微机接口原理--实验四 8251串行收发实验

读/写控制信号— RD ，读信号为低电平时，通知 8251，CPU当前正从8251读取数据或者状态信息。WR 写信 号，为低电平时，通知8251，CPU当前正在往8251写入数 据或者控制信息。 C / D 控制／数据信号， 也是CPU送往 8251的信号，用来区分当前读写的是数据还是控制信息或状 态信息。
TxD（Transmitter Data ）——发送数据信号端TxD 用来输出数据。CPU送往8251的并行数据被转换为串行数 据后，通过TxD送往外设。 RXD（Receiver Data ）——接收器数据信号端RxD用 来接收外设送来的串行数据，数据进入8251后被转变为并 行方式。
4. 8251 的控制字
② 8251与外部设备之间的信号连接
DTR （Data Terminal Ready ）数据终端准备好信号， 是由8251送往外设的，CPU通过命令可以使它变为低电平，从 而通知外部设备，CPU当前已经准备就绪。
DSR （Data Set Ready ）数据设备准备好信号，是由外设 送往8251的，低电平时有效，表示当前外设已经准备好。当它出 现低电平时，会在8251的状态寄存器第7位上反映出来，所以， CPU通过对状态寄存器的读取操作，便可以实现对/DSR信号的 检测。 RTS （Request To Send ）请求发送信号，是8251送往外 设，低电平时有效，CPU可以通过编程命令使之变为有效电平， 以表示CPU已经准备好发送。 CTS （Clear To Send）清除请求发送信号，是对RTS的 响应信号，它是由外设送往8251的，为低电平时，8251才能执 行发送操作。
已置位，即已准备好）在屏幕上显示字符。若是ESC键，
（0x1b），退出。
提示：在程序中涉及的函数，getch（），putch（）。
2. 串行通信的重要的概念
① 同步与异步通信
同步通信：数据传送是以数据块（一组字符）为 单位，字符与字符之间、字符内部的位与位之间 都同步。
特点： a.以数据块为单位传送信息。 b.在一个数据块（信息帧）内，字符与字符间无 间隔。 c.接收时钟与发送时钟严格同步。 组成： a.2个同步字符作为一个数据块(信息帧)的起始标志； b.n个连续传送的数据； c.2个字节循环冗余校验码(CRC)
TxRDY（Transmitter Ready）——发送器准备好信 号，8251已经准备好发送一个字符。 TxE（ Transmitter Empty ）——发送空信号，TxE 为高电平时有效，用来表示此时8251发送器中并行到串 行转换器空，它实际上指示了一个发送动作的完成。 RxRDY（Receiver Ready）——接收器准备好信号， 用来表示当前8251已经从外部设备或调制解调器接收到 一个字符，正等待CPU取走。 SYNDET（Synchronous Detect ）——同步检测信 号，只用于同步方式。SYNDET引脚可工作在输入状态， 也可工作在输出状态，这决定于8251A工作在内同步状态 还是工作在外同步情况，而这两种情况又决定于8251的 初始化程编程。
1. 数据的传输过程 ① 数据输入：数据1位1位地从外设进入接口的 “接收移位寄存器”，当“接收移位寄存器”中 已接收完1个字符的各位后，数据就从“接收移 位寄存器”进入“数据输入寄存器”。CPU从 “数据输入寄存器”中读取接收到的字符。（并 行读取，即D7~D0同时被读至累加器中）。 ② 数据输出：CPU把要输出的字符（并行地） 送入“数据输出寄存器”，“数据输出寄存器” 的内容传输到“发送移位寄存器”，然后由“发 送移位寄存器”移位，把数据1位1位地送到外设。
具有奇偶、溢出和帧错误检测电路。
2. 组成
8251方框图
接受器：接收在RxD脚上的串行数据并按规定 把它转换为并行数据，存放在数据总线缓冲器 中； 发送器：负责接收CPU送来的并行数据，加上 起始位、奇偶校验位和停止位然后由TxD脚发 送； I/O控制：读/写控制逻辑对CPU输出的控制信 号进行译码以实现相应的读写操作。
异步通信：数据传送以字符为单位，字符与字符 间的传送是完全异步的，位与位之间的传送基本 上是同步的。即字符间异步，字符内部各位同步。
特点：
a.以字符为单位传送信息。 b.相邻两字符间的间隔是任意长。 c.接收时钟和发送时钟只要相近就可以。
组成：
a.1位起始位，规定为低电平； b.5～8位数据位，传送的有效信息； c.1位奇偶校验位； d.1～2位停止位，规定为高电平1。
