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1、第第6 6章章 串行接口技术串行接口技术串串行行通通信信：使使数数据据一一位位一一位位地地依依次次进进行行传传输输而而实实现现通通信信。在在传传输输中中每每一一位位数数据据都都占占据据一一个个固定的时间长度。固定的时间长度。优点：传输线少、成本低，特别适合于远距离传送。优点：传输线少、成本低，特别适合于远距离传送。缺缺点点：速速度度慢慢。若若并并行行传传送送n位位数数据据需需时时间间T，则则串串 行传送的时间至少为行传送的时间至少为nT。1典型内部结构典型内部结构数据总线数据总线驱动器和驱动器和接收器接收器信号交换信号交换联络逻辑联络逻辑地址译地址译码器码器中断请求中断请求 读读 写写串行输入
2、串行输入串行输出串行输出调制解调器控制调制解调器控制接收器时钟接收器时钟发送器时钟发送器时钟数据输出缓冲寄存器数据输出缓冲寄存器数据输入缓冲寄存器数据输入缓冲寄存器数据输出移位寄存器数据输出移位寄存器数据输入移位寄存器数据输入移位寄存器 控制寄存器控制寄存器 状态寄存器状态寄存器串行通信接口串行通信接口来自地址总线来自地址总线2串行通信按通信约定的格式分为两种：串行通信按通信约定的格式分为两种：异步通信方式和同步通信方式异步通信方式和同步通信方式6.1.1 串行通信方式串行通信方式1 异步通信方式异步通信方式 通信中两个字符的时间间隔是不固定的，而通信中两个字符的时间间隔是不固定的，而在同一字
3、符中的两个相邻代码间的时间间隔是固在同一字符中的两个相邻代码间的时间间隔是固定的通信方式。定的通信方式。3 （1）字符格式）字符格式 以起始位（低电平）开头，停止位（高电平）结束。以起始位（低电平）开头，停止位（高电平）结束。一个字符正式发送之前，先发送一个起始位，一个字符正式发送之前，先发送一个起始位，低低电平，宽度为电平，宽度为1位；结束时发一个停止位，高电平，宽位；结束时发一个停止位，高电平，宽度是度是1位、位、1.5位或位或2位；数据位占位；数据位占58位，可设位，可设1位奇偶位奇偶校验位。字符之间可有空闲位，它们都是高电平。数校验位。字符之间可有空闲位，它们都是高电平。数据采用的编码
4、有据采用的编码有ASCII码和扩展码和扩展BCD码。码。由此构成的一串数据叫做帧。由此构成的一串数据叫做帧。6.1.1 串行通信方式串行通信方式4特点特点：1.一帧数据中位与位之间的时间间隔是固定的一帧数据中位与位之间的时间间隔是固定的 2.相邻两帧的数据之间的时间间隔是不固定的相邻两帧的数据之间的时间间隔是不固定的5例如：设异步通信数据格式为例如：设异步通信数据格式为7位数据、位数据、1位奇校验位奇校验和和1位停止位，则字符位停止位，则字符A的数据格式为：的数据格式为：字符字符C的数据格式为：的数据格式为：6.1.1 串行通信方式串行通信方式6练习：设异步通信数据格式为练习：设异步通信数据格
5、式为7位数据、位数据、1位奇校验位奇校验和和1位停止位，则字符位停止位，则字符9的数据格式为：的数据格式为：9：39H=0111001B 1 0 0 1 1 1 0 1 1 6.1.1 串行通信方式串行通信方式76.1.1 串行通信方式串行通信方式（2）波特率（波特率（Baud Rate）波波特特率率传传送送数数据据位位的的速速率率，用用位位/秒秒(bit/s或或bps)表示。也是衡量传输通道频宽的指标。表示。也是衡量传输通道频宽的指标。例：数据传送的速率为例：数据传送的速率为120字符字符/秒，每帧包括秒，每帧包括10 个个数据位，则传送波特率为：数据位，则传送波特率为：10120=1200
6、 bit/s=1200(波特波特)每一位的传送时间是其倒数：每一位的传送时间是其倒数：Td=1/1200=0.833ms86.1.1 串行通信方式串行通信方式注意：注意：异步通信中，每一个字符要用起始位和停止位作异步通信中，每一个字符要用起始位和停止位作标志，所以标志，所以异步发送的发送器和接收器不必用同异步发送的发送器和接收器不必用同一个时钟一个时钟，各有各的局部时钟，只要同一标称频，各有各的局部时钟，只要同一标称频率即可。率即可。92 同步通信方式同步通信方式 同同步步通通信信时时，一一般般将将若若干干字字符符组组成成一一个个信信息息组组，字字符符一一个个接接着着一一个个传传输输。在在每每
