串行接口芯片8251
可编程串行通信接口芯片8251A
可编程串行通信接口芯片8251A可编程串行通信接口芯片8251A2010-05-25 15：058251 A是一个通用串行输入/输出接口，可用来将86系列CPU以同步或异步方式与外部设备进行串行通信。
它能将主机以并行方式输入的8位数据变换成逐位输出的串行信号；也能将串行输入数据变换成并行数据传送给处理机。
由于由接口芯片硬件完成串行通信的基本过程，从而大大减轻了CPU的负担，被广泛应用于长距离通信系统及计算机网络。
8251A是一个功能很强的全双工可编程串行通信接口，具有独立的双缓冲结构的接收和发送器，通过编程可以选择同步方式或者异步方式。
在同步方式下，既可以设定为内同步方式也可以设定为外同步方式，并可以在内同步方式时自动插入一个到两个同步字符。
传送字符的数据位可以定义为5~8位，波特率0~64K可选择。
在异步方式下，可以自动产生起始和停止位，并可以编程选择传送字符为5~8位之间的数据位以及1、1/2位之中的停止位，波特率0~19.2K可选择。
同步和异步方式都具有对奇偶错、覆盖错以及帧错误的检测能力。
一、8251A内部结构及功能图8.5.1为8251A结构框图。
作为常用的通信接口，和8255A类似，8251A 的结构也可以归纳为以下三个部分：第一部分是和CPU或者总线的接口部分，其中包括数据总线缓冲器、读/写控制逻辑。
数据总线缓冲器用来把8251A和系统数据总线相连，在CPU执行输入/输出指令期间，由数据总线缓冲器发送和接收数据，此外，控制字，命令字和状态信息也通过数据总线缓冲器传输，读/写控制逻辑电路用来配合数据总线缓冲器工作。
CPU通过数据总线缓冲器和读写控制逻辑向8251A写入工作方式和控制命令字，对芯片初始化；向8251A写入要发送字符的数据代码，送到发送缓冲器进行并行到串行的转换，并且将接收的、已转换成并行代码的接收缓冲器中的字符数据读入CPU。
第二部分是数据格式转换部分，包括发送缓冲器、并行数据到串行数据转换的发送移位器，接收缓冲器和串行数据到并行数据转换的接收移位器，以及发送控制电路和接收控制电路。
可编程串行通信接口芯片8251A
2
1.1 8251A内部逻辑与工作原理
• 8251A的结构框图如图1.1所示，可分五个主要部分：数据总线缓冲器、接收缓冲器、 发送缓冲器、读/写控制逻辑电路和调制解调控制电路。
• 2．命令控制字：设置为00110111B（即37H），置引脚、有效，出错标志复位，允许发送和接收 （虽然本例只是接收，但8251A作为串行通信接口，通常同时具有发送和接收功能，只是本例仅编 写输入部分程序而已），写入控制端口，端口地址为71H。
• 3．状态字：检测状态字D1位的RXRDY，若RXRDY=1，说明已接收一个完整字符，可以读取。读 取一个字符后，还要确定接收的字符是否正确，方法是检测状态字的D5D4D3位（帧错、溢出错、 奇偶错），相应位为1表明出现对应的错误，需要进行错误处理。
3
8251A的结构框图
4
（1）数据总线缓冲器
• 数据总线缓冲器是三态双向8位缓冲器，它是8251A与微机系统数据总线的接口，数 据、控制命令及状态信息均通过此缓冲器传送。它含有命令寄存器、状态寄存器、 方式寄存器、两个同步字符寄存器、数据输入缓冲器和数据输出缓冲器。
5
（2）发送缓冲器
• 发送缓冲器的功能是接收CPU送来的并行数据，按照规定的数据格式变成串行数据 流后，由TXD输出线送出。
15
• 1．方式选择控制字：根据题意，方式选择控制字为11111010B（即FAH），写入控 制端口，端口地址为201H。
• 2．命令控制字：设置为00110111B（即37H），允许发送和接收，写入控制端口， 端口地址为201H。
8251串行通讯实验
师大学数计学院实验报告专业名称 11计科课程微机原理实验名称串行通信实验姓名学号 1107040128251 可编程串行口与PC 机通讯实验一、实验目的(1) 掌握8251 芯片的结构和编程，掌握微机通讯的编制。
(2) 学习有关串行通讯的知识。
(3) 学习 PC 机串口的操作方法。
二、实验说明1、8251 信号线8251 是CPU 与外设或Mode 之间的接口芯片，所以它的信号线分为两组：一组是用于与CPU 接口的信号线，另一组用于与外设或Mode 接口。
（1）与CPU 相连的信号线：除了双向三态数据总线（D7~D0）、读（RD）、写（WR）、片选（CS）之外，还有：RESET：复位。
通常与系统复位相连。
CLK：时钟。
由外部时钟发生器提供。
C/D：控制/数据引脚。
TxRDY：发送器准备好，高电平有效。
TxE：发送器空，高电平有效。
RxRDY：接收器准备好，高电平有效。
SYNDET/BRKDET：同步/中止检测，双功能引脚。
（2）与外设或Mode 相连的信号线：DTR：数据终端准备好，输出，低电平有效。
DSR：数据装置准备好，输入，低电平有效。
RTS：请求发送，输出，低电平有效。
CTS：准许传送，输入，低电平有效。
TxD：发送数据线。
RxD：接收数据线。
TxC：发送时钟，控制发送数据的速率。
RxC：接收时钟，控制接收数据的速率。
2、8251 的初始化编程和状态字8251 是一个可编程的多功能串行通信接口芯片，在使用前必须对它进行初始化编程。
初始化编程包括CPU 写方式控制字和操作命令字到8251 同一控制口，在初始化编程时必须按一定的顺序。
如下面的流程图：三、实验原理图四、实验容本实验由实验器发送一串字符0~9，PC 机串口接收并在超级终端上显示。
五、实验步骤与PC 机通讯应用实验（1）实验连线：a.用串口线把实验机 8251 模块的RS232 通讯口与PC 机相连，把串口旁边的短路块SW1 短路在2-2/3-3 上，SW2 短路在RS232 上。
第4讲可编程串行通信接口芯片8251A
第4讲 可编程串行通信接口芯片8251A
例2：编写通过8251A采用查询方式接收数据 的初始化程序
将8251定义为：异步传送方式,波特率系数为 64偶校验,1位停止位,7位数据位.设8251A数 据口地址为06A0H,控制口地址为06A2H.
