微機(jī)接口技術(shù)第市公開課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

微機(jī)接口技術(shù)第三章串行通信及接口電路微機(jī)接口技術(shù)第第1頁

3.1串行通信基礎(chǔ)

3.1.1

串行通信

數(shù)據(jù)通信基本方式可分為并行通信與串行通信兩種，串行通信是指利用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位位地次序傳送。其特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，利用電話或電報(bào)線路就可實(shí)現(xiàn)通信，降低了成本，尤其適合用于遠(yuǎn)距離通信；缺點(diǎn)是傳輸速度慢。串行通信用于計(jì)算機(jī)與終端之間以及計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間通信，是組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。串行通信還廣泛用于計(jì)算機(jī)與串行打印機(jī)、鼠標(biāo)器、繪圖儀、傳真機(jī)、鍵盤、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)采集等外圍設(shè)備之間信息傳送。

微機(jī)接口技術(shù)第第2頁串行通信使設(shè)備之間連線降低了，但也帶來一些問題，如串行數(shù)據(jù)與并行數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換等問題，這使串行通信比并行通信較為復(fù)雜。即使串-并轉(zhuǎn)換可用軟件實(shí)現(xiàn)。但其速度慢，且占用CPU大量時(shí)間，影響系統(tǒng)性能。更為方便實(shí)現(xiàn)方法是用硬件，當(dāng)前慣用微處理機(jī)串行接口芯片有：通用異步接收/發(fā)送器(UART)和異步通信接口適配器(ACIA)等。微機(jī)接口技術(shù)第第3頁3.1.2

串行通信方式依據(jù)同時(shí)方式不一樣，串行通信又分為異步通信(ASYNC)與同時(shí)通信(SYNC)兩種方式。(1)異步通信及其協(xié)議異步通信以一個(gè)字符為傳輸單位，通信中兩個(gè)字符間時(shí)間間隔是不固定，但在同一個(gè)字符中兩個(gè)相鄰位代碼間時(shí)間間隔是固定。異步通信在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸中用得較多，它控制電路比較簡(jiǎn)單，適合用于傳輸數(shù)據(jù)量較小系統(tǒng)。微機(jī)接口技術(shù)第第4頁起始位：當(dāng)要發(fā)送一個(gè)字符數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)出一個(gè)邏輯”0”信號(hào)，表示傳輸字符開始。該位連續(xù)時(shí)間是波特率倒數(shù)。②數(shù)據(jù)位：它緊接著起始位之后。數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)能夠是4、5、6、7、8等，組成一個(gè)字符。通常采取ASCII碼，也可采取EBCD碼、電報(bào)碼等。從最低位開始傳送，靠時(shí)鐘定位。③奇偶校驗(yàn)位：數(shù)據(jù)位加上這一位后，使得“1”位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)(偶校驗(yàn))或奇數(shù)(奇校驗(yàn))，以此來校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送正確性。④停頓位：它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志。能夠是1位、1.5位、2位高電平。接收設(shè)備收到停頓位之后，通訊線便又恢復(fù)邏輯“1”狀態(tài)，直至下一個(gè)字符數(shù)據(jù)起始位到來。⑤空閑位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒有數(shù)據(jù)傳送。

通信協(xié)議又稱通信規(guī)程，是控制數(shù)據(jù)傳送相關(guān)要求，發(fā)送方與接收方必須共同恪守。異步通信采取電報(bào)通信中電傳打字機(jī)(TTY)規(guī)程，下列圖是異步串行通信數(shù)據(jù)信息格式，其中各位意義以下：微機(jī)接口技術(shù)第第5頁異步通信要求在發(fā)送每一個(gè)字符時(shí)都要在數(shù)據(jù)位前面加上1位起始位，在數(shù)據(jù)位后面要有1位或1．5位或2位停頓位。在數(shù)據(jù)位和停頓位之間可以有1位奇偶校驗(yàn)位，數(shù)據(jù)位可認(rèn)為5-8位長(zhǎng)。字符之間允許有不定長(zhǎng)度空閑位。傳送開始后，接收設(shè)備不停地檢測(cè)傳輸線，當(dāng)在測(cè)到一系列“1”之后檢測(cè)到一個(gè)“0”，就確認(rèn)一個(gè)字符開始，于是以位時(shí)間(1/波特率)為間隔移位接收規(guī)定數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位，拼裝成一個(gè)字符并行字節(jié)。這之后應(yīng)接收所規(guī)定位長(zhǎng)停頓位“1”，若沒有收到即為“幀出錯(cuò)”。只有既無幀出錯(cuò)又無奇偶錯(cuò)才算正確地接收到一個(gè)字符。一個(gè)字符接收完成，接收設(shè)備又繼續(xù)測(cè)試傳輸線，監(jiān)視“0”電平到來和下一字符開始。微機(jī)接口技術(shù)第第6頁

