第第6章章 串行通信接口串行通信接口6.1 6.1 串行传送的基本概念串行传送的基本概念 串行通信是在单根导线上将二进制数一位一位地顺序传送串行通信是在单根导线上将二进制数一位一位地顺序传送 一、数据传送的方式一、数据传送的方式 串行通信中，数据通常是在二个站（点对点）之间进行串行通信中，数据通常是在二个站（点对点）之间进行传送，按照数据流的方向可分成三种传送模式传送，按照数据流的方向可分成三种传送模式: :1.1.全双工全双工(Full Duplex(Full Duplex） 数据的发送和接收分别由两根可以在两个不同的站点同数据的发送和接收分别由两根可以在两个不同的站点同时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，选择的传送方式称为全双工制。进行发送和接收操作，选择的传送方式称为全双工制。 特点：特点：每一端都有发送器和接收器每一端都有发送器和接收器 有二条传送线有二条传送线 应用：应用：交互式应用，远程监测控制交互式应用，远程监测控制2.2.半双工（半双工（Half DuplexHalf Duplex） 使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同时使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同时发送器发送器接收器接收器接收接收器器发送器发送器A站站B站站图图6.1 全双工方式示意图全双工方式示意图收送数据，这样的传送方式就是半双工（收送数据，这样的传送方式就是半双工（Half DuplexHalf Duplex）制，）制，如图如图6.26.2所示。所示。发送器发送器接收器接收器发送器发送器接收器接收器A站站B站站图图6.2 半双工方式示意图半双工方式示意图特点：特点：每端需有一个收每端需有一个收/ /发切换电子开关发切换电子开关 因有切换，会产生时间延迟因有切换，会产生时间延迟应用：应用：打印机串口，单向传送设备，发送器打印机串口，单向传送设备，发送器接收器接收器 3.3.单工（单工（SingleSingle DuplexDuplex） 使用一根传输线，只能从使用一根传输线，只能从A A到到B B发送发送 特点：特点：每一端都有发送器和接收器每一端都有发送器和接收器 有一条传送线有一条传送线 应用：应用：远程控制、单向传送设备远程控制、单向传送设备接收器接收器发送器发送器A站站B站站图图6.3 单工方式示意图单工方式示意图二、信号的调制和解调二、信号的调制和解调 计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为音频模拟信号的设计的。一般为音频模拟信号的设计的。一般为3003003400Hz3400Hz，不适合于数据，不适合于数据信号。信号。 因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话网上传输因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话网上传输相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成数字信号。相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成数字信号。计算机计算机MODEMMODEM模拟信号模拟信号数字信号数字信号数字信号数字信号CRT1 0 1 010 10 10 10图图6.3 调制电话线调制电话线1. 1. 什么叫调制什么叫调制? ? 所调调制就是进行波形变换。或者说进行频谱变换，就所调调制就是进行波形变换。或者说进行频谱变换，就是将基带数字信号的频谱变换成适合于在模拟信道中传输的是将基带数字信号的频谱变换成适合于在模拟信道中传输的频谱。频谱。2. 2. 作用作用: : 调调制制器器(Modulator)(Modulator)是是一一个个波波形形变变换换器器, ,它它将将基基带带数数字字的的波形变换成适合于模拟信道传输的波形。波形变换成适合于模拟信道传输的波形。 解解调调器器是是一一个个波波形形识识别别器器, ,将将模模拟拟信信号号恢恢复复成成原原来来的的数数字信号。字信号。调制器调制器解调器解调器010010010010最基本的调制方法有以下几种：最基本的调制方法有以下几种：（1 1）调幅（）调幅（AMAM）即载波的即载波的振幅振幅随基带数字信号而变化随基带数字信号而变化. . “1 1”对应有载波对应有载波 “0 0” 对应无载波对应无载波3. 