9.2 可编程串行接口8250
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微机系统原理及接口技术应用
9.2 可编程串行接口8250 可编程串行接口8250
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微机系统原理及接口技术应用
本节介绍以下内容: 本节介绍以下内容:
串行通信的基本概念 可编程串行通信接口芯片8250 可编程串行通信接口芯片8250 8250应用举例 8250应用举例
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微机系统原理及接口技术应用
. OUT和 用户指定的输出信号, 分别受控于Modem 1 OUT :用户指定的输出信号, 分别受控于Modem 2
控制寄存器的D 控制寄存器的D2和D3位。如果编程将D2和D3 如果编程将D 设定为1 则均为有效的低电平。 设定为1,则均为有效的低电平。 8250/16550复位后输出高电平 复位后输出高电平。 8250/16550复位后输出高电平。
接地
. DISTR , DISTR :数据输入选通信号 . DOSTR , DOSTR :数据输出选通信号 . DDIS :禁止输出信号,高电平有效 禁止输出信号, . CSOUT :片选输出信号,高电平有效, 0 = CS1 =1, =1, 片选输出信号,高电平有效, CS =0,芯片被选中, CS2 =0,芯片被选中,该引脚输出高电平
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(2)发送部分
1.CPU送来的并行数据存放在发送保持寄存器中 1.CPU送来的并行数据存放在发送保持寄存器中 2.数据经过发送移位寄存器进行并串转换 2.数据经过发送移位寄存器进行并串转换 3.按规定格式加上起始位、奇偶校验位和停止位,构成完整 3.按规定格式加上起始位 奇偶校验位和停止位, 按规定格式加上起始位、 的串行数据帧 4.数据由Sout发出 4.数据由Sout发出 数据由Sout 另外,当数据进入到发送移位寄存器后,发送保持寄存器 另外,当数据进入到发送移位寄存器后, 自动变空,以接收下一个待发送的数据。 自动变空,以接收下一个待发送的数据。
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该控制命令决定了串行数据帧的字符长度、停止位个数、 该控制命令决定了串行数据帧的字符长度、停止位个数、 奇偶校验类型等。其最高位为寻址识别的特征位。 奇偶校验类型等。其最高位为寻址识别的特征位。 线路状态寄存器LSR记录了数据发送和接收的状态, 线路状态寄存器LSR记录了数据发送和接收的状态, 记录了数据发送和接收的状态 以供CPU查询,各位的含义如下图所示: 以供CPU查询,各位的含义如下图所示: 查询
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8250 内部寄存器编址
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(1)接收部分
在接收数据时: 在接收数据时: 1.接收移位寄存器将 引脚的串行数据进行移位输入。 1.接收移位寄存器将SIN引脚的串行数据进行移位输入。 接收移位寄存器将S 2.检测到 输入信号变低后,连续测试8个接收时钟周期。 2.检测到SIN输入信号变低后,连续测试8个接收时钟周期。 检测到S 3.如果采样到的都是低电平 则确认为起始位,否则为干扰信号。 3.如果采样到的都是低电平,则确认为起始位,否则为干扰信号。 如果采样到的都是低电平, 4.找到起始位后,每隔16个接收时钟脉冲对 4.找到起始位后,每隔16个接收时钟脉冲对SIN输入的数据进行一 找到起始位后 个接收时钟脉冲对S 次采样,直到完整的字符帧结束 帧结束。 次采样,直到完整的字符帧结束。 5.接收移位寄存器将接收到的数据转化为并行数据 5.接收移位寄存器将接收到的数据转化为并行数据送入到接收数 接收移位寄存器将接收到的数据转化为并行数据送入到接收数 据缓冲器RBR RBR。 据缓冲器RBR。
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串行通信的特点
