微机原理-串并行通信和接口技术Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望本章要点本章要点串行通信的几种方式串行通信的几种方式8251A8251A的编程结构和功能结构的编程结构和功能结构8251A8251A和和CPUCPU的信号连接以及和外设的信号连接的信号连接以及和外设的信号连接低档接口芯片和高档数据总线的连接低档接口芯片和高档数据总线的连接8251A8251A的模式寄存器、控制寄存器和状态寄存器的格式的模式寄存器、控制寄存器和状态寄存器的格式微机原理 串并行通信和接口技术()8251A8251A的初始化流程的初始化流程8251A8251A的使用的使用8255A8255A和和CPUCPU的信号连接以及和外设的信号连接的信号连接以及和外设的信号连接8255A8255A的三种工作方式和设置方法的三种工作方式和设置方法8255A8255A的的C C端口置端口置0/0/置置1 1 微机原理 串并行通信和接口技术()6.16.1串行接口和串行通信串行接口和串行通信 串行接口串行接口 串行通信涉及的几个问题串行通信涉及的几个问题 微机原理 串并行通信和接口技术()6.1.16.1.1串行通信涉及的几个问题串行通信涉及的几个问题 全双工方式和半双工方式全双工方式和半双工方式 同步方式和异步方式同步方式和异步方式 传输率传输率 微机原理 串并行通信和接口技术()1. 1. 全双工方式、半双工方式和单工方式全双工方式、半双工方式和单工方式全双工方式：接收和发送用不同的通路。全双工方式：接收和发送用不同的通路。 半双工方式：输入和输出使用同一通路。半双工方式：输入和输出使用同一通路。单工方式：系统只能在一个方向传输信息。单工方式：系统只能在一个方向传输信息。半双工方式半双工方式 全双工方式全双工方式微机原理 串并行通信和接口技术()2. 2. 同步方式和异步方式同步方式和异步方式 传输方式：传输方式：同步通信：收发双方采用同一个时钟信号来定时。同步通信：收发双方采用同一个时钟信号来定时。一个信息帧可含有多个字符。一个信息帧可含有多个字符。异步通信：每个字符的前后都要用若干位作为分隔异步通信：每个字符的前后都要用若干位作为分隔位来进行识别。一个信息帧只含一个字符。位来进行识别。一个信息帧只含一个字符。同步方式和异步方式比较：同步方式和异步方式比较：同步方式的信息有效率高。同步方式的信息有效率高。同步方式需传输时钟信号。同步方式需传输时钟信号。微机原理 串并行通信和接口技术()2. 2. 同步方式和异步方式同步方式和异步方式起始位起始位每个字符开始传送的标志，起始位每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑采用逻辑0电平电平数数据据位位数数据据位位紧紧跟跟着着起起始始位位传传送送。由由58个二进制位组成，低位先传送个二进制位组成，低位先传送校校验验位位用用于于校校验验是是否否传传送送正正确确；可可选择奇检验、偶校验或不传送校验位选择奇检验、偶校验或不传送校验位停停止止位位表表示示该该字字符符传传送送结结束束。停停止止位采用逻辑位采用逻辑1电平，可选择电平，可选择1、1.5或或2位位起始位起始位校验位校验位停止位停止位空闲位空闲位数据位数据位低位低位高位高位字符字符0/10/1 0/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 1空空闲闲位位传传送送字字符符之之间间的的逻逻辑辑1电电平平，表示没有进行传送表示没有进行传送异步串行通信格式异步串行通信格式微机原理 串并行通信和接口技术()3.3.串行通信的传输率串行通信的传输率数据传输速率数据传输速率比特率比特率（Bit Rate）每秒传输的每秒传输的二进制位数二进制位数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据传输速率的倒数进行二进制数码传输，每位时间长度相等：进行二进制数码传输，每位时间长度相等：比特率比特率波特率波特率（Baud Rate）微机原理 串并行通信和接口技术()3. 