【文档说明】微机原理第七章串行通信接口技术PPT课件.ppt，共(83)页，1.325 MB，由小橙橙上传

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可编程串行通信接口芯片8251A在串行通信时，收发双方要解决的问题:以何种速率进行数据的发送和接收（波特率）采用何种数据格式（帧格式）接收方如何得知一批数据的开始和结束（帧同步）接收方如何从位流中正确地采样到位数据（位同步）接收方如

何判断收到数据的正确性（数据校验）收发出错时如何处理（出错处理）串行通信的基本概念全双工方式站A站B站A站B站A站B半双工方式单工方式1.数据传送方向2.串行通信的两种基本方式（1）异步通信及其协议

所谓的异步通信，是指通信中两个字符的时间间隔是不固定的，而同一字符中的相邻代码间时间间隔是固定的串行异步通信以字符为单位进行传输，用起始位表示字符的开始，用停止位表示字符结束，其通信协议是起止式异步通信协议串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一

根信号线传送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（2）同步通信及其协议同步通信以一个数据块为传输单位，每个数据块附加1个或2个同步字符，最后以校验字

符结束同步通信协议有多种，常用的有面向比特的高级数据链路控制协议HDLC（High-LevelDataLinkControl）。IBM系列微机中常用的同步数据链路控制协议SDLC（SynchronousData

LinkControl）则是HDLC的子集同步通信的特点是不仅字符内部保持“同步”，而且字符与字符之间也是同步的。在这种通信方式下，收/发双方必须建立准确的位定时信号，也就是收/发时钟的频率必须严格地一致。

每个字符不增加任何附加位，而是连续发送3.波特率与收/发时钟串行传输速率也称波特率（BaudRate）每秒传输的二进制位数bps字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传输速率的倒数（1）串行传输速率字符速率与波特率两

者关系字符速率：每秒钟传输的字符数。波特率：指单位时间内传送二进制数据的位数。单位为：b/s例１: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1200/10＝120个例2:同步传输用1200bps的波特率工作，用4个同步字符作为信息帧头部，但不用奇偶校验，那么，传输100个字符所用的时间为7(100+4)/1200＝0.6067s，这就是说，每秒钟

能传输的字符数可达到100/0.6067＝165个。可见，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。（2）发送/接收时钟发送/接收时钟频率与波特率之间的关系为：发送/接收时钟频率=n发送/接收波特率

例：要求传输速率为1200bps当选择n=16时，表明一位数字信号中有16个时钟脉冲，故发送/接收时钟频率为：120016=19.2kHz其中n称为波特因子，一般n=1，16，32，64调制和解调长距离通信时，常需要利用电话线路，

它的频带则只有300Hz～3400Hz。为了通过电话线路传输数字信号，必须先把数字信号转换为适合在电话线路上传送的模拟信号，这就是调制；经过电话线路传输后，在接收端再将模拟信号转换为数字信号，这就是解调。调制方法：移频键控（FSK）移相键控PSK振幅键控（AS

K）4.信号的调制解调RS-232C信号定义的说明RS-232C的25个插脚仅定义22个。在微机通信中，通常使用的RS-232C接口信号只有9根引脚（P299,图7-37）5.RS232C接口RS-232C总线的电气规范RS

-232C标准与TTL标准之间的转换常用于将TTL电平转换为RS-232C电平的芯片，除MC1488外还有75188，75150等；用于将RS-232C电平转换为TTL电平，除MC1489外，还有75189，75154等RS-232C的应用使用MODEM连接直接连接三线连接计算机通常

使用UART来实现数据的串/并和并/串转换UART的基本原理（P301,图7-39、7-40）UART的工作过程常用的错误标志奇偶校验错帧错误溢出（丢失）错误6.通用异步收发器(UART)可编程异步通信接口INS82508250的基本功能：全双工、双缓冲器接收和发送15种波特率

，50-9600bps可编程的异步通信格式提供奇偶、溢出和帧校验等错误检测片内具有优先权中断控制逻辑8250的内部结构8250芯片引脚定义与功能（1）面向CPU一侧的引脚（1）数据线D7～D0：在CPU与8250之间交换