異步通信是按字符傳輸，接收設(shè)備在收到起始信號(hào)之后只要在一個(gè)字符傳輸時(shí)間內(nèi)能和發(fā)送設(shè)備保持同時(shí)就能正確接收。若接收設(shè)備時(shí)鐘和發(fā)送設(shè)備時(shí)鐘略有偏差話，字符之間停頓位和空閑位將為這種偏差提供一個(gè)緩沖。換言之，異步通信并不是不要同時(shí)，而是要在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)同時(shí)，正因?yàn)橐笸瑫r(shí)時(shí)間短；就允許收發(fā)之間時(shí)鐘頻率可略有偏差，這也不會(huì)因累積效應(yīng)而造成錯(cuò)位。下一個(gè)字符起始位到來又使同時(shí)重新校準(zhǔn)。波特率是衡量數(shù)據(jù)傳送速率指標(biāo)。表示每秒鐘傳送二進(jìn)制位數(shù)。比如傳送速率為120字符/秒，而每一個(gè)字符為10位，則傳送波特率為10×120＝1200位/秒＝1200bit/s。波特率和有效數(shù)據(jù)位傳送速率并不一致，上述10位中，真正有效數(shù)據(jù)位只有7位，所以，有效數(shù)據(jù)位傳送速率只有7×120＝840位/秒。微機(jī)接口技術(shù)第第7頁(2)同時(shí)串行通信及其規(guī)程同時(shí)通信以一個(gè)幀為傳輸單位，每個(gè)幀中包含有多個(gè)字符。在通信過程中，每個(gè)字符間時(shí)間間隔是相等，而且每個(gè)字符中各相鄰位代碼間時(shí)間間隔也是固定。同時(shí)通信數(shù)據(jù)格式以下列圖所表示。它是以幀為單位傳送，幀內(nèi)由一個(gè)字符序列組成。每個(gè)字符取相同位數(shù)；字符之間是連續(xù)，沒有起始位和停頓位，也不能有空隙。在幀前面置有1至2個(gè)同時(shí)字符，作為幀邊界和通知對(duì)方接收標(biāo)志。后面是校驗(yàn)字符，用于校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)差錯(cuò)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，發(fā)送方和接收方要保持完全同時(shí)，用同一時(shí)鐘來觸發(fā)雙方移位存放器移位操作。在近距離通信時(shí)能夠在傳輸線上加一根時(shí)鐘信號(hào)線；在遠(yuǎn)距離通信時(shí)可經(jīng)過解調(diào)器從數(shù)據(jù)流中提取同時(shí)信號(hào)，在接收方用鎖相環(huán)電路，能夠得到和發(fā)送時(shí)鐘完全相同時(shí)鐘信號(hào)。微機(jī)接口技術(shù)第第8頁3.1.3數(shù)據(jù)傳送方式

在串行通信中，數(shù)據(jù)傳送是在兩個(gè)通訊方之間進(jìn)行，依據(jù)數(shù)據(jù)傳送方向不一樣有以下三種方式。(1)單工方式只允許數(shù)據(jù)按照一個(gè)固定方向傳送，即一方只能作為發(fā)送站，另一方只能作為接收站。(2)半雙工方式

數(shù)據(jù)能從A站傳送到B站，也能從B站傳送到A站，不過不能同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送，每次只能有一個(gè)站發(fā)送，另一個(gè)站接收。通信雙方能夠輪番地進(jìn)行發(fā)送和接收。(3)全雙工方式允許通信雙方同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。A站在發(fā)送同時(shí)也能夠接收，B站亦同。全雙工方式相當(dāng)于把兩個(gè)方向相反單工方式組合在一起，所以它需要兩條傳輸線。ABABAB微機(jī)接口技術(shù)第第9頁3.1.4信號(hào)傳輸方式(1)基帶傳輸方式

