第九章可編程串行異步通信接口芯片8250

第九章可編程串行異步通信接口芯片82509.1

串行通訊概述9.28250簡介9.38250應用舉例一、串并行通訊9.1串行通訊概述

串行通信是指使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個固定的時間長度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別使用于計算機與計算機、計算機與外設之間的遠距離通信。其特點是：節(jié)省傳輸線，這是顯而易見的。尤其是在遠程通信時，此特點尤為重要。這也是串行通信的主要優(yōu)點。數(shù)據(jù)傳送效率低。與并行通信比，這也這是顯而易見的。這也是串行通信的主要缺點。

如果一組數(shù)據(jù)的各數(shù)據(jù)位在多條線上同時被傳輸，這種傳輸方式稱為并行通信。并行通信時數(shù)據(jù)的各個位同時傳送，可以字或字節(jié)為單位并行進行。其特點是：各數(shù)據(jù)位同時傳輸，傳輸速度快、效率高，多用在實時、快速的場合。并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)寬度可以是1-128位，甚至更寬，但是有多少數(shù)據(jù)位就需要多少根數(shù)據(jù)線，因此傳輸?shù)某杀据^高。并行數(shù)據(jù)傳輸只適用于近距離的通信，通常傳輸距離小于30米。

串行通信優(yōu)點:便于長距離傳送

缺點:傳送速度較慢計算機與外界信息交換稱為通信。通信的基本方式可分為并行通信和串行通信：并行通信是數(shù)據(jù)的各位同時發(fā)送或同時接收；串行通信是數(shù)據(jù)的各位依次逐位發(fā)送或接收。并行通信優(yōu)點:傳送速度快

缺點:不便長距離傳送

異步通信對硬件要求較低，實現(xiàn)起來比較簡單、靈活，適用于數(shù)據(jù)的隨機發(fā)送/接收，但因每個字節(jié)都要建立一次同步，即每個字符都要額外附加兩位，所以工作速度較低，在單片機中主要采用異步通信方式。二、異步通信和同步通信串行通信按同步方式可分為異步通信和同步通信。1、異步通信異步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。

異步通信數(shù)據(jù)傳送按幀傳輸，一幀數(shù)據(jù)包含起始位、數(shù)據(jù)位、校驗位和停止位。幀格式，一個字符由四部分組成：起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位。停止位（1）停止位用來表征字符的結束。停止位可以是1位、1.5位或2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已傳送完畢 同步通信傳輸速度較快，但要求有準確的時鐘來實現(xiàn)收發(fā)雙方的嚴格同步，對硬件要求較高，適用于成批數(shù)據(jù)傳送。2、同步通信同步通信依靠同步字符保持通信同步。同步通信是由1～2個同步字符和多字節(jié)數(shù)據(jù)位組成，同步字符作為起始位以觸發(fā)同步時鐘開始發(fā)送或接收數(shù)據(jù)；多字節(jié)數(shù)據(jù)之間不允許有空隙，每位占用的時間相等；空閑位需發(fā)送同步字符。波特率的倒數(shù)即為每位傳輸所需的時間。相互通信的甲乙雙方必須具有相同的波特率，否則無法成功地完成串行數(shù)據(jù)通信。三、串行通信波特率波特率bps(bitpersecond)定義:每秒傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)，即：1波特=1位/秒（1bps）四、串行通信的制式

串行通信按照數(shù)據(jù)傳送方向可分為三種制式：

單工制式是指甲乙雙方通信時只能單向傳送數(shù)據(jù)，發(fā)送方和接收方固定。1、單工制式（Simplex）

半雙工制式是指通信雙方都具有發(fā)送器和接收器，既可發(fā)送也可接收，但不能同時接收和發(fā)送，發(fā)送時不能接收，接收時不能發(fā)送。2、半雙工制式（HalfDuplex）

