信协议，支，支持全双工通信持全双工通信n通信字符可选择数据位通信字符可选择数据位为为58位位n停止位停止位1、1.5或或2位位n可进行奇偶校验可进行奇偶校验n具有奇偶、帧和溢出错误检测电路具有奇偶、帧和溢出错误检测电路可编程串行通信接口82502. 8250的引脚n分成连接分成连接CPU的部分的部分和连接外设的部分和连接外设的部分n注 意 ：注 意 ： 8 2 5 0 不 是不 是I n t e l 公 司 的 产 品公 司 的 产 品(Intel 8251)，所以所以该芯片引脚名称与前该芯片引脚名称与前面 学 习 的面 学 习 的 8

16、2 5 3 、8255等等Intel产品有产品有所不同，但是引脚功所不同，但是引脚功能却是类似的能却是类似的与处理器接口串行接口(RS-232)123 1045 967 158121314 1128 3227 8250 3626 3325 3722 3821 3919 3418 3123 302435 4016 2017D0D1D2D3D4D5D6D7CS0CS1CS2A0A1 A2ADSDISTRDISTRDOSTRDOSTRDDISCSOUTMRXTAL1XTAL2SINRCLKBAUDOUTSOUTRTSCTSDTRDSRRLSDRIOUT1OUT2INTR+5VGND(1) 处理器接口

17、引脚（1）n数据线数据线D0D7：在：在CPU与与8250之间交换信息之间交换信息n地址线地址线A0A2：寻址寻址8250内部寄存器内部寄存器n片选线：片选线：8250设计了设计了3个片选输入信号个片选输入信号CS0、CS1、CS2*和一个片选输出信号和一个片选输出信号CSOUT。3个片个片选输入都有效时，才选中选输入都有效时，才选中8250芯片，同时芯片，同时CSOUT输出高电平有效。输出高电平有效。n地址选通信号地址选通信号ADS*：当该信号低有效时，锁存当该信号低有效时，锁存上述地址线和片选线的输入状态，保证读写期间上述地址线和片选线的输入状态，保证读写期间的地址稳定的地址稳定处理器接口

18、引脚（2）n读控制线读控制线n数据输入选通数据输入选通DISTR（高有效）和高有效）和DISTR*（低有效）低有效）有一个信号有效，有一个信号有效，CPU从从8250内部寄存器读出数据内部寄存器读出数据n相当于相当于I/O读信号读信号n写控制线写控制线n数据输出选通数据输出选通DOSTR（高有效）和高有效）和DOSTR*（低有低有效）有一个有效，效）有一个有效，CPU就将数据写入就将数据写入8250内部寄存器内部寄存器n相当于相当于I/O写信号写信号n8250读写控制信号有两对，每对信号作用完全相读写控制信号有两对，每对信号作用完全相同，只不过有效电平不同而己同，只不过有效电平不同而己处理器接

19、口引脚（3）n驱动器禁止信号驱动器禁止信号DDIS：CPU从从8250读取数读取数据时，据时，DDIS引脚输出低电平，用来禁止外引脚输出低电平，用来禁止外部收发器对系统总线的驱动；其他时间，部收发器对系统总线的驱动；其他时间，DDIS为高电平为高电平n主复位线主复位线MR：硬件复位信号硬件复位信号RESETn中断请求线中断请求线INTR：8250有有4级共级共10个中断个中断源，当任一个未被屏蔽的中断源有请求时，源，当任一个未被屏蔽的中断源有请求时，INTRPT输出高电平向输出高电平向CPU请求中断请求中断(2) 时钟信号n时钟输入引脚时钟输入引脚XTAL1：8250的基准工作时钟的基准工作时

20、钟n时钟输出引脚时钟输出引脚XTAL2：基准时钟信号的输出端基准时钟信号的输出端n波特率输出引脚波特率输出引脚BAUDOUT*：基准时钟经基准时钟经8250内部波特率发生器分频后产生发送时钟内部波特率发生器分频后产生发送时钟n接收时钟引脚接收时钟引脚RCLK：接收外部提供的接收时钟接收外部提供的接收时钟信号；若采用发送时钟作为接收时钟，则只要将信号；若采用发送时钟作为接收时钟，则只要将RCLK引脚和引脚和BAUDOUT*引脚直接相连引脚直接相连(3) 串行异步接口引脚8250数据装置准备好数据装置准备好DSR*数据终端准备好数据终端准备好DTR*发送数据发送数据SOUT (TXD)接收数据接收