[1]串行传送是在一根传输线上一位一位地传送, [1]串行传送是在一根传输线上一位一位地传送, 串行传送是在一根传输线上一位一位地传送 这根线既作数据线又作联络线, 这根线既作数据线又作联络线,也就是说要在一 根传输线上既传送数据信息, 根传输线上既传送数据信息,又传送联络控制信 息。 [2] 数据格式固定,分异步和同步数据格式。与此 数据格式固定,分异步和同步数据格式。 相应,就有异步通信和同步通信两种方式。 相应,就有异步通信和同步通信两种方式。 [3]信号的逻辑定义与TTL不兼容,因此,需要进 [3]信号的逻辑定义与 信号的逻辑定义与TTL不兼容 因此, 不兼容, 行逻辑关系和逻辑电平转换。 行逻辑关系和逻辑电平转换。 [4]串行传送信息的速率需要控制,要求双方约定 [4]串行传送信息的速率需要控制, 串行传送信息的速率需要控制 通信传输的波特率。 通信传输的波特率。
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. RI :振铃指示输入信号, =0,表示Modem接收到了电 振铃指示输入信号, =0,表示Modem接收到了电 RI
话线上的的拨号呼叫,要求8250/16550予与回答 话线上的的拨号呼叫,要求8250/16550予与回答
(3)串行数据输入输出引脚 . SOUT和SIN :串行数据输出、输入端 串行数据输出、 . XTAL1和XTAL2 :外部时钟输入端 . RCLK :接收器时钟(16倍于接收波特率的时钟信号) 接收器时钟(16倍于接收波特率的时钟信号 倍于接收波特率的时钟信号)
数据传送方向图解
T 单工 R
T R
半双工
T R
T 全双工 R
R T
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异步通信: 异步通信: 1. 在线路上数据是以一个字符为单位来 传送的,各个字符可以接连传送, 传送的,各个字符可以接连传送,也 以间断传送。 以间断传送。 2. 异步通信的收发双方不需要相同的 时钟源,即不需要同步。 时钟源,即不需要同步。
用于传送和接收数据
CS 0
. CS0 , CS1 , CS : 2 = =1, =1 片选信号,当 CS0 CS1 , =0, CS2 =0,芯片被选中 . A2-A0:地址信号,实现片内各 A2-A0:地址信号 地址信号,
寄存器的选择
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. ADS :地址选通信号,低电平有效,微机系统中一般 地址选通信号,低电平有效,
(3)线路控制和状态
线路控制寄存器LCR接收并存储CPU发来的控制命令, 线路控制寄存器LCR接收并存储CPU发来的控制命令, LCR接收并存储CPU发来的控制命令 各位的含义如下图所示。 各位的含义如下图所示。
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线路控制寄存器LCR的控制字格式 线路控制寄存器LCR的控制字格式
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同步通信: 同步通信: 1.通信开始后,发送设备连续发送字符, 1.通信开始后 发送设备连续发送字符, 通信开始后, 接收设备首先搜索同步字符, 接收设备首先搜索同步字符,在得到同 步字符后开始接收数据。 步字符后开始接收数据。 2. 传送过程中,发送设备和接收设备必须 传送过程中, 要保持完全同步,即使用同一个时钟。 要保持完全同步,即使用同一个时钟。
串行通信的基本概念
通信既包括计算机与外部设备之间, 通信既包括计算机与外部设备之间,也包 括计算机和计算机之间的信息交换。 括计算机和计算机之间的信息交换。 由于串行通信所用的传输线少,并且可以 由于串行通信所用的传输线少, 借助现存的电话网进行信息传送,因此, 借助现存的电话网进行信息传送,因此, 特别适合于远距离传送。 特别适合于远距离传送。 对于那些与计算机相距不远的人机交互设 备和串行存储的外部设备(磁盘等) 备和串行存储的外部设备(磁盘等),采用串 行方式交换数据也很普遍。 行方式交换数据也很普遍。
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数据传送的方向
单工(Simplex) 单工(Simplex) 半双工( Duplex) 半双工(Half Duplex) 全双工( Duplex) 全双工(Full Duplex)
串行传送的两种基本工作方式
异步方式 同步方式
