第10章串行接口8251.

黄玉清制作2006.9第10章串行接口8251A10.1串行通信概念10.2串行通信的数据格式10.3串行通信的标准接口10.4可编程串行通信接口8251A黄玉清制作2006.910.1串行通信概念一．串行通信的特点1、通信：指计算机与外界交换信息。2、并行通信：传输线没有限制，此外还设有联络线。3、串行通信:在一根传输线上一位一位地传送信息。10.1串行通信概念黄玉清制作2006.9二.串行通信的工作方式:1.单工方式:允许一个方向传输数据.2.半双工方式：允许两个方向传输数据,单不能同时传输,输入和输出过程使用同一根传输线。3.全双工方式：系统可以同时进行发送和接收。在数据通信系统中，分别由两根不同的传输线传送.10.1串行通信概念黄玉清制作2006.910.1串行通信概念黄玉清制作2006.9三、信号的调制与解调计算机的通信要求传送数字信号，而在远程通信时，通信线路往往借用电话线。电话线是300~3400HZ的音频信号，发送时，需要对二进制信号进行调制，转换为适合电话线传输的音频信号，在接收时，需要解调还原为数字信号。调制器：把数字信号转换为模拟信号解调器：把模拟信号转换为数字信号10.1串行通信概念黄玉清制作2006.910.1串行通信概念黄玉清制作2006.910.1串行通信概念黄玉清制作2006.9四.波特率与收发时钟1.传输率--波特率所谓传输率就是指每秒传输多少位，传输率也叫波特率。波特率是指每秒传输的离散信号的数目.发送/接收时钟频率=发送/接收波特率波特率系数2.波特率系数:发送接收频率可以不同,但是波特率系数必须相同3.发送/接收时钟10.1串行通信概念黄玉清制作2006.9用外部时钟来和接受的数据同步:外部时钟的周期TC和数据位的周期Td之间的关系如下：TC=Td/K,其中，K=16或64。若K=16，在每一个时钟周期的上升沿采样接收数据线，若发现了第一个“0”（因数据的起始位为“0”），以后又连续采样到8个“0”，则确定其为起始位（而不是干扰信号），以后每隔16个周期采样一次数据线，作为输入数据。10.1串行通信概念黄玉清制作2006.9五.串行通信方式:同步/异步串行通信可以分为两种类型，一种叫同步通信，另一种叫异步通信。采用同步通信时，字符可以一个一个地传输，中间没有空隙。而采用异步通信时，两个字符之间的传输间隔是任意的，每个字符的前后都要用一些数位来作为分割位。1、异步通信方式2、同步通信方式10.1串行通信概念黄玉清制作2006.9六.串信接口控制寄存器用来容纳CPU送给此接口的各种控制信息，而控制信息决定接口的工作方式。状态寄存器每一个状态位可以用来指示传输过程中的某一种错误或者当前传输状态。数据输入寄存器总是和串行输入/并行输入移位寄存器配对使用的。数据输出寄存器和并行输入/串行输出移位寄存器配对使用。10.1串行通信概念黄玉清制作2006.9可编程串行接口的典型结构每一个状态位可以用来指示传输过程中的某一种错误或者当前传输状态控制寄存器用来容纳CPU送给此接口的各种控制信息数据输入寄存器总是和串行输入/并行输入移位寄存器配对使用的。数据输出寄存器和并行输入/串行输出移位寄存器配对使用。10.1串行通信概念黄玉清制作2006.910.2串行通信的数据格式一、异步通信方式1234567异步通信所采用的数据格式是以一组不定“位数”数组组成。•第一位为起始位，低电平•接着是几位（一个字节）数据位•最后是停止位：1位、1.5位或2位•两个数据之间可有空闲位10.2串行通信的数据格式黄玉清制作2006.9mark/space串行数据格式10.2串行通信的数据格式黄玉清制作2006.9例如：传送一个字符“E”，（ASCⅡ码为：1000101B=45H）从上面分析可以看出，异步通信方式是按字符传输的，从一个字符导下一个字符之间，没有固定的时间间隔，故，它称之为异步传输方式。它的传输，靠起始位的起始信号，使发、收双方在一个字符的传输时间内保持同步，以保证正确接收。