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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. 本章要点. 串行通信的几种方式 8251A 的编程结构和功能结构 8251A 和 CPU 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 8251A 的模式寄存器、控制寄存器和状态寄存器的格式. 8251A 的初始化流程 8251A 的使用 8255A 和 CPU 的信号连接以及和外设的信号连接 8255A 的三种工作方式和设置方法 8255A 的 C 端口置 0/ 置 1. 6.1 串行接口和串行通信. 串行接口 串行通信涉及的几个问题. 6.1.1 串行通信涉及的几个问题.

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微机原理 ---- 串并行通信和接口技术

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  1. 微机原理----串并行通信和接口技术

  2. 本章要点 • 串行通信的几种方式 • 8251A的编程结构和功能结构 • 8251A和CPU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 • 8251A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(2)

  3. 8251A的初始化流程 8251A的使用 8255A和CPU的信号连接以及和外设的信号连接 8255A的三种工作方式和设置方法 8255A的C端口置0/置1 微机原理串并行通信和接口技术(3)

  4. 6.1串行接口和串行通信 • 串行接口 • 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(4)

  5. 6.1.1串行通信涉及的几个问题 • 全双工方式和半双工方式 • 同步方式和异步方式 • 传输率 微机原理串并行通信和接口技术(5)

  6. 1. 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。 • 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。 全双工方式 微机原理串并行通信和接口技术(6) 半双工方式

  7. 2. 同步方式和异步方式 • 传输方式： • 同步通信：收发双方采用同一个时钟信号来定时。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： • 同步方式的信息有效率高。 • 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(7)

  8. 2. 同步方式和异步方式 字符 起始位 数据位 校验位 停止位 空闲位 … 1 0 1 1 1 低位 高位 0/1 0/1 0/1 0/1 • 异步串行通信格式 • 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 微机原理串并行通信和接口技术(8)

  9. 3.串行通信的传输率 • 数据传输速率＝比特率（Bit Rate） • 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 • 进行二进制数码传输，每位时间长度相等： 比特率＝波特率（Baud Rate） 微机原理串并行通信和接口技术(9)

  10. 3. 串行通信的传输率 • 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1 200bps，那么，每秒钟能传输的最大字符数为1 200/10＝120个。 • 例2.同步传输：用1 200bps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)/1 200＝0.606 7s，这就是说，每秒钟能传输的字符数可达到100/0.606 7＝165个。 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。 微机原理串并行通信和接口技术(10)

  11. 6.1.2串行接口 微机原理串并行通信和接口技术(11)

  12. 6.2可编程串行通信接口8251A • 8251A的基本性能 • 8251A的基本工作原理 • 8251A的对外信号 • 8251A的编程 • 8251A编程举例 • 8251A的使用实例 微机原理串并行通信和接口技术(12)

  13. 6.2.1 8251A的基本性能 • 可以工作在同步或异步方式。 • 在同步方式时， • 能用5、6、7或8位代表字符 • 能自动检测同步字符 • 允许奇偶校验。 • 在异步方式下 • 能用5、6、7或8位代表字符，用1位作为奇偶校验。 • 能增加1个启动位 • 能增加1个、1.5个或2个停止位。 微机原理串并行通信和接口技术(13)

  14. 6.2.2 8251A的基本工作原理 • 8251A的功能结构 • 8251A的功能结构 • 8251A的发送和接收 微机原理串并行通信和接口技术(14)

  15. 锁存CPU输出的数据，把数据由并行变串行，从TxD引脚串行发送出去。锁存CPU输出的数据，把数据由并行变串行，从TxD引脚串行发送出去。 接收来自RxD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I/O缓冲器的接收数据缓冲器中。 接收来自CPU的控制信号和控制字，译码后向8251A各功能部件发出有关的控制信号，因此它实际上是8251A的内部控制器 控制825lA与调制解调器之间的信息传送。 8251A的内部工作原理 微机原理串并行通信和接口技术(15)

  16. 2. 8251A的发送和接收 (1) 异步接收方式 微机原理串并行通信和接口技术(16)

