外围设备接口

8.2.3 RS-232-C串行接口
RS-232-C串行接口是一个通信协议，它描述了计算机及相关设 备间较低速率的串行数据通信的物理接口及协议。这个通信协议 适用于数据传输速率在0～20000bps范围内的通信。RS-232-C接口 在计算机系统中是一种用来实现与打印机、CRT终端、键盘、调制 解调器等外围设备进行异步串行数据通信的标准硬件接口。
产生相应的输入输出控制信号。 I/O接口有相应的端口存放数据信息、状态信息和控制信息 。
8.1.4 I/O接口寻址及I/O指令
CPU与外设之间的信息传送是通过I/O接口的端口来实现的，对I/O接口的访问 方式取决于这些端口的编址方式，通常端口有两种编址方式：存储器影像 的I/O编址方式和独立的I/O编址方式。
8.3.1 并行接口概述
数据以并行方式传送，每次传送一个字节（8位）的接口叫并行接口（Parallel Port）。所谓“并行”，是指8位数据同时通过并行线进行传送。并行接口又简 称为“并口”，是一种增强了的双向并行传输接口。下图所示的25针DB-25接口 就是一种并行接口。
8.3.1 并行接口概述
⑶调制/解调控制电路：调制/解调控制电路提供一组通用的控制信号，使 8251A直接能与调制/解调器相连，实现远距离数据通讯。
⑷发送缓冲器：它由数据发送缓冲器和并—串转换移位寄存器两部分组成， 当要发送数据时，8251A按照发送的要求，将发送的数据变成串行数据，经TxD 引脚发出。
8.2.4 可编程串行接口8251A（续3）—
特性所要求的形式发送或接收信息。
接口由接口电路、连接电缆和接口软件组成。
8.1.2 接口的功能
外设接口在微型计算机和外围设备之间起着桥梁的作用，主要有以下 功能：
⑴寻址功能：选择多个I/O接口中的其中一个端口 ⑵数据的寄存和缓冲功能 ⑶数据转换功能 ⑷联络功能 ⑸中断管理或DMA管理功能 ⑹命令控制
8.2.3 RS-232-C串行接口
⒊RS-232C的接口信号 ： ⑴信号标准 ①可设定的通信速率：150、300、600、1200、2400、3600、4800、7200、 9600、14400、19200、28800、33600、38400、57600、115200bps（bit per second）。 ②可设定5~8个数据位。 ③可设定1、1.5、2个停止位。 ④可设定字节校验为奇校验、偶校验或无校验等。 通信双方必须约定好使用的通信速率和其他参数。
⒍8251A的初始化 ：初始化操作的功 能是设置8251A的工作方式、启动数据的 发送或接收。8251A的初始化过程如右图 所示。
芯片复位后，第一个写入的是模式字。若模式 设置为同步方式，则紧跟着写入第一个同步码。 若模式字中设置了两个同步码，则再写入第二个 同步码。然后根据需求设置控制字。若模式字设 置为异步方式，则写入模式字后，就可以设置控 制字。
8.2.1 串行接口概述
可编程串行接口的典型结构
8.2.2 串行数据的传送方式
串行数据由起始位、数据位、停止位构成。传送单位为字节。串行数据波形如下 图所示。
串行数据的传送方式分成3种基本的传送方式 ： ⒈单工传送方式 ⒉半双工传送方式 ⒊全双工传送方式
8.2.2 串行数据的传送方式
⒈单工传送方式：数据在通信 链路上只能朝一个固定的方向 进行传送操作 ⒉半双工传送方式：在半双工 通信链路中，使用同一根通信 线分时地进行数据的发送和接 收。 ⒊全双工传送方式：数据可以 在两个方向上同时进行传送操 作。
8.2.4 可编程串行接口8251A（续4）
⒉8251A的引脚信号 ：8251A引脚信号可分为两组，一组为8251A与系统总线 连接的一边，另一组为8251A与外部设备连接的一边。
⑴8251A与系统总线连接的引脚信号有：片选信号CS 、数据信号 D0~D7、读控 制信号RD、写控制信号 WR、控制/数据选择信号 C/D、发送器准备好信号TxRDY、 接收器准备好信号 RxRDY、发送缓冲器空信号TxE。
8251A能自动为每个数据加上1位起始位，并能根据编程规定1位、1.5位或2 位停止位。