第4讲 可编程串行通信接口芯片8251A
MOV DX,06A2H MOV AL,7BH ;写工作方式控制字 OUT DX,AL MOV AL,14H ;写操作命令控制字 OUT DX,AL WAIT: IN AL,DX ;读入状态控制字 AND AL,02H JZ WAIT ;检查RxRDY是否为1 MOV DX,06A0H IN AL,DX ;输入数据
5.全双工,双缓冲的发送器和接收器.
6.具有三种错误检测功能：奇/偶,溢出和帧错误.
第4讲 可编程串行通信接口芯片8251A
8251A的内部工作原理图：
第4讲 可编程串行通信接口芯片8251A
第4讲 可编程串行通信接口芯片8251A
8251A芯片的初始化
为使8251配合cpu进行通信,通信之前： 1.约定双方的通信方式〔同步/异步〕,数据格式
3.单片机：把cpu、内存储器、输入输出 接口集成在一个芯片上所构成的微型计 算机.
INC DI
IN AL,0F1H
TEST AL,38H
;检测错误标志
JNZ ERROR
;出错,至错误处理
LOOP WAIT
第4讲 可编程串行通信接口芯片8251A
相关术语
1.微型计算机：把cpu、内存储器、输入 输出接口电路集成在若干芯片上,加上 控制电极和电源等所组成的计算机.
2.单板机：把cpu、内存储器、输入输出 接口电路装在一块印制电路板上所构成 的微型计算机.
可编程串行接口芯片8251A
停止位位数
图9.13 方式指令字各位含义
校验类型：1 偶校验；0 奇校验 S2 S1 00 0 1 1b 1 0 1.5b 1 1 2b
Hale Waihona Puke 1.3 8251A的编程接口技术
B2、B1位表示收发时钟与波特率的关系。
如当B2、B1置为10时，假设收发时钟频率为 19.2KHz，则表示8251A为异步方式，且波特 率为1200。
1.3 8251A的编程
接口技术
对8251A的编程是指由CPU写入控制字（包 括方式指令字和命令指令字）和读/写收发数 据，实现对8251A的各种工作方式以及工作进 程的控制。
8251A的编程包括初始化编程和收发数据过程 的编程两部分。
1．方式指令字
8251A方式指令字各位的定义如图9.13所示。
L2、L1指定串行异步通信中每个字符数据的 位数，可以在5～8位之间选择。
PEN位用来选择是否需要奇偶校验位。
EP位用来选择奇校验或偶校验，若EP＝1， 则进行偶校验；若EP＝0，则进行奇校验。
1.3 8251A的编程
接口技术
S2、S1用来指定异步方式下的停止位的位数， 可以选择1、1.5或2位。 在 同 步 方 式 （ B2、B1＝00）， 则 S1＝1 为 外 同步，
1.3 8251A的编程
接口技术
1．方式指令字
8251A方式指令字各位的定义如图9.13所示。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 S2 S1 EP PEN L2 L1 B2 B1
波特率因子
字符长度
B2 B1 00同步 011 1 016 1 164
L2 L1 005b 016b 107b 1 18b
8251芯片
波特率――单位时间内传送二进制的位数。 波特率――单位时间内传送二进制的位数。 ――单位时间内传送二进制的位数 波特率因子：数据传输率(波特率) 波特率因子：数据传输率(波特率)与时钟 频率之间的比例系数 时钟频率f 时钟频率f ＝ 波特率因子 * 波特率 给定时钟频率， 给定时钟频率，选择不同的波特率因子可 得到不同的波特率
；DL:要发送的数据 DL: 输入状态字 ；输入状态字 ；查TXRDY
；发送
RECIDAT
PROC AL，92H IN AL，92H 02H AND AL 02H JZ CHKRXD 90H IN 90H，AL RET ENDP
；AL:接收的数据 AL: 输入状态字 ；输入状态字 RXRDY？ ；查RXRDY？ ；发送
信号的调制和解调
由于模拟信号的传输比数字信号传输更为 有效， 有效，因而可将数字信号调制成模拟信号 进行传输， 进行传输，用解调器把接收的模拟信号再 转换成数字信号。 转换成数字信号。 调频 调幅 调相
1、8251A的基本特性 8251A的基本特性
可编程设置为同步方式或异步方式 同步方式 0 — 64kbps 异步方式 0 — 19.2Kbps 同步方式可设置为每字符5 同步方式可设置为每字符5 – 8位，自动检验 同步字符，并可进行奇偶校验。 同步字符，并可进行奇偶校验。 异步方式可设置为每字符5 异步方式可设置为每字符5 – 8位，进行奇偶 校验，并能自动在字符前加上一位起始位， 校验，并能自动在字符前加上一位起始位，在 字符后加上1 位停止位。 字符后加上1 – 2位停止位。 出错检测 完全双工——双缓冲发送和接收 完全双工——双缓冲发送和接收
可编程串行通信接口芯片8251A 可编程串行通信接口芯片8251A
串行通信和可编程串行接口芯片8251A
控制线的连接