在傳輸線路上直接傳輸不加調(diào)制二進(jìn)制信號(hào)。它要求傳送線頻帶較寬，傳輸數(shù)字信號(hào)是矩形波。因?yàn)榫€路中存在著電感、電容及漏電感、漏電容等分布參數(shù)，矩形波經(jīng)過傳輸線后會(huì)發(fā)生畸變、衰減和延遲而造成傳輸錯(cuò)誤。信號(hào)頻率越高、傳輸距離越遠(yuǎn)這種現(xiàn)象則越嚴(yán)重，所以基帶傳輸方式僅適宜于近距離和速度較低通信。微機(jī)接口技術(shù)第第10頁(2)頻帶傳輸方式

頻帶傳輸方式又稱為載波傳輸方式。在遠(yuǎn)距離通信時(shí)，通常是利用電話線傳輸。電話線頻帶在300HZ~3400HZ之間，因?yàn)轭l帶不寬，用它來直接傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)畸變失真，但用它來傳送一個(gè)頻率為1000Hz~Hz模擬信號(hào)時(shí)，則失真較小。在長(zhǎng)距離通信時(shí)，發(fā)送方要用調(diào)制器把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，接收方則用解調(diào)器將接收到模擬信號(hào)再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這就是信號(hào)調(diào)制解調(diào)。

微機(jī)接口技術(shù)第第11頁實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)任務(wù)裝置稱為調(diào)制解調(diào)器(MODEM)。采取頻帶傳輸時(shí)，通信雙方各接一個(gè)調(diào)制解調(diào)器，將數(shù)字信號(hào)寄載在模擬信號(hào)(載波)上加以傳輸。所以，這種傳輸方式也稱為載波傳輸方式。這時(shí)通信線路能夠是電話交換網(wǎng)，也能夠是專用線。慣用調(diào)制方式有三種：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。微機(jī)接口技術(shù)第第12頁3.1.5串行接口標(biāo)準(zhǔn)

串行接口標(biāo)準(zhǔn)指是計(jì)算機(jī)或終端(數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE)串行接口電路與調(diào)制解調(diào)器MODEM等(數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE)之間連接標(biāo)準(zhǔn)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，由它組成網(wǎng)絡(luò)物理層協(xié)議。下面介紹RS-232C標(biāo)準(zhǔn)。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是與TTY規(guī)程相關(guān)接口標(biāo)準(zhǔn)，也是當(dāng)前普遍采取一個(gè)串行通信標(biāo)準(zhǔn)，它是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)于l969年公布數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE之間連接器形狀、連接信號(hào)含義及其電壓信號(hào)范圍等參數(shù)。

微機(jī)接口技術(shù)第第13頁微型計(jì)算機(jī)之間串行通信就是按照RS-232C標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)接口電路實(shí)現(xiàn)。假如使用一根電話線進(jìn)行通信，那么計(jì)算機(jī)和MODEM之間連線就是依據(jù)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)連接。微機(jī)接口技術(shù)第第14頁①信號(hào)線

RS-232C標(biāo)準(zhǔn)要求接口有25根連線。即使其中絕大部分信號(hào)線均已定義使用，但在普通微型計(jì)算機(jī)串行通信中，只有以下9個(gè)信號(hào)經(jīng)常使用，這些引腳和功效分別以下：?

TXD（第2腳）：發(fā)送數(shù)據(jù)線，由計(jì)算機(jī)到MODEM。計(jì)算機(jī)經(jīng)過此引腳發(fā)送數(shù)據(jù)到MODEM。

?RXD（第3腳）：接收數(shù)據(jù)線，由MODEM到計(jì)算機(jī)。MODEM將接收下來數(shù)據(jù)經(jīng)過此引腳送到計(jì)算機(jī)或終端。

RS-232C是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，它是一個(gè)D型插座，采取25芯引腳或9芯引腳連接器，如圖所表示。微機(jī)接口技術(shù)第第15頁?（第4腳）：請(qǐng)求發(fā)送，由計(jì)算機(jī)到MODEM。計(jì)算機(jī)經(jīng)過此引腳通知MODEM，要求發(fā)送數(shù)據(jù)。

?

（第5腳）：允許發(fā)送，由MODEM到計(jì)算機(jī)。MODEM能夠發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)過此引腳發(fā)出作為對(duì)回答，然后計(jì)算機(jī)才能夠進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)。?（第6腳）：數(shù)據(jù)裝置就緒(即MODEM準(zhǔn)備好)，由MODEM到計(jì)算機(jī)。表示調(diào)制解調(diào)器能夠使用(即表明MODEM已打開并已工作在數(shù)據(jù)模式下)，該信號(hào)有時(shí)直接接到電源上，這么當(dāng)設(shè)備連通時(shí)即有效。RS-232C是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，它是一個(gè)D型插座，采取25芯引腳或9芯引腳連接器，如圖所表示。微機(jī)接口技術(shù)第第16頁

?

