串行接口文档

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串行接口教程串行通讯的概念

RS-232C的接口信号 ---TxD RxD
（2）数据发送与接收线：发送数据(Transmitted data-TxD)——通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，(DTE→DCE)。接收数据(Received data-RxD)——通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，(DCE→DTE)。（3）地线有两根线SG、PG——信号地和保护地信号线，无方向。
奇偶校验
奇校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为奇数，如： 1 0110，0101 0 0110，0001 偶校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为偶数，如： 1 0100，0101 0 0100，0001
1.电气特性
EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。在TxD和RxD上：逻辑1(MARK) =-3V～-15V 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V 信号无效（断开，OFF状态，负电压) = -3V～-15V
TTLRS232转换芯片
连接器的机械特性
串口通信基本接线方法
9针串口（DB9）
25针串口（DB25）
针号
功能说明
缩写
针号
功能说明
缩写
1
数据载波检测
DCD
8
数据载波检测
DCD
2
接收数据
RXD
3
接收数据
RXD
3
发送数据
TXD
2
发送数据
TXD
4
数据终端准备
DTR

串行接口实验报告

课程实验报告实验名称：串行接口专业班级：学号：姓名：同组人员：指导教师：报告日期：实验二1. 实验目的 (3)2. 实验内容 (3)3. 实验原理 (3)4. 程序代码 (6)5. 实验体会 (13)实验二1.实验目的1.熟悉串行接口芯片8251的工作原理2.掌握串行通讯接收/发送程序的设计方法2.实验内容通过对8251芯片的编程，使得实验台上的串行通讯接口（RS232）以查询方式实现信息在双机上的。

具体过程如下：1. 从A电脑键盘上输入一个字符，将其通过A试验箱的8251数据口发送出去，然后通过B试验箱的8251接收该字符，最后在B电脑的屏幕上显示出来。

2.从A试验箱上输入步进电机控制信息（开关信息），通过A试验箱的8251数据口发送到B试验箱的8251数据口，在B试验箱上接收到该信息之后，再用这个信息控制B试验箱上的步进电机的启动停止、转速和旋转方向。