3. 串行通信的传输率串行通信的传输率 例例. .异步传输过程：设每个字符对应异步传输过程：设每个字符对应1 1个起始位、个起始位、7 7个信息位、个信息位、1 1个奇偶校验位和个奇偶校验位和1 1个停止位，如果波特率为个停止位，如果波特率为1 200bps1 200bps，那么，那么，每秒钟能传输的最大字符数为每秒钟能传输的最大字符数为1 200/101 200/10120120个。个。 例例2.2.同步传输：用同步传输：用1 200bps1 200bps的波特率工作，用的波特率工作，用4 4个同步字符作为个同步字符作为信息帧头部，但不用奇偶校验，那么，传输信息帧头部，但不用奇偶校验，那么，传输100100个字符所用的时个字符所用的时间为间为7 7(100+4)/1 200(100+4)/1 2000.606 7s0.606 7s，这就是说，每秒钟能传输，这就是说，每秒钟能传输的字符数可达到的字符数可达到100/0.606 7100/0.606 7165165个。个。在同样的传输率下，同步传输时实际字符传输在同样的传输率下，同步传输时实际字符传输率要比异步传输时高。率要比异步传输时高。 微机原理 串并行通信和接口技术()6.1.26.1.2串行接口串行接口 微机原理 串并行通信和接口技术()6.26.2可编程串行通信接口可编程串行通信接口8251A 8251A 8251A8251A的基本性能的基本性能 8251A8251A的基本工作原理的基本工作原理 8251A8251A的对外信号的对外信号 8251A8251A的编程的编程 8251A8251A编程举例编程举例 8251A8251A的使用实例的使用实例 微机原理 串并行通信和接口技术()6.2.1 8251A6.2.1 8251A的基本性能的基本性能 可以工作在同步或异步方式。可以工作在同步或异步方式。 在同步方式时，在同步方式时，能用能用5 5、6 6、7 7或或8 8位代表字符位代表字符能自动检测同步字符能自动检测同步字符允许奇偶校验。允许奇偶校验。在异步方式下在异步方式下能用能用5 5、6 6、7 7或或8 8位代表字符，用位代表字符，用1 1位作为奇偶校验。位作为奇偶校验。能增加能增加1 1个启动位个启动位能增加能增加1 1个、个、1.51.5个或个或2 2个停止位。个停止位。 微机原理 串并行通信和接口技术()6.2.2 8251A6.2.2 8251A的基本工作原理的基本工作原理 8251A8251A的功能结构的功能结构 8251A8251A的功能结构的功能结构 8251A8251A的发送和接收的发送和接收 微机原理 串并行通信和接口技术()8251A的内部工作原理 接收来自接收来自CPUCPU的控制信号和控制字，译码的控制信号和控制字，译码后向后向8251A8251A各功能部件发出有关的控制信各功能部件发出有关的控制信号，因此它实际上是号，因此它实际上是8251A8251A的内部控制器的内部控制器接收来自接收来自RxDRxD引脚上的串行数据，并按设引脚上的串行数据，并按设定的格式将其转换为并行数据，存放在定的格式将其转换为并行数据，存放在I/OI/O缓冲器的接收数据缓冲器中。缓冲器的接收数据缓冲器中。锁存锁存CPUCPU输出的数据，把数据由并行变串输出的数据，把数据由并行变串行，从行，从TxDTxD引脚串行发送出去。引脚串行发送出去。控制控制825lA825lA与调制解调器与调制解调器之间的信息传送。之间的信息传送。微机原理 串并行通信和接口技术()2. 8251A2. 8251A的发送和接收的发送和接收 (1) (1) 异步接收方式异步接收方式 微机原理 串并行通信和接口技术()(2) (2) 异步发送方式异步发送方式2. 8251A2. 8251A的发送和接收的发送和接收微机原理 串并行通信和接口技术()2. 8251A2. 