7、组组信信息息（通通常常称称之之为为信信息息帧帧）开开始始要要加加上上1至至2个个同同步步字字符符，在在传传输输线线上上没没有有字字符符传传输输时时，要要发发送送专专用用的的“空空闲闲”字字符符或或同同步步字字符符，其其原原因因是是同同步步传传输输字字符符必必须须连连续续传传输输，不不允许有间隙。允许有间隙。6.1.1 串行通信方式串行通信方式10数据通信控制规程：数据通信控制规程：通信双方间就如何交换信息所建立的一些规定和通信双方间就如何交换信息所建立的一些规定和过程称为数据通信控制规程。过程称为数据通信控制规程。在同步通信时所使用的数据格式根据数据控制规程在同步通信时所使用的数据格式根据数据
8、控制规程分为分为面向字符面向字符及及面向位（面向比特）面向位（面向比特）的两种。的两种。6.1.1 串行通信方式串行通信方式11（1）面向字符型的数据格式面向字符型的数据格式特点：规定一些字符作为传输控制专用，特点：规定一些字符作为传输控制专用，信息长度为信息长度为8的整数位，的整数位，传输速率为传输速率为200b/s 4800b/s。可采用可采用单同步、双同步及外同步单同步、双同步及外同步3种数据格式。种数据格式。6.1.1 串行通信方式串行通信方式12单同步单同步在传送数据之前先传送一个同步字符在传送数据之前先传送一个同步字符SYNC双同步双同步先传送两个同步字符先传送两个同步字符“SYN
9、C”。接收端检测到接收端检测到该同步字符后开始接收数据。该同步字符后开始接收数据。外同步外同步通信的数据格式中没有同步字符，用一条专用通信的数据格式中没有同步字符，用一条专用控制线来传送同步字符，对同步字符的检测在控制线来传送同步字符，对同步字符的检测在串行串行I/O接口电路芯片外部进行。当外部硬件电接口电路芯片外部进行。当外部硬件电路检测到同步字符后，往串行接口发送一个同路检测到同步字符后，往串行接口发送一个同步信号步信号SYNC。当当I/O接口接到同步信号后，开接口接到同步信号后，开始接收数据信息。始接收数据信息。注意：注意：每一帧信息结束时用两个字节的循环控制码每一帧信息结束时用两个字节
10、的循环控制码CRC。6.1.1 串行通信方式串行通信方式13在传送数据之前先传送一个同在传送数据之前先传送一个同步字符步字符“SYNC”。接收端检测接收端检测到该同步字符后开始接收数据。到该同步字符后开始接收数据。先传送两个同步字符先传送两个同步字符“SYNC”。接收端检测到该同步字符后开始接收端检测到该同步字符后开始接收数据。接收数据。通信的数据格式中没有同步字符，通信的数据格式中没有同步字符，而是用一条专用控制线来传送同步而是用一条专用控制线来传送同步字符，使接收方及发送端实现同步字符，使接收方及发送端实现同步每一帧信息结束时均用每一帧信息结束时均用两个字节的循环控制码两个字节的循环控制码
11、CRC为结束。为结束。6.1.1 串行通信方式串行通信方式14（2）面向位型的数据格式面向位型的数据格式 特点：没用传输控制字符，用某些位组合作为控特点：没用传输控制字符，用某些位组合作为控 制用，制用，信息长度可变，传输速率在信息长度可变，传输速率在2400b/s以上。以上。最具代表性的规程是同步数据链路控制规程最具代表性的规程是同步数据链路控制规程(SDLC)6.1.1 串行通信方式串行通信方式15 根据同步数据链路控制规程根据同步数据链路控制规程(SDLC)，面向比特型的面向比特型的数据数据以帧为单位以帧为单位传输，每帧由传输，每帧由6个部分组成。个部分组成。（1）开始标志）开始标志“7
12、EH”；（2）一个字节的地址场；）一个字节的地址场；（3）一个字节的控制场；）一个字节的控制场；（4）需要传送的数据，数据都是位）需要传送的数据，数据都是位(bit)的集合；的集合；（5）12个字节的帧校验码个字节的帧校验码CRC；（6）结束标志）结束标志“7EH”。01111110 A C I FC 01111110一一帧帧6.1.1 串行通信方式串行通信方式160比特插入/删除法176.1.1 串行通信方式串行通信方式注意：注意：同步通信的数据传输效率比异步通信高，但同步通信的数据传输效率比异步通信高，但接收接收器和发送器必须使用同一时钟器和发送器必须使用同一时钟。硬件电路较复杂。硬件电路