3.实验原理1.8251控制字说明在准备发送数据和接收数据之前必须由CPU把一组控制字装入8251。

控制字分两种：方式指令和工作指令，先装入方式指令，后装入工作指令。

另外，在发送和接收数据时，要检查8251状态字，当状态字报告“发送准备好”/“接收准备好”时，才能进行数据的发送或接收。

2.8251方式指令(端口地址2B9H)3.8251工作指令(端口地址2B9H)4.8251状态字(端口地址2B9H)5.8253控制字（283H）6.8253计数初值（283H）计数初值=时钟频率/（波特率×波特率因子）本实验：脉冲源=1MHz波特率=1200波特率因=16计数初值= 1000000/1200*16=527.程序流程框图4.程序代码Fxc.asm;************************;;*8251串行通讯(自发自收)*;;************************;data segmentio8253a equ 280h ;8253计数0端口地址io8253b equ 283h ;8253控制端口地址io8251a equ 2b8h ;8251数据端口地址io8251b equ 2b9h ;8251控制端口地址mes1 db 'you can play a key on the keybord!',0dh,0ah,24hmes2 dd mes1data endscode segmentassume cs:code,ds:datastart: mov ax,datamov ds,axmov dx,io8253b ;设置8253计数器0工作方式mov al,16h ;控制字为00010110Bout dx,almov dx,io8253amov al,52 ;给8253计数器0送初值out dx,almov dx,io8251b ;初始化8251;xor al,al;mov cx,03 ;向8251控制端口送3个0;delay: call out1;loop delaymov al,40h ;向8251控制端口送40H,使其复位call out1mov al,4eh ;设置为1个停止位,8个数据位,波特率因子为16 call out1mov al,27h ;向8251送控制字允许其发送和接收call out1lds dx,mes2 ;显示提示信息mov ah,09int 21hwaiti: mov dx,io8251bin al,dxtest al,01 ;发送是否准备好jz nextmov ah,0bhint 21htest al,0ffh ;检测是否有键盘输入jz nextmov dl,0ffh ;有键盘输入，读入字符mov ah,06hint 21hcmp al,27 ;若为ESC,结束jz exitmov dx,io8251a;inc alout dx,al ;发送; mov cx,40h;s51: loop s51 ;延时next: mov dx,io8251bin al,dxtest al,02 ;检查接收是否准备好jz waiti ;没有,等待mov dx,io8251ain al,dx ;准备好,接收mov dl,almov ah,02 ;将接收到的字符显示在屏幕上int 21hjmp waitiexit: mov ah,4ch ;退出int 21hout1 proc near ;向外发送一字节的子程序out dx,al;push cx;mov cx,40h;gg: loop gg ;延时; pop cxretout1 endpcode endsend startSend .asm;************************;;*8251串行通讯(自发自收)*;;************************;data segmentio8253a equ 280h ;8253计数0端口地址io8253b equ 283h ;8253控制端口地址io8251a equ 2b8h ;8251数据端口地址io8251b equ 2b9h ;8251控制端口地址buf3 byte 0mes1 db 'you can play a key on the keybord!',0dh,0ah,24hmes2 dd mes1data endscode segmentassume cs:code,ds:datastart: mov ax,datamov ds,axmov dx,io8253b ;设置8253计数器0工作方式mov al,16h ;控制字为00010110Bout dx,almov dx,io8253amov al,52 ;给8253计数器0送初值out dx,almov dx,io8251b ;初始化8251mov dx,28bh ;8255控制口初始化mov al,81h ;1000,0001out dx,al;xor al,al;mov cx,03 ;向8251控制端口送3个0;delay: call out1;loop delaymov al,40h ;向8251控制端口送40H,使其复位call out1mov al,4eh ;设置为1个停止位,8个数据位,波特率因子为16 call out1mov al,27h ;向8251送控制字允许其发送和接收call out1lds dx,mes2 ;显示提示信息mov ah,09int 21hwaiti: mov dx,io8251bin al,dxtest al,01 ;发送是否准备好jz nextmov ah,0bhint 21htest al,0ffh ;检测是否有键盘输入jz next; mov dl,0ffh ;有键盘输入，读入字符;mov ah,06h; int 21hmov dx,28ahin al,dxcmp al,27 ;若为ESC,结束jz exitmov dx,io8251a;inc alout dx,al ;发送; mov cx,40h;s51: loop s51 ;延时next: mov dx,io8251bin al,dxtest al,02 ;检查接收是否准备好jz waiti ;没有,等待mov dx,io8251ain al,dx ;准备好,接收mov dl,almov ah,02 ;将接收到的字符显示在屏幕上int 21hjmp waitiexit: mov ah,4ch ;退出int 21hout1 proc near ;向外发送一字节的子程序out dx,al;push cx;mov cx,40h;gg: loop gg ;延时; pop cxretout1 endpcode endsend start步进电机：1.K0=0，逆时针转；K0=1，顺时针转2.K1=0，慢转；K1=1，快转data segmentbuf1 db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh ;LED显示buf2 byte 0 ;步进电机数据buf3 byte 0 ;保存开关数据buf4 byte 0 ;保存顺转数据buf5 byte 9 ;保存反转数据buf6 byte 0 ;开关机data endscode segmentassume cs:code,ds:datastart:mov ax,datamov ds,axmov buf2,00110011b ;步进电机数据mov dx,28bh ;8255控制口初始化mov al,81h ;1000,0001out dx,al;-----------------------------逆转控制----------------R0: mov dx,28ah ;读C口in al,dxmov buf3,al ;保存C口数据test al,04 ;jnz kai ;转反转test al,01 ;测试K0=1?jnz L0 ;转反转mov al,buf4 ;走马灯开始一步顺转cmp al,9jnz S1call change9_0S1: inc al ;数据加1mov buf4,almov bx,offset buf1xlatmov dx,289h ;B口输出out dx,al ;数据完成加1mov al,buf2 ;电机开始一步逆转ror al,1 ;数据左移mov buf2,almov dx,288h ;A口输出out dx,al ;电机完成一步逆转mov al,buf3 ;回复C口数据test al,02jnz R1 ;转快转call delay_s ;否则慢转jmp R0R1: call delay_q ;快转jmp R0;------------------------------顺转控制-----------------L0: mov al,buf5 ;走马灯开始一步顺转cmp al,0jnz S2T2: test al,03 ;测试K2=1?jnz T2call change0_9S2: dec al ;数据减1mov buf5,al ;mov bx,offset buf1xlatmov dx,289h ;B口输出out dx,al ;走马灯结束一步顺转mov al,buf2 ;电机开始一步顺转rol al,1 ;数据右移mov buf2,almov dx,288h ;A口输出out dx,al ;电机结束一步顺转mov al,buf3 ;回复C口数据test al,02jnz L1 ;转快转call delay_s ;否则慢转jmp R0T3: test al,03 ;测试K2=1?jnz T3L1: call delay_q ;快转jmp R0kai: mov dx,28ah ;读C口in al,dxmov buf3,al ;保存C口数据test al,04 ;jz L0 ;转反转jmp kaiexit: mov ah,4chint 21hdelay_s proc near ;长延时mov bx,20hlp1: mov cx,0ffffhlp2: loop lp2dec bxjnz lp1retdelay_s endpdelay_q proc near ;短延时mov bx,1lp11: mov cx,0ffffhlp22: loop lp22dec bxjnz lp11retdelay_q endpchange9_0 proc nearmov buf4,-1mov al,buf4retchange9_0 endpchange0_9 proc nearmov buf5,10mov al,buf5retchange0_9 endpcode endsend start5.实验体会这次实验需要用到两种芯片8253和8251，两种芯片的作用分别是8253提供串行通讯所需的特定频率的脉冲信号，8251提供输入输出控制，所以在实验的过程中需要熟悉这两种芯片的方式字等使用规范，在仔细阅读了书本以及书本的编程实例后，基本摘掉了程序的设计方法实验过程中，出现了程序编译通过了但是不能运行的情况，后来经过检查发现是程序没有设置好的原因，要设置为编译后运行状态，否知只编译不运行，经过这次实验，知道了8253和8251两种芯片的基本用法，对课本上的知识有了更深入的理解，收获不少。