8251A的发送和接收的发送和接收(3) (3) 同步接收方式同步接收方式 (4) (4) 同步发送方式同步发送方式 微机原理 串并行通信和接口技术()微机原理 串并行通信和接口技术()6.2.3 8251A6.2.3 8251A的对外信号的对外信号 8251A8251A和和CPUCPU之间的连接信号之间的连接信号 8251A8251A与外部设备之间的连接信号与外部设备之间的连接信号 微机原理 串并行通信和接口技术()8251A8251A和和CPUCPU之间的连接信号之间的连接信号微机原理 串并行通信和接口技术()2. 8251A2. 8251A与外部设备之间的连接信号与外部设备之间的连接信号微机原理 串并行通信和接口技术()6.2.4 8251A6.2.4 8251A的编程的编程 8251A8251A的初始化的初始化 模式寄存器的格式模式寄存器的格式 控制寄存器的格式控制寄存器的格式 状态寄存器的格式状态寄存器的格式 微机原理 串并行通信和接口技术()1. 8251A1. 8251A的初始化的初始化 复位后，用奇地址写入的值送模式寄存器。复位后，用奇地址写入的值送模式寄存器。 若为同步模式，接着往奇地址端口输出的字节为同步字若为同步模式，接着往奇地址端口输出的字节为同步字符。符。此后，除复位命令，往奇地址写入的值将送到控制寄存此后，除复位命令，往奇地址写入的值将送到控制寄存器，往偶地址端口写入的值送到数据输出寄存器。器，往偶地址端口写入的值送到数据输出寄存器。 偶地址端口偶地址端口: :数据输入寄存器和数据输出寄存器数据输入寄存器和数据输出寄存器奇地址端口奇地址端口: :状态寄存器、模式寄存器、控制寄存器和状态寄存器、模式寄存器、控制寄存器和同步字符寄存器同步字符寄存器微机原理 串并行通信和接口技术()8251A的初始化流程图 微机原理 串并行通信和接口技术()3. 8251A3. 8251A模式寄存器的格式模式寄存器的格式 异步模式异步模式 微机原理 串并行通信和接口技术()3. 8251A3. 8251A模式寄存器的格式模式寄存器的格式 同步模式同步模式 微机原理 串并行通信和接口技术()4. 4. 控制寄存器的格式控制寄存器的格式 微机原理 串并行通信和接口技术()5. 5. 状态寄存器的格式状态寄存器的格式 微机原理 串并行通信和接口技术()6.2.5 8251A6.2.5 8251A编程举例编程举例 异步模式下的初始化程序举例异步模式下的初始化程序举例 同步模式下的初始化程序举例同步模式下的初始化程序举例 利用状态字进行编程的举例利用状态字进行编程的举例 微机原理 串并行通信和接口技术()1. 1. 异步模式下的初始化程序举例异步模式下的初始化程序举例 MOV ALMOV AL，0FAH0FAHOUT 42HOUT 42H，AL AL ；设置模式字，为异步模式，波特率因子为；设置模式字，为异步模式，波特率因子为1616 ；用；用7 7个数据位，偶校验，个数据位，偶校验，2 2个停止位个停止位MOV ALMOV AL，37H37HOUT 42HOUT 42H，AL AL ；设置控制字，使发送启动、接收启动；设置控制字，使发送启动、接收启动 ；并设置有关信号；并设置有关信号 微机原理 串并行通信和接口技术()2. 2. 同步模式下的初始化程序举例同步模式下的初始化程序举例 MOVMOVALAL，38H38HOUTOUT42H42H，AL AL ；设置模式字为同步模式；设置模式字为同步模式 ；2 2个同步字符，个同步字符，7 7个数据位，偶校验个数据位，偶校验MOVMOVALAL，16H16HOUTOUT42H42H，ALALOUTOUT42H42H，ALAL；两个同步字符均为；两个同步字符均为16H16HMOV ALMOV AL，97H97HOUT 42HOUT 42H，ALAL；设置控制字，并启动；设置控制字，并启动微机原理 串并行通信和接口技术()3. 3. 利用状态字进行编程的举例利用状态字进行编程的举例 MOV AL,0FAH MOV AL,0FAH OUT 42H,AL OUT 42H,AL ；设置模式字，异步模式，波特率因子为；设置模式字，异步模式，波特率因子为16 16 ；7 7个数据位，个数据位，2 2个停止位，偶校验个停止位，偶校验 MOV AL,35H MOV AL,35H OUT 42H,AL OUT 42H,AL ；设置控制字，并启动；设置控制字，并启动 MOV DI,0 MOV DI,0 ；变址寄存器初始化；变址寄存器初始化 MOV CX,80 MOV CX,80 ；共收取；共收取8080个字符个字符BEGIN:IN AL,42HBEGIN:IN AL,42H TEST AL,02H TEST AL,02H JZ BEGIN JZ BEGIN ；读状态字并测试；读状态字并测试微机原理 串并行通信和接口技术()3. 