串行通信8251

北京邮电大学
实验报告
课程名称：微机原理与接口技术
实验名称：串行通信8251
一．实验目的
了解串行通讯的基本原理
掌握串行接口芯片8251的工作原理和编程方法
二．实验内容
1.按下图所示连接好电路，其中8254计数器用于产生8251的发送和接收时钟，TXD和RXD
连接在一起。

2.编程：从键盘输入一个字符，将其ASCII码的值加1后发送出去，再接收回来在屏幕上
显示，实现自发自收。

3.连线：
三．实验思路
1.芯片8251
（1）重要管脚的说明：
Intel 8251A是可编程的串行通信接口芯片，它的内部结构如下图所示：
D7~D0为三态双向数据线，将CS连接到实验台的I/O地址（本实验将其连接到Y7，因此数据端口地址为2B8H），则可以通过8251的数据端口实现串行通信。

TxD为发送数据线，用作输出；RxD为接收数据线，用作输入。

本实验将TxD和RxD连接起来，从而实现8251的自发自收。

TX/RXCLK为8251的发送时钟和接收时钟，将其与8254的OUT0连接起来，则可以利用8254的计数器0的输出作为时钟信号。

（2）方式命令字的确定
Intel 8251A有两种工作方式：串行同步通信和串行异步通信。

本实验采用异步通信方式，其方式命令字格式如下：
本实验采用8位字符，波特因子为16，因此方式命令字为11001110。

（3）工作命令字的确定
Intel 8251A的工作命令字的格式如下:
本实验要实现自发自收，因此发送端和接收端都要允许，从而确定的命令字为00100111。

（4）状态字的检查
Intel 8251A的状态字的格式如下:
通过8251实现数据的收发时必须先确定发送器/接收器是否准备好，这可以通过读取控制端的状态字来确定：D1(RxRDY)表示接收器准备好，当RxRDY=1时，表示接收器已接收到了字符，可以让CPU将该字符读取走。

D0(TxRDY)表示发送器准备好，当TxRDY=1时，表示发送缓冲器已空，可以接收CPU送来的欲发送数据。

上面已提到本实验中8251的数据端口地址为2B8H，则其控制端口地址为2B9H，编程
中只要将读取到的状态字与01b（或10b）相与则可知道发送器（或接收器）是否准备好，从而进行下一步数据处理。

2.芯片8254
Intel 8254可编程计数器具有3个独立的16位计数器通道，每个计数器都可以按照二进制或BCD码计数方式进行计数，每个通道都有六种工作方式。

（1）工作方式的选择
本实验中8254要实现的功能是给8251提供时钟信号，因此采用方式3较恰当。

方式3是对CLK信号进行分频，在写入方式3的控制字和计数初值后计数器开始计数，在计数过程中OUT断的输出是一半时间为高电平，一段时间为低电平的方波。

（2）计数器初值
计数初值= 时钟频率/ （波特率* 波特率因子），由于本实验中的时钟频率是接
1MHz，波特率选的是1200，而波特因子为16，则得到的计数器初值为52.
（3）控制字的确定
Intel 8254的控制字格式如下：
本实验采用计数器0进行计数，确定的控制字为：00110110。

3.算法流程图
四．源代码
data segment
port_8254equ 280h;
port_8251equ 2b8h;
ESC equ 27h
okdb 'hi~','$',0dh,0ah data ends
code segment
assumecs:code, ds:data
main:;初始化8254
mov dx, port_8254+3
mov al, 00110110b
out dx, al
mov dx, port_8254
mov ax, 52
out dx, al
mov al, ah
out dx, al
;初始化8251
mov dx, port_8251+1
xor al, al
out dx, al ;
mov al, 40h
out dx, al ;
nop
mov al, 11001110b
out dx, al
mov al, 00100111b
out dx, al
;打印显示信息
mov dx, offset ok
mov ax, seg ok
mov ds, ax
mov ah, 9
int 21h
;读取8251的状态字
L1: mov dx, port_8251+1
inal, dx
and al, 01b ;TxDRY为1？
jz L1
;从键盘接收字符
mov ah, 1
int 21h
;判断是否为ESC
cmp al, ESC
jz over
;将ASCII码加1后通过8251端口发送字符inc al
mov dx, port_8251
out dx, al
;读取8251的状态字
L2: mov dx, port_8251+1
inal, dx
and al, 10b ;DxDRY为1？
jz L2
;从8251端口接收数据
mov dx, port_8251
inal, dx
mov dl, al
mov ah, 2
int 21h
jmp L1
over: mov ax, 4C00H
int 21h
code ends
end main
五．实验心得
通过这次实验，熟悉和掌握了两个芯片——Intel 8254可编程计数器和Intel 8251可编程串行通信接口的使用。

进一步理解了两个芯片的工作原理与工作方式：Intel 8251实现串行通信，有两种工作方式：同步通信和异步通信。

同步通信需要用到同步符和终止符的检测，此次实验中没有涉及；异步通信看似较简单一些，8251能够自动检测和处理终止字符。

这里需要注意的就是设置波特率因子，也就是接收时钟频率与波特率的倍数。

在确定工作命令字的时候，起初觉得有那么多选项好复杂，在弄清楚每个管脚代表的意义之后，发现要确定的东西其实也不难，保证自发自收，同时允许接收和发送使能就好了。

理解了8251的工作过程之后，也明白了检查状态字中的TxRDY和DxRDY位的意义。

机器的工作总是要一步一步来的，必须保证每步的正确性。

Intel 8254中有三个独立的计数器，这次实验中只需要用到其中一个计数器，对于该芯片的使用的唯一难点就是确定工作方式和计数器初值。

8254的工作方式有六种，每种方式都可以实现特定功能：计数结束中断、单稳触发器、频率发生器、方波发生器、软件触发选通信号和硬件触发选通信号。

这次实验需要计数器来提供时钟信号，因此最适合的就是方波计数器了。

至于计数器初值的选择，上面也已经解释清楚了。

本次实验的另一大收获就是对于汇编语言的编程技巧的提升。

在给出流程图后，本实验的编程并不算困难。

再一次熟悉运用了MOV, CMP, AND, JZ, JMP等指令,熟悉使用了01H（带回显的键盘输入），02H（在屏幕上显示字符）,09H（在屏幕上显示以‘$’结束的字符串）等中断服务。

编程方面遇到的唯一的问题就是显示字符串的时候显示了乱码，经排查发现是自己忘了将字符串的首地址放入DS中。

汇编语言就是这样，一点点小细节就容易出错，还有好多指令的细节（比如数据的隐含地址等）需要你细心体会然后记住。

总而言之，通过这次实验，对芯片和编程语言的熟悉都加深了，收获很大。