接口PPT课件第6章串行接口

；恢复原来字符 ; CF=1,设置停止位
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6.1.3 串行输入/输出的实现
2 硬件实现硬件UART，即异步接收/发送器。 UART的功能：（1）传输转换功能（2）奇偶校验功能（3）出错标识功能
奇偶错误：接收时，UART检查接收到的每一个字符的1 的个数，若不符合要求置标志。
6.1.1 串行通信方式
例如：设异步通信数据格式为7位数据、1位奇校验和1位停止位，则字符‘A’的数据格式为：
‘ A ’ ： 4 1 H = 1 0 0 0 0 0 1 B 100000111
字符‘C’的数据格式为：
‘ C ’ ： 4 3 H = 1 0 0 0 0 1 1 B 110000101
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6.1.1 串行通信方式
（2）面向位型的数据格式特点：没用传输控制字符，用某些位组合作为控制用，信息长度可变，传输速率在2400b/s 以上。
最具代表性的规程是同步数据链路控制规程(SDLC)
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6.1.1 串行通信方式
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。
例：数据传送的速率为120字符/秒，每帧包括10 个数据位，则传送波特率为： 10×120=1200 bit/s =1200(波特) 每一位的传送时间是其倒数： Td=1/1200=0.833ms
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6.1.1 串行通信方式
注意：异步通信中，每一个字符要用起始位和停止位作标志，所以异步发送的发送器和接收器不必用同一个时钟，各有各的局部时钟，只要同一标称频率即可。
注意：同步通信的数据传输效率比异步通信高，但接收器和发送器必须使用同一时钟。硬件电路较复杂。
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15_串行接口