13、较复杂。186.1.2 串行通信中的数据传送方向串行通信中的数据传送方向 在在串串行行通通信信中中，按按照照在在同同一一时时刻刻数数据据流流的的方方向向可分为三种基本传送模式：可分为三种基本传送模式：单工传送、半双工传送和全双工传送。单工传送、半双工传送和全双工传送。19（1）单工通信）单工通信 只允许一个方向传输数据。只允许一个方向传输数据。A只作为数据发只作为数据发送器，送器，B只作为数据接收器，不能进行反方向只作为数据接收器，不能进行反方向传输。传输。发送器发送器接收器接收器6.1.2 串行通信中的数据传送方向串行通信中的数据传送方向20（2）半双工通信：半双工通信：允许两个方向传输数据
14、，但不能同时传输，允许两个方向传输数据，但不能同时传输，只能交替进行，只能交替进行，A发发B收或收或B发发A收。由于收。由于A、B之间仅一根数据传送线，它们都有独立的发送之间仅一根数据传送线，它们都有独立的发送器和接收器，所以在同一个时刻只能进行一个器和接收器，所以在同一个时刻只能进行一个方向的传送。方向的传送。发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器6.1.2 串行通信中的数据传送方向串行通信中的数据传送方向21（3）全双工通信：全双工通信：数据的发送和接收分别由两根不同的传输线传数据的发送和接收分别由两根不同的传输线传送，允许两个方向同时进行数据传输，送，允许两个方向同时进行数
15、据传输，A收收B发的发的同时可同时可A发发B收。收。两个传输方向的资源必须完全独立，两个传输方向的资源必须完全独立，A与与B都必都必须有独立的接收器和发送器，从须有独立的接收器和发送器，从A到到B和从和从B到到A的的数据通路也必须完全分开数据通路也必须完全分开(至少在逻辑上是分开的至少在逻辑上是分开的)。发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器6.1.2 串行通信中的数据传送方向串行通信中的数据传送方向226.1.3 串行输入串行输入/输出的实现输出的实现1 软件实现软件实现 CPU数据要传送到串口的电传打字机上，设每个要打数据要传送到串口的电传打字机上，设每个要打印的字符用印的字
16、符用7位位ASCII码，传送中加一位起始位，数码，传送中加一位起始位，数据加一位奇偶校验位，结束时加据加一位奇偶校验位，结束时加2位停止位，共位停止位，共11位；位；打字机的速度为打字机的速度为110b/s，输出打印的字符在输出打印的字符在BL寄存器寄存器中中。TTY PROC FARTTYOUT:MOV CX,11 MOV AL,BL CLC ;CF=0 RCL AL,1 ;设置起始位设置起始位 MOV DX,PORTTY236.1.3 串行输入串行输入/输出的实现输出的实现AGAIN：OUT DX，AL CALL DELAY RCR AL,1 ；恢复原来字符恢复原来字符 STC ;CF=1
17、,设置停止位设置停止位 LOOP AGAIN RET TTY ENDP246.1.3 串行输入串行输入/输出的实现输出的实现2 硬件实现硬件实现硬件硬件UART，即异步接收即异步接收/发送器。发送器。UART的功能：的功能：（1）传输转换功能）传输转换功能（2）奇偶校验功能）奇偶校验功能（3）出错标识功能）出错标识功能 奇偶错误：接收时，奇偶错误：接收时，UART检查接收到的每一个字符的检查接收到的每一个字符的1的个数，若不符合要求置标志。的个数，若不符合要求置标志。溢出错误：下一个字符传送到接收数据寄存器时，溢出错误：下一个字符传送到接收数据寄存器时，CPU还还没有取走上一个数据，上一个数据
18、丢失，置溢没有取走上一个数据，上一个数据丢失，置溢出标志。出标志。帧错误：接收的字符不符合规定。帧错误：接收的字符不符合规定。25接收时，接收时，UART检查接收到检查接收到的每一个字符的的每一个字符的1的个数，的个数，若不符合要求置标志。若不符合要求置标志。下一个字符传送到接收数据下一个字符传送到接收数据寄存器时，寄存器时，CPU还没有取走还没有取走前上一个数据，上一个数据前上一个数据，上一个数据丢失，置溢出标志丢失，置溢出标志接收的字符不符合规定接收的字符不符合规定26 6.1.4 信号的调制与解调信号的调制与解调 计算机输入输出的串行信号是数字信号，它频带计算机输入输出的串行信号是数字信
19、号，它频带很宽，在传输时要求线路的频带也很宽，不然就会很宽，在传输时要求线路的频带也很宽，不然就会产生严重的信号失真。在进行远程通信时，往往是产生严重的信号失真。在进行远程通信时，往往是借用公用电话网，但电话线的频带没有那么宽。所借用公用电话网，但电话线的频带没有那么宽。所以，为了利用电话线传输数字信号，必须采取一些以，为了利用电话线传输数字信号，必须采取一些措施，把措施，把数字信号转换为适于传输的模拟信号，而数字信号转换为适于传输的模拟信号，而在接收端再将其转换成数字信号，前一种转换称为在接收端再将其转换成数字信号，前一种转换称为调制，后一种转换称为解调。调制，后一种转换称为解调。完成调制、
