微机原理第八章--8251

RXD
RXRDY RXC SYNDET
DTR CTS RTS
O
O
调制 解调 电路
接收控制电路
4、读/写控制和调制控制： 读/写控制电路用来接收一系列的控制信号， 并向其内部各功能部件发出有关的控制信号。
与读/写控制电路的控制信号： ①RESET：高电平复位，等待对其初始化。 ②CLK：为芯片内有关电路工作提供时钟的输入端。 同步：该频率大于接收/发送器的时钟频率的30倍；异步： 大于4.5倍。 ③ WR、RD 、C/D 、CS、
波特率与发送/接收时钟的关系为: 收/发时钟 b/ s = n
n：波特率因子,(可取 1, 16, 64)
1．异步通信方式
异步通信的数据格式是以一组不定“位数” 数组成。第 1 位起始位，低电平；接着传送若 干个数据位，先发低位，后发高位；最后是停 止位，宽度可以是 1 位， 1.5 位或 2 位；在两个 数据组之间可有空闲。其数据格式如图所示。 标准波特率： 300，600，900，1200，2400，4800，9600，19200。
………..
发送 控制
……...
发送缓冲器
发送 时钟
………..
接收 时钟
接收缓冲器
发送器
C P U 发送数据
接收器
C P U 接收数据
接收 控制
串行接口电路的功能：其一，把并行数据 变成串行数据进行传输；其二，把接收串行 数据转换为并行数据。
8.4.2串行接口
串行接口有许多种类，串行接口包括 4个主要寄存器：控制寄存器、状态寄存 器、数据寄存器、数据输入寄存器及数 据输出寄存器。 控制寄存器用来接收 CPU 发送的各 种控制命令，以决定其工作方式。状态 寄存器其状态位用来指示当前传输状态。 数据输入寄存器是和串行输入/并行输出 移位寄存器配对使用的。
（2）面向比特型的数据格式：根据同步数据链 路控制规程（ SDLC ），面向比特型的数据以 帧为单位传输，每帧由6个部分组成。如下图：
帧
7EH 地址场 控制场 D0 D1 … DN CRC1 CRC2 7EH
开始 标志 图
数据 面向比特型的数据格式
结束 标志
在SDLC规程中，不允许在数据段和CRC段中出 现6个“1”，否则会误认为是结束标志。因此要求 在发送端进行检验，当连续出现5个“1”，则立即 插入一个“0”，接收端要将这个插入的“0”去掉， 恢复原来的数据。同步通信的效率比异步通信高。
2、操作命令控制字：命令8251A进行某种操作（如发 送、接收、内部复位和检测同步字符等）或处于某种 工作状态（如DTR），以便接收或发送数据。
D7 EH D6 IR D5 RTS D4 ER D3 SBRK D2 RXE D1 DTR D0 TXEN
1：发送允许 0：不允许
1:使DTR引脚 = 0 1 ：接收允许 1 ：TXD送低电平（断开信号） 0 ：正常工作 1:使错误标志复位（状态寄存器） 1:使RTS引脚 = 0 1：软件复位（下一条命令是方式字）
O O O O O
接收 串/并 缓冲器 转换
RXD RXRDY RXC SYNDET
DTR CTS RTS
O
调制 解调 电路
接收控制电路
图 8251A内部结构流程图
与发送器有关信号： ①TXD：发送数据。在时钟TXC的下降沿发送数据。 ②TXC：发送器时钟信号，输入。 ③ TXRDY：发送器已准备好信号。表示发送数据缓 冲存储器空。 ④ TXEMPTY：发送器空闲标志。表示发送移位寄存 器已空。
与读/写控制电路的控制信号： ①RESET：高电平复位，等待对其初始化。 ②CLK：为芯片内有关电路工作提供时钟的输入端。 同步：该频率大于接收/发送器的时钟频率的30倍；异步：大于4.5倍。 ③ WR、RD 、C/D 、CS、 D0 ~ D7 发送 并/串 数据总线 TXD 缓冲器 转换 缓冲器 TXRDY 发送控制电 TXEMPTY 内 路 RESET TXC 部 总 CLK 读/写 线 C/D 控制逻辑 O 电路 RD O WR 接收 串/并 RXD O 缓冲器 转换 CS RXRDY O DSR RXC 接收控制电路 O 调制 DTR 解调 SYNDET O CTS 电路 O RTS
