8251芯片介绍

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，不能进行反方向传输。

(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，A发B收或B发A收，这种协调可以靠增加接口的附加控制线来实现，也可用软件约定来实现。

(3) 全双工通信：它允许两个方向同时进行数据传输，A收B发的同时可A发B收，但是这两个传输方向的资源必须完全独立，A与B都必须有独立的接收器和发送器，从A到B和从B到A的数据通路也必须完全分开(至少在逻辑上是分开的)。

8251作用、特点

具有同步/异步的接受/发送功能

它能将并行输入的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，一次传送给处理机。广泛应用于长距离通信系统及计算机网络。

8251A由发送器、接收器、数据总线缓冲存储器读/写控制电路及调制/解调控制电路等5部分组成，

各组成部分的工作过程：

8251A的发送器

包括发送缓冲存储器，

CPU用OUT指令将要发送的数据送入到8251A的数据总线缓冲器，再并行送入发送数据缓冲器中。当TxRDY有效时，将数据送移位寄存器将并行数据转换为串行数据并格式化后，经TxD引脚串行输出。

发送移位寄存器(并→串转换)及发送控制电路3部分，CPU需要发送的数据经数据发送缓冲

存储器并行输入，并锁存到发送缓冲存储器中。如果是采用同步方式，则在发送数据之前，发送器将自动送出一个(单同步)或两个(双同步)同步字符(Sync)。然后，逐位串行输出数据。如果采用异步方式，则由发送控制电路在其首尾加上起始位及停止位，然后从起始位开始，经移位寄存器从数据输出线T X D逐位串行输出，其发送速率由T X C端上收到的发送时钟频率决定。

当发送器作好接收数据准备时，由发送控制电路向CPU发出T X RDY有效信号，CPU立即向8251A并行输出数据。如果8251A与CPU之间采用中断方式交换信息，那时T X RDY作为向CPU发出的发送中断请求信号。待发送器中的八位数据发送完毕时，由发送控制电路向CPU 发出T X EMPTY有效信号，表示发送器中移位寄存器已空。因此，发送缓冲存储器和发送移位寄存器构成发送器的双缓冲结构

8251A的接收器

包括接收缓冲存储器，接收移位寄存器(串→并转换)及接收控制电路3部分。

外部通信数据从R X T端，逐位进入接收移位寄存器中。如果是同步方式，则要检测同步字符，确认已经达到同步，接收器才可开始串行接收数据，待一组数据接收完毕，便把移位寄存器中的数据并行置入接收缓冲存储器中；如果是异步方式，则应识别并删除起始位和停止位。这时R X DRY线输出高电平，表示接收器已准备好数据，等待向CPU输出。8251A接收数据的速率由R X C端输入的时钟频率决定。

接收缓冲存储器和接收移位寄存器构成接收器的双缓冲结构。

数据总线缓冲存储器

是CPU与8251A之间信息交换的通道。它包含3个8位缓冲寄存器，其中两个用来存放CPU 向8251A读取的数据及状态，当CPU执行IN指令时，便从这两个寄存器中读取数据字及状态字。另一个缓冲寄存器存放CPU向8251A写入的数据或控制字。当CPU执行OUT指令时，可向这个寄存器写入，由于两者公用一个缓冲寄存器，这就要求CPU在向8251A写入控制字时，该寄存器中无将要发送的数据。为此，该接口电路必需要有一定的措施来防止。

读/写控制电路、

完成CPU对芯片的读写控制和复位功能

用来接收一系列的控制信号，由它们可确定8251A处于什么状态，并向8251A内部各功能部件发出有关的控制信号，因此它实际上是8251A的内部控制器

调制/解调控制电路

当使用8251A实现远距离串行通信时，8251A的数据输出端要经过调制器将数字信号转换成模拟信号，数据接收端收到的是经过解调器转换来的数字信号，

8251A芯片的控制字及其工作方式

控制字：PPT95页起

包括：方式选择控制字（95）、操作命令控制字（98）、状态控制字（100）、

8251的工作方式：

异步工作方式：

CPU发出接收命令，接收电路监视RxD端，发现一个起始位，开始一个字符的接收过程。在接收手时针的作用下，接收到的数据串行进入接收移位寄存器，被移位并进行奇偶校验，再删除停止位，得到并行数据，经片内总线接收数据缓冲器，等待CPU读取，同时RxRDY引脚置高电平，且状态寄存器的RxRDY位为1

同步工作方式：

同比工作方式分为内同步和外同步：

工作于内同步：CPU发出允许接收和进入搜索指令，检测RxD引脚，将接收

的数据位送入移位寄存器，并与同步字符寄存器的内容比较，若不同，不断接收并且进行移位比较操作，知道相同出现，则SYNDET置高电平，表明同步出现。若为双同步则需两个字符均一致。

工作于外同步：由外部电路监测同步字符，当发现同步字符后，从同步输入端SYNDET输入高电平，告知8251A，8251A就脱离对同步字符的搜索过程，高电平需维持一个接收时钟周期。

达到同步后，8251A利用接收时钟采样RxD，接收同步帧格式数据。采得的数据送往移位寄存器，当位数达到一个字符规定的数位时，移位寄存器的内容通过片内总线送往接收数据缓冲器，同时RxRDY引脚置高电平，且状态寄存器的RxRDY位为1，表示已经收到一个可用字符。

8251与CPU的数据交换

采用查询方式，在数据交换前应读取状态寄存器。

状态寄存器D0=1(TxRDY=1)，CPU可以向8251数据端口写入数据，完成串行数据的发送

状态寄存器D1=1 (RxRDY=1) ，CPU可以从8251数据端口读出数据，完成一帧数据的接收采用中断方式则用TxRDY、RxRDY引脚信号提出中断申请

利用8251A进行双击通信硬件连接图：1、内部结构见下图：