全雙工制式是指通信雙方均設有發(fā)送器和接收器，并且信道劃分為發(fā)送信道和接收信道，因此全雙工制式可實現(xiàn)甲乙雙方同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，發(fā)送時能接收，接收時也能發(fā)送。3、全雙工制式（FullDuplex）六、調(diào)制解調(diào)器計算機內(nèi)的信息是由“0”和“1”組成數(shù)字信號，而在電話線上傳遞的卻只能是模擬電信號。于是，當兩臺計算機要通過電話線進行數(shù)據(jù)傳輸時，就需要一個設備負責數(shù)模的轉換。這個數(shù)模轉換器就是Modem。計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)時，先由Modem把數(shù)字信號轉換為相應的模擬信號，這個過程稱為“調(diào)制”。經(jīng)過調(diào)制的信號通過電話載波傳送到另一臺計算機之前，也要經(jīng)由接收方的Modem負責把模擬信號還原為計算機能識別的數(shù)字信號，這個過程稱為“解調(diào)”。正是通過間這樣一個“調(diào)制”與“解調(diào)”的數(shù)模轉換過程，從而實現(xiàn)了兩臺計算機遠程通訊。

9.28250簡介一、PC中的UARTUART:UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用異步接收/發(fā)送裝置，UART是一個并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成在主板上。1.INS82502.PC16450/PC16550帶16字節(jié)的發(fā)送緩沖器和14字節(jié)的接收緩沖器FIFO我的電腦中串口配置二、UART的簡單應用

1.連線：RS232C接口標準，3線或7線連接方式2.編程：1）自己編寫初始化及接收發(fā)送程序 2）調(diào)用BIOS編程：INT14H 3）調(diào)用DOS編程：

INT21H，調(diào)用號03和04 4）DOS下按照文件編程，文件名就是COM1:或COM2:5）WINDOWS下VB編程，用MSCOMM控件編程6）WINDOWS下VC編程，用類、控件，或者按文件編程。7）用開發(fā)包編程：有很多，可以從網(wǎng)上下載。三、8250的管腳與結構1.管腳管腳信號說明數(shù)據(jù)總線緩沖器：D0～D7：雙向數(shù)據(jù)線選擇與控制邏輯：CS0、CS1、CS2-：輸入片選信號A0、A1、A2：8250內(nèi)部寄存器選擇信號MR：主復位輸入信號，高電平有效ADS-：地址選通信號=AENDISTR、DISTR-：數(shù)據(jù)輸入選通信號DOSTR、DOSTR-：數(shù)據(jù)輸出選通信號DDIS：驅(qū)動器禁止信號，在CPU從8250讀取數(shù)據(jù)時為低電平，其他時間為高電平禁止外部收發(fā)器對系統(tǒng)總線的驅(qū)動CSOUT：片選輸出信號XTAL1、XTAL2：外部時鐘端中斷控制邏輯：INTR：中斷請求輸出信號MODEM控制邏輯：CTS-：清除發(fā)送信號RTS-：請求發(fā)送信號DTR-：數(shù)據(jù)終端準備好信號DSR-：數(shù)據(jù)裝置準備好信號RLSD-：接收線路信號檢測信號RI-：振鈴指示信號OUT1-：由用戶編程指定的輸出端OUT2-：與OUT1一樣，可以由用戶編程指定（PC用）發(fā)送移位寄存器SOUT：串行輸出信號接收移位寄存器SIN：串行輸入信號RCLK：接收時鐘信號波特率發(fā)生器BAUDOUT：波特率輸出2.內(nèi)部結構數(shù)據(jù)接收寄存器數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器接收移位寄存器發(fā)送移位寄存器線路控制寄存器線路狀態(tài)寄存器除數(shù)寄存器高位除數(shù)寄存器低位波特率發(fā)生器MODE控制寄存器MODE狀態(tài)寄存器中斷允許寄存器中斷識別寄存器控制邏輯控制邏輯數(shù)據(jù)總線緩沖器讀寫控制邏輯內(nèi)部數(shù)據(jù)總線D0~D7CS0CS1CS2A2A1A0ADSDISTRDISTRDOSTRDOSTRDDISMROOOSOUTSINXTAL2XTAL1BAUDOUTRTSCTSDTRDSRRLSDRIOUT1OUT2INTRPTRCLK發(fā)送器控制邏輯接收器控制邏輯3.連接PC/XT異步通信適配器電路