RXD
RXRDY RXC SYNDET
DTR CTS RTS
O
O
调制 解调 电路
接收控制电路
与接收器有关信号： ①RXD：数据接收端。RXD在时钟RXC上升沿采样信号。 ②RXRDY：接收器已准备好信号，表示已收到一个数据， 当CPU读数据后，RXRDY变为低电平。 ③SYNDET/BRKDET——双功能的检测信号，高电平有效。 内同步：收到一个或两个同步字符时，SYNDET输出高 电平。 外同步：当从SYNDET端收到同步字符，接收器开始接 收数据。 ④RXC：接收器时钟，由外部输入。若采用同步方式， 接收器时钟频率等于接收数据的频率；异步方式，用 软件设置波特率，TXC和RXC往往连接在一起。 对于异步方式，当RXD端口连续收到8个“0”信号， 则BRKDET变成高电平，表示当前处于数据断缺状态。
1、发送器：要发送的数据，锁存到发送缓冲存储器中。 其发送速率由TXC端上收到的发送时钟频率决定。
D0 ~ D7
数据总线 缓冲器
发送 并/串 缓冲器 转换 内 部 总 线 发送控制电 路
TXD TXRDY TXEMPTY TXC
RESET
CLK C/D RD WR CS
DSR
读/写 控制逻辑 O 电路
校验选择 01：奇校验 11 ：偶校验 ×0 ：不校验
00 01 10 11 字符长度 00 —5位 01 —6位 10 —7位 11 —8位
同步方式 异步 1 异步 16 异步 64
波 特 率 因 子
例1：在某异步通信中，数据格式采用8位数据位，1位 起始位，2位停止位，奇校验，波特率因子是16，求 其方式命令字？将该方式命令字写入命令口，则程 序段为（假定命令口地址为309H）： MOV DX, 309H 方式命令字=？ MOV AL, 0DEH 11011110B=DEH OUT DX，AL 例2：在同步通信中，若帧数据格式为：字符长度8位， 双同步字符，内同步方式，奇校验，求其方式命令字？ 将其方式命令字写入命令口，则程序段为（假定命令口 地址为309H）： MOV DX, 309H 同步方式命令字=？ MOV AL, 1CH 00011100B=1CH OUT DX，AL
5~8数据位 空闲
1 0 1/0 1/0
…...
1/0 1/0 1
1
空闲 起始位
较验位 停止位 起始位
图
异步通信的数据格式
2． 同步通信方式
同步通信方式：面向字符同步通信和面 向比特同步通信。 （ 1 ）面向字符型的数据格式：单同步、双同 步及外同步3种数据格式，如图所示。
SYNC SYNC 数据字节1 数据字节2 … 数据字节N SYNC （a）单同步 数据字节1 … 数据字节N CRC1 CRC1 CRC2 帧 CRC2
3.状态字：报告8251A何时才能开始发送或接收，以及接收数据 有无错误。状态位为 1 ，表示有效。在读状态期间， 8251A 将自 动禁止改变状态位。
D7 DSR D6 SYN D5 FE D4 OE D3 PE D2 TXE D1 D0 RXRDY TXRDY
D2 D3 RXD GND D4 D5 D6 D7 TXC WR CS C/D RD RXRDY
D1 D0 VCC RXC
DTR RTS DSR RESET CLK TXD TXEMPTY CTS SYNDET/ BRKDET TXRDY
图
8251引脚分布
8.5.2 8251A的控制字及其工作方式
3、数据总线缓冲器：数据总线缓冲存储器是CPU与 8251A之间信息交换的通道。
D0 ~ D7
数据总线 缓冲器
发送 并/串 缓冲器 转换 内 部 总 线 发送控制电 路
TXD
TXRDY TXEMPTY TXC
RESET CLK C/D RD WR CS
DSR
O O
读/写 控制逻辑 O 电路
O O
接收 串/并 缓冲器 转换
（b）双同步
数据字节1 数据字节2 … 数据字节N CRC1 CRC2 （c）外Leabharlann Baidu步 面向字符型同步通信数据格式
帧
帧
图