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Modem状态寄存器
Modem控制逻辑
中断控制逻辑
中断允许寄存器
中断标志寄存器
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上图为8250/16550的内部结构框图,由于该芯片只有3 上图为8250/16550的内部结构框图,由于该芯片只有3根 8250/16550的内部结构框图 地址线,因此在芯片内部至多只能产生8个地址。 地址线,因此在芯片内部至多只能产生8个地址。为区别 这些寄存器,使用设置线控寄存器的特征位的方法。 这些寄存器,使用设置线控寄存器的特征位的方法。 线控寄存器的最高位DLAB 线控寄存器的最高位DLAB为1时,表示访问分频次数寄存器; DLAB为 表示访问分频次数寄存器; 同一地址所访问的是收发寄存器。 为0时,同一地址所访问的是收发寄存器。 下表为8250/16550的内部寄存器编址情况 下表为8250/16550的内部寄存器编址情况。 的内部寄存器编址情况。
已准备好发送数据 . DTR :数据终端设备就绪信号,低电平时通知数据设备, 数据终端设备就绪信号,低电平时通知数据设备, 8250/16550已准备好通信 8250/16550已准备好通信
. CTS :清除发送信号,每当Modem状态寄存器的CTS位改变 清除发送信号,每当Modem状态寄存器的 状态寄存器的CTS位改变
一帧
第n个字符
D0 D1 Dx D0
空 闲 位
起 始 位
数据位(5-8位)
校 验 位
停 止 位
空 闲 位
起 始 位
同步串行数据发送格式
同步字符1 同步字符2 数据字符
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9.2.1 8250/16550 引脚和内部结构
1.引脚信号 1.引脚信号
(1)面向CPU相连的信号 面向CPU相连的信号 . D0-D7:双向数据线,三态, D0-D7:双向数据线,三态,
数 据 总 线 缓 冲 器
微机系统原理及接口技术应用 SIN
接收缓冲器
传输线控制寄存器
除数寄存器(低字节)
波特ຫໍສະໝຸດ Baidu发生器
接收移位寄存器
接收时间与控制
除数寄存器(高字节)
传输线状态寄存器
内 部 数 据 总 线
d
发送时间与控制 发送移位寄存器
SOUT
发送保持寄存器
Modem控制寄存器
D0—D7 D0—D7
常用的可编程串行接口芯片有Intel的8250、8251, 常用的可编程串行接口芯片有Intel的8250、8251, 美国国家半导体公司的16550等 8250与16550完全 美国国家半导体公司的16550等。8250与16550完全 兼容。 兼容。
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异步串行数据发送格式
输入。若以芯片的工作时钟为接收时钟,则只 输入。若以芯片的工作时钟为接收时钟, 要将该引脚与 BAUDOUT 直接相连即可
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(4)中断请求、复位输入及其它信号 中断请求、 . INTRPT :中断请求输出,高电平有效,此时中断允许 中断请求输出,高电平有效,
寄存器IER相应位必须为1 寄存器IER相应位必须为1,即中断允许 IER相应位必须为
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(2)面向通信设备的引脚信号 . DSR :数据设备准备就绪信号,低电平表示数据设备可与 数据设备准备就绪信号,
8250/16550进行数据传输 8250/16550进行数据传输
. RTS :请求发送信号,低电平时通知数据设备,8250/16550 低电平时通知数据设备,
状态时,若允许Modem状态中断,就会产生一次中断 状态中断, 状态时,若允许Modem状态中断 接收线路信号检测输入, =0,表明Modem已 . RLSD :接收线路信号检测输入, RLSD =0,表明Modem已 收到数据载波,8250/16550应立即开始接收解调 收到数据载波,8250/16550应立即开始接收解调 后的数据
. MR :主复位信号。MR=1时8250进入复位状态,控制逻 主复位信号。MR= 8250进入复位状态 进入复位状态,
辑和内部寄存器(接收器、数据发送器和分频锁存 辑和内部寄存器(接收器、 器除外)将被清除。 器除外)将被清除。