控制线用于控制8251a芯片的工作方式和状态，如起始位、 停止位、波特率等。
控制线通常由微处理器通过编程设置，以实现串行通信的参 数配置和控制。
地址线的连接
地址线用于标识8251a芯片在系统中的地址，以便微处理 器能够正确寻址和访问。
02
movwf CR ; 将值写入CR寄存器
03 movlw 0x01 ; 设置IER寄存器，允许接收中断
初始化编程
movwf IER ; 将值写入IER寄存器
```ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数据发送编程
01 发送步骤
02
将数据写入发送缓冲寄存器（THR）。
03
通过设置控制寄存器（CR）的发送使能位启动发送过
程。
数据发送编程
编程控制
通过编程控制8251A的工作模式、 波特率、数据位、停止位等参数， 实现灵活的串行通信功能。
感谢您的观看
THANKS
05 串行通信协议及8251a的 应用
RS-232C协议
定义
RS-232C是一种标准的串行通信协议，用于 连接计算机和其他设备。
特点
采用单端信号传输方式，具有高电平、低电 平两种逻辑状态，传输距离较近。
应用
常用于连接计算机和调制解调器、打印机等 低速设备。
RS-485协议
定义
RS-485是一种改进的串行通信协议，克服了RS-232C传输距离较 近的限制。
• 数据发送代码示例
数据发送编程
01
```
02
movlw 0x12 ; 要发送的数据是0x12
03
微机接口原理--实验四 8251串行收发实验报告要求
实验四 8251串行收发实验一、实验目的1. 掌握8251芯片结构、工作原理和编程方法2. 了解实现串行通讯的硬件环境，数据格式的协议，数据交换的协议3. 了解PC机通讯的编程方法二、实验原理1. 8251芯片的工作原理2. 同步通信与异步通信的特点3. 串行通信接口的基本任务三、实验内容与要求1. 根据空间配置的原理，掌握获得PCI 设备配置的方法，并获得当前PCI卡扩展I/O 的起始地址；2. 理解8251串行收发原理，在 Borland C3.1环境下输入附录中的程序，程序运行结果为8251将“123456”以9600 波特率发送出去，同时8251 自己收回，PC 机屏幕上显示“123456”，按‘Esc’键时退出，按键盘其他键显示“123456”；3. 将扩展通讯口的8251TXD(发送口)和8251RXD（接收口）和相邻实验箱上的扩展通讯口的8251RXD（接收口）和8251TXD（发送口）交叉连接，并连接信号地（GND）。
修改源程序，按PC 机键盘的键，将其键码以9600 波特率发送出去，在与相邻实验箱连接的PC机上显示。
即在相邻的A、B两PC机之间进行串行通信，A、B两机可同时发送或接收对方的用PC机键盘输入的信息。
当用户按‘Esc’键时退出；4. 带着讲义中的思考题，在Borland C 3.1 环境下调试程序，观察运行结果。
四、实验步骤1.根据实验原理中的实验连线，将扩展通讯口移去XC28 上的4个短路套，扩展通讯口的8251TXD和扩展通讯口的8251RXD相连接；2. 在Borland C3.1环境下输入程序，观察PC机上的显示，调试修改程序，得到结果；3. 关闭实验箱和PC机电源，将实验箱连线整理好。
五、实验报告1. 画出所编程序的流程图；2. 给出实验内容3中程序修改部分的源代码；3. 认真回答思考题，并附在实验报告里。
六、思考题1. 程序中波特率为9600 bit/s是怎么得到的？波特率的大小说明什么？2. 简述8251芯片工作原理。
8251串行接口应用实验
① 同步或异步方式下，字符位数5-8个； ② 同步传输率0-64K，异步传输率为0-19.2K； ③ 异步传输时，自动产生1个起始位，编程可产生1个或1个半
或2个停止位； ④ 具有奇偶错、数据丢失和帧错误检测能力； ⑤ 同步方式时，可自动检测，插入同步字符。
1、硬件连线设计 2、分析源程序
注意模式字和控制字的书写流程。
3、波形图各控制位和数据位（波形图1、波形图2）
注意数据位的低位在前，高位在后。
18
六、思考题
1. 8251有几种工作方式，其数据格式如何？ 2. 8251对收发时钟有何特殊要求？
19
+5V
系
统 总 OPCLK 线 (1.19MHZ)
5
图1 8251A的内部工作原理 6
图2 8251A 模式寄存器的格式
7
图3 8251A 控制寄存器的格式
8
图4 8251A 状态寄存器的格式
9
图5 8251A 初始化流程
10
三、实验原理介绍
2、系统中的8251芯片介绍 系统中装有一片8251芯片，并和标准RS-232C接
口相连好。在系统中该电路用来完成同PC微机的 联机以及串行监控操作的实现。 端口地址为：
四、实验要求及实验步骤
2、 8251串行接口应用实验步骤：
1）按照实验要求自行设计硬件电路并连线，将8251的输出接 到模拟示波器上；
2）编写实验程序并检查无误，经汇编、连接后装入系统； 3）运行程序，在示波器上观察数据波形并进行分析； 4）改变发送的数据，运行程序，观察相应的波形。