信息地址线A0～A2：寻址8250内部寄存器片选线：8250设计了3个片选输入信号CS0、CS1、CS2*和一个片选输出信号CSOUT。3个片选输入都有效时，才选中8250芯片，同时CSOUT输出高

电平有效。地址选通信号ADS*：当该信号低有效时，锁存上述地址线和片选线的输入状态，保证读写期间的地址稳定（1）处理器接口引脚（2）读控制线数据输入选通DISTR（高有效）和DISTR*（低有效）有一个信号有效，CPU从8

250内部寄存器读出数据相当于I/O读信号写控制线数据输出选通DOSTR（高有效）和DOSTR*（低有效）有一个有效，CPU就将数据写入8250内部寄存器相当于I/O写信号8250读写控制信号有两对，每对信号作用完全相同，只不过有效电平不同而己（1）处理器接口引脚（3）驱动器禁

止信号DDIS：CPU从8250读取数据时，DDIS引脚输出低电平，用来禁止外部收发器对系统总线的驱动；其它时间，DDIS为高电平主复位线MR：硬件复位信号RESET中断请求线INTRPT：8250有

4级共10个中断源，当任一个未被屏蔽的中断源有请求时，INTRPT输出高电平向CPU请求中断（2）面向外设引脚信号8250数据装置准备好DSR*数据终端准备好DTR*发送数据SOUT接收数据SIN请求发送RTS*允许发送CTS*信号地GND载波检测RLSD*振铃指示RI*（

3）时钟信号时钟输入引脚XTAL1：8250的基准工作时钟时钟输出引脚XTAL2：基准时钟信号的输出端波特率输出引脚BAUDOUT*：基准时钟经8250内部波特率发生器分频后产生发送时钟，为波特率16倍接收时钟引脚RCLK：接收外部提供的接收时钟信号；若采用发送时钟作为接收时

钟，则只要将RCLK引脚和BAUDOUT*引脚直接相连（4）输出线OUT1*和OUT2*：两个一般用途的输出信号由调制解调器控制寄存器的D2和D3使其输出低电平有效信号复位使其恢复为高8250的寄存器及编程方法8250内部有10个可访问的寄存器，除数寄存器是16位的，占用两个

连续的8位端口内部寄存器用引脚A0～A2来寻址；同时还要利用通信线路控制寄存器的最高位，即除数寄存器访问位DLAB的0和1两种状态，来区别公用1个端口地址所访问的两个寄存器8250内部寄存器端口地址适配器地址DLABA2A1A0访问寄存器名称3F8

H0000接收数据寄存器（读）发送保持寄存器（写）3F9H0001中断允许寄存器3F8H1000波特率除数锁存寄存器（低字节）3F9H1001波特率除数锁存寄存器（高字节）3FAH010中断识别寄存器3FBH011线路控制寄存器3FCH100MODEM控制寄存器3

FDH101线路状态寄存器3FEH110MODEM状态寄存器（1）发送保持寄存器THR(3F8H)：“写”包含将要串行发送的并行数据CPU发送保持寄存器发送移位寄存器同步控制8250SOUT（1）接收缓冲寄存器RBR(3F8H)：“读”存放

串行接收后转换成并行的数据CPU接收缓冲寄存器接收移位寄存器同步控制8250SIN（2）波特率除数寄存器BRD(3F8H,3F9H)除数寄存器保存设定的分频系数BRD＝基准时钟频率÷（16×波特率）起始位时钟（RCLK）数据线（SIN）T16T16T8T例：计算波特

率为1200bps的波特率除数。当使用UART的内部时钟为1.8432MHz时（或由外部通过XTAL1引脚输入），BRD=1843200/（16×1200）=0060H（3）通信线路控制寄存器LCR（3FBH）DLABD6D5D4D3D2D1D0寄

存器选择0正常值1除数寄存器中止字符0无作用1发送中止字符校验位设置××0无校验位001设置奇校验011设置偶校验101校验位为1111校验位为0停止位个数01位11.5位（数据位为5位时）12位（数据位为6～8位时）数据位个数005位016位107位118位指定串行异步通信的字符

格式例：通信线路控制寄存器（LCR）的编程，设置发送数据字长为8位，2位停止位，偶校验，其程序段为：MOVDX，3FBH；LCR的地址MOVAL，00011111B；LCR内容数；据格式参数OUTDX，AL（4）

