8251实验

浙江工业大学计算机学院实验报告四实验名称8251实验教师雷艳静日期2014.12.182一、实验内容与要求1.1实验内容从键盘输入一个字符，将其ASCII码加3后串行发送出去，再从串行口接收回来在屏幕上显示，实现自发自收。将输入的字符ASCII码加3输出，假设输入的字符是A，那么加3后输出的就是D，以此类推，可以得出如1.1表：表1.1输入ABCDEFGHIGKLM输出DEFGHIGKLMNOP输入NOPQRSTUVWXYZ输出QRSTUVWXYZABC要注意的是输出到Z结束之后，A，B，C三个字母没有输出，所以此处实验应该循环到字母表开始，将A，B，C输出。1.2实验要求实验效果：（1）从键盘上随意输出一个字母，将其ASCII码加3后显示在屏幕上；（2）大小写要一致；（3）输入输出的字母要与表1.1一样；（4）由8253A计数器产生发送和接收时钟；由8251A的芯片功能实现自发自收。（5）8253A的计数初值设为52，计数器0。8251A的发送数据是1个停止位，8个数据位，波特率因子为16。二、实验原理与硬件连线2.1实验原理TCP-USB平台上有一块8251A串行接口芯片。它是一种可编程的通用同步/异步接收发送器，其基本性能如下：①可以工作在同步或异步串行通信方式。工作在同步方式时，波特率为30~64Kbout/s。工作在异步方式时，波特率为0~19.2Kbout/s。②具有独立的发送器和接收器，能以单工、半双工和全双工方式进行通信。③同步方式时，字符可选择为5~8位，可用内、外同步，自动插入同步字符。④异步方式时，字符可选择5~8位，波特率因子可选为1、16、64.⑤提供基本的控制信号，可方便的与Modem相连。8251A的内部组成中有发送器和接收器。它们可以发生/接收控制电路和管理所有的发送/接收操作。数据总线缓冲器可以使8251A与CPU之间传送数据、状态和控制信息。读写控制逻辑可以接收CPU送来的控制信号。8251A的外部引脚包括发送引脚、接收引脚，读写控制逻辑引脚。发送引脚用来发送数据，接收引脚用来接收外部数据。读写控制逻辑来控制数据的读写，这里时钟信号输入端在异步和同步两种方式的下频率的大小与波特率会有变化。上面是8251A的硬件结构功能，通过对8251A的初始化编程，可以进行各种应用。8251A的控制字：①方式控制字，用来决定8251A工作在同步还是异步方式，以及数据格式。②操作命令字，可是8251A工作在规定的状态。③状态字，放在8251A的状态寄存器中，可由CPU读出。2.2硬件连线实验中需要将8251A的方式控制字，操作命令字送到控制端口，要连接8251A芯片的端口，8251A的复位信号连接实验板上的复位信号。而实验中要8253计数器用于产生8251的发送和接收时钟，所以连接的端口是280H~287H，发送器也要相应的连接到8253的OUT端。8253芯片的时钟控制端也要与8251的时钟控制端相连。电路8251的控制口地址为2B9H，数据口地址为2B8H。8253计数器的计数初值=时钟频率/（波特率*波特率因子），这里的时钟频率为1MHz，波特率若选1200，波特率因子若选为16，则计数器初值为52。8253的GATE端输入高电平（高电平有效）。8251的VCC接高电平，GND、CTS两端接地。硬件连接图如图2.24图2.2三、设计思路、步骤和程序流程图3.1设计思路①首先写好数据项，将数据项送ds保存，然后设置8253A计数器0和工作方式送8253端口b（即283H）保存。给8253计数器0送初值，计数器初值为52，8253A初始化完成。②初始化8251，8251端口b（即2B9H）送dx保存。将al清0，以便之后数据送入。向8251控制端口送3个0，完成8251初始化。③写8251的发送程序：首先向8251控制端口送40H，使其复位。设置停止位，数据位，波特率因子。由实验要求可知设置为1个停止位，8个数据位，波特率因子为16。④向8251发送控制字允许其发送和接收，调用子程序out发送数据。显示提示信息。（这里lds指令是从存储器取出32位地址.），out子程序：向外发送字节的子程序⑤发送程序：从8251端口b读取设备状态。利用test指令检测发送是否准备好。（测试第0位是否为1，为1则从键盘上读取一个字符。否，则跳转进行test指令继续测试。这里从键盘上读入的字符的ASCII码和27（27是ESC的ASCII码）比较，如果相等，则跳出。如果不是，则将字符加3之后与5ah（Z的ASCII码）比较，如果相等，5则跳转到子程序ll，如果不是则字符的ASCII码减26，然后跳转ll子程序，然后发送该字符。这里ll子程序是将字符送al保存，然后输出。⑥因为发送需要一段时间，所以这里添加一段延时程序。⑦接收程序：从5251端口b读取发送的字符。用test指令检测接收是否准备好，如果没有，跳回继续检测。准备好，从8251端口a接收。接收到后保存在al中调用2号功能，将接收到的字符显示在屏幕上。