8.2.4 可编程串行接口8251A（续1）
⒈8251A的结构 ：它由7个功能部件组成，分别为接收缓冲器、接收控制电 路、发送缓冲起、发送控制电路、调制/解调控制电路、读写控制逻辑和数据总 线缓冲器。 其结构图如下图所示。
⑴同步模式字的格式：用来设置同步模式下的数据字长度、数据校验及同步 方式等信息。
D1、D0：为特征位（这两位为0，表示同步模式字）、 L2、L1：数据字长度 、PEN：检验设置位 、EP：奇偶校验类别 、ESD：同步方式 位 、SCS：同步码个数设置 。
8.2.4 可编程串行接口8251A（续6）
第8章 外围设备接口
8.1.1 接口的概念
接口（Interface）是计算机的CPU、存储器与外围设备，或者两种 外围设备之间，或者两种机器之间通过系统总线进行连接的逻辑 电路（逻辑部件），它是CPU与外界进行信息交换的中转站。
接口的基本功能：
一是为信息传输操作选择外围设备 二是在选定的外围设备和主机之间交换信息，保证外围设备用计算机系统
8.1.3 CPU与外围设备之间传送的信息
计算机CPU与外围设备之间传送的信息有三种： ⒈数据信息：是CPU和外围设备传送的基本信息，它可分为数字量、
模拟量和开关量三种。 ⒉状态信息：反映外围设备的工作状态，由外围设备通过接口传
送给微型计算机。 ⒊控制信息：由CPU传送给外设，用来设置外围设备的各种方式，
8.2.4 可编程串行接口8251A（续2）—
⒈8251A的结构
⑴数据缓冲器：这是8251A与CPU的通道，来自CPU的数据和控制命令都经过 这个通道进入8251A内部。8251A中的数据和状态也通过这个通道传送给CPU。
⑵读写控制逻辑电路：读写控制逻辑电路提供各种信号的组合，构成8251A操 作命令，控制各部件协调工作。
⒈8251A的结构
⑸发送控制电路：它协调发送缓冲器工作。同时也为发送提供必要的识别控 制信息，如异步传输时的起始位、停止位，同步传输时的同步码等。
⑹接收缓冲器：它的作用与接收缓冲器相反，将从RxD引脚接收到的串行数据 转变为并行数据，以便CPU读取。
⑺接收控制电路：它配合接收缓冲器工作，实现自动“侦听”数据帧的开始， 消除假启动，建立状态标志等功能。
⒈并行接口DB-25的引线定义：（见教材表8.3所列） ⑴数据信号线：D0～D7，共8条。 ⑵控制信号线： 选通（STB）：低电平有效，用于主机对打印机的数据选通。 自动走纸（AUTO LF）：低电平有效，打印完后自动走纸换行。 初始化（INIT）：低电平有效，使打印机的控制器初始化信号。 选择输入（SLCT IN）：低电平有效，使打印机处于联机状态。 ⑶状态信号线： 应答信号 (ACK)：低电平有效，表示打印机准备好，可以接收数据。 忙信号 (BUSY)：高电平有效，表示打印机处于忙状态。 无纸 (PE)：高电平有效，表示打印机缺纸。 联机 (SLCT)：高电平有效，表示打印机为联机状态。 出错 (ERROR)：低电平有效，表示打印机出错，包括无纸、脱机、错误状态
8.2.3 RS-232-C串行接口
⒊RS-232C的接口信号 ： ⑵接口信号说明：RS-232C标准定义了一个由25个管脚引线组成的接口，其中 4个管脚引线为数据线，11个管脚引线用于控制，3个管脚引线用于定时，还有 几个管脚引线留用和未定。（每个管脚引线的功能说明见教材中表8.1 ）。
8.2.4 可编程串行接口8251A
8.2.3 RS-232-C串行接口
⒈RS-232-C串行接口的机械特性 ⑴连接器：RS-232-C串行接口采用DB-25（早期的设备使用）和DB-9（D型） 连接器，DB-9为现在使用。 ⑵电缆长度：RS-232C电缆的最大长度和线缆类型、通信速率等有关，一般情 况下限制在15米。 ⒉RS-232-C串行接口的电气特性：采用双极非平衡方式，负电平（-3 ~ -15V） 代表逻辑1，正电平（+3 ~ +15V）代表逻辑0。一般使用±12V。
8.2.4 可编程串行接口8251A