调制方法调制方法:（2 2）调频（）调频（FMFM） 即载波即载波频率频率随数字信号而变化随数字信号而变化 “0 0”对应对应”f1f1” “1 1”对应对应“f2f2”(3)(3)调相（调相（PMPM） 即载波初始相位随基带数字信号即载波初始相位随基带数字信号而变化而变化. . “ 0 0”对应相位对应相位0 0度度 “1 1”对应相位对应相位180180度度f1f2FMAM0 1 0 0 1 10 0度度180180度度PM三、信息的检错与纠错三、信息的检错与纠错 串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误 码是难免的，码是难免的，这直接影响通信系统的可靠性，对通信中的检这直接影响通信系统的可靠性，对通信中的检/纠错能力是衡是纠错能力是衡是一个通信系统的重要内容。一个通信系统的重要内容。 检错：检错：如何发现传输中的错误，称为检错。如何发现传输中的错误，称为检错。 纠错：纠错：如何消除错误，称为纠错如何消除错误，称为纠错例：例：奇偶校验检错奇偶校验检错 方阵码检错方阵码检错 循环冗余码（循环冗余码（CRC）检错）检错 方阵码检错技术：方阵码检错技术： 采用奇偶校验与采用奇偶校验与“检验和检验和”的综合。的综合。 7位编码后附加位编码后附加1位奇偶位。位奇偶位。 若干个字符组成一个数据块列成方阵，列向接位相加产若干个字符组成一个数据块列成方阵，列向接位相加产生一个单字节检验和附加到数据块未尾。生一个单字节检验和附加到数据块未尾。 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1四、传输速率四、传输速率1. 波特率：波特率： 是指在串行通信中，在基本波传输的情况下，每秒钟传送的是指在串行通信中，在基本波传输的情况下，每秒钟传送的二进制脉冲的数目。二进制脉冲的数目。 用波特率表示：用波特率表示： 即即1波特波特=bit/s （位（位/秒）秒）奇偶位奇偶位 常用的标准波特率：常用的标准波特率：110110，300300，1K1K，1.2K1.2K，2.4K2.4K，4.8K4.8K，6.6K6.6K，16.2K16.2K，56K56K2.2.字符速率：字符速率： 是指每秒所传输的字符数，这个概念使用少。是指每秒所传输的字符数，这个概念使用少。 字符速率与波特率的关系：字符速率与波特率的关系： 1 1个字符：个字符：1 1个起始位个起始位+8+8个数据位个数据位+1+1个偶数位个偶数位+2+2个终止位个终止位=12=12位位 如果波特率：如果波特率：12000 12000 则字符速率：则字符速率：12000/12=100012000/12=1000字符字符/s/s6.2 6.2 串行通信的数据格式串行通信的数据格式 通信协议：通信协议： 是指通信双方的一种约定，包括对数据格式、同步方式，传是指通信双方的一种约定，包括对数据格式、同步方式，传送速度、传送步骤、检纠错方式等问题作出统一规定。送速度、传送步骤、检纠错方式等问题作出统一规定。也称通信控制规程。也称通信控制规程。同步协议同步协议异步协议异步协议分类分类面向字符（面向字符（character Oriented） 面向比特（面向比特（Bit）面向字节计数面向字节计数ISO（Inter national Standard Organization）国际标准化组织。）国际标准化组织。OSI（Open System Interconnection）开放系统互连参考模型。）开放系统互连参考模型。一、起止式异步通信数据格式一、起止式异步通信数据格式1.1.格式格式每个字符总是以起始位开始（每个字符总是以起始位开始（“0 0”），以停止位（），以停止位（“1 1”）结）结束。束。11000010111000空空闲闲位位起始位起始位数据位数据位0低低高高校验位校验位停停止止位位应用：早期电传机应用：早期电传机字符之间没有时间间隔要求字符之间没有时间间隔要求字符后一位校验位（可没有）字符后一位校验位（可没有）2.2.特点：是一个字符一个字符传输特点：是一个字符一个字符传输二、面向字符的同步通信格式二、面向字符的同步通信格式 1.1.功能：功能： 是一次传送若干个字符组成的数据块，并且规定了是一次传送若干个字符组成的数据块，并且规定了1010个特殊个特殊字符作为这个数据块的开头与结束标志以及整个传输过程的控字符作为这个数据块的开头与结束标志以及整个传输过程的控制信息。制信息。2.2.数据格式（一帧）数据格式（一帧）SYN SYN SOH 标题标题STX数据块数据块 ETB/ETX块校验块校验3.3.特定字符的定义：特定字符的定义：SYNSYN：同步字符（同步字符（SynchronousSynchronous），表示一帧的开始；），表示一帧的开始；SOHSOH：序始字符（序始字符（Start of HeaderStart of Header），表示标题的开始；），表示标题的开始；标题：标题：包括原地址，目的地址，路由指示等信息；包括原地址，目的地址，路由指示等信息；STXSTX：文始字符（文始字符（Start of TextStart of Text），表示正文开始。），表示正文开始。