3. 利用状态字进行编程的举例利用状态字进行编程的举例 IN AL,40H IN AL,40H ；读取字符；读取字符 MOV DX,OFFSET BUFFER MOV DX,OFFSET BUFFER MOV DX+DI,AL MOV DX+DI,AL ；传输字符；传输字符 INC DI INC DI ；修改缓冲区指针；修改缓冲区指针 IN AL,42H IN AL,42H ；读取状态字；读取状态字 TEST AL,38H TEST AL,38H ；测试有无错误；测试有无错误 JNZ ERROR JNZ ERROR LOOP BEGIN LOOP BEGIN ；如没有错，则接收下；如没有错，则接收下1 1个字符个字符 JMP EXIT JMP EXIT ；如满；如满8 8个字符，则结束个字符，则结束ERROR: CALL ERR_OUTERROR: CALL ERR_OUT；调用出错处理程序；调用出错处理程序EXIT: EXIT: 微机原理 串并行通信和接口技术()6.3.6 8251A6.3.6 8251A的使用实例的使用实例 下图为用8251A作为CRT接口的实际例子 微机原理 串并行通信和接口技术()8251A8251A的初始化程序段的初始化程序段 INITINIT： XOR AX XOR AX，AXAX；AXAX清零清零MOV CXMOV CX，00030003MOVMOV DX DX，00DAH00DAHOUT1OUT1： CALL KKK CALL KKKLOOP OUT1LOOP OUT1；往控制端口；往控制端口DAHDAH送送3 3个个0 0 MOV AL MOV AL，40H 40H CALL KKK CALL KKK ；往控制端口送；往控制端口送40H40H复位复位 MOV AL MOV AL，4EH 4EH CALL KKK CALL KKK ；设置模式字，；设置模式字， 异步模式，波特率因子异步模式，波特率因子为为1616 ；8 8位数据，位数据，1 1位停止位位停止位 MOV MOVALAL，27H 27H CALL CALLKKKKKK；往设置命令字启动；往设置命令字启动 微机原理 串并行通信和接口技术()KKKKKK：OUTOUT DX DX，ALAL；将数据输出到指定端口；将数据输出到指定端口 PUSH CX PUSH CX MOV MOV CX CX，0002 0002 ABCABC：LOOPLOOP ABC ABC ；等待输出动作完成；等待输出动作完成 POP POP CX CX ；恢复；恢复CXCX内容内容 RET RET微机原理 串并行通信和接口技术()往往CRTCRT输出一个字符的程序段输出一个字符的程序段 CHAROUTCHAROUT：MOVMOV DX DX，0DAH0DAHSTATESTATE： IN IN AL AL，DXDX；输入状态字；输入状态字 TEST TEST AL AL，01 01 JZ STATE JZ STATE；不断测试状态位；不断测试状态位 MOV DX MOV DX，0D8H 0D8H ；数据端口地址送；数据端口地址送DXDX POP POP AXAX；AXAX中为要输出的字符中为要输出的字符 OUT OUT DXDX，ALAL；往端口中输出一个字符；往端口中输出一个字符微机原理 串并行通信和接口技术()6.36.3并行通信和并行接口并行通信和并行接口 特点：特点：传输速度快传输速度快信息率高信息率高用电缆多用电缆多微机原理 串并行通信和接口技术()微机原理 串并行通信和接口技术()6.4 6.