串行数据传送方式
1. 单工
2. 全双工
半双工
信号传输方式与转换
1. RS232电信号，抗干扰能力强
3. 模拟载波信号——适合利用电话交换网等传输介质
PCB设计交流——学生电路及元件介绍
2051实验板 EDA－IA 遥控调光电路红外发送与接收
串行接口
6. 串行通信
串行通信特点
信号线少（最少到1根信号线）速度慢
需要考虑的问题
1. 需要约定数据格式——有通信标准，同步、异步 2. 方便用不同介质方式远距离通信——信号传输方式 3. 传送信息的速率需要控制和约定——通信波特率 4. 干扰等可能产生通信错误——校验与纠错 5. 数据的起始——数据流定界

通用串行通信接口标准(USB)

微计算机系统
微计算机系统
USB包的类型包的类型
PACKET类型 Token Token Token Token Data Data Handshake Handshake Handshake Special PID名称 OUT IN SOF SETUP Data0 Data1 ACK NAK Stall PRE PID3 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 PID2 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 PID1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 PID0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0
8BIT SYNC 8BIT PID
微计算机系统 6 USB的特点及应用 1.特点 USB计术的应用是计算机外设总线的重大变革。 USB有着很多优点： 1）用一种连接器类型连接多种外设。 USB对连接设备没有任何限制，仅提出了准则及带宽上界。USB统一的4针插头取代了种类繁多的串、并插头，实现了将计算机常规 I/O设备，多媒体设备，通信设备以及家用电器统一为一种接口的愿望。 2）用一个接口连接大量的外设 USB采用星形层次结构和HUB计术，允许一个USB主控机可连接多达127个外设。两个外设间的距离可达5M，扩展灵活。 3）连接简单快捷 USB能自动识别USB系统中设备的接入或移走，真正做到即插即用； USB支持机箱外的热插拔连接，设备连接到USB时，不必打开机箱或关电源。 4）总线提供电源 USB能提供5V,500mA的电源。 5）速度加快了 USB1.1版本有两种速度，高速（全速）为12MB/S，低速为1.5MB/S USB2.0 480MB/S
微计算机系统 B系统拓扑结构 USB协议定义了在USB系统中宿主Host与USB设备间的连接和通信，其物理拓扑结构是星状的层层向上方式，也可看成一级与一级的级连方式。允许最多连接127个设备，最上层是USB主控器。