通信线路状态寄存器LSR（3FDH)0D6D5D4D3D2D1D0为1，表示发送移位寄存器空；当数据由发送保持寄存器移入发送移位寄存器时，该位为0提供串行异步通信的当前状态供CPU读取和处理为1，表示发送保持寄存器空，

当CPU将字符写入发送保持寄存器后，该位为0为1，表示正在传输中止字符为1，表示出现帧错误为1，表示出现奇偶错为1，表示出现溢出错为1，表示接收数据缓冲器收到一个数据，既接收数据准备好；当CPU读走数据后，该位为0为1使DTR*引脚为低否则为高（5）MO

DEM控制寄存器MCR(3FCH)设置8250与数据通信设备之间联络应答的输出信号000LOOPOUT2OUT1RTSDTR为1使RTS*引脚为低否则为高为1使OUT1*引脚为低否则为高为1使OUT2*引脚为低否则为高为1使8250为循环工作方式否则为正常工作方式例：要使MCR的DT

R，RTS有效，OUT1，OUT2以及LOOP无效，则编程如下：MOVDX，3FCH；MCR的地址，MOVAL，00000011B；MCR的控制字OUTDX，AL例：要对8250通过自发自收进行诊断，则程序为:MOVDX，3FCH；MCR的地址MOVAL，0

0010011B；LOOP位置“1”OUTDX，AL（6）MODEM状态寄存器MSR(3FEH)反映4个控制输入信号的当前状态及其变化MSR高4位中某位为1，说明相应输入信号当前为低有效，否则为高电平MSR低4位中某位为1，则说明从上次CPU读取该状态字后，相应输入信号已发生改变，

从高变低或反之MCR低4位任一位置1，均产生调制解调器状态中断，当CPU读取该寄存器或复位后，低4位被清零（7）中断允许寄存器IER（3F9H）8250设计有2个中断寄存器和4级中断4级中断的优先权，是按照串行通信过程中事件的紧迫程度安排的、是固定不变的用户可利用中断允许或禁止进行控制

中断允许寄存器的低4位控制8250这4级中断是否被允许某位为1，则对应的中断被允许否则，被禁止8.中断识别IIR（3FAH）保存正在请求中断的优先权最高的中断级别编码00000ID1ID0IP0有中断1无中断ID1ID

0优先权中断类型111001001234接收线路状态接收数据准备好发送保持寄存器空调制解调器状态3.8250应用举例写通信控制字D7=1写除数低8位写通信控制字写除数高8位写MODEM控制字写中断允许字结束8250的初始化过程例：

8250端口地址为3F8H～3FFH，若8250以波特率9600bps，进行异步通信，每字符8位，1位停止位，采用奇校验，允许所有中断，试编程初始化。解：MOVDX，3FBH；8250线路控制寄存器地址送DXMOVAL，80H；置DLAB=1

，设置除数寄存器OUTDX，ALMOVDX，3F8H；除数寄存器地址送DXMOVAL，0CH；波特率为9600bpsOUTDX，AL；送除数低8位INCDXMOVAL，00H；送除数高8位OUTDX，ALMO

VDX，3FBH；8250控制寄存器地址送DXMOVAL，00001011B；8位数据，奇校验，1位停止位OUTDX，ALMOVDX，3F9H；中断允许寄存器地址送DXMOVAL，0FH；设置中断允许控制字，允许所有中断OUTDX，ALMOVDX，3FCH；设置

MODEM控制字MOVAL，0FHOUTDX，AL；OUT1*,OUT2*均为08250查询方式发送初始化8250读LSRD5=1？发送一个字符发完？结束YYNN查询方式接收初始化8250读LSRD0=1？

接收一个字符收完？结束YYNN有错？NY错误处理例：两台PC机用RS-232C串口采用零MODEM方式实现近距离串行通信。数据传送波特率为9600bps，数据格式为8位/每字符，1位停止位，奇校验，双机8250端口地址均为2F8H～2FFH。试编写发送和接收程序，其功能如下：①通信

双方执行程序后，均等待键盘输入字符②双方只要按下一个键，键值在本机当前光标处显示，而且传送到对方，在对方当前光标处显示出来③双方只要按下ESC键，则停止程序的执行，返回到DOS状态④通信双方如果出现通信错误，则屏幕显示“？”，并继续等待键入新字符或接收

