基于tpc-usb实验系统的串行通信协议研究

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1、.基于TPC-USB实验系统的串行通信协议研究第一部分概论随着计算机网络化和微机分级分布式应用系统的发展，通信的功能越来越重要。通信是指计算机与外界的信息传输，既包括计算机与计算机之间的传输，也包括计算机与外部设备，如终端、打印机和磁盘等设备之间的传输。在计算机领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。并行通信是把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，传输速度快，信息率高。但它比串行通信所用的电缆多，故常用在传输距离较短、数据传输率较高的场合。并行通信是把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，传输速度快，信息率高。但它比串行通信所用的电缆多，故常用在

2、传输距离较短（几米至几十米）、数据传输率较高的场合。串行通信是指数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。串行通信是指数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只要少数几条线就可以在系统尖交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信，但串行通信的速度比较慢。随着通信技术和计算机网络技术的发展、Internet网的普及，计算机远程通信已渗透到国民经济的各个领域，而远程通信绝大多数采用串行通信的方式。其只要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信，但串行通信的

3、速度比较慢。串行通信逐位依次顺序传送，通信双方需严格同步。目前串行通信中数据传输的同步方法有两种，即异步方式和同步方式。同步通信方式要求通信双方以相同的时钟频率进行，而且准确协调，通过共享一个单个时钟或定时脉冲源保证发送方和接收方的准确同步，效率较高。异步方式通信ASYNC（AsynchronousDataCommunication），又称起止式异步通信，是计算机通信中最常用的数据信息传输方式。异步通信方式不要求双方同步，收发方可采用各自的时钟源，双方遵循异步的通信协议，以字符为数据传输单位，发送方传送字符的时间间隔不确定，发送效率比同步传送效率低。串行异

4、步通信时，接收方不断地检测或监视串行输入线上的电平变化，当检测到有效起始位出现时，便知道接着是有效字符位的到来，并开始接收有效字符，当检测到停止位时，就知道传输的字符结束了。经过一段随机时间间隔之后，又进行下一个字符的传送过程。在设计中，串行异步通信的数据格式，包括数据位的位数、校验位的设置以及停止位的位数根据实际需要，通过可编程串行接口（如：8251A）电路，用软件命令的方式进行设置。在不同传输系统中，这些通信格式的设定完全可以不同；但在同一个传输系统的发送方和接收方的设定必须一致，否则将会由于收、发双方约定的不一致而造成数据传输的错误与混乱。本文基于T

5、PC-USB实验系统，利用8251A接口芯片实现两个实验设备间的异步串行通信。经实验验证，该设计方案是完全可行的。第二部分硬件设计1.硬件基础1.1TPC-USB实验系统简介TPC-USB通用微机接口实验系统是清华大学计算机系研制，清华大学科教仪器厂生产的学生实验系统。该系统由一块USB总线接口模块、一个扩展实验台及软件集成实验环境组成。USB总线接口模块直接通过USB总线电缆与PC机相连，模块与实验台之间由一条50芯扁平电缆连接。（1）50芯总线信号插座及总线信号插孔...50芯总线信号插座在实验台左上方，总线插座信号安排如上表。各总线信号采用“自锁紧”

6、插孔在标有“总线”的区域引出，有数据线D0-D7、地址线A19-A0、I/O读写信号IORIOW、存储器读写信号MEMRMEMW、中断请求IRQ、DMA申请DRQ、DMA回答DACK、AEN等。（2）时钟电路如下图所示，输出1MHZ、2MHZ两种信号，供定时器/计数器、A/D转换器、串行接口实验使用。1.28251A芯片1.2.18251A芯片简介825IA是改进型可编程的串行通信接口芯片，既可用于8080／8085微型计算机系统，又可用于8086微型计算机系统，其输出输人和TTL电平兼容。使用单一的+5V电源。逻辑结构由五部分组成：发送器、接受器、数据总

7、线缓冲器、调制懈调控制器和读／写控制电路。发送器用以完成把从CPU传来的并行数据转化成串行数据发出；接受器则是把接到的串行数据转化为并行数据交给CPU；调制解调控制器用以连接调制解调器；读、写控制器用以管理CPU与825IA之间的信息传送；数据总线缓冲器完成8251A内部总线和8086(或808018085)的系统数据总线接口。8251A的内部结构框图如图1.1所示：...图1.1：8251内部结构图1.2.28251A芯片的基本性能Ø可工作在同步方式，也可工作在异步方式。同步方式下波特率为0～64000波特，异步方式下波特率为0～19200波特；Ø在同步

8、方式时，每个字符可定义为5、6、7或8位。两种方法实现同步，由内部