跳回发送程序。⑧退出程序。3.2实验步骤①仔细阅读实验内容和预期所要达到的执行效果。参考8253A芯片的各种工作方式和计数器功能。8251的发送和接收功能，控制字等内容，然后根据实验内容写自发自收功能程序。②熟悉各个硬件连接方式与8253A和8251芯片的连接。③根据设计思路写好程序流程图，根据流程图编程。编程过程中可以根据程序适当的修改程序流程图。④运行并观察实验结果，看是否与实验内容，预期效果一致，如果一致，实验完成。如果不一致，修改程序并再次运行。⑤根据得到的实验结果了解8251芯片可以实现的各种功能，并考虑它可以实现其他功能3.3程序流程图如图3.36开始初始化8253A初始化8251显示提示信息从8251控制口读状态字测试第0位是否为1是，从键盘接收字符是否ESC是，结束将键入的字符ASCII码加3是Z的ASCII5ah吗不是，减去26通过8251数据端口发送字符延时，发送字符从8251控制端口读入状态字接收器是否为1准备好是，从8251数据口接收数据将字符显示在屏幕上7四、程序清单与执行结果4.1程序清单datasegmentmessdb'youcanplayakeyonthekeybord!',0dh,0ah,24hdataendscodesegmentassumecs:code,ds:datastart:movax,datamovds,axmovdx,283h;设置8253计数器0工作方式moval,16houtdx,almovdx,280hmoval,52;给8253计数器0送初值outdx,almovdx,2b9h;初始化8251xoral,almovcx,03;向8251控制端口送3个0delay:callout1loopdelaymoval,40h;向8251控制端口送40H,使其复位callout1moval,4eh;设置为1个停止位,8个数据位,波特率因子为16callout1moval,27h;向8251送控制字允许其发送和接收callout1movdx,offsetmess;显示提示信息movah,098int21hwaiti:movdx,2b9hinal,dxtestal,01;发送是否准备好jzwaitimovah,01;是,从键盘上读一字符int21hcmpal,27;若为ESC,结束jzexitaddal,03hcmpal,5ahjlllsubal,26jmplloutdx,al;发送movcx,40hll:movdx,2b8houtdx,als51:loops51;延时next:movdx,2b9hinal,dxtestal,02;检查接收是否准备好jznext;没有,等待movdx,2b8hinal,dx;准备好,接收movdl,almovah,02;将接收到的字符显示在屏幕上int21hjmpwaiti9exit:movah,4ch;退出int21houtprocnear;向外发送一字节的子程序outdx,alpushcxmovcx,40hgg:loopgg;延时popcxretjmpstartout1endpcodeendsendstart4.2执行结果执行后的结果要与表1.1字母对应一致。如下图4.210五、程序调试说明和实验感想5.1调试说明这次实验的代码有很多问题。首先，这次代码有几个子程序，在写代码之前没有理清楚，所以反反复复不知道应该从哪儿开始写。完成之后忘记测试接收器是否准备好接收，所以程序不断出错。通过向别人请教后发现要先测试。读入字符后也要先检查是否是ESC键，这里比较的是ASCII码，但是字符每次加3后计算结果需要经过ASCII码转换，大小写的ASCII码不一样，所以后面加减的数值是不一样的，所以这里转换调试出了很多问题，最后查清楚了字母表的ASCII码转换值才写出来，还有就是这里不能调用INT21H的9号功能，因为9号功能输出的是字符串，而我们这里显示输出的是字符。5.2实验感想与收获8251A作为串行通信接口，时序是非常重要的，输入输出之间的时间差必须控制得合适，否则就不能正常收发，这可以通过软件编程实现，当时序不符合时，可插入等待时间，即软件延时。仔细了解异步通信和同步通信的不同功能，这样才能加深8251A芯片的功能。5.3实验特色前面的8251A的初始化程序应该和大家的都差不多，最主要不同的是就是大家字母显示比较输出的是小写字母，而我的是大写字母，当然这里的不同仅仅是加减数值的不同而已，因为大小写的ASCII码不一样，解题思路和过程其实都是一样的，只是显示的时候有点变化而已。5.4展望这里的实验是根据8251A的串行自发自收的形式进行的，如果有时间的时候希望可以实验接收器和发送器分开来做，然后增加一些其他功能，如可以用到8255A的锁存器和缓冲器功能，发送器发送的时候可以检测接收器是否已将数据接收完毕，如果没有接收完则先11锁存要发送的数据，等到接收器接收完后再发送。这样每次发送器发送完数据后就不用写延时程序了，可以用8255A完成该功能。