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A 8255A 可编程可编程通过软件工作方式通过软件工作方式连接外部设备时，通常不需外部电路连接外部设备时，通常不需外部电路 微机原理 串并行通信和接口技术()6.4.1 8255A6.4.1 8255A的内部结构的内部结构 数据数据总线总线缓冲器缓冲器内部控制线内部控制线内部数据线内部数据线D0D7A组组控制控制A组组端口端口AA组组端口端口C上部上部B组组控制控制B组组端口端口BB组组端口端口C下部下部读写读写控制控制逻辑逻辑PC0PC3PB0PB7PC4PC7PA0PA7RDWRA0A1CSRESETA A组，支持工作方式组，支持工作方式0 0、1 1、2 2常作数据端口，功能最强大常作数据端口，功能最强大B B组，支持工作方式组，支持工作方式0 0、1 1常作数据端口常作数据端口仅支持工作方式仅支持工作方式0 0，分两个，分两个4 4位，位，每位可独立操作每位可独立操作A A组控制高组控制高4 4位位PC4PC4PC7PC7，B B组控组控制低制低4 4位位PC0PC0PC3PC3可作数据、状态和控制端口可作数据、状态和控制端口控制最灵活，最难掌握控制最灵活，最难掌握通常使用方法：通常使用方法：端口端口A A、B B作为独立的输入或者输出端口作为独立的输入或者输出端口端口端口C C配合端口配合端口A A、B B 控制端口控制端口A A和端口和端口C C的高的高4 4位的位的工作方式和读写操作。工作方式和读写操作。控制端口控制端口B B和端口和端口C C的低的低4 4位的位的工作方式和读写操作。工作方式和读写操作。管理数据传输过程。管理数据传输过程。微机原理 串并行通信和接口技术()6.4.2 8255A6.4.2 8255A的芯片引脚信号的芯片引脚信号 1. 1. 和外设一边相连的信号和外设一边相连的信号 PA7PA7PA0APA0A组数据信号；组数据信号；PB7PB7PB0BPB0B组数据信号；组数据信号；PC7PC7PC0CPC0C组数据信号。组数据信号。2. 2. 和和CPUCPU一边相连的信号一边相连的信号RESETRESET复位信号，高电平有效复位信号，高电平有效 。D7D7D0 D0 数据线数据线 。CS#CS#片选信号。片选信号。RD#RD#读出信号。读出信号。WR#WR#写入信号。写入信号。A1A1、A0A0 端口选择信号。端口选择信号。微机原理 串并行通信和接口技术()6.4.3 8255A6.4.3 8255A的控制字的控制字 控制字分为两类：控制字分为两类：各端口的方式选择控制字；各端口的方式选择控制字；C C端口按位置端口按位置1/1/置置0 0控制字。控制字。 微机原理 串并行通信和接口技术()1. 1. 方式选择控制字方式选择控制字 有三种基本工作方式：有三种基本工作方式： 方式方式00基本的输入输出方式基本的输入输出方式 方式方式11选通的输入输出方式选通的输入输出方式 方式方式22双向传输方式双向传输方式 只有端口只有端口A A能工作在方式能工作在方式2 2 同一组的两端口可分别工作在输入和输出方式同一组的两端口可分别工作在输入和输出方式微机原理 串并行通信和接口技术()2. 2. 端口端口C C置置1/1/置置0 0控制字控制字 置置1/1/置置0 0控制字控制字注意：注意：必须写入控制口必须写入控制口 D0D0位决定置位决定置1 1或置或置0 0 D3D3、D2D2、D1D1位决定了对哪一位操作位决定了对哪一位操作 D7D7位必须为位必须为0 0 微机原理 串并行通信和接口技术()6.4.4 8255A6.4.4 8255A的工作方式的工作方式 方式方式0 0 方式方式1 1方式方式2 2微机原理 串并行通信和接口技术()1.1.方式方式0 0(1) (1) 方式方式0 0的工作特点的工作特点 端口可作为输入口，也可作为输出口。端口可作为输入口，也可作为输出口。可以有可以有1616种不同的组合种不同的组合 (2) (2) 方式方式0 0的输入输出时序的输入输出时序 在方式在方式0 0读取数据条件：读取数据条件： 先发出地址信号先发出地址信号数据要领先于读信号数据要领先于读信号 输入时序要求：输入时序要求：读出期间地址保持有效读出期间地址保持有效 数据必须保持到结束数据必须保持到结束 读脉冲宽度至少为读脉冲宽度至少为300ns 300ns 微机原理 串并行通信和接口技术()1.1.