20、解调功能完成调制、解调功能的设备称为的设备称为调制解调器（调制解调器（Modem）。）。27 6.1.4 信号的调制与解调信号的调制与解调28 6.1.4 信号的调制与解调信号的调制与解调 在长距离串行通信中，通信的双方要用一在长距离串行通信中，通信的双方要用一对调制对调制/解调器来实现信号的转换。解调器来实现信号的转换。296.1.4 信号的调制与解调信号的调制与解调30调制解调器常用的方式：调制解调器常用的方式：频移键控频移键控FSK（Frequency Shift Keying）把数字信号的把数字信号的“1”和和“0”调制成不同的频率，调制成不同的频率，在接收端解调器根据不同的频率恢复原
21、来的数据信在接收端解调器根据不同的频率恢复原来的数据信号号“1”和和“0”。6.1.4 信号的调制与解调信号的调制与解调316.1.5 串行通信协议串行通信协议异步串行通信协议异步串行通信协议1.起始位：低电平起始位：低电平2.数据位数据位:58 位位3.奇偶校验位奇偶校验位4.停止位：停止位：1，1.5，2位的高电平位的高电平5.波特率设置波特率设置6.握手信号约定：通信双发在传输数据前发握手信号约定：通信双发在传输数据前发一组代一组代码（握手信号）码（握手信号），进一步相互确认。，进一步相互确认。32串行通信总线标准及接口串行通信总线标准及接口标准接口标准接口明确定义若干信号线，使接口电路
22、标准明确定义若干信号线，使接口电路标准化、通用化。借助串行接口标准，不同化、通用化。借助串行接口标准，不同通信设备之间可以很方便的实行通信。通信设备之间可以很方便的实行通信。异步串行接口标准有以下几种异步串行接口标准有以下几种RS-232-C、RS-499（RS-422、RS-423、RS-485）6.1.5 串行通信协议串行通信协议33 RS-232-C接口接口 美美国国电电子子工工业业协协会会EIA推推荐荐的的国国际际通通用用的的一一种种串串行通信接口标准。行通信接口标准。说明：说明：RS（Recommeded standard）代表推荐标准代表推荐标准 232是标识号是标识号 C代表代表
23、RS232的最新一次修改（的最新一次修改（1969）RS-232-C作作为为工工业业标标准准，保保证证了了不不同同厂厂家家产产品品之之间间的的兼兼容容。例例如如，目目前前在在IBM PC机机上上的的COM1、COM2接接口，就是口，就是RS-232-C接口。接口。6.1.5 串行通信协议串行通信协议34RS-232-C接口实际是一个接口实际是一个25芯或者芯或者9芯的芯的D型连接器型连接器6.1.5 串行通信协议串行通信协议356.1.5 串行通信协议串行通信协议36 RS-232-C常用信号的规定常用信号的规定:TxD既是计算机既是计算机/终端输终端输出，又是出，又是Modem的输入；的输入
24、；RxD正好相反。正好相反。当终端已做好发送的准备，就当终端已做好发送的准备，就向向Modem输出一个有效的输出一个有效的RTS信号，以等待对方的回答。信号，以等待对方的回答。当当Modem已做好了接收的准备，已做好了接收的准备，在接收到发送方送来的有效在接收到发送方送来的有效RTS信号后，就以有效的信号后，就以有效的CTS信号作为回答。信号作为回答。DSR=1表示表示DCE已接通电源，已接通电源，并且已连到通信线路上，而且并且已连到通信线路上，而且不是处于测试或断开状态。不是处于测试或断开状态。DTR=0表示数据终端表示数据终端/计计算机准备就绪算机准备就绪当远程当远程Modem接收到正确的
25、接收到正确的载波信号时，载波信号时，Modem向终端向终端/计算机发信号。终端计算机发信号。终端/计算计算机和机和Modem在传送数据之前在传送数据之前需要先收到该信号。需要先收到该信号。DCDDTEDCERI=1表示本地表示本地DCE正在接收对正在接收对方方DCE发来的振铃信号发来的振铃信号376.1.5 串行通信协议串行通信协议RS-232C电器特性：电器特性：在在TxD和和RxD上：上：逻辑逻辑1(MARK)=-3V-15V 逻辑逻辑0(SPACE)=+3V15V在在RTS、CTS、DSR、和和DCD等控制线上：等控制线上：信号有效（接通，信号有效（接通，ON状态，正电压）状态，正电压）