8-3串行接口芯片8251A
串行接口芯片8251A8251A基本功能⏹可用于同步和异步通信方式（通信方式通过对方式字编程实现）：☐同步方式：波特率0-64Kbps，每个字符可为5~8位，可使用内部同步检测和外部同步检测，能自动插入同步字符。
☐异步方式：波特率0-19.2Kbps，每个字符可为5~8位，自动增加起始位、停止位和校验位。
时钟TxC，RxC的时钟频率为传输波特率的1，16和64倍。
⏹全双工，具有双缓冲器接收器和发送器；⏹出错检测，具有奇偶、溢出和帧错等检测电路。
8251A的内部结构8251A的内部结构主要包括：数据总线缓冲器、接收缓冲器、接收控制电路、发送缓冲器、发送控制电路、调制/解调控制电路、读/写控制逻辑电路等数据总线缓冲器发送缓冲器发送控制电路接收缓冲器接收控制电路D0～D7SYNDETRxDRxRDY读写控制电路C / DCLKRESETRDWRCSDSRCTSDTRRTSRxCTxCTxETxRDYTxD调制解调控制电路内部总线8251A的内部结构⏹发送器：包括发送缓冲器和发送控制电路☐采用异步方式时，则由发送控制电路自动在其首尾加上起始位、奇偶校验位和停止位，然后从起始位开始，经移位寄存器从数据输出线TxD逐位串行输出。
发送速率取决于TxC接收的发送时钟频率，可以编程定义是发送速率的1、16、64倍。
8251A的内部结构☐采用同步方式，则在发送数据之前，发送器将自动送出1个或2个同步字符，然后才逐位串行输出数据。
◆如果CPU与8251A之间采用中断方式交换信息，那么TxRDY可作为向CPU发出的中断请求信号，表示发送缓冲器已空，可以接收CPU下一个数据。
◆当发送器中的8位数据串行发送完毕时，由发送控制电路向CPU发出TxE有效信号，表示发送器中移位寄存器已空。
8251A的内部结构⏹接收器：包括接收缓冲器和接收控制电路从RxD引脚上接收串行数据转换成并行数据后存入接收缓冲器。
☐异步方式：在RxD线上检测低电平，将检测到的低电平作为起始位，8251A开始进行采样，完成字符装配，并进行奇偶校验和去掉停止位，变成了并行数据后，送到数据输入寄存器，同时发出RxRDY信号送CPU，表示已经收到一个可用的数据。
D8.3串行接口芯片8251A
1 帧
1 到 0 的跳变作为字符的开始 LSB MSB 字符间隔（均为 1） 1、1.5 或 2 个停止位（均为 1） 1 位可选的奇偶校验位 5 到 8 位的数据位，低位在前，高位在后 起始位
说明： ①无信息传输（或间隔）时，输出必须为“1”状态（标识态）； ②1到0的跳变作为字符的开始——起始位； ③起始位后为5～8位的数据位，低位在前，高位在后； ④数据位后为奇偶校验位，可设为奇或偶校验，也可不设； ⑤最后有1、1.5或2位停止位，均为“1”
注意：接口的输入和输出均为TTL电平，与RS232C 标准不符，需要加电平转换电路。
TTL MC1489 RS232C输入 MC1488 RS232C输出
接口 8251
输入 TTL
输出
0.3V
3.0V
+3V——+15V
-3V——-15V
串入
并出
图8.25 串行与并行数据的转换
3. 数据传送方式： • 单工方式——只收不发或只发不收 • 半双工方式——接收和发送使用一条通信线，收/发 分时进行 • 全双工方式——接收（输入）和发送（输出）可以 同时进行（收/发各使用1条通信线） P291 图8.30
4. 信号的调制与解调 为在模拟信道上传输数字信号，必须把数字信号转换 成适于传输的模拟信号，而在接收端再将模拟信号转 换成数字信号。前一种转换称为调制，后一种转换称 为解调。完成调制、解调功能的设备叫做调制解调器 （Modem）。 三种主要的调制方式： •幅移键控ASK（调频FM） •频移键控FSK（调幅AM） •相移键控PSK（调相PM）
计 算 机 或 外 设
计 算 机
微机系统在串行通信时必须进行串行与并行的转换
由于微型计算机是并行操作系统，在串行通信时 必须进行串行与并行之间的转换，这可以用软件或硬 件来实现。后者是用移位寄存器来完成串、并之间转 换的任务。 图8.25（a）表示的是发送的情况：在打入／移 位控制信号作用下，将来自计算机的8位并行数据同 时置入移位寄存器，然后在时钟信号作用下，每次移 出1位，经过8个时钟脉冲后，就完成了1个字节数据 的串行输出。 接收过程正好相反：在时钟信号控制下，每次接 收并移位1数据，经过8个时钟，接收1个字节数据， 再把这8位数据并行输出给计算机，这就完成了串行 到并行的转换，如图8.25（b）所示。
串行通信和可编程接口芯片8251A
ABCD
发送数据
通过将数据写入到8251A的数据寄存器中，然 后启动发送过程。
错误检测与处理
在数据传输过程中，应进行错误检测，如奇偶校 验、帧错误等，并采取相应的处理措施。
使用8251A芯片进行数据传输的示例
设置参数
首先，配置8251A的寄存器以设置数据传输 参数，如数据格式、波特率等。
发送数据
将要发送的数据写入到8251A的数据寄存器 中，然后启动发送过程。