FTB/ETXFTB/ETX：组终组终/ /文终字符（文终字符（End of TextEnd of Text） ETBETB（End of Transmission BlockEnd of Transmission Block） 特点：特点：一次传送是一个数据块，传输效率提高了；一次传送是一个数据块，传输效率提高了；采用了一些传输控制字，增加了通信控制能力和校验能力；采用了一些传输控制字，增加了通信控制能力和校验能力；存在问题：由于数据字符与特定字符可能代码相同，发生误存在问题：由于数据字符与特定字符可能代码相同，发生误解，因此，在数据字符前插入转义字符解，因此，在数据字符前插入转义字符DLEDLE，以示区别。这种，以示区别。这种方式称为方式称为“字符填充字符填充”。三、面向比特的同步通信数据格式三、面向比特的同步通信数据格式1.1.最有代表性的是：最有代表性的是：IBMIBM的的SDLCSDLC（Synchronous Data Link ControlSynchronous Data Link Control），同步数据），同步数据链路控制规程。链路控制规程。ANSIANSI的的ADCCPADCCP（Advanced Data Communication Control Advanced Data Communication Control ProcedureProcedure）。）。ISOISO的的HDLCHDLC（High Level Data link ControlHigh Level Data link Control）高级数据链路）高级数据链路控制规程。控制规程。DECDEC公司公司DDCMPDDCMP（Digital Data Communication Message Digital Data Communication Message protocolprotocol）。）。2.2.协议的特点：协议的特点：1 1）所传输的一帧（所传输的一帧（frameframe）数据（或称数据包）可以是任意二进）数据（或称数据包）可以是任意二进制位。制位。2 2）通过约定的位组合模式（标志字节）来标志帧的开始和结束。通过约定的位组合模式（标志字节）来标志帧的开始和结束。注意：注意：HDLCHDLC作为国际标准作为国际标准ISO3309ISO3309；ADCCPADCCP作为美国国家标准；作为美国国家标准；我国相应国家标准我国相应国家标准GB-7496GB-7496，这几个协议均大同小异。，这几个协议均大同小异。3.HDLC 3.HDLC 格式：格式：01111110AC1FC01111110开始标志开始标志地址场地址场控制场控制场信息场信息场校验场校验场结束标志结束标志8位位8位位8位位16位位8位位0位位（1 1）标志场：）标志场： SDLC/HDLCSDLC/HDLC规定所有信息传输必须以一个标志字节开始中，规定所有信息传输必须以一个标志字节开始中，且以同一个字节结束，这个字节为且以同一个字节结束，这个字节为0111111001111110，二个标志字节之，二个标志字节之间构成一个完整的信息单位，称为一帧（间构成一个完整的信息单位，称为一帧（frameframe）（2 2）地址场：）地址场：（Address FieldAddress Field） A A场用来规定与之通信的次站的地址。场用来规定与之通信的次站的地址。A A场的宽度：场的宽度：8 8（SDLCSDLC规定）规定） 任意长度任意长度HDLCHDLC（3 3）控制场）控制场（Control FieldControl Field） 用来规定若干命令。（用来规定若干命令。（8 8位：位：SDLC 16SDLC 16位：位：HDLCHDLC）（4 4）信息场）信息场（Information FieldInformation Field） 包含有要传送的数据，当上场为包含有要传送的数据，当上场为0 0时，则这一帧主要是控时，则这一帧主要是控制命令。制命令。帧校验场（帧校验场（FCFC，Frame CheckFrame Check）3.3.实际应用时的两个技术问题实际应用时的两个技术问题（1 1）“0 0”位插入位插入/ /删除技术删除技术 存在问题的提出：如上所述，标志字节：以存在问题的提出：如上所述，标志字节：以0111111001111110，但，但在为了把它们区别开，采用了在为了把它们区别开，采用了“0 0”位插入和删除技术。位插入和删除技术。 方法：方法：遇到连续遇到连续5 5个个“1 1”就自动插入一个就自动插入一个“0 0”。 如：如： 原始原始 插入后插入后 删除后删除后 01111110 01111101111110 0111110 010 0111111010 01111110 11111111 11111 11111111 111110 0111111 11111111 111111112. SDLC/HDLC2. SDLC/HDLC异常结束异常结束 若在发送过程中出现错误，则用异常结束符（若在发送过程中出现错误，则用异常结束符（A60HA60H）结束。）结束。 