26、+3V+15V 信号无效（断开，信号无效（断开，OFF状态，负电压状态，负电压)=-3V-15V38 RS-232-C采采用用负负逻逻辑辑规规定定逻逻辑辑电电平平，将将-5-15V规规定定为为逻逻辑辑“1”，将将+5+15V规规定定为为逻逻辑辑“0”。该信号电平与常用的。该信号电平与常用的TTL电平是不兼容的。电平是不兼容的。为为了了能能够够同同计计算算机机接接口口或或终终端端的的TTL器器件件连连接接，必必须须在在EIA-RS-232C与与TTL电电路路之之间间进进行行电电平平和和逻逻辑辑关关系系的的变变换换。实实现现这这种种变变换换的的方方法法可可用用分分立立元元件件，也也可用集成电路芯片
27、。可用集成电路芯片。6.1.5 串行通信协议串行通信协议396.1.5 串行通信协议串行通信协议 目目前前较较为为广广泛泛地地使使用用集集成成电电路路转转换换器器件件，如如MC1488、SN75150芯芯片片可可完完成成TTL电电平平到到EIA电电平平的的转转换换，而而MC1489、SN75154可可实实现现EIA电电平平到到TTL电平的转换。电平的转换。406.3 可编程串行通信接口芯片可编程串行通信接口芯片8251A 8251A是是一一个个通通用用串串行行输输入入/输输出出接接口口，可可用用来来将将86系系列列CPU以以同同步步或或异异步步方方式式与与外外部部设设备备进进行行串串行行通通信
28、信。它它能能将将并并行行输输入入的的8位位数数据据变变换换成成逐逐位位输输出出的的串串行行信信号号；也也能能将将串串行行输输入入数数据据变变换换成成并并行行数数据据，一一次次传传送送给给处处理理机机。广广泛泛应应用用于于长距离通信系统及计算机网络。长距离通信系统及计算机网络。418251A的基本性能的基本性能（1）可可工工作作在在同同步步方方式式，也也可可工工作作在在异异步步方方式式。同同步步方方式式下下，波波特特率率为为064Kb/s；异异步步方方式式下下，波特率为波特率为019.2Kb/s（2）同同步步方方式式下下，每每个个字字符符可可为为58位位，可可内内同同步步或外同步，能自动插入同步
29、字符。或外同步，能自动插入同步字符。（3）异异步步方方式式下下，每每个个字字符符可可为为58位位，用用1位位作作为为奇奇偶偶校校验验。时时钟钟速速率率可可用用软软件件定定义义为为传传输输波波特特率的率的1、16或或64倍。倍。6.3 可编程串行通信接口芯片可编程串行通信接口芯片8251A42（4）自自动动产产生生终终止止字字符符，自自动动监监测测和和处处理理终终止止字字符符；可产生可产生1、1.5或或2个停止位；可检测假启动位。个停止位；可检测假启动位。（5）具具有有自自动动错错误误检检测测功功能能，可可检检测测奇奇偶偶错错、数数据据丢丢失失和和帧帧错错误误，用用户户可可通通过过输输入入状状态
30、态寄寄存存器器内内容容进行查询。进行查询。（6）全双工方式；双缓冲的发送器和接收器。）全双工方式；双缓冲的发送器和接收器。（7）全部输入）全部输入/输出与输出与TTL兼容。兼容。6.3 可编程串行通信接口芯片可编程串行通信接口芯片8251A436.3.1 8251A的逻辑结构的逻辑结构使用同一端口地址使用同一端口地址串入串入/并出并出 8位位 RXD端串行数据并行输出端串行数据并行输出到输入缓冲器到输入缓冲器并入并入/串出串出 8位位 决定决定8251A的工作的工作模式和字符格式模式和字符格式 可通过程序设置可通过程序设置 存放工作过程存放工作过程中的状态信息中的状态信息 446.3.2 82
31、51A的工作原理的工作原理1 内部结构内部结构控制控制/数据信号。高电平表示数据数据信号。高电平表示数据线上传送的是控制字或状态信息；线上传送的是控制字或状态信息；低电平表示数据线上传送的是数低电平表示数据线上传送的是数据。据。用来控制用来控制8251A和调制解调器和调制解调器的连接。的连接。8251A不支持全部的不支持全部的RS-232-C信号信号数据终端准备好数据终端准备好数据装置准备好数据装置准备好允许发送（清除允许发送（清除发送）信号发送）信号请求发送请求发送45 8251A由由接收缓冲器、接收控制电路、发送缓冲器、接收缓冲器、接收控制电路、发送缓冲器、发送控制电路、数据总线缓冲器、读