03 8251A芯片与串行通信的 结合
8251A芯片在串行通信中的作用
数据传输
8251A芯片作为串行通信接口， 能够实现数据在串行通道上的传 输，包括发送和接收。
协议转换
8251A芯片可以将并行数据转换 为串行数据，或者将串行数据转 换为并行数据，实现不同协议之 间的转换。
信号调制与解调
8251A芯片可以对信号进行调制 和解调，以适应不同的传输介质 和距离要求。
工业控制
02
03
智能仪表
在工业控制系统中，传感器和执 行器之间的通信通常使用串行通 信。
பைடு நூலகம்
智能仪表之间的通信通常使用串 行通信，例如通过RS-485总线进 行数据传输。
02 8251A芯片介绍
8251A芯片的特点
高度集成
01
8251A是一款高度集成的串行通信芯片，内部包含波特率生成
器、数据接收器和发送器等模块。
异常处理
在协议转换过程中，应处理可能出现的异常情况，如协议不匹配、 数据格式错误等。
05 8251A芯片的常见问题与 解决方案
8251A芯片无法正常工作的问题及解决方案
总结词
无法正常工作
详细描述
8251A芯片无法正常工作可能是由于电源问题、接口连接不良、芯 片损坏等原因。
8251芯片
接收端初始化程序和接收控制程序
2、发送器DB 数据发送来自冲器工作过程 CPU执行输出指令， 并行数据→发送缓冲器。
发送缓冲器→发送移位寄 存器，向CPU提出中断
异 或 门 0
内部 CLK ÷
申请（TxRDY=1）。
波 特 率
TXD SOUT
内部产生起始、奇偶 检验、停止位，按约定 的波特率从TxD输出。 当数据全部输出结束， 在TXD发出连续低电平 (TxE=1)。
２．两台微型计算机通过8251A相 互通信的举例
分析：初始化程序由两部分组成： ⑴是将一方定义为发送器。发送 端CPU每查询到TXRDY有效，则 向8251A并行输出一个字节数据； ⑵是将对方定义为接收器。接收 端CPU每查询到RXRDY有效，则 从8251A输入一个字节数据，一直 进行到全部数据传送完毕为止。
M O D E M 波特率 发生器
电 话 线 接 口
RTS（Request to Send）数据终端向 MODEM发出请求表 示数据已准备好需 要发送
8251A
RxC TxC 数据终端设备DTE
电 CTS（Clear to Send） 话 MODEM回应终端, 线 若TxEN有效8251可
以发送数据，发送 结束CTS=“1”。
输出第一个同步字符 双同步 输出第二个同步字符
N
输出命令字 复位 传送数据
Y
N
输入状态字
N
传送完
Y
1. 8251复位 电源上电，8251自动进入复位状态，为了确保在送方式字 和命令字之前8251正确复位，可向8251的控制口连续写 入3个“0”，然后再写入一个复位控制字（40H），用软 件使8251可靠复位。 注：对8251的控制口进行一次写入操作，需有写恢复时间。 （写恢复时间一般为16个时钟周期） DELAY1： MOV CX，02H
串行接口芯片8251A课件
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06
8251A芯片应用案例
应用场景一：串行通讯系统
总结词
8251A芯片在串行通讯系统中发挥着关键作用，能够实现数据的高速传输和可靠通讯。
详细描述
在串行通讯系统中，8251A芯片作为主控制器与多个从设备进行数据交换。通过设置不同的波特率和数据位，可 以灵活地适应不同的通讯协议和传输速率。同时，8251A芯片还支持奇偶校验和流控制功能，提高了数据传输的 可靠性和稳定性。
串行接口芯片8251a课件
contents
目录
• 8251A芯片概述 • 8251A芯片工作原理 • 8251A芯片编程与控制 • 8251A芯片接口技术 • 8251A芯片调试与测试 • 8251A芯片应用案例
01
8251A芯片概述
芯片简介
8251A是Intel公司生产的一款可编程的串行接口芯片，用于实现计算机与外部设备 之间的串行通讯。
编程实例与演示
01
02
03
04
设置波特率
演示如何设置8251A的波特 率，以便控制数据传输速率。
数据发送与接收
演示如何通过8251A发送和 接收数据。
中断处理
演示如何处理8251A产生中 断的情况。
多机通讯
演示如何使用8251A实现多 机通讯。
04
8251A芯片接口技术
接口类型与规范
接口类型
8251A芯片支持同步和异步串行通讯 接口，包括RS-232、RS-422和RS485等类型。
在工业自动化领域，8251A芯片可以 用于实现计算机与机器人、传感器等 设备之间的通讯和控制。
数据采集与控制系统
在数据采集与控制系统中，8251A芯 片可以用于实现计算机与各种外表和 控制设备之间的通讯。
串行接口芯片8251
按字符一一传送为异步方式。
3、差异： 1） 同步方式须双方用一个时钟进行协调。 2） 异步方式虽也须约定一个时钟作为每一位
的长度，但无须将时钟发送出去。 3） 同步方式比异步方式效率高
