第十章-串行通信和可編程接口芯片A優(yōu)秀文檔.ppt
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1、第十章 串行通信和可編程接口芯片8251A第一節(jié) 串 行 通 信的基本概念一、概述二、串行通信中的幾個(gè)問(wèn)題一、EIA RS232C 通信接口標(biāo)準(zhǔn)第二節(jié) 可編程串行通信接口芯片8251A一、基本功能二、內(nèi)部結(jié)構(gòu)三、8251的初始化編程三、二臺(tái)計(jì)算機(jī)之間串行通信的連接二、RS232C串行通信系統(tǒng)的連接 第三節(jié) RS-232C串行口和8251A的應(yīng)用習(xí)題:習(xí)題:106,109,1014,1015 四、8251A應(yīng)用舉例狀態(tài)控制D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7計(jì)算機(jī)外設(shè)或計(jì)算機(jī)并行通信:數(shù)據(jù)各bit同時(shí)傳送串行通信:數(shù)據(jù)按bit,依次傳送TXDTXDRXDRXD計(jì)算機(jī)外
2、設(shè)或計(jì)算機(jī)1、基本通信方式 通信:CPU與外部的信息交換第一節(jié) 串行通信的基本概念一、概述串行通信特點(diǎn):串行通信特點(diǎn):逐位依次順序傳送,通信雙方需嚴(yán)格同步;逐位依次順序傳送,通信雙方需嚴(yán)格同步;每秒傳送的每秒傳送的bit數(shù),稱為傳輸速率,用波特率數(shù),稱為傳輸速率,用波特率(bps)表示;表示;適于長(zhǎng)距離適于長(zhǎng)距離(30M)通信,傳送線路少,投資低,但速度慢。通信,傳送線路少,投資低,但速度慢。2、傳送信息的編碼 通信的信息包括數(shù)、字符、控制信號(hào)等。它們都以二進(jìn)制代碼形式表示。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:串行通信的信息編碼以ASCII碼為基礎(chǔ)。3、串行傳送的兩種基本工作方式 同步通信:位同步的串行通信方式。異
3、步通信:字符同步(群同步)的串行通信方式。異步通信 通信雙方在規(guī)定的通信速率下,每一個(gè)字符(一組二進(jìn)制脈沖信號(hào))進(jìn)行一次同步校正。校驗(yàn)位(奇偶校驗(yàn)位):1位。奇校驗(yàn):數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位共有奇數(shù)個(gè)“1”。偶校驗(yàn):數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位共有偶數(shù)個(gè)“1”。起始位:1位“0”起始位下降沿是異步通信中字符同步的同步脈沖。停止位:1或1.5位、2位 “1”異步通信字符格式 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 校驗(yàn)位起始位停止位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度5、6、7、8空閑位空閑位同步通信 異步通信每一字符必須附加起始位和停止位,降低了傳輸效率。同步通信不需要附加起始位和停止位,為了表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始,發(fā)送方先發(fā)送一個(gè)或兩個(gè)特殊字符
4、,該字符稱為同步字符。當(dāng)發(fā)送方與接收方達(dá)到同步后,就可以一個(gè)字符接一個(gè)字符地發(fā)送大塊數(shù)據(jù),而不需要起始位和停止位了,這樣可明顯提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。采用同步方式傳輸數(shù)據(jù)時(shí),收發(fā)雙方還必須用同一個(gè)時(shí)鐘進(jìn)行同步,需采用比較復(fù)雜的同步措施。同步通信數(shù)據(jù)格式SYN字符1SYN字符2數(shù) 據(jù)MOV CX,COUNT-T若相等,則8251將SYNDET置1,表示已找到同步字符。1 SYND為輸入(外同步)2、RS232C的電氣接插件標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制:將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合通信介質(zhì)傳輸?shù)男盘?hào)波形。MOV AL,00010101B ;計(jì)算機(jī)B RS232C異步通信字符格式10-14 若8251的端口地址為FF0、FF2H,