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2.内部结构及控制 2.内部结构及控制/状态字 内部结构及控制/
9.2 可编程串行接口8250 可编程串行接口8250
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串行通信的基本概念 可编程串行通信接口芯片8250 可编程串行通信接口芯片8250 8250应用举例 8250应用举例
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. OUT和 用户指定的输出信号, 分别受控于Modem 1 OUT :用户指定的输出信号, 分别受控于Modem 2
控制寄存器的D 控制寄存器的D2和D3位。如果编程将D2和D3 如果编程将D 设定为1 则均为有效的低电平。 设定为1,则均为有效的低电平。 8250/16550复位后输出高电平 复位后输出高电平。 8250/16550复位后输出高电平。
接地
. DISTR , DISTR :数据输入选通信号 . DOSTR , DOSTR :数据输出选通信号 . DDIS :禁止输出信号,高电平有效 禁止输出信号, . CSOUT :片选输出信号,高电平有效, 0 = CS1 =1, =1, 片选输出信号,高电平有效, CS =0,芯片被选中, CS2 =0,芯片被选中,该引脚输出高电平
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(2)发送部分
1.CPU送来的并行数据存放在发送保持寄存器中 1.CPU送来的并行数据存放在发送保持寄存器中 2.数据经过发送移位寄存器进行并串转换 2.数据经过发送移位寄存器进行并串转换 3.按规定格式加上起始位、奇偶校验位和停止位,构成完整 3.按规定格式加上起始位 奇偶校验位和停止位, 按规定格式加上起始位、 的串行数据帧 4.数据由Sout发出 4.数据由Sout发出 数据由Sout 另外,当数据进入到发送移位寄存器后,发送保持寄存器 另外,当数据进入到发送移位寄存器后, 自动变空,以接收下一个待发送的数据。 自动变空,以接收下一个待发送的数据。
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该控制命令决定了串行数据帧的字符长度、停止位个数、 该控制命令决定了串行数据帧的字符长度、停止位个数、 奇偶校验类型等。其最高位为寻址识别的特征位。 奇偶校验类型等。其最高位为寻址识别的特征位。 线路状态寄存器LSR记录了数据发送和接收的状态, 线路状态寄存器LSR记录了数据发送和接收的状态, 记录了数据发送和接收的状态 以供CPU查询,各位的含义如下图所示: 以供CPU查询,各位的含义如下图所示: 查询
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8250 内部寄存器编址
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(1)接收部分
在接收数据时: 在接收数据时: 1.接收移位寄存器将 引脚的串行数据进行移位输入。 1.接收移位寄存器将SIN引脚的串行数据进行移位输入。 接收移位寄存器将S 2.检测到 输入信号变低后,连续测试8个接收时钟周期。 2.检测到SIN输入信号变低后,连续测试8个接收时钟周期。 检测到S 3.如果采样到的都是低电平 则确认为起始位,否则为干扰信号。 3.如果采样到的都是低电平,则确认为起始位,否则为干扰信号。 如果采样到的都是低电平, 4.找到起始位后,每隔16个接收时钟脉冲对 4.找到起始位后,每隔16个接收时钟脉冲对SIN输入的数据进行一 找到起始位后 个接收时钟脉冲对S 次采样,直到完整的字符帧结束 帧结束。 次采样,直到完整的字符帧结束。 5.接收移位寄存器将接收到的数据转化为并行数据 5.接收移位寄存器将接收到的数据转化为并行数据送入到接收数 接收移位寄存器将接收到的数据转化为并行数据送入到接收数 据缓冲器RBR RBR。 据缓冲器RBR。
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串行通信的特点