四、寄存器與BPS1.地址分配及其復用3根地址信號線：A2A1A08個地址，7個可用，10個可編程物理端口，復用。2.10個寄存器及其每位的作用(1)通信控制寄存器該控制字主要決定在串行通信時所使用的數(shù)據(jù)格式，例如數(shù)據(jù)位數(shù)、奇偶校驗及停止位的多少。同時，特別注意該控制字的D7。當我們需要讀寫除數(shù)鎖存器時，必須先將該寄存器的D7置1。而在讀寫其他寄存器時，又要使其為0。(2)通信狀態(tài)寄存器通信狀態(tài)寄存器的作用在于通過其狀態(tài)說明在通信過程中8250接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的情況。(3)發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器這是一個8位的寄存器，發(fā)送數(shù)據(jù)時，處理器將數(shù)據(jù)寫入寄存器。只要發(fā)送移位寄存器空，該發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)便會由8250硬件自動并行送到移位寄存器中，以便串行移出。(4)接收數(shù)據(jù)寄存器是一個8位的寄存器，當8250接收到一個完整的字符時，會將該字符由接收移位寄存器傳送到接收數(shù)據(jù)寄存器。處理器可直接由此寄存器讀取數(shù)據(jù)。(5)除數(shù)鎖存器（波特率因子寄存器）該鎖存器為16位，外部時鐘被除數(shù)鎖存器中的除數(shù)相除，可以獲得所得的波特率。如果外部時鐘頻率f已知，而8250所要求的波特率F也已規(guī)定。那么，就可以由下式求出除數(shù)鎖存器應鎖存的除數(shù)：

波特率因子=1.8432Mhz/（1200*16）=96例如，當輸入時鐘頻率為1.8432MHZ時，若要求使用1200波特來傳送數(shù)據(jù)，這時可算出鎖存于除數(shù)鎖存器的除數(shù)應為96。在8250工作前首先要將除數(shù)寫到除數(shù)鎖存器中，以便產(chǎn)生所希望的波特率。為了寫入除數(shù)，首先在通信控制寄存器中將D7置為1，而后就可以將16位除數(shù)先低8位，后高8位寫入除數(shù)鎖存器中。（6）中斷允許寄存器中斷允許寄存器只用D0～D3這四位，每位的0或1編碼分別允許或禁止8250的四種中斷源提出中斷。在中斷允許字中，接收線路狀態(tài)包括越限錯、奇偶錯、結構錯、間斷等中斷源引起的中斷。而MODEM狀態(tài)引起的中斷見下面對MODEM狀態(tài)寄存器的解釋。（7）中斷標志寄存器中斷標志寄存器為8位，高五位為0，只用低三位來實現(xiàn)8250的中斷標志。8250有四個中斷源，在8250內(nèi)不按排優(yōu)先級的順序為：最高優(yōu)先極為接收器線路狀態(tài)中斷，包括越限、奇偶錯、結構錯、間斷等。讀通信狀態(tài)寄存器可使此中斷復位。

下一優(yōu)先級是接收寄存器滿中斷。讀接收寄存器可復位此中斷。

再下一優(yōu)先級為發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空中斷。寫發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器克使這一中斷復位。

最高優(yōu)先級為MODEM狀態(tài)中斷，包括發(fā)送結束、數(shù)傳機準備好、振鈴指示、接收線路信號檢測等為MODEM狀態(tài)中斷源。讀MODEM狀態(tài)寄存器可復位該中斷。（8）MODEM控制寄存器這是一個8位的寄存器，用以控制MODEM或其他數(shù)字設備。（9）MODEM狀態(tài)寄存器