如：如： HDLC HDLC 规定：规定：7 7个连续个连续“1 1”为失效字符；为失效字符； SDLC SDLC 规定：规定：8 8个连续个连续“1 1”为失效字符；为失效字符； 6.3 6.3 串行接口标准串行接口标准一、一、EIA-RS-232接口标准接口标准 RS-232RS-232标准是美国标准是美国EIAEIA（电子工业联合会）与（电子工业联合会）与BELLBELL等公司一起等公司一起开发的，开发的，19691969年公布的通信协议，适合的数传率：年公布的通信协议，适合的数传率：0 020Kbps20Kbps。1.1.电气特性电气特性 RS-232RS-232对电气特性，逻辑电平和各种信号线的功能都作了规定对电气特性，逻辑电平和各种信号线的功能都作了规定 逻辑逻辑“1 1”=-3V=-3V-15V -15V “0 0”=+3V=+3V+15V+15V 与与TTLTTL逻辑电平不一样，可用逻辑电平不一样，可用TTL/EIATTL/EIA电平转换器进行，如电平转换器进行，如MC1488MC1488，MC1489ICMC1489IC。MC1488MC1489RS-232TTLEIA电平电平+15V+15VTTL+15V 采用采用EIAEIA电平比电平比TTLTTL电平具有更强的抗干扰性能。电平具有更强的抗干扰性能。 另外，另外，MAX232MAX232省电可连接二对收省电可连接二对收/ /发线，只用单电源。发线，只用单电源。2.2.机械特性机械特性1 1）连接器（）连接器（ConnectorConnector） 常用二种：常用二种：DB-25DB-25型，型，2525脚，只用脚，只用9 9个信号（个信号（2 2个数据线，个数据线，6 6个控制线，个控制线，1 1个个地址），如下图所示。地址），如下图所示。1 12 23 34 4DB-25DB-25型连接器型连接器5 56 67 78 89 91111131325252222202018181414发送电流（发送电流（- -）发送电流（发送电流（+ +）DCDDCDGNDGNDDSRDSRCTSCTSRTSRTSR RX XD DT TX XD D（- -）接收电流）接收电流（+ +）接收电流）接收电流 DB-9DB-9型型 9 9针，针，9 9针全针全用，如下图。用，如下图。1 12 23 34 45 56 67 78 89 9DSRDSRRTSRTSCTSCTSRIRIDCDDCDR RX XD DT TX XD DDTRDTRGNDGNDDB-9DB-9型连接器型连接器2.2.电缆长度电缆长度 RS-232RS-232直接连接的最大物理距离直接连接的最大物理距离15M15M，通信速率，通信速率20Kbps20Kbps。3.RS-232C3.RS-232C接口信号的定义。接口信号的定义。见书见书216216表表6.26.2。 2525线：数据线线：数据线4 4条（条（2 2，3 3，1414，1616） 控制线控制线1111条（条（4 4，5 5，6 6，8 8，1212，1313，1919，2020，2222，2323） 定时信号线定时信号线3 3条（条（1515，1717，2424） 地线地线2 2条（条（1 1，7 7） 备用备用5 5条（条（9 9，1010，1111，1818，2525） 未定义未定义4.4.信号线的连接信号线的连接1 1）近距离连接（）近距离连接（15m15m15m）1 1）需用）需用MODEMMODEM和专用电话线和专用电话线2 2）需用）需用2 29 9条信号线（在接口与条信号线（在接口与MODEMMODEM之间）之间）采用采用MODEMMODEM时时RS-232RS-232信号线的使用信号线的使用计计算算机机接接口口调调制制解解调调器器DCDDCDR RX XD DT TX XD DRTSRTSCTSCTSSGSGDSRDSR调调制制解解调调器器DCDDCDR RX XD DT TX XD DRTSRTSCTSCTSSGSGDSRDSR终终端端专用电话线专用电话线2 22 2采用采用MODEMMODEM时时RS-232RS-232信号线的使用信号线的使用二、二、RS-422/RS-423接口标准接口标准1.1.特点特点： （1）采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，大大提采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，大大提高了抗共模干扰的能力。高了抗共模干扰的能力。因为是两条传输线的电位差决定逻辑电平因为是两条传输线的电位差决定逻辑电平AAAA -BD -BD -2V +2V +2V，表示，表示“0 0”（2 2）传输速率）传输速率 10Mbps10Mbps（15m15m时）时） 90Kbps90Kbps（1200m1200m时）时）2.2.连接连接MC3487MC3486BTTLRS-422A电平电平平衡发送器平衡发送器差动接收器差动接收器BAA2 2）RS-423RS-4231.1.连接：连接：2.2.