[1]串行传送是在一根传输线上一位一位地传送, [1]串行传送是在一根传输线上一位一位地传送, 串行传送是在一根传输线上一位一位地传送 这根线既作数据线又作联络线, 这根线既作数据线又作联络线,也就是说要在一 根传输线上既传送数据信息, 根传输线上既传送数据信息,又传送联络控制信 息。 [2] 数据格式固定,分异步和同步数据格式。与此 数据格式固定,分异步和同步数据格式。 相应,就有异步通信和同步通信两种方式。 相应,就有异步通信和同步通信两种方式。 [3]信号的逻辑定义与TTL不兼容,因此,需要进 [3]信号的逻辑定义与 信号的逻辑定义与TTL不兼容 因此, 不兼容, 行逻辑关系和逻辑电平转换。 行逻辑关系和逻辑电平转换。 [4]串行传送信息的速率需要控制,要求双方约定 [4]串行传送信息的速率需要控制, 串行传送信息的速率需要控制 通信传输的波特率。 通信传输的波特率。
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. RI :振铃指示输入信号, =0,表示Modem接收到了电 振铃指示输入信号, =0,表示Modem接收到了电 RI
话线上的的拨号呼叫,要求8250/16550予与回答 话线上的的拨号呼叫,要求8250/16550予与回答
(3)串行数据输入输出引脚 . SOUT和SIN :串行数据输出、输入端 串行数据输出、 . XTAL1和XTAL2 :外部时钟输入端 . RCLK :接收器时钟(16倍于接收波特率的时钟信号) 接收器时钟(16倍于接收波特率的时钟信号 倍于接收波特率的时钟信号)
数据传送方向图解
T 单工 R
T R
半双工
T R
T 全双工 R
R T
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异步通信: 异步通信: 1. 在线路上数据是以一个字符为单位来 传送的,各个字符可以接连传送, 传送的,各个字符可以接连传送,也 以间断传送。 以间断传送。 2. 异步通信的收发双方不需要相同的 时钟源,即不需要同步。 时钟源,即不需要同步。
用于传送和接收数据
CS 0
. CS0 , CS1 , CS : 2 = =1, =1 片选信号,当 CS0 CS1 , =0, CS2 =0,芯片被选中 . A2-A0:地址信号,实现片内各 A2-A0:地址信号 地址信号,
寄存器的选择
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. ADS :地址选通信号,低电平有效,微机系统中一般 地址选通信号,低电平有效,
(3)线路控制和状态
线路控制寄存器LCR接收并存储CPU发来的控制命令, 线路控制寄存器LCR接收并存储CPU发来的控制命令, LCR接收并存储CPU发来的控制命令 各位的含义如下图所示。 各位的含义如下图所示。
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线路控制寄存器LCR的控制字格式 线路控制寄存器LCR的控制字格式
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同步通信: 同步通信: 1.通信开始后,发送设备连续发送字符, 1.通信开始后 发送设备连续发送字符, 通信开始后, 接收设备首先搜索同步字符, 接收设备首先搜索同步字符,在得到同 步字符后开始接收数据。 步字符后开始接收数据。 2. 传送过程中,发送设备和接收设备必须 传送过程中, 要保持完全同步,即使用同一个时钟。 要保持完全同步,即使用同一个时钟。
串行通信的基本概念
通信既包括计算机与外部设备之间, 通信既包括计算机与外部设备之间,也包 括计算机和计算机之间的信息交换。 括计算机和计算机之间的信息交换。 由于串行通信所用的传输线少,并且可以 由于串行通信所用的传输线少, 借助现存的电话网进行信息传送,因此, 借助现存的电话网进行信息传送,因此, 特别适合于远距离传送。 特别适合于远距离传送。 对于那些与计算机相距不远的人机交互设 备和串行存储的外部设备(磁盘等) 备和串行存储的外部设备(磁盘等),采用串 行方式交换数据也很普遍。 行方式交换数据也很普遍。
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数据传送的方向
单工(Simplex) 单工(Simplex) 半双工( Duplex) 半双工(Half Duplex) 全双工( Duplex) 全双工(Full Duplex)
串行传送的两种基本工作方式
异步方式 同步方式
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Modem状态寄存器
Modem控制逻辑