  17. 2. 8251A的发送和接收 (2) 异步发送方式 微机原理串并行通信和接口技术(17)

  18. 2. 8251A的发送和接收 (3) 同步接收方式 (4) 同步发送方式 微机原理串并行通信和接口技术(18)

  19. 微机原理串并行通信和接口技术(19)

  20. 6.2.3 8251A的对外信号 • 8251A和CPU之间的连接信号 • 8251A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(20)

  21. 8251A和CPU之间的连接信号 微机原理串并行通信和接口技术(21)

  22. 2. 8251A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(22)

  23. 6.2.4 8251A的编程 • 8251A的初始化 • 模式寄存器的格式 • 控制寄存器的格式 • 状态寄存器的格式 微机原理串并行通信和接口技术(23)

  24. 1. 8251A的初始化 • 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符。 • 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。 • 偶地址端口:数据输入寄存器和数据输出寄存器 • 奇地址端口:状态寄存器、模式寄存器、控制寄存器和同步字符寄存器 微机原理串并行通信和接口技术(24)

  25. 8251A的初始化流程图 微机原理串并行通信和接口技术(25)

  26. 3. 8251A模式寄存器的格式 • 异步模式 微机原理串并行通信和接口技术(26)

  27. 3. 8251A模式寄存器的格式 • 同步模式 微机原理串并行通信和接口技术(27)

  28. 4. 控制寄存器的格式 微机原理串并行通信和接口技术(28)

  29. 5. 状态寄存器的格式 微机原理串并行通信和接口技术(29)

  30. 6.2.5 8251A编程举例 • 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 • 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(30)

  31. 1. 异步模式下的初始化程序举例 MOV AL，0FAH OUT 42H，AL ；设置模式字，为异步模式，波特率因子为16 ；用7个数据位，偶校验，2个停止位 MOV AL，37H OUT 42H，AL ；设置控制字，使发送启动、接收启动 ；并设置有关信号 微机原理串并行通信和接口技术(31)

  32. 2. 同步模式下的初始化程序举例 MOV AL，38H OUT 42H，AL ；设置模式字为同步模式 ；2个同步字符，7个数据位，偶校验 MOV AL，16H OUT 42H，AL OUT 42H，AL ；两个同步字符均为16H MOV AL，97H OUT 42H，AL ；设置控制字，并启动 微机原理串并行通信和接口技术(32)

  33. 3. 利用状态字进行编程的举例 MOV AL,0FAH OUT 42H,AL ；设置模式字，异步模式，波特率因子为16 ；7个数据位，2个停止位，偶校验 MOV AL,35H OUT 42H,AL ；设置控制字，并启动 MOV DI,0 ；变址寄存器初始化 MOV CX,80 ；共收取80个字符 BEGIN:IN AL,42H TEST AL,02H JZ BEGIN ；读状态字并测试 微机原理串并行通信和接口技术(33)

  34. 3. 利用状态字进行编程的举例 IN AL,40H ；读取字符 MOV DX,OFFSET BUFFER MOV [DX+DI],AL ；传输字符 INC DI ；修改缓冲区指针 IN AL,42H ；读取状态字 TEST AL,38H ；测试有无错误 JNZ ERROR LOOP BEGIN ；如没有错，则接收下1个字符 JMP EXIT ；如满8个字符，则结束 ERROR: CALL ERR_OUT；调用出错处理程序 EXIT: … 微机原理串并行通信和接口技术(34)

  35. 6.3.6 8251A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(35)

  36. 8251A的初始化程序段 INIT： XOR AX，AX ；AX清零 MOV CX，0003 MOV DX，00DAH OUT1： CALL KKK LOOP OUT1 ；往控制端口DAH送3个0 MOV AL，40H CALL KKK ；往控制端口送40H复位 MOV AL，4EH CALL KKK ；设置模式字， 异步模式，波特率因子为16；8位数据，1位停止位 MOV AL，27H CALL KKK ；往设置命令字启动 ┆ 微机原理串并行通信和接口技术(36)