32、发送控制电路、数据总线缓冲器、读/写控制电写控制电路及调制路及调制/解调控制电路解调控制电路等等7部分组成。部分组成。1）接收缓冲器：从）接收缓冲器：从RxD引脚上接收串行数据，并引脚上接收串行数据，并按照相应的格式转换成并行数据。按照相应的格式转换成并行数据。462）接收控制电路：配合接收缓冲器工作，管理有接收控制电路：配合接收缓冲器工作，管理有关接收的所有功能：关接收的所有功能：在异步方式下，芯片复位后，先检测输入信号中在异步方式下，芯片复位后，先检测输入信号中的有的有 效效1，检测到后接着寻找启动位低电平。，检测到后接着寻找启动位低电平。消除假启动干扰；消除假启动干扰；进行奇偶校验；进行
33、奇偶校验；检测停止位。检测停止位。473）发送缓冲器：把来自）发送缓冲器：把来自CPU的并行数据加上相应的并行数据加上相应的控制信息，然后转成串行数据从的控制信息，然后转成串行数据从TxD引脚发出引脚发出去。去。4）发送控制电路：和发送缓冲器配合工作，管理）发送控制电路：和发送缓冲器配合工作，管理所有与串行发送有关的功能。所有与串行发送有关的功能。在异步方式下，为数据加上起始位、校验位和在异步方式下，为数据加上起始位、校验位和停止位。停止位。在同步方式下，插入同步字符，在数据中插入在同步方式下，插入同步字符，在数据中插入校验位。校验位。485）数据总线缓冲器数据总线缓冲器 是是CPU与与825
34、1A之间信息交换的通道。之间信息交换的通道。496）读读/写控制电路写控制电路用来接收一系列的控制信号，由它们可确定用来接收一系列的控制信号，由它们可确定8251A处于处于什么状态，并向什么状态，并向8251A内部各功能部件发出有关的控内部各功能部件发出有关的控制信号，因此它实际上是制信号，因此它实际上是8251A的内部控制器。的内部控制器。nC/D控制控制/数据信号。数据信号。C/D1，表示当前通过数表示当前通过数据总线传送的是控制字或状态信息；据总线传送的是控制字或状态信息；C/D0，表示表示当前通过数据总线传送的是数据；当前通过数据总线传送的是数据；n CLK主时钟。向主时钟。向8251
35、A输入。输入。CLK信号用来产信号用来产生生8251A内部的定时信号。对于同步方式，内部的定时信号。对于同步方式，CLK必须必须大于发送时钟大于发送时钟(TXC)和接收时钟和接收时钟(RXC)频率的频率的30倍。对倍。对于异步方式，于异步方式，CLK必须大于发送和接收时钟的必须大于发送和接收时钟的4.5倍。倍。8251A还规定还规定CLK频率要在频率要在0.743.1MHz范围内。范围内。507）调制调制/解调控制电路解调控制电路n当使用当使用8251A实现远距离串行通信时，实现远距离串行通信时，8251A的数的数据输出端要经过调制器将数字信号转换成模拟信据输出端要经过调制器将数字信号转换成模
36、拟信号，数据接收端收到的是经过解调器转换来的数号，数据接收端收到的是经过解调器转换来的数字信号，因此字信号，因此8251A与调制与调制/解调器直接相连。解调器直接相连。512 8251A的发送和接收的发送和接收1）异步接收方式）异步接收方式 当当准准备备好好接接收收数数据据时时，即即开开始始监监视视RXD。若若无无字字符符传传送送，RXD为为高高电电平平。当当RXD上上出出现现了了低低电电平平时时，认认为为它它是是一一帧帧信信息息的的起起始始位位，起起动动一一个个内内部部计计数数器器，计计数数脉脉冲冲是是接接收收器器时时钟钟脉脉冲冲。当当计计数数到到一一个个数数据据位位宽宽度度一一半半时时（若
37、若时时钟钟脉脉冲冲频频率率为为波波特特率率的的16倍倍，则则为为计计数数到到第第8个个脉脉冲冲），又又重重新新采采样样RXD线线，若若仍仍为为低低电电平平，则确认它就是起始位，而不是噪声信号。则确认它就是起始位，而不是噪声信号。6.3.2 8251A的工作原理的工作原理52一个数据位传送周期：一个数据位传送周期：Td K：波特率因子，是发送接收波特率因子，是发送接收1个数据位所需要的时钟脉个数据位所需要的时钟脉冲个数，其单位是个位。波特率因子（冲个数，其单位是个位。波特率因子（1，16，64）536.3.2 8251A的工作原理的工作原理 此此后后，每每隔隔16个个时时钟钟脉脉冲冲采采样样一一