特点：特点：采用单端发送器和差动接收器，由于是差动接收器，提高了抗采用单端发送器和差动接收器，由于是差动接收器，提高了抗 共模干扰能力。共模干扰能力。数传率：数传率：100Kbps/90m100Kbps/90m时时 1Kbps/1200m1Kbps/1200m时时逻辑逻辑“1 1”，4V4V6V6V 逻辑逻辑“0 0”，-4V-4V-6V-6VTTLRS-423A电平电平单端发送器单端发送器差动接收器差动接收器+-三、三、RS-485RS-485接口标准接口标准1.1.特点特点：（1 1）兼容）兼容RS-422ARS-422A，扩展，扩展RS-422ARS-422A的功能；的功能；（2 2）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱动多个）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱动多个接收器，多达接收器，多达3232个收个收/ /发器；发器；（3 3）搞干扰能力强，传送距离远，传输速率高。）搞干扰能力强，传送距离远，传输速率高。 数传率：数传率：100Kbps 1.2Km 100Kbps 1.2Km 不用不用MODEMMODEM 6.6Kbps 15Km 6.6Kbps 15Km 10Mbps 15m 10Mbps 15m四、几种标准的比较四、几种标准的比较 见书见书224224，表，表6.56.5列出，列出，RS-232RS-232，423423，422422，485485几种标准的几种标准的工作方式，直接传输最大距离，最大数传率等参数。工作方式，直接传输最大距离，最大数传率等参数。6.4 串行通信接口任务串行通信接口任务一、串口的基本任务一、串口的基本任务（1 1）进行串，并转换）进行串，并转换（2 2）实现串行数据格式化）实现串行数据格式化（3 3）可靠性检验）可靠性检验（4 4）实施接口与）实施接口与DCEDCE之间联络控制之间联络控制二、串口电路的组成二、串口电路的组成可编程的串行接口芯片、波特率发生器、可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIAEIA与与TTLTTL电平转换器、地址译码电路电平转换器、地址译码电路6.5 8251A6.5 8251A串行接口串行接口一、一、8251A的内部逻辑与的内部逻辑与外部信号外部信号1.1.结构框图结构框图 8251A8251A是通用同步异步是通用同步异步接收接收/ /发送器发送器 USARTUSARTUniversal/Synchronous Universal/Synchronous Asynchronous Asynchronous Receiver and Receiver and TransmitterTransmitter）功能：功能：异步起止协议异步起止协议 同步面向字符协议同步面向字符协议组成组成：接收器、发送器、调制控制、读接收器、发送器、调制控制、读/ /写控制、数据总线缓冲器写控制、数据总线缓冲器数据总线数据总线缓冲器缓冲器读读/写写控制逻辑控制逻辑调制控制调制控制发送缓冲器发送缓冲器发送控制发送控制接收缓冲器接收缓冲器接收控制接收控制TXDTXRDYTXE TXCRXDRXRDYSYNDET/BDRXCDTRDSRRTSCTS RESETCLKC/DRDWRCSC/D- :C/D- :地址信号线（地址信号线（command/datacommand/data）：高电平为工作方式寄存器、）：高电平为工作方式寄存器、工作命令寄存器、状态寄存器、单工作命令寄存器、状态寄存器、单/ /双同步字符寄存器；低电双同步字符寄存器；低电平为数据寄存器平为数据寄存器1.1.发送器发送器T TX XRDYRDY（Transmitter ReadyTransmitter Ready）：发送器准备好，高电平有效）：发送器准备好，高电平有效T TX XE E（Transmitter EmptyTransmitter Empty）：发送器空，状态线，高有效）：发送器空，状态线，高有效T TX XD D：发送数据线：发送数据线 T TX XC C：发送器输入时钟：发送器输入时钟2.2.接收器接收器R RX XD D：接收数据线：接收数据线 R RX XRDYRDY：接收器准备好：接收器准备好Syndet/BDSyndet/BD：同步：同步/ /间断间断 R RX XC C：接收器输入时钟：接收器输入时钟3.3.与调制器的接口接号与调制器的接口接号DTRDTR：数据终端准备好：数据终端准备好 RTSRTS：请求发送：请求发送DSRDSR：数据装置准备好：数据装置准备好 CTSCTS：清除传送：清除传送二、二、8251的控制字的控制字与状态字与状态字1.1.工作方式字工作方式字 约定双方的通信方式，数据格式，传送速率约定双方的通信方式，数据格式，传送速率a.a.作用：作用：对对8251A8251A工作方式进行选择，是异步方式还工作方式进行选择，是异步方式还是同步方式是同步方式b.b.