第三章 串行接口芯片8251
可编程串行通讯接口8251A ：
第三章 串行接口芯片8251
基本的串行通讯有两种类型： 1)同步通讯 2)异步通讯。
同步字符 信息帧 同步通讯格式
校验字符
起始位 数
5 ~8个 字符
据 校验位 停止位(1,1.5,2位) 异步通讯格式
第三章 串行接口芯片8251
2、传送速率：
串行通讯中规定，每秒传送的位 数为波特率如：110，300，600，1200， 1800，2400，4800，9600，19200标准 波特率。
第三章 串行接口芯片8251
3、硬件支持：
为实现串行通讯还必须有硬件 支持，即串行口接口的标准化。 最常用的是 RS-232-C标准。
第三章 串行接口芯片8251
1）信号电平标准：
TTL
RS-232
1489
接口 TTL 1488 RS-232
TTL 1488
TTL 1489
TTL与RS-232电平变换
接口
2）控制信号定义：
25芯插头插座。
第三章 串行接口芯片8251
通讯方式：
1、 全双I方式，半双I方式： 通讯通道中，对数据发与收两个传
输方向采用不同的通路，该通讯方式为 全双工方式。
若收与发两个传输方向使用单一通 道，为半双工方式。
第三章 串行接口芯片8251
2、 同步方式、异步方式： 将许多数据组成一个信息组（信
第十一章可编程串行接口芯片8251
黄河科技学院计算机科学与技术教研室
－12 V 1488 发送器 TXD
＋12 V
RS -232C 连接器
TTL 电平 1489 接收器
3 接收数据 RS -232C 电平
通信接口 RXD
TTL 电平
RS -232C 电平 2
发送数据
27 k －12 V +5V
1 保护地 7 信号地
图11-6 RS–232C总线接收器与发送器的连接方法
当接收端检测到一个完整的同步字后，就连续接收数据。一 (c)
标志符 地址符 控制符 CRC 校验 CRC 校验 标志符 帧数据结束，便进行16位的循环冗余校验(Cyclic Redundancy 数据场 01111110 8 位 8 位 字符1 字符2 01111110
(d) Check)——CRC校验，以校验所传送的数据中是否出现错误。 数据场 CRC 校验字符1 CRC 校验字符2 图(b)为双同步数据格式，这时利用两个同步字进行同步。 (e)
2.串行数据传送方式
A 发送器 B 接收器
A 发送器 接收器 A 发送器 接收器
(a)
B 发送器 接收器
(b)
B 接收器 发送器
(c)
图 11-2串行通信中数据的传送模式 (a) 单工通信模式 (b) 半双工通信模式 (c) 全双工通信模式
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(1) 单工(Simplex)通信模式：该模式仅能进行一个 方向的数据传送，数据只能从发送器A发送到接收器B。
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异步传送数据格式下传送的过程：
每个字符传送前，其传输线上必须处于高电平“1”
状态，这样，当传输线由“1”变为“0”状态，并持续
8251芯片
8251芯片8251芯片是一种通讯接口芯片，主要用于计算机之间或计算机与外设之间的数据传输。
该芯片通过串行和并行数据传输的方式，实现了计算机之间的数据传输和通信功能。
8251芯片提供了串行和并行两种模式的通信接口。
在串行模式下，数据以位的形式传输，适用于长距离传输和低速传输场景。
在并行模式下，数据以字节或字的形式传输，适用于短距离传输和高速传输场景。
8251芯片具有以下主要功能：1. 数据格式控制：8251芯片支持多种数据格式，包括异步串行传输、同步传输和标准格式传输等。
用户可以根据需要选择合适的数据传输格式。
2. 时钟控制：8251芯片提供了多个时钟源，可以根据需要选择不同的时钟源。
同时，芯片还支持外部时钟源的输入。
3. 数据传输控制：芯片可以根据指令进行数据传输的启动、停止和暂停等控制操作。
同时，芯片还支持自动重整、自动请求和自动调整等功能，可以提高数据传输的效率。
4. 错误检测：8251芯片提供了丰富的错误检测和纠错功能，包括奇偶校验、帧错误检测等。
可以有效减少数据传输过程中的错误和丢失。
5. 缓冲区管理：芯片内置了数据缓冲区，可以存储待传输的数据。
通过合理调整缓冲区大小和设置触发阈值，可以实现高效的数据传输。
8251芯片广泛应用于计算机和外设之间的数据传输和通信领域。
它可以与各种外设进行通信，包括打印机、调制解调器、终端设备等。
它不仅提供了稳定可靠的数据传输功能，还具备丰富的扩展接口，可实现更多的功能拓展。
总结来说，8251芯片是一种功能强大的通讯接口芯片，通过串行和并行的数据传输方式，实现了计算机之间或计算机与外设之间的数据传输和通信功能。
它具有多种数据格式控制、时钟控制、数据传输控制、错误检测和缓冲区管理等功能，广泛应用于计算机和外设之间的通信领域。
串行接口芯片8251A.