中断控制逻辑
中断允许寄存器
中断标志寄存器
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上图为8250/16550的内部结构框图,由于该芯片只有3 上图为8250/16550的内部结构框图,由于该芯片只有3根 8250/16550的内部结构框图 地址线,因此在芯片内部至多只能产生8个地址。 地址线,因此在芯片内部至多只能产生8个地址。为区别 这些寄存器,使用设置线控寄存器的特征位的方法。 这些寄存器,使用设置线控寄存器的特征位的方法。 线控寄存器的最高位DLAB 线控寄存器的最高位DLAB为1时,表示访问分频次数寄存器; DLAB为 表示访问分频次数寄存器; 同一地址所访问的是收发寄存器。 为0时,同一地址所访问的是收发寄存器。 下表为8250/16550的内部寄存器编址情况 下表为8250/16550的内部寄存器编址情况。 的内部寄存器编址情况。
已准备好发送数据 . DTR :数据终端设备就绪信号,低电平时通知数据设备, 数据终端设备就绪信号,低电平时通知数据设备, 8250/16550已准备好通信 8250/16550已准备好通信
. CTS :清除发送信号,每当Modem状态寄存器的CTS位改变 清除发送信号,每当Modem状态寄存器的 状态寄存器的CTS位改变
一帧
第n个字符
D0 D1 Dx D0
空 闲 位
起 始 位
数据位(5-8位)
校 验 位
停 止 位
空 闲 位
起 始 位
同步串行数据发送格式
同步字符1 同步字符2 数据字符
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9.2.1 8250/16550 引脚和内部结构
1.引脚信号 1.引脚信号
(1)面向CPU相连的信号 面向CPU相连的信号 . D0-D7:双向数据线,三态, D0-D7:双向数据线,三态,
数 据 总 线 缓 冲 器
微机系统原理及接口技术应用 SIN
接收缓冲器
传输线控制寄存器
除数寄存器(低字节)
波特ຫໍສະໝຸດ Baidu发生器
接收移位寄存器
接收时间与控制
除数寄存器(高字节)
传输线状态寄存器
内 部 数 据 总 线
d
发送时间与控制 发送移位寄存器
SOUT
发送保持寄存器
Modem控制寄存器
D0—D7 D0—D7
常用的可编程串行接口芯片有Intel的8250、8251, 常用的可编程串行接口芯片有Intel的8250、8251, 美国国家半导体公司的16550等 8250与16550完全 美国国家半导体公司的16550等。8250与16550完全 兼容。 兼容。
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异步串行数据发送格式
输入。若以芯片的工作时钟为接收时钟,则只 输入。若以芯片的工作时钟为接收时钟, 要将该引脚与 BAUDOUT 直接相连即可
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(4)中断请求、复位输入及其它信号 中断请求、 . INTRPT :中断请求输出,高电平有效,此时中断允许 中断请求输出,高电平有效,
寄存器IER相应位必须为1 寄存器IER相应位必须为1,即中断允许 IER相应位必须为
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(2)面向通信设备的引脚信号 . DSR :数据设备准备就绪信号,低电平表示数据设备可与 数据设备准备就绪信号,
8250/16550进行数据传输 8250/16550进行数据传输
. RTS :请求发送信号,低电平时通知数据设备,8250/16550 低电平时通知数据设备,
状态时,若允许Modem状态中断,就会产生一次中断 状态中断, 状态时,若允许Modem状态中断 接收线路信号检测输入, =0,表明Modem已 . RLSD :接收线路信号检测输入, RLSD =0,表明Modem已 收到数据载波,8250/16550应立即开始接收解调 收到数据载波,8250/16550应立即开始接收解调 后的数据
. MR :主复位信号。MR=1时8250进入复位状态,控制逻 主复位信号。MR= 8250进入复位状态 进入复位状态,
辑和内部寄存器(接收器、数据发送器和分频锁存 辑和内部寄存器(接收器、 器除外)将被清除。 器除外)将被清除。
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