新字符MOVDX，2FBH；8250控制寄存器地址送DXMOVAL，80H；置DLAB=1，设置除数寄存器OUTDX，ALMOVDX，2F8H；除数寄存器地址送DXMOVAL，0CH；波特率为9600bpsOUTDX，AL；送除数低8位INCDXMOVAL，00H；送除数高

8位OUTDX，ALMOVDX，2FBH；8250控制寄存器地址送DXMOVAL，0BH；8位数据，奇校验，1位停止位OUTDX，ALMOVDX，2FCH；设置MODEM控制字MOVAL，03H；RTS，CTS有效OUTDX，AL

MOVDX，2F9H；禁止中断MOVAL，00HOUTDX，ALFOREVER：MOVDX，2FDHINAL，DX；读线路状态寄存器TESTAL，1EHJNZERROR；有错，转错误处理程序TESTAL，01

H；查接收缓冲器是否满JNZRECEIVETESTAL，20H；查发送缓冲器是否空JNZFOREVER；为空则发送字符MOVAH，01H；读键盘缓冲器内容；若有键按下，则ZF=0，且AL=字符码INT16HJZFOREVERMOVAH，00H；AL=字符A

SCII码INT16HMOVDX，2F8HOUTDX，ALMOVAH，02H；显示字符MOVDL，ALINT21HCMPAL，27；若按下ESC键，则退出JNZNEXTMOVAH，4CHINC21HNEXT：JMPFOREVERR

ECEIVE：MOVDX，2F8H；接收数据INAL，DXANDAL，7FH；检查是否ESCCMPAL，27JNZDISP；不是ESC，则显示MOVAH，4CH；是ESC，退出INT21HDISP：P

USHAXMOVBX，0；显示字符MOVAH，14INT10HPOPAXCMPAL，0DH；处理回车JNZFOREVERMOVAL，0AHMOVBX，0MOVAH，14INT10HJMPFOREVERERROR：MOVDX，3F8HINAL，DXMOVAL，‘？’MOVBX,0MOVAH

,14INT10HJMPFOREVER8250中断方式通信中断通信方式初始化修改中断向量：按使用的端口COM1或COM2，接管中断0CH或中断0BH（保存原中断向量，将新的中断向量替换上去，注意程序结束时恢复原中断向量）确定通信协

议：设置波特率及数据传输格式，设置中断允许寄存器相应位的允许或禁止开放通信中断：对8259A中断控制器的屏蔽寄存器编程（OCW1），允许中断IRQ4或IRQ3通信中断服务程序首先读中断识别寄存器IIR，判断中断源，

然后转向对应的处理子过程(程序)。当中断识别寄存器D2D1=11时，表明接收出错中断，需要再读取线路状态寄存器，分析错误原因，再进行错误处理可能出现多个中断源同时引发中断。因此，每处理完一种中断源后，应继续读取中断识别寄存器，检测D0是否为“0”，当D0=

0时，表明还有未决中断，应该继续分析中断源并进行中断处理。中断程序返回的条件是中断识别寄存器的D0=1。可编程串行通信接口芯片8251A8251A基本性能：全双工、双缓冲器两种传送方式：同步和异步传送同步传送：5~8位/字符，内部或外部同步，可自动插人同步字符异步传送：5~8

位/字符，时钟速率为通信波特率的1、16或64倍可自动产生、检测和处理终止字符，可产生1、1.5或2位的停止位波特率在同步方式时为0～64Kbps，异步方式时为0～19.2Kbps出错检测：具有奇偶、溢出和帧错误等检测电路8251A的内部结构：（1）8251A与CPU接

口信号1、片选信号CS*为低电平时，8251A被选中2、数据信号D7～D0与系统的数据总线相连3、读写控制信号RD*为读信号WR*为写信号C/D*为控制/数据信号RESET复位CLK时钟8251A的接口信号（2）8251A与外部设备之间的连接信号1.发送器1

