微型计算机原理与应用 教学课件 作者 陈建铎 宋彩利 程俊波2 第九章 串行IO接口.ppt

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1、第9章串行I/O接口【内容简介】主要介绍串行通信的基本概念和串行通信接口的基本组成与工作原理，然后介绍可编程串行通信接口8251A的结构、特性、引脚及应用；最后，通过具体实例说明串行通信的实现方法与程序设计。【重点难点】重点是串行通信的基本概念、类型、工作方式、可编程串行通信接口8251A的组成原理、功能与初始化程序设计；难点是8251A的组成原理、功能与初始化程序设计。第9章串行I/O接口9.1串行通信类型与方式9.2可编程串行通信接口8251A9.38251A初始化程序设计与应用举例9.1串行通信类型与方式9.1.1概述9.1.2串行

2、通信类型9.1.3串行通信方式9.1.4RS-232C/485标准与接口电路9.1.1概述1.串行通信所谓串行通信，是用一条通信线路把两台设备连接起来，数据一位接一位地顺序传送，其示意如图9.1所示。特点是传输线少，传送距离远，成本低。2.串行接口电路是把用于串行通信的电路集成在一起而构成的接口。计算机输入时，需要把外设的串行数据转换成并行数据，输入给计算机；计算机输出时需要把并行数据转换成串行数据，输出给外部设备。图9.2所示是用于串行通信的接口电路，支持同步与异步工作方式，故称为通用同步/异步接收器/发送器USART．由图9.2可以看

3、出，串行接口一般包含4个寄存器，即控制寄存器、状态寄存器、数据输入寄存器及数据输出寄存器。数据的并/串转换和串/并转换通过移位寄存器来进行。另外，还有总线缓冲器、地址译码器以及控制逻辑电路。其中控制寄存器接收CPU的控制命令，以确定工作方式；状态寄存器用来存储外部设备及接口的状态信息。数据输入输出寄存器与串行输入/并行输出移位寄存器配合使用，实现数据的输入输出与转换。3.数据输入（1）CPU向接口电路发控制命令，设置接口输入工作方式；同时，启动外设工作。（2）外设数据通过串行输入端送入串行输入/并行输出移位寄存器，经转换后送入数据输入寄存

4、器。（3）向CPU发输入请求或由CPU查询接口状态标志位，然后读取数据。4.数据输出（1）CPU发控制命令，设置接口输出工作方式；同时，启动外设工作。（2）CPU通过数据总线向接口电路发送数据和写命令，数据暂存在输出寄存器中。（3）经并行输入/串行输出移位寄存器转换后，数据串行输出。在一般串行接口电路中，控制与状态寄存器共用一个地址；数据输入与数据输出寄存器共用一个地址。9.1.2串行通信类型串行通信类型有三种，如图9.3所示，即单工、半双工和全双工方式。1.单工方式数据按照一个固定的方向传送，不能反向传送。如图9.3（a）所示，由设备A

5、发送给设备B。2.半双工方式要求通信两端的设备均具备接收和发送的能力。但是在同一时间，数据只能沿着一个方向传送。若要双向传送，只能交替进行。如图9.3（b）所示。3.全双工方式通信两端的设备即可以发送数据，也可以接收数据，发送与接收可以同时进行，其过程如图9.3（c）所示。9.1.3串行通信方式目前，串行通信主要有两种类型：异步通信ASYNC和同步通信SYNC方式。1.异步通信方式在异步通信方式中，数据按照ASCII码的格式设定，因此也称为字符格式，如图9.4所示。有效数据5-8位，另有附加位。其中起始位1位，恒为低电平；奇偶校验位1位，

6、可选；停止位可以是1位、1.5位或者2位，高电平。传送一个字符必须以起始位开始，停止位结束，称为一帧（Frame）。通信时每秒传送二进制数据的位数（bit）称为传输率，也称为波特率（BandRate），比如300、600、1200、4800、9600、19200等。异步数据传送时，发送设备按照格式约定插入起始位、奇偶校验位和停止位。接收设备不断地检测传输线。在高电平之后检测到０（低电平）时，启动内部计数器计数，当计数到一个数据位宽度的一半时，再次检测传输线，若仍为低电平，则确认1个起始位。然后继续计数，采样，移位接收到的数据和校验位。在收

7、到停止位（高电平）后，组成1帧。若超过数据的位数而仍没有收到停止位时设置“帧错误”标志。若校验有错，则设置“校验错”标志。计算机异步通信的速率和有效数据的位数可由程序设置。2.同步通信方式是用同步字符来标识传送数据的起始与结束，其格式如图9.5所示。在开始部位设置1～2个同步字符作为起始标志，后面是数据；在数据的末尾，设置两个循环冗余校验码（CRC），一方面进行数据校验，另一方面表示数据传送结束。同步字符可以是1个或2个；也可以在起始部位设置1个，在末尾设置1个。按照同步方式工作时，发送设备自动插入同步字符和校验码。接收设备搜索到同步字符

8、后开始接收数据。在传输过程中，发送设备和接收设备保持完全同步。9.1.4RS-232C/485标准与接口电路1.RS-232C信号定义RS-232C是在计算机与数据终端串行通信中普遍采用的一种