38、次次RXD线线，将将采采样样结结果果送送到到移移位位寄寄存存器器。经经移移位位寄寄存存器器处处理理，再再经经过过奇奇偶偶校校验验并并去去掉掉停停止止位位后后，就就变变成成了了并并行行数数据据，送送数数据据输输入入缓缓冲冲器器，同同时时发发出出RXRDY（接接收收器器准准备备好）信号，通知好）信号，通知CPU已经接收到一个数据。已经接收到一个数据。546.3.2 8251A的工作原理的工作原理2）异步发送方式）异步发送方式 当当程程序序置置TxEN（允允许许发发送送信信号号）和和CTS（请请求求发发送送信信号号的的响响应应信信号号）为为有有效效后后，才才能能开开始始发发送送过过程程。发发送送器器
39、为为每每一一个个字字符符自自动动加加上上1个个起起始始位位，并并且且按按照照编编程程要要求求加加上上奇奇/偶偶校校验验位位以以及及1、1.5或或2个个停停止止位位。起起始始位位、数数据据位位、校校验验位位、停停止止位位总总是是在在发发送送时时钟钟TXC的的下下降降沿沿从从8251A发发出出，数数据据传传输输的的波波特特率率可可以以是是发发送送时时钟钟频频率率的的1、1/16或或者者1/64，具具体取决于初始化编程时方式选择字中的波特率因子。体取决于初始化编程时方式选择字中的波特率因子。553）同步接收方式）同步接收方式 当当接接收收到到数数据据时时，首首先先搜搜索索同同步步字字符符。分分为为内
40、内同同步步和和外同步方式。外同步方式。内内同同步步方方式式下下，8251A通通过过监监测测RXD线线，来来搜搜索索同同步步字字符符。每每当当RXD出出现现一一个个数数位位就就把把它它接接收收下下来来，并并把把它它送送入入移移位位寄寄存存器器移移位位。直直到到接接收收一一个个完完整整字字符符后后，即即与与同同步步字字符符寄寄存存器器内内容容相相比比较较。若若不不相相等等，重重复复上上述述操操作作，继继续续搜搜索索同同步步字字符符。若若相相等等，说说明明搜搜索索到到同同步步字字符符。此此时时，若若8251A被被定定为为采采用用一一个个同同步步字字符符方方式式，它它的的SYNDET引引脚脚就就升升为
41、为高高电电平平，表表示示同同步步已已实实现现。如如果果是是采采用用双双同同步步字字符符方方式式，那那么么只只有有连连续续接接收收到到两两个个约约定定的的同同步步字字符符，才才认认为为实现了同步。实现了同步。6.3.2 8251A的工作原理的工作原理56 外外同同步步方方式式下下，由由其其它它设设备备在在其其SYNDET引引脚脚加加一一个个高高电电平平实实现现同同步步。SYNDET一一出出现现高高电电平平，8251A就就会会立立即即脱脱离离对对同同步步字字符符的的搜搜索索，只只要要此此高高电电平平能能维维持持一一个个接接收收时钟周期的时间，时钟周期的时间，8251A便认为已经实现同步了。便认为已
42、经实现同步了。8251A实实现现同同步步后后，接接收收器器利利用用时时钟钟信信号号对对RXD进进行行采采样样，并并把把接接收收到到的的数数据据位位送送到到移移位位寄寄存存器器中中。每每当当接接收收到到的的数数据据位位够够一一个个字字符符的的数数位位时时，就就把把移移位位寄寄存存器器内内容容送至数据输入缓冲寄存器，同时发出送至数据输入缓冲寄存器，同时发出RXRDY准备好信号。准备好信号。6.3.2 8251A的工作原理的工作原理574）同步发送方式）同步发送方式 程程序序置置TxEN（允允许许发发送送信信号号）和和CTS（由由外外设设发发来来的的对对CPU请请求求发发送送信信号号的的响响应应信信
43、号号）为为有有效效后后，才才能能开开始发送过程。始发送过程。发发送送器器在在发发送送数数据据前前，依依据据初初始始化化时时的的设设定定插插入入一一个个或或两两个个同同步步字字符符，然然后后发发送送数数据据块块。而而在在数数据据块块中中，除除了了插插入入初初始始化化时时设设定定的的奇奇偶偶校校验验位位外外，不不再再插插入入别别的的位位。当当8251A正正在在发发送送数数据据，而而CPU却却来来不不及及提提供供新新数数据据时时，8251A发发送送器器会会自自动动插插入入同同步步字字符符，因因为为在在同同步步方式时被传送的字符间不允许存在间隙。方式时被传送的字符间不允许存在间隙。6.3.2 8251
44、A的工作原理的工作原理58 6.3.3 8251A的引脚功能的引脚功能 59 6.3.3 8251A的引脚功能的引脚功能 60 8251A与与CPU接口信号接口信号 1）片选信号）片选信号 CS2）数据信号）数据信号D7D0 3）读）读/写控制信号写控制信号 RD读信号读信号 WR写信号写信号 C/D控制控制/数据信号，是数据信号，是CPU送往送往8251A的信号，的信号，区分当前读区分当前读/写的是数据、控制还是状态信息。为写的是数据、控制还是状态信息。为高电平时，传送的是控制信息（写过程）或者状高电平时，传送的是控制信息（写过程）或者状态信息（读过程）；为低电平时，传送的是数据态信息（读过