CD（第8腳）：載波檢測(cè)(接收線信號(hào)測(cè)定器)，由MODEM到計(jì)算機(jī)。當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)，表示MODEM已接收到通信線路另一端MODEM送來信號(hào)，即它與電話線路已連接好。?

RI（第22腳）：振鈴指示，由MODEM到計(jì)算機(jī)。MODEM若接到交換臺(tái)送來振鈴呼叫信號(hào)，就發(fā)出該信號(hào)來通知計(jì)算機(jī)或終端。?

(第20腳)：數(shù)據(jù)終端就緒，由計(jì)算機(jī)到MODEM。計(jì)算機(jī)收到RI信號(hào)后，就發(fā)出該信號(hào)到MODEM作為回答，以控制它轉(zhuǎn)換設(shè)備，建立通信鏈路。?

GND（第7腳）：地

RS-232C是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，它是一個(gè)D型插座，采取25芯引腳或9芯引腳連接器，如圖所表示。微機(jī)接口技術(shù)第第17頁②邏輯電平

RS-232C標(biāo)準(zhǔn)采取EIA電平，即要求“1”邏輯電平在-3V~-15v之間，要求“0”邏輯電平在+3V~+15V之間，高于+15V或低于-15V電壓被認(rèn)為無意義，介于+3V和-3V之間電壓也無意義。對(duì)于TXD、RXD這兩根數(shù)據(jù)信號(hào)線，EIA邏輯“1”和“0”就表示數(shù)字信號(hào)“1”和“0”。對(duì)、、、、CD等控制狀態(tài)信號(hào)線，則恰好是EIA邏輯“0”為信號(hào)有效狀態(tài)，即開關(guān)接通(ON)狀態(tài)，此時(shí)電平值為+3V~+15V。RS-232C采取這么邏輯電乎標(biāo)準(zhǔn)主要是為了預(yù)防干擾，普通在30米距離內(nèi)能夠進(jìn)行正常信號(hào)傳輸。因?yàn)镋IA電平與TTL電平完全不一樣，所以，為了與TTL器件連接，必須進(jìn)行對(duì)應(yīng)電平轉(zhuǎn)換，通常采取專用芯片來完成這項(xiàng)任務(wù)。MCl488可完成TTL電平到EIA電平轉(zhuǎn)換，而MCl489則可完成EIA電平到ITL電平轉(zhuǎn)換。

除了RS-232C標(biāo)準(zhǔn)以外，還有一些其它通用串行接口標(biāo)準(zhǔn)，如RS-422,RS-449等。

微機(jī)接口技術(shù)第第18頁

3.2可編程串行接口芯片8251A

8251A是可編程串行通信接口芯片，它能夠管理信號(hào)改變范圍很大串行數(shù)據(jù)通信。有以下基本性能：1)經(jīng)過編程，能夠工作在同時(shí)方式，也能夠工作在異步方式。同時(shí)方式下，波特率為0~64K，異步方式下，波特率為0~19.2K。2)在同時(shí)方式下，每個(gè)字符能夠用5、6、7或8位來表示，而且內(nèi)部能自動(dòng)檢測(cè)同時(shí)字符，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)。除此之外，8251A也允許同時(shí)方式下增加奇/偶校驗(yàn)位進(jìn)行校驗(yàn)。3)在異步方式下，每個(gè)字符也能夠用5、6、7或8位來表示，時(shí)鐘頻率為傳輸波特率1、16或64倍，用1位作為奇/偶校驗(yàn)。8251A在異步方式下能自動(dòng)為每個(gè)數(shù)據(jù)增加1個(gè)開啟位，為每個(gè)數(shù)據(jù)增加1個(gè)、1.5個(gè)或2個(gè)停頓位。能夠檢驗(yàn)開啟位，自動(dòng)檢測(cè)和處理終止字符。4)全雙工工作方式，其內(nèi)部提供含有雙緩沖器發(fā)送器和接收器。5)提供犯錯(cuò)檢測(cè)，含有奇偶、溢出和幀錯(cuò)誤等校驗(yàn)電路。

微機(jī)接口技術(shù)第第19頁

3.38251A內(nèi)部結(jié)構(gòu)