MODEM狀態(tài)寄存器提供了與8250相連接的MODEM或其他外設加到8250上的控制線的信號狀態(tài)以及這些控制線的狀態(tài)變化。當由MODEM來的控制線變化時，MODEM狀態(tài)寄存器的低4位被相應的置1。再讀此寄存器時，使這4位同時清零。3.波特率因子

波特率因子（BRD）是16位數(shù)，它與8250的數(shù)據(jù)傳輸速率（波特率）有關。當使用8250的內(nèi)部時鐘頻率為1.8432MHz時，則波特率因子BRD與波特率Baud之間的關系如下式所示：BRD=時鐘頻率/（16×Baud）。例如，若要計算波特率為1200b/s的波特率除數(shù)，則有：BDR=1843200/（16×1200）=0060H=96。端口地址初始化順序1、通信線路控制器(011BPC機地址3FBH）D0D1D2D3D4D5D6D700：5位01：6位10：7位11：8位字符長停止位0：1個停止位1：1.5個停止位(字符長5位)2個停止位(字符長6~8位)0:無校驗位1:有校驗位校驗類型0:奇校驗,1:偶校驗固定奇偶位,既當D4,D3=11時(偶校驗),D5=0當D4,D3=01時(奇校驗),D5=10表示正常收發(fā)D7=0尋址TBR、RBRIERD7=1尋址DLL、DHL選擇異步通信格式D0D1D2D3D4D5D6D72、通信狀態(tài)寄存器LSR（1013FDH）DROEPEFEBITHRETSRE01：接收數(shù)據(jù)就緒1：溢出錯1：奇偶較驗錯1：幀錯誤1：正在傳輸中止符1：發(fā)送緩沖器空發(fā)送移位寄存器空3、分頻次數(shù)鎖存器DLH和DLL（3F9H，3F8H）1.8432MHZ基準時鐘，進行1~65535次分頻后由BAUDOUT引腳輸出的頻率為16×b/s的時鐘。8250初始化時，必須將16位的分頻次數(shù)分兩次寫入高低兩個8位分頻次數(shù)鎖存器DLH和DLL分頻次數(shù)=1843200HZ/16×波特率（基準時鐘）D0D1D2D3D4D5D6D7DTRRTSOUT1OUT2LOOP0004、調(diào)制解調(diào)控制寄存器MCR（100B3FCH）其中D0~D3位對應8250的四個引腳，當該位為1時，相應的引腳輸出有效的低電平。當D4=1時，8250工作循環(huán)回送狀態(tài)。（此時8250發(fā)送的數(shù)據(jù)被自身接收。用于自檢）D0D1D2D3D4D5D6D7CTSDSRRIRLSDCTSDSRRIRLSD5、調(diào)制解調(diào)狀態(tài)寄存器MSR（110B3FEH）MSR檢測8250芯片4個輸入引腳狀態(tài)。D0~D3置1表示允許四個引腳電平發(fā)生變化。D4~D7表示四個引腳的電平，1：低電平（有效電平），0：高電平。D0D1D2D3D4D5D6D7000006、中斷識別寄存器IIR（010B3FAH）1：無中斷請求0：有中斷請求中斷源00：MODEM狀態(tài)發(fā)生變化中斷01：發(fā)送寄存器空10：接收數(shù)據(jù)就緒11：接收數(shù)據(jù)錯優(yōu)先級最高優(yōu)先級最低D0D1D2D3D4D5D6D7EDSS10007、中斷允許寄存器IER（0013F9H）ERBF1ETBE1ELS10接收數(shù)據(jù)準備好中斷發(fā)送寄存器空中斷接收數(shù)據(jù)錯中斷MODE狀態(tài)中斷D0~D3位為1時，相應的位允許相應的中斷五、8250工作過程1.數(shù)據(jù)發(fā)送過程CPU將要發(fā)送的數(shù)據(jù)以字符為單位寫到8250的THR中（）。當TSR中的數(shù)據(jù)全部移出變空時，存于THR中待發(fā)送的數(shù)據(jù)將會自動發(fā)送并行送到TSR（8250初始化后，TSR為空狀態(tài)，所以初始化后傳送到THR的第一個字符總是立即送到TSRE。）。TSR在發(fā)送時鐘的激勵下，按照事先和接收方約定的字符傳送式(參見圖7-35)，加上起始位，奇偶校驗位和停止位，再以約定的波特率(由波特率控制部分產(chǎn)生)按照從底到高的順序一位一位的由SOUT端發(fā)送出去。一旦THR的內(nèi)容送到TSR，就會在LSR中建立"數(shù)據(jù)發(fā)送保持寄存器空"的狀態(tài)位;而且也可以用此狀態(tài)位來觸發(fā)產(chǎn)生中斷。因此，查詢狀態(tài)位或者利用該狀態(tài)觸發(fā)的中斷即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)發(fā)送。