87_串行通信接口

第2页，共87页，2022年，5月20日，6点2分，星期日
2. 数据传输的同步数据传输必须同步，以解决接收方在接收到的源源不断的数据流中如何正确区分发送方发送来的每一个代码，正确完成传输任务。并行传输因其距离进，收发双方可用同一频率时钟进行发送和接收，或增加一根或几根状态控制线（称握手信号线）进行联络，协调收发双方，保证数据代码正确传输。在计算机和通信设备内部，不少部件之间都设有专门的握手信号线。
3. 传输速率• 异步传输，收、发端使用独立的时钟，时钟频率须相同，其误差容限在4.5％以内，大多数接收端时钟比发发端时钟频率略快。异步传输常采用16个时钟周期发送一个数据位，即数据位宽Td ≈16×Tc ， Tc是时钟周期。?接收器在每个时钟的上升沿对传输线上的信号电平采样，检测到低电平后再延续8个时钟周期，仍在上升沿采样、监测传输线是否仍为低电平，若不是低电平则判为假起始位(传输线上噪音干扰产生的误动作)，删除之；若仍是低电平则判为真起始位(已定位在16个时钟周期构成的起始位的中间点)，以此为时间基准，每隔16个时钟周期Tc对传输线上送来的数据位采样，如右图所示。在时间上每一个采样点都接近每一位位宽的中心点，避免了干扰，有效地实现了收发同步。
在串行通信中，一般不设握手信号线，因此，必须在传输的数据编码中解决同步问题。为了正确识别代码和恢复报文，收发双方必须区分出：◆ 每个比特，即每个二进位；◆ 每个代码（如ASCII字符），即区分出每个代码的起始位和结束位；◆ 完整的报文数据块，即数据帧的开始和结束。上述三个问题分别是位同步、字符同步和帧同步。
5. 校验方式（续）• 奇偶校验码只能检出数据代码中奇数个错误，偶数个错误必定漏检。理论计算和统计结果都表明：奇偶校验能查出绝大多数随机错误，漏检率为3.5×10-4 ，但对诸如通信系统中可能出现的突发性错误，漏检率接近1/2。• 根据数据代码的分组方法，奇偶校验可分为垂直奇偶校验、水平奇偶校验和纵横奇偶校验，水平奇偶校验相对比垂直奇偶校验复杂；纵横奇偶校验又称垂直水平奇偶校验，查错能力最强，能查出垂直和水平方向上的奇数个错误，还能查出不大于代码长度的突发错误，它产生校验码和校验逻辑更为复杂。• (2) 循环冗余校验CRC (Cyclic Redundancy Check)• CRC性能优秀，但其编码、检错、纠错的算法复杂。随着VLSI的发展， CRC的复杂算法都已由硬件电路实现，速度远高于软件计算；因此， CRC广泛用于计算机网络设备中。• CRC码又称(n,k)循环码，此编码共n位，前k位为数据位，后(n-k)=r位为冗余位，冗余位是原数据代码模2 除某个r位二进制数得到的余数。对(n,k)循环码，有且只有一个r位二进制数g ，满足：• ◆ (n,k)循环码中任一合法码字都是g的整数倍，即任一合法码字模2除g 的余数都为0；• ◆ 任一非法的(n,k)循环码码字模2除g 的余数都不为0；• ◆ 合法的(n,k)循环码右移一位后仍为合法的循环码。• g所对应的多项式称为生成多项式g (x) ，即把码字中码元当作多项式的系数（取值为0或1），码元所处的位置（从右向左数）作为对应项的幂。

串行通信接口(SCI)

SCI的特性：（1）两个I/O引脚：SCIRXD与SCITXD （2）一个16位的波特率选择寄存器可编程，可得到
65536种的不同速率。
（3）1~8位的可编程数据位。（4）长度为1位或2位的可编程停止位。（5）内部产生的串行时钟。（6）四个错误的检测标志：
奇偶性错误、超限错误、帧错误、间断检测（7）两种唤醒多处理器模式：
}
void main(void)
{ SCSR1=81FE; WDCR=0x6f; Sci_init();
//系统初始化,40MHz //关闭WD //SCI初始化
while (1)
{
while((SCIRXST&0x40) != 1) {;}//RXRDY＝1表示接收到数据
RecieveChar=SCIRXBUF; SCITXBUF = RecieveChar;
SCICTRL1 SCI控制寄存器1
SCIHBAUD 波特率选择寄存器高8位
SCILBAUD 波特率选择寄存器低8位
SCICTRL2 SCI控制寄存器2
SCIRXST SCI接收器状态寄存器
SCIRXEMU SCI仿真数据缓冲寄存器
SCIRXBUF SCI接收器数据缓冲寄存器
SCITXBUF SCI发送数据缓冲寄存器
5. 空闲线多处理器模式
• 数据块与数据块之间通过较长的空闲时间分开，而且这个空闲时间比数据块内部帧与帧之间的空闲时间长得多。
• 空闲线协议通过在某一帧之后使用10位或更多的空闲时间来指示一个新数据块的开始。
空闲线多处理器模式的数据格式
6. 地址位多处理器模式
• 帧信息的最后一个数据位后紧跟着一个称之为地址位的附加位。
SCI优先级控制寄存器（SCIPRI）