8251A是Intel企業(yè)產(chǎn)品，采取雙列直插式封裝，28個(gè)引腳。它內(nèi)部結(jié)構(gòu)以下列圖所表示。由結(jié)構(gòu)圖可看出，8251A內(nèi)部包含有發(fā)送器、接收器、數(shù)據(jù)總線緩沖器、讀/寫控制電路和調(diào)制解調(diào)控制電路等五大部分。微機(jī)接口技術(shù)第第20頁3.3.1發(fā)送器

發(fā)送器由發(fā)送緩沖器和發(fā)送控制電路兩部分組成。CPU需要發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器并行輸入鎖存到發(fā)送緩沖器中。假如是采取異步方式，則由發(fā)送控制電路在其首尾加上起始位和停頓位，然后從起始位開始，經(jīng)移位存放器從數(shù)據(jù)輸出線TXD逐位串行輸出，其發(fā)送速率取決于TXD端收到發(fā)送時(shí)鐘頻率。假如是采取同時(shí)方式，則在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，發(fā)送器將自動(dòng)送出1個(gè)(單同時(shí))或2個(gè)(雙同時(shí))同時(shí)字符，然后才逐位串行輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)送器作好接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)，由發(fā)送控制電路向CPU發(fā)出了TXRDY有效信號(hào)，CPU可馬上向8251A并行輸出數(shù)據(jù)。假如CPU與8251A之間采取中止方式交換信息，那么TXRDY可作為向CPU發(fā)出中止請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)發(fā)送器中8位數(shù)據(jù)串行發(fā)送完成時(shí)，由發(fā)送控制電路向CPU發(fā)出TXE有效信號(hào)，表示發(fā)送器中移位存放器已空。所以，發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器和發(fā)送移位存放器組成發(fā)送器雙緩沖結(jié)構(gòu)。微機(jī)接口技術(shù)第第21頁3.3.2接收器

接收器由接收緩沖器和接收控制電路組成。接收移位存放器用來從RXD引腿上接收串行數(shù)據(jù)，按攝影應(yīng)格式轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)后存入接收緩沖器。而接收控制電路則配合接收緩沖器工作，管理相關(guān)接收全部功效。當(dāng)8251A工作在異步方式并準(zhǔn)備接收一個(gè)字符時(shí)，在RXD線上檢測(cè)到低電平作為起始位，并開啟接收控制電路中一個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖就是8251A接收器時(shí)鐘脈沖。當(dāng)計(jì)數(shù)進(jìn)行到對(duì)應(yīng)于半個(gè)數(shù)位傳輸時(shí)間(比如時(shí)鐘脈沖為波特率16倍，則計(jì)到第8個(gè)脈沖時(shí)，再對(duì)RXD線進(jìn)行檢測(cè)，假如此時(shí)仍為低電平，則確認(rèn)收到一個(gè)有效起始位。8251A開始進(jìn)行常規(guī)采樣，數(shù)據(jù)進(jìn)入輸入移位存放器移位完成字符裝配，并進(jìn)行奇偶校驗(yàn)和去掉停頓位，變成了并行數(shù)據(jù)后，再經(jīng)過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送到數(shù)據(jù)輸入存放器，同時(shí)發(fā)出RXRDY信號(hào)送CPU，表示已經(jīng)收到一個(gè)可用數(shù)據(jù)。微機(jī)接口技術(shù)第第22頁在同時(shí)接收方式下，8251A首先搜索同時(shí)字符。詳細(xì)地說，8251A監(jiān)測(cè)RXD線，每當(dāng)RXD線上出現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)位時(shí)，就把它接收下來并把它送入移位存放器移位，然后把移位存放器內(nèi)容與同時(shí)字符存放器內(nèi)容進(jìn)行比較，假如二者不相等，則接收下一位數(shù)據(jù)，而且重復(fù)上述比較過程。當(dāng)兩個(gè)存放器內(nèi)容比較相等時(shí)，8251ASYNDET引腿就升為高電平，表示同時(shí)字符已經(jīng)找到，同時(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。如采取雙同時(shí)方式，就要在測(cè)得輸入移位存放器內(nèi)容與第一個(gè)同時(shí)字符存放器內(nèi)容相同后，再繼續(xù)檢測(cè)今后輸入移位存放器內(nèi)容是否與第二個(gè)同時(shí)字符存放器內(nèi)容相同。假如相同，則認(rèn)為同時(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。微機(jī)接口技術(shù)第第23頁