45、程）；为低电平时，传送的是数据信息。和地址线信息。和地址线A1相连。相连。6.3.3 8251A的引脚功能的引脚功能 61 6.3.3 8251A的引脚功能的引脚功能 8251A有两个端口地址：有两个端口地址：数据输入数据输入/输出端口（偶地址）输出端口（偶地址）控制控制/状态端口（奇地址）状态端口（奇地址）C/D RD WR 功能功能0 0 1 CPU从从8251A输入数据输入数据0 1 0 CPU向向8251A输出数据输出数据1 0 1 CPU读读8251A的状态的状态1 1 0 CPU向向8251A写控制命令写控制命令在在IBM-PC机中，串行通信口的地址（保留）机中，串行通信口的地址（
46、保留）COM1：3F8H3FFHCOM2：2F8H2FFH62 4）收发联络信号）收发联络信号 TXRDY发送器准备好信号，输出，高电平有效发送器准备好信号，输出，高电平有效 通知通知CPU，8251A已准备好发送一个字符。已准备好发送一个字符。若若TXRDY为高电平，为高电平，CPU可输出一个数据至可输出一个数据至8251A。实实际际使使用用中中，若若8251A和和CPU之之间间采采用用中中断断方方式式，则则TXRDY可可作作为为中中断断请请求求信信号号；若若8251A和和CPU之之间间采采用用查查询询方方式式，则则TXRDY可可作作为为一一状状态态信信号号。不不论论是是用用中中断断方方式式
47、还还是是查查询询方方式式，当当8251A收收到到来来自自CPU的的一一个个数数据据后后，TXRDY信号变为低电平。信号变为低电平。6.3.3 8251A的引脚功能的引脚功能 63 TXE 发送器空信号，输出，高电平有效发送器空信号，输出，高电平有效 8251A完完成成一一个个数数据据发发送送过过程程（发发送送移移位位寄寄存存器器变变空空）后后，TXE变变为为高高电电平平。当当8251A从从CPU得得到到一一个个数数据据时时，TXE 变变为为低低电电平平。在在同同步步方方式式下下，因因不不允允许许传传送送字字符符（数数据据）间间有有空空隙隙，若若CPU来来不不及及向向8251A中中输输出出字字符
48、符（数数据据），TXE将将变变为为高高电电平平，发发送送器器自自动动在在输输出出线线上上插插入入同同步步字字符符，从从而而填补传输间隙。填补传输间隙。6.3.3 8251A的引脚功能的引脚功能 64 6.3.3 8251A的引脚功能的引脚功能 CPU数据数据输出缓冲器输出缓冲器输出移位寄存器输出移位寄存器TXD空，空，TXRDY有效有效 “1”空，空，TXE=165RXRDY 接收器准备好信号，高电平有效接收器准备好信号，高电平有效 =1 表表示示当当前前8251A已已经经从从外外部部设设备备上上接接收收到了一个字符，正等待到了一个字符，正等待CPU取走。取走。中断传送方式下，可作为中断请求信
49、号中断传送方式下，可作为中断请求信号.查询传送方式下，可作为状态信号供查询传送方式下，可作为状态信号供CPU查询。查询。当当CPU从从8251A处处读读取取一一个个字字符符后后，RXRDY变变为为低电平。低电平。6.3.3 8251A的引脚功能的引脚功能 66SYNDET同步检测信号，高电平有效。同步检测信号，高电平有效。只用于同只用于同 步方式。既可作输入，也可作输出。步方式。既可作输入，也可作输出。当当8251A工作在内同步方式时，工作在内同步方式时，SYNDET作为输作为输出端，若出端，若8251A检测到规定的同步字符，则检测到规定的同步字符，则SYNDET变为高电平，表示变为高电平，表
50、示8251A当前已达到同步。当前已达到同步。在双同步字符情况下，在双同步字符情况下，SYNDET会在第二个同步字会在第二个同步字符的最后一位被检测到后，变为高电平，表明已经符的最后一位被检测到后，变为高电平，表明已经达到同步。它会在达到同步。它会在CPU执行一次读操作后，变为低执行一次读操作后，变为低电平。电平。6.3.3 8251A的引脚功能的引脚功能 67 6.3.3 8251A的引脚功能的引脚功能 当当8251A工作在外同步方式时，工作在外同步方式时，SYNDET作为作为输入端，从这输入一个正脉冲作为启动脉冲，使输入端，从这输入一个正脉冲作为启动脉冲，使8251A在在RXC（接收时钟）的