① 查找PCI9054卡是否存在，获取相应地址； ② 执行8251初始化； ③ 执行发送、接收字符函数； ④ 在屏幕上显示结果
实验要求：
本实验可以在相邻的实验箱相互发送接收数据，相当于 在QQ上键聊（只能使用英文输入）。
编程思路：
1. 8251初始化 ；（包括软件复位：向控制/状态端口 连续写入三个0；写入复位字40H。写入方式字和命 令字）。 2. 编写发送和接收函数（接收时，需设置状态字，信 号RXRDY有效（或状态字的D1=1），以示8251A 已接收到一个数据，待CPU读取，采用查询方式利 用8251A传送数据时，可通过对状态位RXRDY测试 进行数据的传送。） 3. 执行主程序：
1. 8251初始化 ① 内部进行复位：在8251状态口写入复位字40H； ② 设置方式字：11001110，0xce，异步方式，波特 率因子为16，字符长度8位，无奇偶检验，两个停 止位； ③ 设置命令字：00100101，0x25，请求发送，允 许发送、接收；
2.编写发送与接收函数
3.主程序任务
① 方式控制指令：规定8251的工作方式。
② 命令指令：命令指令直接使8251处于规定的工作状 态，准备发送或接收数据。
③ 状态寄存器： CPU通过I/O读操作把8251状态字读入 CPU，用以控制CPU与8251之间的数据交换。
8251的状态寄存器与控制寄存器
三、8251串行收发原理及编程方法
② 波特率
串行通信的信号常常通过调制解调器进行传输， 在调制器、通信线路、解调器之间，用单位时 间内电信号变化的数目来描述传输的速度称之 为波特率。一般串行异步通行的传送速度为 50～19200波特，串行同步通信的传送速度可 达500千波特。 波特率与数字信号传输率的关系：
C=B*log2n
（C为数据信号的传输率，B为波特率，n为调制信号数或线 路状态数，它为2的整数倍）
① 查找PCI9054卡是否存在，获取相应地址；
② 执行8251的初始化；
③ 进行判断，若有键按下，是ESC键吗？若不是，执行发送
函数送文件头，字符串，结束标志，是在规定的字符串范围吗？
是在可显示的键的范围吗？（0x20—0x7d)）若是，无回显得 到字符。若接收函数为真，（读8251z的状态信息，若状态位
发送器：将并行码转换为一定数据格式的串行码。
控制器：用以接收CPU的控制信号、执行CPU所要 求的操作，并输出状态信息和控制信息。
二、8251芯片
1. 基本性能 可用于同步与异步传输； 同步传送：5-8位/字符，内部或外部同步，可自 动插入同步字符； 异步传送：5-8位/字符，时钟速率为通信波特率 的1、16、64倍； 可产生1、1.5或2位的停止位； 波特率：DC-19.2k（异步），DC-64k（同步）
③ 波特率因子
时钟脉冲频率与波特率的比 。
接收时钟/发送时钟应为波特率的16、32或64倍。 波特率因子就是发送／接收1个数据（1个数据位） 所需要的时钟脉冲个数，其单位是个／位。
例：波特率=9600bps，波特率因子=32，则接收 时钟和发送时钟频率=9600×32=307200Hz。
④ 硬件UART（Universal Asynchronous Receiver /Transmitter ）--通用非同步（异步） 接收器/发送器 组成：接收器、发送器、控制器。 接收器：将接收到的串行码转换成并行码，并对其 进行错误检测。
3. 8251接口信号
wk.baidu.com
CPU通过8251与串行外设接口
① 与CPU的接口信号
DB7-DB0—8251的外部三态双向数据总线，可连接到 CPU数据总线，CPU与8251之间的命令、数据、状态信息 都是通过这组数据总线进行传输的；
CS ——片选信号是CPU的地址信号通过译码后得到的。
CS
为低电平时，8251A 被选中。
实验四 8251串行收发实验
主要内容
串行通信 8251芯片工作原理 8251编程原理及PC机通信的方法
一、串行通信
串行通信是指外设和计算机间使用一根数据信 号线(另外需要地线,可能还需要控制线),数据在 一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一 位数据都占据一个固定的时间长度。这种通信 方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节 约通信成本，传输速度比并行传输慢。 由于CPU与接口之间按并行方式传输，接口与 外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口 中，必须要有“接收移位寄存器”（串→并） 和“发送移位寄存器”（并→串）。