  37. KKK：OUT DX，AL ；将数据输出到指定端口 PUSH CX MOV CX，0002 ABC：LOOP ABC ；等待输出动作完成 POP CX ；恢复CX内容 RET 微机原理串并行通信和接口技术(37)

  38. 往CRT输出一个字符的程序段 CHAROUT：MOV DX，0DAH STATE： IN AL，DX ；输入状态字 TEST AL，01 JZ STATE ；不断测试状态位 MOV DX，0D8H ；数据端口地址送DX POP AX ；AX中为要输出的字符 OUT DX，AL ；往端口中输出一个字符 微机原理串并行通信和接口技术(38)

  39. 6.3并行通信和并行接口 • 特点： • 传输速度快 • 信息率高 • 用电缆多 微机原理串并行通信和接口技术(39)

  40. 微机原理串并行通信和接口技术(40)

  41. 6.4 可编程并行通信接口8255A • 可编程 • 通过软件工作方式 • 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(41)

  42. 6.4.1 8255A的内部结构 A组 端口A A组 控制 PA0～PA7 A组 端口C 上部 数据 总线 缓冲器 内部数据线 PC4～PC7 D0～D7 B组 端口B B组 控制 读写 控制 逻辑 RD WR A0 A1 CS RESET PB0～PB7 B组 端口C 下部 内部控制线 PC0～PC3 通常使用方法： • 端口A、B作为独立的输入或者输出端口 • 端口C配合端口A、B • A组，支持工作方式0、1、2 • 常作数据端口，功能最强大 • 仅支持工作方式0，分两个4位，每位可独立操作 • A组控制高4位PC4～PC7，B组控制低4位PC0～PC3 • 可作数据、状态和控制端口 • 控制最灵活，最难掌握 • B组，支持工作方式0、1 • 常作数据端口 控制端口A和端口C的高4位的工作方式和读写操作。 控制端口B和端口C的低4位的工作方式和读写操作。 管理数据传输过程。 微机原理串并行通信和接口技术(42)

  43. 6.4.2 8255A的芯片引脚信号 1. 和外设一边相连的信号 • PA7～PA0——A组数据信号； • PB7～PB0——B组数据信号； • PC7～PC0——C组数据信号。 2. 和CPU一边相连的信号 • RESET 复位信号，高电平有效 。 • D7～D0 数据线 。 • CS# 片选信号。 • RD# 读出信号。 • WR# 写入信号。 • A1、A0 端口选择信号。 微机原理串并行通信和接口技术(43)

  44. 6.4.3 8255A的控制字 • 控制字分为两类： • 各端口的方式选择控制字； • C端口按位置1/置0控制字。 微机原理串并行通信和接口技术(44)

  45. 1. 方式选择控制字 • 有三种基本工作方式： • 方式0——基本的输入输出方式 • 方式1——选通的输入输出方式 • 方式2——双向传输方式 • 只有端口A能工作在方式2 • 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(45)

  46. 2. 端口C置1/置0控制字 置1/置0控制字注意： • 必须写入控制口 • D0位决定置1或置0 • D3、D2、D1位决定了对哪一位操作 • D7位必须为0 微机原理串并行通信和接口技术(46)

  47. 6.4.4 8255A的工作方式 • 方式0 • 方式1 • 方式2 微机原理串并行通信和接口技术(47)

  48. 1.方式0 (1) 方式0的工作特点 • 端口可作为输入口，也可作为输出口。 • 可以有16种不同的组合 (2) 方式0的输入输出时序 • 在方式0读取数据条件： • 先发出地址信号 • 数据要领先于读信号 • 输入时序要求： • 读出期间地址保持有效 • 数据必须保持到结束 • 读脉冲宽度至少为300ns 微机原理串并行通信和接口技术(48)

  49. 1.方式0 (3) 方式0的使用场合 同步传送 查询式传送 微机原理串并行通信和接口技术(49)

  50. 1.方式0 方式0输出时序要求： • 地址信号必须提前有效且滞后消失 • 写脉冲宽度至少有400ns • 数据必须提前并保持tWD时间 方式0的输出时序 微机原理串并行通信和接口技术(50)

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