5、要求8251工作于異步方式,波特率因子為16,7位數(shù)據(jù)位,1位奇校驗(yàn)位,1位停止位,試對(duì)8251進(jìn)行初始化編程。MOV AL,7AHMOV AL,40H ;奇校驗(yàn):數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位共有奇數(shù)個(gè)“1”。4、8251讀寫操作表A B C G2A G2B(寫恢復(fù)時(shí)間一般為16個(gè)時(shí)鐘周期)各線單向,雙向數(shù)據(jù)流(電話工作方式)單工發(fā)送接收TXDRXD單線通信單向數(shù)據(jù)流半雙工發(fā)送接收發(fā)送接收TXD/RXD單線通信分時(shí)雙向數(shù)據(jù)流(對(duì)講機(jī)工作方式)全雙工發(fā)送接收發(fā)送接收TXDTXDRXDRXD 雙線通信 各線單向,雙向數(shù)據(jù)流(電話工作方式)1、數(shù)據(jù)傳送方向二、串行通信中的幾個(gè)問(wèn)題2、信號(hào)的調(diào)制和解調(diào) 調(diào)制:將數(shù)字
6、信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合通信介質(zhì)傳輸?shù)男盘?hào)波形。解調(diào):調(diào)制的逆過(guò)程。對(duì)于模擬電話信道,每話路的帶寬為3003400Hz的音頻,而數(shù)字信號(hào)的帶寬很寬,故需將數(shù)字信號(hào)調(diào)制為一定帶寬的模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸,接收時(shí)再解調(diào)為數(shù)字信號(hào)。調(diào)制是通過(guò)數(shù)字信號(hào)對(duì)二個(gè)不同頻率的正弦載波信號(hào)的鍵控和信號(hào)的合成實(shí)現(xiàn)。模擬電子開關(guān)模擬電子開關(guān)高頻正弦信號(hào)低頻正弦信號(hào)數(shù)字信號(hào)10101010頻帶信號(hào)輸出合成110第二節(jié)第二節(jié) 可編程串行通信接口芯片可編程串行通信接口芯片8251A一、基本功能一、基本功能1、具有獨(dú)立的發(fā)送和接收器,可以單工、半雙工或全雙工的方式進(jìn)行通信;2、能夠以同步方式或異步方式進(jìn)行通信;3、在同步方式中,每個(gè)字符可
7、定義為58個(gè)數(shù)據(jù)位,數(shù)據(jù)通信波特率:064K bps,可選擇內(nèi)同步或外同步字符;4、在異步方式中,每個(gè)字符可定義為58個(gè)數(shù)據(jù)位,波特率系數(shù)為1、16、64,停止位的位數(shù)為1、1.5、或2位,數(shù)據(jù)通信波特率:019.2K bps;5、可進(jìn)行奇偶校驗(yàn),并可編程選擇奇檢驗(yàn)或偶檢驗(yàn)。6、出錯(cuò)檢測(cè)具有奇偶、溢出和幀錯(cuò)誤等檢測(cè)電路。二、內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)送緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器調(diào)制解調(diào)控制電路DB讀/寫邏輯RESETCLKRDWRC/DCSDSRDTRCTSRTS發(fā)送控制電路接收緩沖器接收控制電路RxDTxDTxRDYTxETxCRxRDYRxCSYNDET狀態(tài)緩沖器、接收數(shù)據(jù)緩沖器、發(fā)送數(shù)據(jù)/命令緩沖
8、器作用:接收器接收在RxD上的串行數(shù)據(jù)并按規(guī)定的格式轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù),存放在接收數(shù)據(jù)緩沖器中。RxD異或門內(nèi)部CLKDB檢測(cè)奇偶檢驗(yàn)結(jié)果接收緩沖寄存器接收移位寄存器奇偶位停止位 1波特率工作過(guò)程:(異步方式)當(dāng)8251允許接收并準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)時(shí),監(jiān)測(cè)RxD端,當(dāng)檢測(cè)到起始位(低電平)后,使用16倍率的內(nèi)部CLK,連續(xù)檢測(cè)8個(gè)0確認(rèn)。然后按波特率移位、檢測(cè)RXD,直至停止位。內(nèi)部刪除起始、奇偶、停止位后送到接收緩沖寄存器后,使RxRDY為高,向CPU提出中斷申請(qǐng)。1、接收器啟動(dòng)檢測(cè)確定已檢測(cè)到啟動(dòng)位采樣數(shù)據(jù)檢測(cè)16T啟動(dòng)位DATACLOCK(內(nèi)同步方式)在CPU發(fā)出允許接收命令后,8251一直檢測(cè)
9、RxD,把接收到的每一位數(shù)據(jù)送入移位寄存器,與同步字符寄存器的內(nèi)容進(jìn)行比較。若兩者不相同,則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)和進(jìn)行移位比較操作;若相等,則8251將SYNDET置1,表示已找到同步字符。(外同步方式)由外部電路檢測(cè)同步字符找到同步字符后,利用時(shí)鐘采樣和移位RxD線上的數(shù)據(jù)位,按規(guī)定的位數(shù)送接收數(shù)據(jù)緩沖器,同時(shí)RxRDY引腳輸出高電平。16TRxD(Receiver Data)接收數(shù)據(jù):從RxD端 串行數(shù)據(jù)輸入RxRDY(Receiver Ready)接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好:RxRDY=1表示接收數(shù)據(jù)緩沖器已收到一個(gè)字符數(shù)據(jù),CPU可采用中斷或查詢方式讀取數(shù)據(jù)(RxRDY=0)。SYNDET/BRKDET(