格式：格式：S1S0EPPENL1L0B1B0D7D6D5D4D3D2D1D0停止位停止位奇偶校验奇偶校验字符长度字符长度波特因子波特因子（同步）（同步） （异步）（异步）0=内同步内同步 00=不用不用1=外同步外同步 01=1位位0=双同步双同步 10=1.5位位1=单同步单同步 11=2位位0=无校验无校验01=奇校验奇校验11=偶校验偶校验00=5位位01=6位位10=7位位11=8位位00=同步同步01=1 异步异步10=16 11=64 例例1 1：异步通信中，若帧数据格式为：字符长度异步通信中，若帧数据格式为：字符长度8 8位，位，1 1位起始位，位起始位，2 2位停止位停止位，奇校验，波特率因数是位，奇校验，波特率因数是1616，则工作字是：，则工作字是：11011110B=DEH11011110B=DEH MOV DX MOV DX，309H 309H ；82518251命令口命令口 MOV ALMOV AL，0DEH 0DEH ；异步工作方式字；异步工作方式字 OUT DXOUT DX，AL AL 例例2 2：同步通信中，若帧数据格式为：字符长度同步通信中，若帧数据格式为：字符长度8 8位，双同步位，双同步字符字符(55 AA)(55 AA)，内同步方式，奇校验，则工作字是：，内同步方式，奇校验，则工作字是：00011100B=1CH00011100B=1CH。 MOV DXMOV DX，309H 309H ；82518251命令口命令口 MOV ALMOV AL，1CH 1CH ；同步工作方式字；同步工作方式字 OUT DXOUT DX，AL AL ；紧接着可以写同步字符（；紧接着可以写同步字符（309H309H） MOV AL,55HMOV AL,55H OUT DX, AL OUT DX, AL MOV AL,0AAH MOV AL,0AAH OUT DX,AL OUT DX,ALEHIRRTSERSBRKRXEDTRTXEND7D6D5D4D3D2D1D0进入进入搜索搜索方式方式内部内部复位复位发送发送请求请求错误错误标志标志复位复位发发中止中止字符字符接收接收允许允许数据数据终端终端准备好准备好发送发送允许允许D7=1 有效有效D6=1 有效有效D5=1 有效有效D4=1 复位复位ERD3=1,发中止字符（空号）发中止字符（空号） =0，正常操作，正常操作D2=1,允许接收允许接收 =0，禁止接收，禁止接收D0=1,允许发送允许发送 =0，禁止发送，禁止发送D1=1,已准备好已准备好 =0，正常操作，正常操作2.2.工作命令字工作命令字a.a.作用：作用：是确定是确定8251A8251A的实际操作，迫使的实际操作，迫使8251A8251A进行某种操作或进行某种操作或工作状态，以便接收或发送数据。工作状态，以便接收或发送数据。b.b.格式格式 例例3：使使8251内部复位，并且允许接收，又允许发送，则程序段为：内部复位，并且允许接收，又允许发送，则程序段为： MOV DXMOV DX，309H 309H ；82518251命令口命令口 MOV ALMOV AL，01000000B 01000000B ；置；置D6=1D6=1，使内部复位，使内部复位 OUT DXOUT DX，AL AL ；为保证正确可以写；为保证正确可以写3 3次次 。；写工作方式字。；写工作方式字/ /同步字符同步字符 MOV ALMOV AL，00010101B 00010101B ；置；置D0=1D0=1，D2=1D2=1，允许接收和发送，允许接收和发送 OUT DXOUT DX，AL AL 3.3.状态字状态字a.a.作用：作用：8251A8251A执行命令进行数据传送后的状态字存放在状态寄执行命令进行数据传送后的状态字存放在状态寄存器中，存器中，CPUCPU通过读出状态字进行分析和判断，以决定下一步的通过读出状态字进行分析和判断，以决定下一步的操作。操作。b.b.格式格式DSRSYNDETFEOEPETXERXRDY TXRDYD7D6D5D4D3D2D1D0数传机数传机就绪就绪同步同步检出检出格格式式错错溢溢出出错错奇奇偶偶错错发送器发送器空空接收接收准备好准备好发送发送准备好准备好 例例4 4：若查询若查询8251A8251A接收器是否准备好，则用下列程序段：接收器是否准备好，则用下列程序段： MOV DXMOV DX，309H 309H ；状态口；状态口L L： IN ALIN AL，DX DX ；读状态字；读状态字 AND ALAND AL，02H 02H ；查；查D D1 1=1=1？（？