串并行通信和接口技术

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（b）外同步 通过在同步输入端SYNDET加一高电位实现同步。当 SYNDET端出现一个高电平，并且维持一时钟接收周期，
8251A认为已经完成同步。
（2）数据的同步传输
接收器利用时钟信号对RxD采样，把收到的数据送移位
寄存器。当收到的数据位达到规定的一个字符位数时，将移位 寄存器的内容送输入缓冲寄存器，且发出RxRDY信号，表示
发送器/ 接收器A
发送器/ 接收器B
2、按时钟对通信过程的定时方式划分 （1）同步通信
1）概念：将要传输的数据组成一信息块（帧），每 信息块开头加上同步字符，在约定的波特率下，使数 据一个接一个的从发送端到接收端。 6
（1）以一个数据块（帧）为传输单位，每块 开头用同步字符指示。 2）基本特点 （2）数据流中字符与字符间和字符内的各位 间都同步；
第六章 串并行通信和接口技术
本章重点: 1、计算机与外设的通信方式 2、8251A的编程结构和功能结构 3、8251A的初始化和应用 4、8255A的编程结构 5、8255A的工作方式 6、8255A的初始化和应用
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6.1 概述
计 算 机 与 外 设 的 通 信 方 式
数据各位通过信号线同时传输 用的传输线多
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8251A同步发送数据传输格式
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三、8251A的对外连接信号
8251A与CPU之间的信号 8251A对外连接信号 8251A与外设之间的信号。
1、8251A与CPU之间的信号
1）数据信号 D7～D0：双向数据线，与系统总线相连，传输数据、
编程命令及状态信息。
2）片选信号 CS：CPU的地址信号译码后得到。
配合发送缓冲器工作，控制和管理所有和发送有关的功能。 （1）异步方式下，为数据加上起始位、校验位和停止位； （2）同步方式下，插入同步字符，在数据中插入校验位。
把并行数据加上相应
的控制信息，转换成 串行数据输出。
3、8251A的发送和接收
1）异步接收方式 （1）检测起始位 16 T
RXD
起始位 T
可编程串行接口的典型结构
二、串行通信数据传送方式
1、按数据传输时发送过程和接收过程的关系划分 （1）单工方式 只允许数据按一个固定方向传输。
发送器
接收器
（2）半双工方式
输入输出使用同一通路，需分时传输。 发送器/ 接收器A 发送器/ 接收器B
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（3）全双工方式
接收和发送采用不同的通路，A、B可同时发送和接收，两 方资源完全独立。
5～8位/字符；
用1位作为奇偶校验；
能选择1、1.5、2位停止位； 可检查假启动；
异步方式
可产生中止字符；
能自动检测和处理中止字符； 波特率可为0～19.2Kbps； 时钟频率为波特率的1、16、64倍。
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一、8251A的基本性能
2、完全双工工作，具有双缓冲的发送器和接收器。 3、具有奇偶校验、溢出和帧错误检测等功能电路。 4、输入输出电路为TTL电平。 注：8251A接口电平与EIA RS-232-C所要求的电平 不同，所以互相连接时，必须增加驱动级和 接收电路。
4）波特率因子：接收时钟或发送时钟频率与位传输率的比。
注：接收时钟或发送时钟频率可以是位传输率的16、32或64倍。
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2、例
例1、在一串行通信系统中,传送速率为960字符每秒，每 个字符是10位，则波特率为多少？ 960×10＝9600bit/s（bps）
例2、异步传输过程：设每个字符对应1个起始位、7个信息位、 1个奇偶校验位和1个停止位，如果波特率为1200bps，那么， 每秒钟能传输的最大字符数为多少个？
（2）8251A进行常规采样并进行字符装配 16 T RXD 起始位 T RXC 8T
起始检测
16 T 确定已检测到起始位
采样数据
每隔一字符传输时间，对RxD进行一次采样，数据送移位 寄存器移位，并进行奇偶校验和去掉停止位，得到并行数据。 （3）通知CPU接收数据 并行数据经过内部数据总线送接收数据缓冲器 ，并置 RxRDY有效，通知CPU已收到一个数据，可以取用。
0
1 1
1
0 1
0
1 0
CPU中数据
8251
CPU从8251读状态信息 CPU往8251写控制命令
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1、8251A与CPU之间的信号
4）收发联络信号
（1）TxRDY：发送器准备好。
通知CPU 8251A已经准备好从CPU接收字符。CPU得到 TxRDY 有 效 后 ， 往 8 2 5 1 A 写 数 据 ， 8 2 5 1 A 得 到 数 据 后 ， 使 TxRDY变为低。 当CTS为低，TxEN为高，且发送缓冲器空时，TxRDY有 效，可作为中断请求信号，也可作为查询方式的联络信号。
4）缺点
传送效率低。控制信息至少占总信息的20％。 注：通信时，收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程）， 才能解决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验 等问题。