单同步：传送数据之前，先传送一个同步 字符“SYNC”，接收端检测到同步字符 后，开始接收数据。 双同步：两个同步字符“SYNC”，其后， 接着是数据。 外同步：用一条专用控制线来传送同步字 符，使接收方与发送方实现同步。
1 、方式命令：指定通信方式、数据格式、传送速 率及停止位长度等。（分成4组，每组2位）
S2 S1 EP PEN L2
L1
B2
B1
异步（D1D0≠00） 同步（D1:D0)=00） ×0：内同步 ×1：外同步 0×：双SYN 1×：单SYN 00 无效 01, 1个停止位 10 ,1.5个停止位 11，2个停止位
8.5 可编程串行接口芯片8251A
INTEL 8251A 是一个通用串行输入 / 输出 接口，可以同步方式（或异步方式）与外设 进行串行通信。广泛应用于长距离通信系统 及计算机网络。 8.5.1 8251A芯片内部结构及其功能 8251A由发送器、接收器、数据缓冲存储器、 读/写控制电路及调制/解调控制电路等5部分组 成，如图所示。
发送
（a）单工通信 发送
接收
发送 （b）半工通信
接收
发送 接收 图8-21
接收
发送
（c）全工通信 串行通信线路的三种连接方式
接收
串行通信的特点： 串行通信只要一条传输线，将数据逐位顺序传送； 通信成本低，速度慢，接口复杂。
8.4.2串行接口
并串变换寄存器 通信线路
……..
………...
串并变换寄存器
5 、调制 / 解调控制电路：当远距离串行通信时， 发送时，MODEN将数字信号转换成模拟信号；接 收时，MODEN将模拟信号转换为数字信号。 与MODEN的控制信号 ①DTR（Data Terninal Ready）：向MODEN输出， CPU已准备好，工作命令字的D1置‘1’变为有效。 ②DSR（Data Set Ready）：由MODEN输入，表 示MODEN已准备好，CPU通过读状态寄存器的D7 位检测该信号。 ③RTS（Request To Send）：通知MODEN，CPU 准备好发送，工作命令字的D5置‘1’变为有效。 ④CTS（Clear To Send）：当有效时，表示 8251A方可发送数据。
8．4
串行通信及串行接口
8.4.1 串行通信线路的工作方式 串行通信指的是数据一位一位地依次传输， 每一位数据占据一个固定的时间长度。 串行通信线路有如下3种方式： （1）单工通信：它只允许一个方向传输数据。 （2）半双工通信：它允许两个方向传输数据， 但不能同时传输，只能交替进行。 （3）全双工通信：它允许两个方向同时进行数 据传输。单工、半双工、全双工通信如下图所 示。
1：进入SYN 搜索方式
例 3 ：若要使 8251A 内部复位，假定命令口地址 为309H，则程序段为： MOV DX,309H ;8251命令口 MOV AL,40H ；置D6=1，使内部复位。 OUT DX，AL
例 4 ：异步通信时，允许接收，同时允许发送， 则程序段为（命令口地址为309H）： MOV DX,309H ；8251命令口 MOV AL,05H ；D2=1，D0=1，允许接收和发送。 OUT DX，AL
状态寄存器 控制寄存器
控制
数据总线 收发器
中断请求
数据输入寄存器 读 写
联络信号 逻辑
地址译码
串行输入/并行输出
并行输入/串行输出 CS A0 数据输出寄存器
串行输入 串行输出
来自地址总线
发送时钟
接收时钟
图
串行接口典型结构
8.4.3 串行通信数据的收发方式
串行通信：异步串行通信和同步串行通信。 异步通信：一个字符为单位，以起始位开始， 停止位结束。收发时钟可不一致。 同步通信：以一个字符序列为单位（长度可 选），以同步字符开始。收发时钟一致。 传送速率：每秒钟传送的位数，其单位为波 特率。
2、接收器：外部通信数据从RXD端，逐位进入接收移位 寄存器中。
D0 ~ D7
数据总线 缓冲器
发送 并/串 缓冲器 转换 内 部 总 线 发送控制电 路
TXD
TXRDY TXEMPTY TXC
RESET CLK C/D RD WR CS
DSR
O O
读/写 控制逻辑 O 电路
O O
接收 串/并 缓冲器 转换