（R RX XRDY=1?RDY=1?） JZ L JZ L ；未准备好，则等待；未准备好，则等待 MOV DXMOV DX，308H 308H ；数据口；数据口 例例5 5：检查出错信息，则用下列程序段检查出错信息，则用下列程序段 MOV DXMOV DX，309H 309H ；状态口；状态口 IN ALIN AL，DX DX TEST AL TEST AL，38H 38H ；检查；检查D D5 5D D4 4D D3 3三位（三位（FEFE，OEOE，PEPE） JNZ ERROR JNZ ERROR ；若其中有一位为；若其中有一位为1 1，则出错，则出错4.8251A4.8251A的方式字和命令的使用的方式字和命令的使用（1 1）方式字：）方式字： 约定双方通信的方式，数据格式，传送速率等参数。约定双方通信的方式，数据格式，传送速率等参数。 命令字：命令字：规定是发送数据，还是接收数据。规定是发送数据，还是接收数据。 状态字：状态字：何时发何时发/ /收、取决于状态字。收、取决于状态字。（2 2）使用的顺序：）使用的顺序： 写写3 3个个0 0 复位复位方式字方式字命令字命令字1 1 命令字命令字2 2三、三、8251A8251A应用举例应用举例1.1.要求要求 在甲乙二台在甲乙二台PCPC之间进行串行通信，甲发送乙接收，要求把之间进行串行通信，甲发送乙接收，要求把甲机上开发应用程序（其长度为甲机上开发应用程序（其长度为2DH2DH）传送到乙机中去。）传送到乙机中去。采用：采用：起止式异步方式，起止式异步方式，字符长度为字符长度为8 8位，位，2 2位停止位，位停止位，波特率因子为波特率因子为6464，无校验，无校验，波特率为波特率为48004800，CPUCPU与与8251A8251A之间用查询方式交换数据口地址分配是：之间用查询方式交换数据口地址分配是：309H309H为为状态命令状态命令/ /状态口，状态口，308H308H为数据口为数据口2.2.分析分析 由于是近距离传输，可以不设由于是近距离传输，可以不设MODEMMODEM，直接互连，同时，是，直接互连，同时，是采用查询采用查询I/OI/O方式，故收方式，故收/ /发程序中只需检查发发程序中只需检查发/ /收准备好的收准备好的状态是否置位，即可收发状态是否置位，即可收发1 1个字节。个字节。3.3.设计设计1 1）硬件连接）硬件连接 DTEDTE（DataData Terminal Equipment Terminal Equipment） 根据以上分析把二台根据以上分析把二台PCPC机都当作数据终端设备机都当作数据终端设备DTEDTE，它们之，它们之间只需间只需T TX XD D，R RX XD D和和SGSG三根线连接就能通信。三根线连接就能通信。 主要电路：主要电路：82518251串行口串行口TTL/EIATTL/EIA变换器变换器波特率发生器波特率发生器地址译码电路地址译码电路2 2）软件编程）软件编程发送程序：包括初始化，状态查询，发送程序：包括初始化，状态查询，I/OI/OCSEG SEGMENTCSEG SEGMENT ASSUME CS ASSUME CS：CSEGCSEG，DSDS：CSEGCSEGTRA PROC FARTRA PROC FARSTARTSTART：MOV DXMOV DX，309H 309H ；命令口；命令口 MOV ALMOV AL，00H 00H ；空操作，向命令口送任意数；空操作，向命令口送任意数 MOV CX,3 MOV CX,3 L: OUT DXL: OUT DX，AL AL NOP NOP LOOP L LOOP L; ;经常送经常送3 3次次 MOV ALMOV AL，40H 40H ；内部复位（使；内部复位（使D D6 6=1=1） OUT DXOUT DX，AL AL NOP NOP MOV AL MOV AL，0CFH 0CFH ；方式命令字（异步，；方式命令字（异步，2 2位停止位，字符长度为位停止位，字符长度为8 8位，无校验，波特率因子为位，无校验，波特率因子为6464个个/ /位）位） OUT DXOUT DX，ALAL MOV ALMOV AL，37H 37H ；工作命令字（；工作命令字（RTSRTS、ERER、R RX XE E、 DTRDTR、T TX XENEN均置均置1 1） OUT DXOUT DX，ALAL MOV CX MOV CX，2DH 2DH ；传送字节数；传送字节数 MOV SIMOV SI，300H 300H ；发送区首址；发送区首址 L1L1：MOV DXMOV DX，309H 309H ；状态口；状态口 IN ALIN AL，DX DX ；查状态位；查状态位D D0 0 （T TX XRDYRDY）=1?=1? AND AL AND AL，01H 01H JZ L1 JZ L1 MOV DX MOV DX，308H 308H ；发送未准备好，则等待；发送未准备好，则等待 MOV ALMOV AL，SI SI ；数据口；数据口 OUT DXOUT DX，AL AL INC SI INC SI ；内存地址加；内存地址加1 1 DEC CX DEC CX ；字节数减；字节数减1 1 JNZ L1 JNZ L1 ；未发送完，继续；未发送完，继续 MOV AXMOV AX，4C00H 4C00H ；已送完，回；已送完，回DOSDOS INT 21H INT 21HTRA ENDPTRA ENDPCSEG ENDSCSEG ENDS END START END START接收程序（略）接收程序（略） 先判错误？