21、数据SIN (RXD)请求发送请求发送RTS*允许发送允许发送CTS*信号地信号地GND载波检测载波检测RLSD* (CD)振铃指示振铃指示RI*对应对应RS-232TXDRXDRTSCTSDSRDTRGNGCDRI(4) 输出线nOUT1*和和OUT2*：n两个一般用途的输出信号两个一般用途的输出信号n由调制解调器控制寄存器的由调制解调器控制寄存器的D2和和D3使其输出使其输出低电平有效信号低电平有效信号n复位使其恢复为高复位使其恢复为高3. 内部寄存器n8250内部有内部有9种可访问的寄存器，除数寄存器是种可访问的寄存器，除数寄存器是16位的，位的，占用两个连续的占用两个连续的8位端口位端

22、口n内部寄存器用引脚内部寄存器用引脚A0A2来寻址；同时还要利用通信线来寻址；同时还要利用通信线路控制寄存器的最高位，即除数寄存器访问位路控制寄存器的最高位，即除数寄存器访问位DLAB，来区别共用两个端口地址的不同寄存器来区别共用两个端口地址的不同寄存器 图. 8250的连接分频次数锁存器DLH和DLL（除数锁存器）分频系数基准时钟频率分频系数基准时钟频率（16比特率）比特率）传输线控制寄存器LCR（通信控制寄存器）指定串行异步通信的指定串行异步通信的字符格式字符格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字符长 00=5 位 01=6 位 10=7 位 11=8 位 停止位的位数

23、0=1 位停止位 1=当字符长为5位时， 1.5位停止位；当字符长为68 位时，2 位停止位。 有无奇偶校验 0=无奇偶校验 1=有奇偶校验 附加奇偶标志位 0=不附加 1=附加 1 位 (D4=1,D3=1,偶校验 , 奇 偶 校 验 位 为0 ；D4=0,D3=1,奇校验,奇偶校验位为 1)。 除数选择位（DLAB） 0=寻址 RBR，TBR，IER 1=选除数锁存器 设置间断 0=禁止间断 1=强迫 SOUT 引脚连续输出空白状态 0 奇偶校验的类型 0=奇校验 1=偶校验 DR=1 接收数据准备好 BI=1，检测到间断 OE=1，重叠错 TBRE=1，发送缓冲器空 PE=1，奇偶错 F

24、E=1，帧错TSRE=1，发送移位寄存器空 恒为 0D7D6D5D4D3D2D1D0传输线状态寄存器LSR（通信状态寄存器）提供串行异步通信的当前状态提供串行异步通信的当前状态供供CPU读取和处理读取和处理为为1使使DTR*引脚为低引脚为低否则为高否则为高 MODEM控制寄存器MCR设置设置8250与数据通信设备之间与数据通信设备之间联络应答的输出信号联络应答的输出信号0 0 0LOOP OUT2OUT1RTS DTR为为1使使RTS*引脚为低引脚为低否则为高否则为高 为为1使使OUT1*引脚为低引脚为低否则为高否则为高 为为1使使OUT2*引脚为低引脚为低否则为高否则为高 为为1使使8250

25、为为循环工作方式循环工作方式否则为正常工作方式否则为正常工作方式CTS 位1=CTS 引脚电平发生变化DSR 位1=DSR 引脚电平发生变化 RI位1=RI 引脚电平发生变化RLSD 位1=RLSD引脚电平发生变化0=CTS 引脚为高电平1=CTS 引脚为低电平0=DSR 引脚为高电平1=DSR 引脚为低电平0=RI 引脚为高电平1=RI 引脚为低电平0=RLSD 引脚为高电平1=RLSD 引脚为低电平D7D6D5D4D3D2D1D0MODEM状态寄存器MSRn反映反映4个控制输入信号的当前状态及其变化个控制输入信号的当前状态及其变化nMSR高高4位中某位为位中某位为1，说明相应输入信号当前为

26、低有效，否则为高电平，说明相应输入信号当前为低有效，否则为高电平nMSR低低4位中某位为位中某位为1，则说明从上次，则说明从上次CPU读取该状态字后，相应输入信号读取该状态字后，相应输入信号已发生改变，从高变低或反之已发生改变，从高变低或反之中断允许寄存器IERn8250设计有设计有2个中断寄存器个中断寄存器(IER、IIR)和和4级中断级中断n4级中断的优先权，是按照串行通信过程中事件的紧迫程级中断的优先权，是按照串行通信过程中事件的紧迫程度安排的、是固定不变的度安排的、是固定不变的n用户可利用用户可利用IER中断允许或禁止进行控制中断允许或禁止进行控制n中断允许寄存器中断允许寄存器的低的低