110101000101111起始位数据位校验位停止位空闲位停止位10.2串行通信的数据格式黄玉清制作2006.9二、面向字符型同步通信方式（协议）单同步：传送数据前先送一个同步字符。双同步：先送两个同步字符。外同步：用专用控制线传送同步字符。SYNC数据字节1SYNC数据字节2…...数据字节NCRC1CRC2SYNC数据字节1数据字节2…...数据字节NCRC1CRC2数据字节1数据字节2…...数据字节NCRC1CRC2幀10.2串行通信的数据格式黄玉清制作2006.9三、面向比特型的数据格式以幀为单位传输，每幀由六个部分组成。开始标志为7EH一个字节的地址场一个字节的控制场数据，是位的集合两个字节的循环控制码结束标志01111110地址场D0D1D2…DNCRC1CRC2幀控制场0111111010.2串行通信的数据格式黄玉清制作2006.9图6-29方阵校验字符生成原理10.2串行通信的数据格式黄玉清制作2006.910.3串行通信的标准接口一.概述1)近距离通信：RS-232-C标准。不用MODEM时，传送距离15米以内。2）远距离通信RS-232-C与调制解调器、电话线一起。RS-422标准：采用平衡发送，差分接收，以抑制共模干扰。不用MODEM时，传输速率可达10000位/秒。传送距离可达1200米。RS-485标准：与422兼容，允许有多个发送器，不用MODEM时，传输速率为100KB/秒~9600B/秒。传送距离可达1200米~15000米。103串行通信的标准接口黄玉清制作2006.9二、RS-232-C标准不同的计算机、外部设备之间要进行物理连接，都必须遵守统一的规范，美国电子工业协会（EIA）发布了一系列标准，如：RS-232C、RS-422、RS-423、RS-449等。其中，RS-232C是目前应用最广泛的一种标准。RS-232C提供了一个利用电话网通过MODEM把远距离设备连接在一起完成通信的技术规范。10.3串行通信的标准接口黄玉清制作2006.9RS-232-C标准对下述两个方面作了规定：机械特性：标准规定了使用一个25针标准连接器（插头座），并对连接器的尺寸、每个针的排列位置做了明确规定。电气特性：逻辑“1”信号，电平在–3V~-15V之间；逻辑“0”信号，电平在+3V~+15V之间；10.3串行通信的标准接口黄玉清制作2006.9图是ＴＴＬ标准和ＲＳ232标准之间的电平转换电路。TTLRS232RS232TTL10.3串行通信的标准接口黄玉清制作2006.910.3串行通信的标准接口黄玉清制作2006.9计算机终端之间的RS-232C对接计算机或终端计算机或终端206543271206543271DTRDSRCTSRTSRXDTXD信号地保护地计算机或终端计算机或终端327RXDTXD信号地327最简单方式10.3串行通信的标准接口黄玉清制作2006.910.4可编程串行通信接口8251A8251A通过编程，可以工作在同步方式，也可以工作在异步方式。同步方式下，波特率为０～64Ｋ，异步方式下，波特率为０～19.2K。8251A的内部结构1、发送器：2、接收器3、数据总线缓冲器4、读/写控制逻辑电路5、外设（调解/解调）控制电路10.4可编程串行通信接口8251A黄玉清制作2006.98251A的编程结构接受器接收RXD脚上的串行数据，并通过移位寄存器将其转换成并行数据，存放在数据缓冲器中。发RXRDY信号,CPU接收数据。当发送器准备好,发送电路向CPU发TXRDY有效信号,CPU就向8251A并行输出数据。发送缓冲器把来自CPU的并行数据转换成串行数据从TxD引脚发出去。数据终端准备好信号,8251A送往外设,表示CPU已准备好接收数据数据设备准备好信号,调制解调器送往8251A请求发送信号清除发送信号,8251A送往调制解调器黄玉清制作2006.9控制寄存器用来容纳CPU送给此接口的各种控制信息，而控制信息决定接口的工作方式。