）TxRDY（TransmitterReady）：发送器准备好，高电平有效2）TxEMPTY（TransmitterEmpty）：发送器空，高电平有效3）TxD：发送数据线4）TxC：发送器输入时钟2.接收器1）R

xD：接收数据线2）RxRDY：接收器准备好3）SYNDET：同步检测4）RxC：接收器输入时钟3.与调制器的接口接号1）DTR：数据终端准备好2）RTS：请求发送3）DSR：数据装置准备好4）CTS：清除传送8251A的编程8251A的编程模型（P312,图7-52）8

251A的读写操作8251A的工作过程(P315,图7-56)（1）方式命令字（2）操作命令字(用于控制发/收，数据传送方向)（3）状态寄存器格式例：若要查询8251A接收器是否准备好，可用下列程序实现：MOVDX，3F9H；状态口NEXT：INAL，DX；读状态口AND

AL，02H；查询D1=1？JZNEXT；未准备好，转NEXT等待MOVDX，3F8H；数据口地址送DXINAL，DX8251A应用举例1.异步方式下初始化程序例：设8251A工作于异步方式，波特率系数为16，具有7位数据位，1位停止

位，偶校验，发送、接收允许，设端口地址为3F8H和3F9H，试编程初始化。分析：根据题目要求，可以确定方式命令字为：01111010B，即7AH。而操作命令字为00110111B，即37H初始化程序如下

：MOVDX，3F9HMOVAL，7AH；送方式命令字OUTDX，ALMOVAL，37H；设操作命令字OUTDX，AL2.同步方式下初始化程序例：设8251A工作于同步方式，控制口的端口地址为3F9H，采用双同步字符，奇校验，7位数据位，试编程初始化。分析：根据题目要求，可以确定方式命令字为000

11000B，即18H。而操作命令字为10110111B即B7H。它使8251A对同步字符进行检索；同时使状态寄存器中3个出错标志复位；此外，使8251A的发送器启动，接收器也启动；控制字还通知8251A，

CPU当前已经准备好进行数据传输。MOVDX，3F9H；命令端口地址给DXMOVAL，00011000B；方式命令字OUTDX，ALMOVAL，16HOUTDX，AL；送第一个同步字符16HOUTDX，AL；送第二个同步

字符16HMOVAL，B7H；设置操作命令字OUTDX，AL3.两台微机之间进行双机串行通信的举例例：通过8251A实现两台微机相互通信的硬件连接图如图8-25所示。利用两片8251A通过标准串行接口RS-232C实现两台8086微机之间的异步串行通信。设两

台微机中8251A的命令端口地址为均3F9H，数据端口地址均为3F8H。分析：设系统采用查询方式控制串行通信的过程。初始化程序由两部分组成：①将一方定义为发送方，发送方CPU查询到TxRDY有效时，则CPU向8251A并行输出一个待发送的字节数据；②将对方

定义为接收方，接收方CPU查询到RxRDY有效时，则从8251A输入一个已接收到的字节数据，直到全部数据传送完毕为止。发送程序如下：START：MOVDX，3F9HMOVAL，7FH；异步方式，8位数据，；一位停止位，偶校验OUTDX，AL；波特率

因子为64，允许；发送MOVAL，11H；操作命令字OUTDX，ALMOVDI，1000H；设置地址指针MOVCX，40H；设置计数器初值L1：MOVDX，3F9HINAL，DXANDAL，01H；查询TxRDY是否有效JZ

L1；无效则等待MOVDX，3F8HMOVAL，[DI]；向8251A输出一个字节数据OUTDX，ALINCDI；修改地址指针LOOPL1；未传送完，则继续下一个HLT接收程序如下：BEGIN：MOV

DX，3F9HMOVAL，7FH；异步方式，8位数据，1位停止位OUTDX，AL；偶校验，波特率因子64，允许接收MOVAL，14H；操作命令字（置ER，RxE为1）OUTDX，ALMOVSI，2000H；设置地址指针MOVCX

，40H；设置计数器初值L2：MOVDX，3F9HINAL，DX；读取状态字TESTAL，38H；查询接收器是否有错。JNZERR；有错则转错误处理ANDAL，02H；无误则查状态位D1（RxRDY）JZL2；接收未准备好则等待MOVDX

，3F8HINAL，DX；接受准备好，则接收1个字；节数据MOV［SI］，ALINCSI；修改接收数据区地址LOOPL2JMPL3ERR：CALLERR-OUT（略）L3：MOVAX，4C00H；已接收完，返回DOSINT2

1H