三、串行通信的传输率
1、概念
1）传输率：每秒钟传输的二进制数据的位数，又称波特率。 国际上规定的标准波特率：110、300、600、1200、1800、 2400、 4800、9600、19200。 2）发送时钟：异步方式通信时，发送端需用时钟决定每一位 对应的时间长度，该时钟称发送时钟。 3）接收时钟：异步方式通信时，接收端需用时钟测定每一位 的时间长度，该时钟称接收时钟。
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1、 RS-232C的电气特性
信号电平标准
低电平（逻辑0）：＋5V～＋15V 高电平（逻辑1）：－5V～－15V 实际常用±12V或±15V
注：负逻辑规定电平 2、 RS-232C标准与TTL标准之间的转换
高电平（逻辑1） ：＋2.4V～＋5V 标准TTL电平 低电平（逻辑0） ：0V～0.4V TTL输入 MC1489 RS-232-C输入 RS-232-C输出
提供了一组通用控制信号，使8251 可直接与调制解调器连接。
接收串行数据，并进
行串并转换。
配合接收缓冲器工作，管理有关接收的所有功能。 1）异步方式，芯片复位后，先检查输入信号中有效的“1”， 检测到后，搜索有效的低电平来确定起始位； 2）消除假启动干扰； 3）对接收到的信号奇偶校验，根据校验结果设置状态位； 4）异步方式下，检测停止位，根据检测结果设置状态位。
1200/（1＋7＋1＋1）＝120个。
例3、同步传输： 设每个字符包含7个信息位，波特率为 1200bps，用4个同步字符作为信息帧头部，但不用奇偶校验， 每个信息帧包含100个字符，每秒钟能传输的字符数最大可达 到多少个？
传输100个字符所用的时间：7(100+4)/1200＝0.6067s。 则每秒钟能传输的字符数可达到：100/0.6067＝165个。 结论：在同样的传输率下，同步传输时实际字符传输率要比 异步传输时高。
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接口
TTL输出
MC1488
6.3 可编程串行通信接口8251A
一、8251A的基本性能
1、通过编程，可工作于同步方式和异步方式。
可用5～8位代表字符；
可外部同步，也可内部同步；
同步方式
可自动插入同步字符； 允许增加奇偶校验位进行校验； 波特率为0～64Kbps。
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一、8251A的基本性能
上起始位、奇偶校验位以及停止位，由TxD把数据送出。 注：数据及起始位、校验位、停止位总是在发送时钟TxC的下 降沿从8251A发出，数据传输的波特率为发送时钟频率的1、 1/16或者1/64，具体决定于编程时给出的波特率因子。
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8251A异步发送数据传输格式
注：对于少于8位的数据，8251A将高位补0。
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3）8251A的同步接收方式
（1）搜索同步字符
单同步字符 8251检测RxD线，当RxD线出现一数据位时，接收 送移位寄存器移位，并与同步字符寄存器的内容比较， （a） 如不等，继续接收，比较。相等时，8251A的SYNDET 内 引脚为高电平，表示同步已经实现。 同 步 双同步字符 检测到第一个同步字符后，再继续检测此后输入的移 位寄存器的内容是否与第二个同步字符寄存器的内容相 同，不同重新比较第一个同步字符；相同，则认为同步 已经实现。
2）基本特点
（1）字符之间异步，字符内各位基本同步。 （2）串行异步通信以字符为单位进行传输，其通信协议是起止 式异步通信协议。
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标准（起止式）异步通信协议格式
字符 标识态 1 起始位 0 0/1 0/1 低位 数据位 校验位 停止位 空闲位 0/1 0/1 1 1 高位 1
…
起始位——每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑0电平。
数据位——数据位紧跟着起始位传送。由5～8个二进制位组成，低位先传送。 校验位——用于校验是否传送正确；可选择奇检验、偶校验或不传送校验位。 停止位—表示该字符传送结束。停止位采用逻辑1电平，可选择1、1.5或2位。 空闲位——传送字符之间的逻辑1电平，表示没有进行传送。
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3）优点
对时钟同步要求不严格。 接收到起始位后，只要在一个字符传输时间内收发器保 持同步就能正确接收。
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二、8251A的基本原理
1、 8251A 编程 结构
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2、8251A的功能结构
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双向三态的8位数 据缓冲器。与系统 数据总线相连。
配合数据总线缓冲器 工作，接收来自系统 控制总线的信号。
1） CS ：片选信号。 2） / D ：控制/数据信号。 C 3） WR ：写控制信号。 4） RD ：读控制信号。 5）CLK：内部定时信号。 6）RESET：复位信号。
（3）发送端和接收端须用同一时钟信号同步。
~ ~
同步字符
数据
数据 ~ ~
数据