在外同時(shí)情況下，因?yàn)槭墙?jīng)過在同時(shí)輸入端SYNDET加一個(gè)高電位來實(shí)現(xiàn)同時(shí)，SYNDET端一出現(xiàn)高電平，8251A就會(huì)立刻脫離對(duì)同時(shí)字符搜索過程，只要此高電位能維持一個(gè)接收時(shí)鐘周期，8251A便認(rèn)為已經(jīng)完成同時(shí)。實(shí)現(xiàn)同時(shí)之后，接收器和發(fā)送器間就開始進(jìn)行數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸。接收器利用時(shí)鐘信號(hào)對(duì)RXD線進(jìn)行采樣，并把收到數(shù)據(jù)位送到移位存放器中。每當(dāng)收到數(shù)據(jù)位到達(dá)要求一個(gè)字符數(shù)位時(shí)，就將移位存放器內(nèi)容送到輸入緩沖存放器，而且在RXRDY引腳上發(fā)出一個(gè)信號(hào)，表示收到了一個(gè)字符。微機(jī)接口技術(shù)第第24頁3.3.3數(shù)據(jù)總線緩沖器

數(shù)據(jù)總線緩沖器是8251A與CPU之間進(jìn)行交換信息必經(jīng)之路，或者說它是CPU與8251A之間數(shù)據(jù)接口。它內(nèi)部包含3個(gè)8位緩沖存放器，其中兩個(gè)存放器分別用來存放CPU向8251A讀取數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，CPU執(zhí)行IN指令可從這兩個(gè)存放器中分別讀取數(shù)據(jù)或狀態(tài)字。一個(gè)存放器用來存放CPU向8251A寫入數(shù)據(jù)或控制字，CPU執(zhí)行0UT指令可向8251A寫入，但因?yàn)槎哌m用一個(gè)緩沖器，這就要求CPU向8251A寫入控制字時(shí)，該存放器中不能存放將要發(fā)送數(shù)據(jù)，為此系統(tǒng)中必須采取辦法。微機(jī)接口技術(shù)第第25頁3.3.4讀/寫控制電路

讀/寫控制電路用來配合數(shù)據(jù)總線緩沖器工作。詳細(xì)看，它有以下功效：(1)接收寫信號(hào)，并未來自數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)和控制字寫入8251A；(2)接收讀信號(hào)，并將數(shù)據(jù)或狀態(tài)字從8251A送往數(shù)據(jù)總線；(3)接收控制/數(shù)據(jù)信號(hào)C/，將此信號(hào)和讀/寫信號(hào)配合起來通知8251A，當(dāng)前讀/寫是數(shù)據(jù)還是控制字、狀態(tài)字；(4)接收時(shí)鐘信號(hào)CLK完成8251A內(nèi)部定時(shí)；(5)接收復(fù)位信號(hào)RESET，使8251A處于空閑狀態(tài)。微機(jī)接口技術(shù)第第26頁3.3.5調(diào)制解調(diào)控制電路

調(diào)制解調(diào)控制電路用來簡(jiǎn)化8251A和調(diào)制解調(diào)器連接。在進(jìn)行遠(yuǎn)程通信時(shí)，要用調(diào)制器將串行接口送出數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)，再發(fā)送出去，接收端則要用解調(diào)器將模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再由串行接口送往計(jì)算機(jī)主機(jī)。在全雙工通信情況下，每個(gè)收發(fā)站都要連接調(diào)制解調(diào)器。有了調(diào)制解調(diào)控制電路，就提供了一組通用控制信號(hào)，使得8251A能夠直接和調(diào)制解調(diào)器連接。微機(jī)接口技術(shù)第第27頁3.48251A引腳功效

8251A引腳分配圖所表示。作為CPU和外部設(shè)備(或調(diào)制解調(diào)器)之間接口，8251A對(duì)外信號(hào)能夠分為兩組：一組是8251A和CPU之間信號(hào)，一組是8251A和外部設(shè)備(或調(diào)制解調(diào)器)之間信號(hào)。