27、4位控制位控制8250这这4级中断是否被允许级中断是否被允许n某位为某位为1，则对应的中断被允许，则对应的中断被允许n否则，被禁止否则，被禁止n接收数据错误中断接收数据错误中断D2n接收数据寄存器满接收数据寄存器满(准备好准备好)中断中断D0n发送数据寄存器空中断发送数据寄存器空中断D1n调制解调器状态发生变化中断调制解调器状态发生变化中断D3优先权高优先权高优先权高优先权高优先权低优先权低中断识别寄存器IIR（中断标志寄存器）保存正在请求中断的优先权最高保存正在请求中断的优先权最高的中断级别编码的中断级别编码0 0 0 0 0ID1 ID0IP0 有中断有中断1 无中断无中断ID1ID0优先

28、权优先权中断类型中断类型1 11 00 10 01234 接收错误接收错误 接收数据准备好接收数据准备好 发送数据寄存器空发送数据寄存器空 调制解调器状态变化调制解调器状态变化作业n预习预习8255与小键盘接口实验与小键盘接口实验 8255 端口地址为端口地址为318H31BH,请编程实现通过请编程实现通过A口读取键口读取键盘各值并在盘各值并在PC上显示上显示n要求要求n在分析参考程序基础上编出程序在分析参考程序基础上编出程序n复习汇编语言程序的调试复习汇编语言程序的调试PA0PA7PB0PB18255键盘4.8250编程举例例：设数据传输速率例：设数据传输速率1200波特，波特，通信格式通信

29、格式为为7位位/字符，字符，2 位停止位，奇校验，数据传位停止位，奇校验，数据传输不采用中断方式，则其初始化程序段为：输不采用中断方式，则其初始化程序段为：MOVDX，2FBH ；LCR的的口地址口地址MOV AL，80H ；将；将DLAB位置位置1OUT DX，AL MOV DX，2FBH ；DLL的口地址的口地址MOV AL，60H ；写入写入1200波特的波特的 DLL值，通过值，通过查表查表可知可知1200对应的对应的 DLH DLL值分别为值分别为0060HOUT DX，AL MOV DX，2F9H ；DLH口地址口地址MOVAX，0 OUT DX，AX ；写入写入12000波特的波

30、特的 DLH值值MOV DX，2FBH ；设定设定 LCR的口地址的口地址MOV AL，0EH ；7位字符，位字符，2位停止位，奇校验位停止位，奇校验OUT DX，AL ；写入写入 LCR控制字控制字MOV DX，2FCH ；设定设定 MCR口地址口地址MOV AL，03H ；置置 MCR控制字控制字OUT DX，ALMOV DX，2F9H ；设定设定 IER口地址口地址MOV AL，0 ；禁止一切中断禁止一切中断OUT DX，AL ；置置 IER控制字控制字8.4 异步通信适配器nIBM PC/XT机的串行异步通信适配器机的串行异步通信适配器n以以8250为核心为核心n完成发送时的并转串和接

31、收时的串转并以及完成发送时的并转串和接收时的串转并以及相应的控制工作相应的控制工作n配置了配置了TTL电平与电平与EIA电平转换电路等电平转换电路等RCLKRCLKBAUDOUTBAUDOUTIRQIRQ4 4IRQIRQ3 3RESETRESET+5V+5VA A8 8AENAENA A3 3A A7 7A A9 9IOR IOR IOWIOWA A0 0A A2 2MRMRXTAL1XTAL1OUTOUT1 1OUTOUT2 2INTRPTINTRPTDISTRDISTRDOSTRDOSTRA A0 0A A2 2CS2CS282508250LS245LS245D D0 0D D7 7D

32、D0 0D D7 7J9J9J10J10J11J11J12J12DIRDIR1.8432MHz1.8432MHzCS0CS0CS1CS1ADSADSDISTRDISTRDOSTRDOSTR5V5V 异步通信适配器的接口电路第第8 8章教学要求章教学要求1. 掌握起止式通信协议、掌握起止式通信协议、RS-232C引引脚定义和连接脚定义和连接2. 了解了解8250的引脚和内部寄存器功能的引脚和内部寄存器功能3. 了解了解8250在在IBM PC系列机上的应系列机上的应用情况用情况自测试循环工作方式 8250数据终端准备好数据终端准备好DTR*数据装置准备好数据装置准备好DSR*发送数据发送数据SOUT接收数据接收数据SIN请求发送请求发送RTS*允许发送允许发送CTS*输出输出OUT2载波检测载波检测RLSD*振铃指示振铃指示RI*输出输出OUT1n4个控制输入信个控制输入信号和系统分离，号和系统分离，并在芯片内部并在芯片内部与与4个控制输出个控制输出信号相连信号相连n发送的串行数发送的串行数据立即在内部据立即在内部被接收被接收n可 用 来 检 测可 用 来 检 测8250发送和接发送和接收功能正确与收功能正确与否，而不必外否，而不必外连线连线