⑵异步模式字的格式：用来设置异步模式下的数据字长度、数据校验及停止 位长度等信息。
B2、B1：波特率因子 、L2、L1：数据字长度 、PEN：检验设置位 、EP：奇偶校 验类别 、S2、S1：设置停止位个数 。
8.2.4 可编程串行接口8251A（续8）
⒋8251A的控制寄存器格式：控制寄存器用来设置启动、停止数据传输、内部 复位、设置联络信号等功能。
⒊8251A的模式寄存器格式 ：模式寄存器用来设置8251A的数据传输方式，分 为同步模式字和异步模式字，这两个模式字靠特征位区分。
⑴同步模式字的格式：用来设置同步模式下的数据字长度、数据校验及同步 方式等信息。
D1、D0：为特征位（这两位为0，表示同步模式字）、 L2、L1：数据字长度 、PEN：检验设置位 、EP：奇偶校验类别 、ESD：同步方式 位 、SCS：同步码个数设置 。
方式下，CPU可以先读取状态字并作判断，以决定下一步操作。
TxRDY：发送缓冲器准备好 、RxRDY：已接收数据状态 、PE：奇偶校验出错指示 位 、OE：侦超越出错指示位 、FE：侦格式出错指示位 、DSR、SYNDET：与DSR 和SYNDET引脚的状态相同 。
8.2.4 可编程串行接口8251A（续10）
8.1.百度文库 接口类型
分类标准
接口名称
传送方式
并口
串口
功能选择
可编程接口
不可编程接口
通用性
通用接口
专用接口
操作同步性
同步接口
异步接口
控制方式
程序式接口
DMA式接口
8.2.1 串行接口概述
数据以串行（逐位进行传送）的方式传送的接口叫串行接口。串行接口是广泛应用于微型计算 机系统的一种通用接口。串行接口用于连接慢速的外围设备（CRT显示器、调制解调器、打印机、 扫描仪、键盘、鼠标等）到计算机的总线上，其设备的一端按位串行传送，计算机一端并行传送。
⑵8251A与外部设备连接的引脚信号有：数据发送信号TxD、数据接收信号RxD、 数据终端准备好信号DTR、数据设备准备好信号DSR、请求发送信号RTS、清除 请求发送信号 CTS。
8.2.4 可编程串行接口8251A（续5）
⒊8251A的模式寄存器格式 ：模式寄存器用来设置8251A的数据传输方式，分 为同步模式字和异步模式字，这两个模式字靠特征位区分。
串行接口部件内部有4个主要寄存器：控制寄存器、状态寄存器、数据输入寄存器和数据输出寄 存器。
控制寄存器：用来容纳CPU送给此接口的各种控制信息，从而决定了接口的工作方式。 状态寄存器：用来指示传输过程中当前的传输状态或者某一种错误。 数据输入寄存器：总是和串行输入并行输出移位寄存器配对使用的。在输入过程中，数据一位一 位的从外围设备进入接口的移位寄存器，当接收完1个字节以后，数据就从移位寄存器送到数据输 出寄存器，再等待CPU来取走。 数据输出寄存器：总是和并行输入串行输出移位寄存器配对使用的。
TxEN：输出使能、RxEN：输入使能、DTR ：与引脚DTR对应，数据终端准备好、 RTS：与引脚RTS对应，请求数据发送、SBRK：设置发送空白字符、ER：清除出 错标志 、IR：内部复位 、EH：搜索同步码 。
8.2.4 可编程串行接口8251A（续9）
⒌8251A的状态寄存器格式：状态寄存器用来反映8251A的工作状态，在查询
8251A是可编程的串行接口芯片，通过编程，可以设定它的工作方式：同步 通讯方式还是异步通讯方式。
同步通讯方式：波特率可设置在0~64Kbps范围内；可以用5~8位数据表示1 个数据字，每个数据字可加上奇偶检验位，并且能自动检测同步码。
异步通讯方式：波特率可设置在0~19.2Kbps范围内；可以用5~8位表示1个数 据字，同样，每个数据字可加上奇偶校验位。
⒈存储器影像的I/O编址方式：用这种编址方式访问端口和访问存储器单元相 同，它用访问存储器的指令访问I/O端口，用访问存储器的控制信号存储器 读和存储器写作为I/O端口的读写控制信号。
⒉独立的I/O编址方式：CPU有专门的指令访问I/O端口，与之对应，有专门的 I/O读和I/O写作为I/O读写控制信号，I/O的地址空间和存储器的地址空间可 以重叠。