先判错误？ 再判是否准备好？再判是否准备好？ 再读数据再读数据6.6 6.6 采用采用RS-232CRS-232C标准的全双工异步标准的全双工异步 串行口通信接口电路设计串行口通信接口电路设计一、要求一、要求甲乙两台微机之间，按甲乙两台微机之间，按EIA-RS-232CEIA-RS-232C标准进行零标准进行零MODEDMMODEDM方式、全方式、全双工异步串行通信，双方在各自键盘上按键向对方发送字符双工异步串行通信，双方在各自键盘上按键向对方发送字符时，同时又可接收对方发来的字符。字符数据格式为起止位：时，同时又可接收对方发来的字符。字符数据格式为起止位：1 1位停止位，位停止位，7 7位数据位，无校验，波特率因子为位数据位，无校验，波特率因子为16.16.发送的字符和接收的字符均在屏幕上显示。发送的字符和接收的字符均在屏幕上显示。波特率在波特率在110b/s110b/s，150b/s150b/s，300b/s300b/s，600b/s.1200b/s,2400b/s600b/s.1200b/s,2400b/s，4800b/s4800b/s，9600b/s9600b/s八档中任选。八档中任选。按下按下ESCESC键，程序退出，返回键，程序退出，返回DOS.DOS.二、分析二、分析由于要求波特率可选，故需要设置波特率时钟发生器。由于要求波特率可选，故需要设置波特率时钟发生器。由于要求由于要求8253-58253-5输出方波，作为输出方波，作为8251A8251A的收的收/ /发时钟，所以发时钟，所以8253-58253-5必定工作在必定工作在3 3方式，而方式，而3 3方式的门控信号方式的门控信号GATEGATE，要由外部，要由外部控制。控制。串行通接口电路所波及到的其他芯片，如串行通接口电路所波及到的其他芯片，如8251A8251A、MAX23MAX23。三、设计三、设计1.1.硬件设计硬件设计 根据上述要求和分析，串行通信接口电路的组成以根据上述要求和分析，串行通信接口电路的组成以8251A8251A为主，还要加上为主，还要加上8253-58253-5作波特率时钟发生器，作波特率时钟发生器，MAX232MAX232作电平作电平转换，转换，74LS9274LS92作分频器，作分频器，8255A8255A提供门控信号。提供门控信号。2.2.软件设计软件设计 通信主程序由主程序和子程序两大模块组成。子程序有两通信主程序由主程序和子程序两大模块组成。子程序有两个：一是个：一是8251A8251A初始化，二是初始化，二是8253-58253-5计数初值与装入。主程计数初值与装入。主程序负责波特率的选择与输入；接收和发送字符，并在屏幕序负责波特率的选择与输入；接收和发送字符，并在屏幕上显示；查有无上显示；查有无ESCESC键按下，以便结束程序，并返回键按下，以便结束程序，并返回DOSDOS。6.7 6.7 采用采用RS-485RS-485标准的异步串行通信接口电路设计标准的异步串行通信接口电路设计一、要求一、要求 进行多点对多点的全双工传送，不使用进行多点对多点的全双工传送，不使用MODEMMODEM，直接传输距离，直接传输距离较远（较远（2km2km），传输速率较高（），传输速率较高（30Kb/s30Kb/s），试设计异步串行通信），试设计异步串行通信接口电路。接口电路。二、分析二、分析1.1.收发器芯片收发器芯片MAX485./491MAX485./491的引脚功能的引脚功能 MAX485MAX485用于半双工，而用于半双工，而MAX491MAX491可用作全双工。见书可用作全双工。见书240240面。面。2.2.信号的逻辑定义信号的逻辑定义3.3.在网络中的连接在网络中的连接三、设计三、设计1.1.硬件设计硬件设计2.2.软件编程软件编程6.8 PC 6.8 PC 微机异步通信适配器的分析和使用微机异步通信适配器的分析和使用一、一、UARTUART的寄存器及其编程方法的寄存器及其编程方法1.1.发送保持寄存器和接收数据寄存器发送保持寄存器和接收数据寄存器2.2.波特率除数波特率除数 波特率除数波特率除数（BRDBRD）是）是1616位数，它与位数，它与UARTUART的数据传输速率的数据传输速率（波特率）有关。当使用（波特率）有关。当使用UARTUART的内部时钟频率为的内部时钟频率为1.8432MHz1.8432MHz时，时，则波特率除数则波特率除数BRDBRD与波特率与波特率BaudBaud之间的关系如下式所示：之间的关系如下式所示：BRD=BRD=时钟频率时钟频率/ /（1616BaudBaud）。）。 例如，若要计算波特率为例如，若要计算波特率为1200b/s1200b/s的波特率除数，则有：的波特率除数，则有：BDR=1843200/BDR=1843200/（161612001200）=0060H=0060H。