内部产生起始、奇偶 检验、停止位，按约定 的波特率从TxD输出。 当数据全部输出结束， 在TXD发出连续低电平 (TxE=1)。
停止位 1
奇偶位
发送移位寄存器
起始位
2. 8251A的引脚功能
8251A的引脚排列如下图所示
D2 D3 R XD GN D D4 D5 D6 D7 TXC WR CS C/D RD RXRDY
4. 发送/接收时钟
在异步串行通信中，发送端需要用一定频率的时钟 来决定发送每 l 位数据所占的时间长度（称为位宽 度），接收端也要用一定频率的时钟来测定每一位 输入数据的位宽度。 在进行串行通信时，根据传送的波特率来确定发送 时钟和接收时钟的频率。在异步传送中每发送一位 数据的时间长度由发送时钟决定，每接收一位数据 的时间长度由接收时钟决定，它们和波特率之间有 如下关系：时钟频率=n×波特率
(4)读/写控制逻辑信号
CS：片选信号，低电平有效。由CPU的IO/及地址信号经译码后供给。
C/D：控制/数据端。为高电平时CPU从数据总线读入的是状态信息；为低 电平时CPU读入的是数据。同样，C/D端为高电平时CPU写入的是命令； C/D为低电平时CPU输出数据。C/D与CPU的一条地址线相连。
（2）接收器 作用：接收器接收在RxD上的串行数据并按规定的 格式转换为并行数据，存放在接收数据缓冲器中。
工作过程：（异步方式）当8251允许接收并准备好接收数据时，监测RxD 端，当检测到起始位（低电平）后，使用16倍率的内部CLK，连续检测8 个0确认。然后按波特率移位、检测RXD，直至停止位。内部删除起始、 停止位 1 奇偶位 奇偶、停止位接收缓冲寄存器后，使 RxRDY 为高，向CPU提出中断申请。
8251实验报告
8251实验报告8251实验报告引言：在计算机科学领域，串行通信是一种常见的数据传输方式。
为了实现串行通信，我们需要使用串行通信接口芯片。
8251是一种常用的串行通信接口芯片，本实验旨在通过对8251的实验研究，深入了解串行通信的原理和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是掌握8251的工作原理和使用方法，了解串行通信的基本概念和应用场景。
二、实验原理8251是一种通用的串行通信接口芯片，它可以实现计算机与外部设备之间的串行数据传输。
该芯片具有发送和接收两个功能模块，通过与计算机的接口进行数据交换，实现串行通信的功能。
三、实验步骤1. 连接实验所需设备：将8251芯片与计算机、外部设备进行连接，确保电路连接正确无误。
2. 配置8251芯片：通过设置芯片的控制寄存器，配置芯片的工作模式和参数。
3. 编写测试程序：使用汇编语言编写测试程序，通过向8251芯片发送数据，观察数据的接收情况。
4. 运行测试程序：将编写好的测试程序加载到计算机中，运行程序并观察结果。
5. 分析实验结果：根据实验结果，分析8251芯片的工作状态和数据传输情况。
四、实验结果与分析经过实验测试，我们可以观察到数据的发送和接收情况。
通过分析实验结果，我们可以了解到8251芯片的工作状态和数据传输的效果。
如果数据能够正确发送和接收，说明8251芯片的工作正常；如果数据发送或接收出现错误，可能是芯片配置错误或者电路连接有问题。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了8251芯片的工作原理和使用方法，掌握了串行通信的基本概念和应用场景。
实验过程中，我们遇到了一些问题，但通过分析和解决，最终成功完成了实验目标。
通过实验，我们不仅提高了对8251芯片的理解，还加深了对串行通信的认识。
六、实验改进在实验过程中，我们发现一些可以改进的地方。
首先，我们可以尝试使用不同的测试程序，测试不同的数据传输情况，以获得更全面的实验结果。
其次，我们可以进一步研究8251芯片的高级功能和应用，拓展实验的深度和广度。
8251A可编程串行接口芯片
• CTS # ：允许传送，是输入信号，低电平有效。 允许传送，是输入信号，低电平有效。 通常是MODEM对8251A的信号的响应，当 的信号的响应， 通常是 对 的信号的响应 CTS#有效且工作命令字中的 有效且 位为1时 有效 工作命令字中的TxE位为 时 位为 8251A方可发送数据。 方可发送数据。 方可发送数据 • 如果在发送器工作过程中，TxE位变为 或 如果在发送器工作过程中， 位变为0或 位变为 CTS #变为无效，则发送器关闭之前要将已经 变为无效， 变为无效 写入的所有数据发送出去后才关闭。 写入的所有数据发送出去后才关闭。如果在最 后一个字符出现在串行数据流之前出现这种状 则最后一个字符将在CTS #变为有效和 况，则最后一个字符将在 变为有效和 TxE变为 时再发送一次。 变为1时再发送一次 变为 时再发送一次。