微機(jī)接口技術(shù)第第28頁8251A與CPU及外設(shè)連接

微機(jī)接口技術(shù)第第29頁表7-3、、、C/及其編碼和對(duì)應(yīng)操作

C/

相應(yīng)操作0001CPU從8251A輸入數(shù)據(jù)0010CPU往8251A輸出數(shù)據(jù)0101CPU讀取8251A狀態(tài)0110CPU往8251A寫入控制命令8251A只有兩個(gè)連續(xù)端口地址，數(shù)據(jù)輸入端口和數(shù)據(jù)輸出端口適用同一個(gè)偶地址，而狀態(tài)端口和控制端口適用同一個(gè)奇地址。在8086/8088系統(tǒng)中，將地址線A1/A0和8251AC/端相連，利用地址線A1/A0來區(qū)分奇地址端口和偶地址端口。當(dāng)A1/A0為低電平時(shí)，選中偶地址端口，再與或配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)讀/寫；A1/A0為高電平時(shí)，則選中奇地址端口，再與或配合，實(shí)現(xiàn)實(shí)狀況態(tài)信息讀取和控制信息寫入。微機(jī)接口技術(shù)第第30頁3.58251A編程8251A是一個(gè)可編程通用串行通信接口芯片,具體使用時(shí)，用戶必須對(duì)它進(jìn)行初始化編程。編程內(nèi)容包括兩大方面：一方面是由CPU發(fā)出控制字，即方式選擇控制字（也稱為模式字）和操作命令控制字（也稱為控制字）；其次是由8251A向CPU送出狀態(tài)字。下面分別加以說明。微機(jī)接口技術(shù)第第31頁3.5.1方式選擇控制字（模式字）

微機(jī)接口技術(shù)第第32頁3.5.2操作命令控制字（控制字）

該命令字作用是確定8251A實(shí)際操作，經(jīng)過編程使8251A處于某種工作狀態(tài)，方便接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。

微機(jī)接口技術(shù)第第33頁3.5.3狀態(tài)字8251A執(zhí)行命令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送后狀態(tài)存放在狀態(tài)存放器中，通常稱其為狀態(tài)字。CPU經(jīng)過讀操作讀入825lA狀態(tài)字進(jìn)行分析和判斷，了解8251A工作情況，方便決定下一步該怎么做。微機(jī)接口技術(shù)第第34頁3.5.4

8251A初始化因?yàn)?251A僅有兩個(gè)端口地址，8251A對(duì)它初始化過程進(jìn)行了以下約定。(1)芯片復(fù)位以后，第一次用奇地址端口寫入值作為模式字進(jìn)入模式存放器。(2)假如模式字中要求了8251A工作在同時(shí)模式，那么，CPU接著往奇地址端口輸出1個(gè)或2個(gè)字節(jié)就是同時(shí)字符，同時(shí)字符被寫入同時(shí)字符存放器。假如有兩個(gè)同時(shí)字符，則會(huì)按先后分別寫入第一個(gè)同時(shí)字符存放器和第二個(gè)同時(shí)字符存放器。(3)只要不是內(nèi)部復(fù)位命令，不論是在同時(shí)模式還是在異步模式下，由CPU用奇地址端口寫入值將作為控制字送到控制存放器，而用偶地址端口寫入值將作為數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)輸出緩沖存放器。

微機(jī)接口技術(shù)第第35頁微機(jī)接口技術(shù)第第36頁3.4

通用串行接口標(biāo)準(zhǔn)3.4.1通用串行接口USB

(

UniversalSerialBus通用串行總線)

1)USB產(chǎn)生：

USB是外設(shè)總線標(biāo)準(zhǔn)，是由Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC和NorthernTelecom共同開發(fā)，給PC外部帶來計(jì)算機(jī)外設(shè)即插即用。USB消除了將卡安裝在專用計(jì)算機(jī)插槽并重新配置系統(tǒng)需要，同時(shí)也節(jié)約了寶貴系統(tǒng)資源，如中止IRQ。裝備了USB個(gè)人計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)外設(shè)物理連接就能自動(dòng)地進(jìn)行配置，無須重開啟或運(yùn)行設(shè)置程序。

USB還允許多達(dá)127個(gè)設(shè)備同在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，作為外設(shè)，比如監(jiān)視器和鍵盤就好像插入式站點(diǎn)或集線器。USB電纜、連接器和外設(shè)可用圖符進(jìn)行標(biāo)志。Intel成為USB主要支持者，全部他們PC芯片組，從PIIx3開始，南橋部件中(曾與430HzTritonII一起使用)已經(jīng)將包含USB支持作為標(biāo)準(zhǔn)。六家別企業(yè)與Intel一起共同開USB，建立了一個(gè)USB實(shí)現(xiàn)者論壇，借以開發(fā)、支持