方式方式0 0(3) (3) 方式方式0 0的的使用场合使用场合 同步传送同步传送 查询式传送查询式传送微机原理 串并行通信和接口技术()方式0的输出时序1.1.方式方式0 0方式方式0 0输出时序要求：输出时序要求：地址信号必须提前有效且滞后消失地址信号必须提前有效且滞后消失 写脉冲宽度至少有写脉冲宽度至少有400ns 400ns 数据必须提前并保持数据必须提前并保持t tWDWD时间时间 微机原理 串并行通信和接口技术()2. 2. 方式方式1 1 (1)(1)方式方式1 1的特点的特点端口端口A A、B B可分别工作在方式可分别工作在方式1 1。端口端口C C配合方式配合方式1 1微机原理 串并行通信和接口技术()(2) (2) 方式方式1 1输入时序输入时序 STB# STB# 选通信号选通信号IBF IBF 缓冲器满信号缓冲器满信号 INTR INTR 送往送往CPUCPU的中断请求信号的中断请求信号INTE INTE 中断允许信号中断允许信号下图为下图为方式方式1的输入时序的输入时序 微机原理 串并行通信和接口技术()微机原理 串并行通信和接口技术()(3) (3) 方式方式1 1输出时序输出时序 OBF# OBF# 输出缓冲器满信号输出缓冲器满信号ACK# ACK# 外设响应信号外设响应信号INTR INTR 中断请求信号中断请求信号INTE INTE 中断允许信号中断允许信号 微机原理 串并行通信和接口技术()方式1时输出端口对应的控制信号和状态信号 微机原理 串并行通信和接口技术()方式1的输出时序 微机原理 串并行通信和接口技术()3. 3. 方式方式2 2 (1) (1) 方式方式2 2的特点的特点 只适用于端口只适用于端口A A。端口端口C C用用5 5个数位提供控制和状态信号。个数位提供控制和状态信号。 (2) (2) 方式方式2 2信号信号 INTRINTRA A 中断请求信号中断请求信号 STBSTBA A# # 选通信号选通信号IBFIBFA A 状态信息状态信息 OBFOBFA A# # 输出缓冲器满信号输出缓冲器满信号 ACKACKA A# # 对对OBFAOBFA的响应信号的响应信号 INTEINTE1 1 中断允许信号中断允许信号 INTEINTE2 2 中断允许信号中断允许信号 微机原理 串并行通信和接口技术()方式2的控制信号 微机原理 串并行通信和接口技术()（3）方式2的时序 微机原理 串并行通信和接口技术()(4) (4) 方式方式2 2的使用场合的使用场合一个并行外设既可以作为输入又可以作为输出一个并行外设既可以作为输入又可以作为输出输入输出动作不会同时进行输入输出动作不会同时进行微机原理 串并行通信和接口技术()A端口工作于方式2，B端口工作于方式0输入情况 (5) (5) 方式方式2 2和其他方式的组合和其他方式的组合 微机原理 串并行通信和接口技术()A端口工作于方式2，B端口工作于方式0输出情况 (5) (5) 方式方式2 2和其他方式的组合和其他方式的组合 微机原理 串并行通信和接口技术()A端口工作于方式2，B端口工作于方式1输入情况 (5) (5) 方式方式2 2和其他方式的组合和其他方式的组合 微机原理 串并行通信和接口技术()A端口工作于方式2，B端口工作于方式1输出情况 (5) (5) 方式方式2 2和其他方式的组合和其他方式的组合 微机原理 串并行通信和接口技术()6.4.5 8255A6.4.5 8255A的应用举例的应用举例 8255A8255A工作于方式的例子工作于方式的例子 8255A8255A工作于方式的例子工作于方式的例子 微机原理 串并行通信和接口技术(). . A A工作于方式的例子工作于方式的例子 8255A作为打印机接口的示意 微机原理 串并行通信和接口技术(). . 工作于方式的例子工作于方式的例子 8255A作为中断方式打印机接口的示意 微机原理 串并行通信和接口技术()