状态寄存器每一个状态位可以用来指示传输过程中的某一种错误或者当前传输状态。数据输入寄存器总是和串行输入/并行输入移位寄存器配对使用的。数据输出寄存器和并行输入/串行输出移位寄存器配对使用。10.4可编程串行通信接口8251A黄玉清制作2006.910.4.18251A的内部结构1、接收器：接收缓冲器、接收移位寄存器、接收控制逻辑：RXC：接收时钟RXRDY：接收器准备好信号。在允许接受时，由控制命令使RXE置1，8251A从外设接收到一个字符，RXRDY有效，通知CPU接收数据。查询方式时，作为状态信号，可检测状态寄存器的D0。中断方式时，此信号作为中断申请信号。SYNDET：同步检测信号。10.4.18251A的内部结构黄玉清制作2006.92、发送器：发送缓冲器、发送移位寄存器、发送控制电路TXC：发送时钟TXRDY：发送准备好信号由发送电路向CPU发TXRDY有效信号,CPU就向8251A并行输出数据,TXRDY自动复位。查询方式时，作为状态信号，可检测状态寄存器的D0。中断方式时，此信号作为中断申请信号。TXE：发送器空信号，状态线。①发送缓冲器把来自CPU的并行数据加上相应的控制信息，然后转换成串行数据从TxD引脚发出去。它对应于编程结构图中的发送移位寄存器。②发送控制电路和发送缓冲器配合工作，它控制和管理所有与串行发送有关的功能。10.4.18251A的内部结构黄玉清制作2006.93、数据总线缓冲器①状态寄存器，寄存8251A的工作状态②输出数据寄存器，暂存来自于CPU的数据或状态字③输入数据寄存器，暂存接收到的准备送往CPU的数据。4、读/写控制逻辑电路①接收写信号WR，并将来自数据总线的数据和控制字写入8251A；②接收读信号RD，并将数据或状态字8251A送往数据总线；③接收控制/数据信号C/D，将此信号和读/写信号合起来通知8251A，当前读/写的是数据还是控制字、状态字；④接收时钟信号CLK，完8251A的内部定时；⑤接收复位信号RESET，使8251A处于空闲状态。10.4.18251A的内部结构黄玉清制作2006.9读/写控制逻辑黄玉清制作2006.95、外设（调解/解调）控制电路1）、收发联络信号——数据终端准备好信号，由8251A送往外设，表示CPU已准备好接收数据，可由命令定义。——数据设备准备好信号，由调制解调器送往8251A。——请求发送信号，8251A送往调制解调器，表示CPU已准备好发送数据。可由命令定义。——清除发送信号，是对的响应信号，由调制解调器送往8251A。使用时，必须为低电平，这样，TXRDY才能为高电平，CPU才能往8251A发送数据。当外设不需要联络信号时，只要将CTS接地就行了，其它三个信号可不用。DTRDSRRTSCTSRTSCTS10.4.18251A的内部结构黄玉清制作2006.910.4.28251A的对外信号8251A的对外信号分为两组：一组8251A和CPU之间的信号，一组8251A和外部设备之间的信号１．8251A和CPU之间的连接信号(1)片选信号(2)数据信号(3)读/写控制信号(4)收发联络信号10.4.28251A的对外信号黄玉清制作2006.9２．8251A与外部设备之间的连接信号1）收发联络信号2）数据信号TXD——发送器数据输出端RXD——接收器数据输入端DTRDSRCTSRTS10.4.28251A的对外信号黄玉清制作2006.910.4.38251A的控制字及工作方式一.8251A的初始化①复位，第一次用奇地址端口写入的值作为模式字，进入方式寄存器；②若方式字是同步方式，CPU接着往奇地址端口写入一个或两个同步字符，并进入同步字符寄存器；③然后，由CPU往奇地址端口写入的值作为控制字，往偶地址端口写入的值作为数据送入数据寄存器。10.4.38251A的控制字及工作方式黄玉清制作2006.91.方式寄存器的格式当方式寄存器最低两位为0时，8251A便工作在同步模式此时