USB結(jié)構(gòu)。

微機(jī)接口技術(shù)第第37頁

2)USB接口標(biāo)準(zhǔn)：

USB是一個(gè)經(jīng)過簡(jiǎn)單四線連接12Mb/s(1.5MB/s)接口?？偩€采取分層星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持多達(dá)127臺(tái)設(shè)備，全部建立在擴(kuò)展集線器上，集線器能夠置留在PC中、任一個(gè)USB外設(shè)中,也能夠是一個(gè)獨(dú)立集線器盒。注意盡管標(biāo)準(zhǔn)允許多達(dá)127臺(tái)設(shè)備相連，他們將必須共享1.5MB/s帶寬，這就是說每增加一臺(tái)設(shè)備總線速率就會(huì)降低一些。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中極少有些人會(huì)一次連接8臺(tái)以上設(shè)備。USB設(shè)備是集線器或功效設(shè)備，或同時(shí)是二者。集線器為USB提供了額外連接點(diǎn)，允許連接外加集線器或功效設(shè)備。功效設(shè)備指是連接到USB上去各個(gè)設(shè)備，比如鍵盤、鼠標(biāo)、攝影機(jī)、打印機(jī)、電話等。在PC機(jī)系統(tǒng)單元上初始端口稱作根集線器，他們是USB起始點(diǎn)。大多數(shù)主板有兩個(gè)USB端口，任何一個(gè)都能夠連到功效設(shè)備或附加集線器。USB接口有兩種不一樣連接器，稱為A系列和B系列。大多數(shù)主板上USB端口通常是A系列連接器。物理USB插頭是小型。微機(jī)接口技術(shù)第第38頁

3)USB接口規(guī)范：①USB遵從Intel即插即用(PnP)規(guī)范，用戶只要簡(jiǎn)單地插入設(shè)備，PC機(jī)中USB控制器就能夠檢測(cè)設(shè)備，自動(dòng)地判斷并分配所需資源和驅(qū)動(dòng)程序。②USB支持熱插拔，這就是說設(shè)備能在不關(guān)閉電源或重新開啟系統(tǒng)時(shí)動(dòng)態(tài)地插拔。③USB所連接設(shè)備都由USB總線供電。USBPnP特征使系統(tǒng)按照外設(shè)對(duì)電源需求查詢所連接外設(shè)，而且當(dāng)可用電源水平超出時(shí)發(fā)出一個(gè)警告。④

USB規(guī)范可自我識(shí)別外設(shè)，這個(gè)特征大大簡(jiǎn)化了安裝，因?yàn)橥耆挥脼槊總€(gè)外設(shè)設(shè)置唯一ID或標(biāo)識(shí)符，它們都由USB自動(dòng)處理了。⑤

USB接口只需要PC機(jī)一個(gè)中止，能夠連接多達(dá)127個(gè)設(shè)備，而不需要像分別接口那樣地使用離散中止。⑥Microsoft開發(fā)了USB驅(qū)動(dòng)程序，并將它們自動(dòng)地包含在Windows95C、98和Windows中。微機(jī)接口技術(shù)第第39頁USB2.0規(guī)范使用USB2.0技術(shù)規(guī)范是有由Compaq、HewlettPackard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC、Philips共同制訂、公布，規(guī)范把外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸速度提升到了480Mbps，是USB1.1設(shè)備40倍。因?yàn)楫?dāng)初制訂標(biāo)準(zhǔn)有了改變，USB規(guī)范就產(chǎn)生了三種速度選擇：480Mbps、12Mbps、1.5Mbps。6月份，USB協(xié)會(huì)重新命名了USB規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)。USB標(biāo)準(zhǔn)將原先USB1.1改成了USB2.0FullSpeed（全速版），同時(shí)將原有USB2.0改成了USB2.0High-Speed（高速版），并同時(shí)公布了新標(biāo)識(shí)。高速版USB2.0速度當(dāng)然超出全速版USB2.0。微機(jī)接口技術(shù)第第40頁3.4.21394接口

IEEE-1394(或簡(jiǎn)單叫作1394)是一個(gè)相對(duì)新總線技術(shù)，是音頻和視頻多媒體設(shè)備對(duì)大量數(shù)據(jù)傳輸需求發(fā)展必定結(jié)果。它數(shù)據(jù)傳輸速率尤其快，甚至高達(dá)難以置信400Mb/s，更加快速度還在開發(fā)中。IEEE-1394(正式命名)規(guī)范是由IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)于1995年底公布。

IEEE-1394標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在存在著三種不一樣信號(hào)速率：100、200和400Mb/s(12.5、