2.數(shù)據(jù)接收過程由通信對方來的數(shù)據(jù)在接收時鐘RCLK的作用下，通過SIN端逐位進入RSR。RSR根據(jù)初始化時定義的數(shù)據(jù)位數(shù)確定接收到了一個完整的數(shù)據(jù)后會立即將數(shù)據(jù)自動并行傳送到RBR。RBR收到RSR的數(shù)據(jù)后，就立即在狀態(tài)寄存器中建立"接收到數(shù)據(jù)準備好"的狀態(tài)，而且也可以用此狀態(tài)位來觸發(fā)中斷。因此，查詢狀態(tài)位或者利用該狀態(tài)觸發(fā)的中斷即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)接收。由于串行異步通信的速率低，無論是用查詢方式還是中斷方式來實現(xiàn)異步通信均不很困難。六、8250初始化編程1.寫B(tài)PS8250初始化時，通常首先使通信控制字的D7=1，即使DLAB為1.在此條件下，將除數(shù)低8位和高8位分別寫入8250內(nèi)部的除數(shù)寄存器。MOVDX，3FBH；LCR的地址MOVAL，80H；開始OUTDX,AL;MOVDX,3F8H;使LCR的D7=1MOVAL,60H;DLL的地址OUTDX,AL；寫除數(shù)低8位INCDX；DLH的地址MOVAL,0OUTDX,AL；寫除數(shù)高8位2.寫通訊線控制字MOVDX,3FBH；LCR的地址MOVAL,0AH；1位停止位，7位數(shù)據(jù)位，奇校驗OUTDX,AL；初始化通信控制寄存器3.寫MODEM控制字MOVDX,3FCH；MCR的地址MOVAL,03H；使DTR和RTS有效/3/13/B/1BOUTDX,AL;初始化modem控制器4.寫中斷允許字（中斷方式）MOVDX,3F9H；IER的地址MOVAL,0；禁止所有中斷OUTDX,AL;寫中斷允許寄存器1.查詢方式假定要發(fā)送的字節(jié)數(shù)放在BX中，要發(fā)送的數(shù)據(jù)順序存放在以DATA為首地址的內(nèi)存區(qū)中，則發(fā)送數(shù)據(jù)的程序段如下所示。SENDPRG:MOVDX,3FDHLEASI,DATAWAITTHR:INAL,DXTESTAL,20H;檢查THR是否空JZWAITTHRPUSHDXMOVDX,3F8HLODSBOUTDX,ALPOPDXDECBXJNZWAITTHR…9.38250應用舉例SENDPRG:MOVDX,3FDHLEASI,DATAWAITTHR:INAL,DXTESTAL,20H;檢查THR是否空JZWAITTHRPUSHDXMOVDX,3F8HLODSBOUTDX,ALPOPDXDECBXDECBXJNZWAITTHR…查詢方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收。

MOVDX，3F8HINAL，DX；接收一個字節(jié)RECVPRG：MOVDX，3FDHWAITRBR：INAL，DXTESTAL，1EH;檢查是否有任何錯誤產(chǎn)生JN