10、Sync Detecte/Break Detece)同步檢測(cè)/斷點(diǎn)檢測(cè) 同步方式(同步檢測(cè)):在內(nèi)同步方式,當(dāng)8251檢測(cè)到同步字符,SYNDET輸出為高電平,表明8251A已處于同步狀態(tài)。CPU執(zhí)行一次讀操作后,SYNDET自動(dòng)復(fù)位;與接收有關(guān)的信號(hào) 異步方式(斷點(diǎn)檢測(cè)):當(dāng)8251從RxD端連續(xù)收到兩個(gè)由全“0”組成的字符時(shí),該引腳輸出為高電平,表示當(dāng)前線路上無(wú)數(shù)據(jù)可讀,只有當(dāng)RxD端收到1個(gè)“1”信號(hào)或8251復(fù)位時(shí),BRKDET變?yōu)榈碗娖?。RxC(Receiver Clock)接收時(shí)鐘外同步方式:當(dāng)SYNDET引腳有一個(gè)正跳變脈沖,8251在下一個(gè)接收時(shí)鐘的上升沿開始接收字符,一旦達(dá)到
11、同步,SYNDET引腳的高電平即可撤除。對(duì)于異步方式,給發(fā)送數(shù)據(jù)加上起始、奇偶檢驗(yàn)、停止位,按約定的波特率從TxD輸出。數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器波特率發(fā)送移位寄存器奇偶位停止位 1起始位異或門TXDSOUT0內(nèi)部CLKDB CPU執(zhí)行輸出指令,并行數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器。工作過(guò)程發(fā)送緩沖器發(fā)送移位寄存器,并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)2、發(fā)送器 對(duì)于同步方式,先送出1個(gè)或2個(gè)同步字符,然后逐位輸出串行數(shù)據(jù)。TxE(Transmitter Empty)發(fā)送器空:TxE=1表示發(fā)送移位寄存器中已無(wú)數(shù)據(jù)可以向外部發(fā)送。此時(shí),由TxD輸出空閑位(同步字符)。當(dāng)8251從CPU接收到一個(gè)數(shù)據(jù)后,TxE=“0”。TxC(Trans
12、mitter Clock)發(fā)送時(shí)鐘TxD(Transmitter Data)發(fā)送數(shù)據(jù):將CPU送入的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行格式后,從TxD端輸出TxRDY(Transmitter Ready)發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好:TxRDY=1表示發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器已準(zhǔn)備好從CPU接收一個(gè)字符數(shù)據(jù),CPU可采用中斷或查詢方式輸出一個(gè)數(shù)據(jù)(RxRDY=0)。與發(fā)送有關(guān)的信號(hào)4、8251讀寫操作表C/D:控制/數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端。C/D=1,表示當(dāng)前通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送的是控制信息或狀態(tài)字;C/D=0,傳送的是數(shù)據(jù)信息LEA DI,BUFF-R10-14 若8251的端口地址為FF0、FF2H,要求8251工作于異步方式,波特率因子為
13、16,7位數(shù)據(jù)位,1位奇校驗(yàn)位,1位停止位,試對(duì)8251進(jìn)行初始化編程。通信的信息包括數(shù)、字符、控制信號(hào)等。RD WR C/D RESETJZ NEXT-RMOV DI,ALJNZ ERROROUT DX,ALTxRDY(Transmitter Ready)發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好:TxRDY=1表示發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器已準(zhǔn)備好從CPU接收一個(gè)字符數(shù)據(jù),CPU可采用中斷或查詢方式輸出一個(gè)數(shù)據(jù)(RxRDY=0)。它們都以二進(jìn)制代碼形式表示。OUT DX,AL ;二、RS232C串行通信系統(tǒng)的連接計(jì)算機(jī)B RS232COUT DX,ALTEST AL,01HD2:LOOP D2四、8251A應(yīng)用舉例5、調(diào)制解調(diào)器
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