• CLK：工作时钟，由外部时钟源提供。为芯片 ：工作时钟， 外部时钟源提供。 提供 内部电路提供定时， 内部电路提供定时，并非发送或接收数据的时 在同步方式下， 的频率要大于接收器 钟。在同步方式下，CLK的频率要大于接收器 或发送器输入时钟(RxC或TxC)频率的 倍。 频率的30倍 或发送器输入时钟 或 频率的 在异步方式下， 在异步方式下，CLK的频率要大于接收器或发 的频率要大于接收器或发 送器输入时钟频率的4.5倍 另外， 送器输入时钟频率的 倍。另外，CLK的周 的周 期要在0.4µs到1.35µs范围内。 范围内。 期要在 到 范围内
• TxRDY(Transmitter Ready)：发送器准备好，输出， ：发送器准备好，输出， 高电平有效。当它有效时， 高电平有效。当它有效时，表示发送器已准备好接收 CPU送来的数据字符，通知 送来的数据字符， 可以向8251A发送数 送来的数据字符 通知CPU可以向 可以向 发送数 据。CPU向8251A写入了一个字符以后，TxRDY自 向 写入了一个字符以后， 自 写入了一个字符以后 动复位。在用查询方式时，此信号作为一个状态位， 动复位。在用查询方式时，此信号作为一个状态位， CPU可从状态寄存器的 位检测这个信号；在用中 可从状态寄存器的D0位检测这个信号 可从状态寄存器的 位检测这个信号； 断方式时，此信号作为中断请求信号。 断方式时，此信号作为中断请求信号。 • TxEMPTY(Transmitter Empty)：发送器空，输出， ：发送器空，输出， 高电平有效。当它有效时， 高电平有效。当它有效时，指示发送器中的数据已发 送出去，已经没有要发送的字符了。当8251A从CPU 送出去，已经没有要发送的字符了。 从 接收待发的字符后，自动复位。 接收待发的字符后，自动复位。TxEMPTY既然表示 既然表示 发送已经结束，这样在半双工方式中， 半双工方式中 发送已经结束，这样在半双工方式中，CPU就从它知 就从它知 道何时切换数据的传输方向，由发送转为接收。 道何时切换数据的传输方向，由发送转为接收。此信 号可从状态寄存器的D2位检测到 位检测到。 号可从状态寄存器的 位检测到。
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第三章
串行接口芯片8251 RS-232 1489 RS-232 1489 1488 TTL TTL
1）信号电平标准：
TTLS-232电平变换
2）控制信号定义：
25芯插头插座。
第三章
串行接口芯片8251
通讯方式：
1、 全双I方式，半双I方式： 通讯通道中，对数据发与收两个传 输方向采用不同的通路，该通讯方式为 全双工方式。 若收与发两个传输方向使用单一通 道，为半双工方式。
第三章
串行接口芯片8251
第一节 串行接口及通讯 第二节 可编程串行通讯接口8251A
第三章
串行接口芯片8251
一、串行接口
串行通讯的标准化 为了避免并行通信存在的缺点， 传送速率 可以采用串行通讯方式，在该方 硬件支持 式下，数据是按位传送的。
二、通讯方式
第三章
串行接口芯片8251
1、串行通讯的标准化：
第三章
串行接口芯片8251
可编程串行通讯接口8251A ：
一、基本性能
二、8251基本原理 三、8251中的管脚信号 四、8251的编程
五、编辑举例
第三章
串行接口芯片8251
2、 同步方式、异步方式： 将许多数据组成一个信息组（信 息帧），信息是一帧一帧发送的为同步 方式，用于大数据和远距离传送。 按字符一一传送为异步方式。 3、差异： 1） 同步方式须双方用一个时钟进行协调。 2） 异步方式虽也须约定一个时钟作为每一位 的长度，但无须将时钟发送出去。 3） 同步方式比异步方式效率高
为了便于通讯，串行通讯作了相 应的标准化，即规定了数据传输的 格式。（实际上从串行接口实现数 据通讯到由计算机组成网络通讯，有 许多层次的标准，如现在INTELNET 的传输协议）。
第三章
串行接口芯片8251
基本的串行通讯有两种类型： 1)同步通讯 2)异步通讯。
同步字符 信息帧 同步通讯格式 5 ~8个 字符 校验字符
起始位 数
据 校验位 停止位(1,1.5,2位) 异步通讯格式
第三章
串行接口芯片8251
2、传送速率：
串行通讯中规定，每秒传送的位 数为波特率如：110，300，600，1200， 1800，2400，4800，9600，19200标准 波特率。
第三章
串行接口芯片8251
3、硬件支持：
为实现串行通讯还必须有硬件 支持，即串行口接口的标准化。 最常用的是 RS-232-C标准。