串并行通信和接口技術(shù)

串并行通信和接口技術(shù)第一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1串行接口和串行通信基本的通信方式有兩種： 并行通信——數(shù)據(jù)的各位同時傳送； 串行通信——數(shù)據(jù)一位一位順序傳送。第二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1.1串行通信涉及的幾個問題在串行通信中引出了一系列的約定和概念；雙方約定以何種速率進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收（波特率）；約定采用何種數(shù)據(jù)格式（幀格式），如果包含控制信息，其定義是什么；接收方如何得知一批數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束（幀同步）；接收方如何從位流中正確地采樣到位數(shù)據(jù)（位同步）；接收方如何判斷收到數(shù)據(jù)的正確性（數(shù)據(jù)校驗(yàn)）；收發(fā)出錯時如何處理（出錯處理）。1.串行通信的特點(diǎn)串行通信：通信線路簡單，適用于遠(yuǎn)距離通信，但傳輸速度慢。

第三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1.1串行通信涉及的幾個問題2.數(shù)據(jù)傳送方向站B站B站B全雙工方式站A站A站A半雙工方式單工方式接收和發(fā)送用同一的通路接收和發(fā)送用不同通路第四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1.1串行通信涉及的幾個問題同步通信

同步通信是以數(shù)據(jù)塊（字符塊）為單位傳送的，形成一幀數(shù)據(jù)，作為一個整體進(jìn)行發(fā)送與接收，因此，每一幀的開始需加同步字符，它要求有時鐘來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端之間的同步，故而硬件復(fù)雜。3.兩種基本形式第五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1.1串行通信涉及的幾個問題異步通信異步通信以一個字符為傳輸單位，用起始位表示字符的開始，用停止位表示字符結(jié)束。第六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1.1串行通信涉及的幾個問題同步通訊：字符間和字符內(nèi)部的位與位之間都需要嚴(yán)格同步，所以收發(fā)雙方需用同一個時鐘源。異步通訊：以字符為單位，傳輸時字符間可以異步，字符內(nèi)部各位同步，所以收發(fā)雙方不需要同一時鐘源，只需用同頻率的收發(fā)時鐘。第七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1.1串行通信涉及的幾個問題串行傳輸速率也稱波特率（BaudRate）每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)bps4.串行通信的傳輸率例１:異步傳輸過程假如數(shù)據(jù)傳送的速率是120字符/秒，設(shè)每個字符對應(yīng)1個起始位、7個信息位、1個奇偶校驗(yàn)位和1個停止位，則波特率為1200bps每一位的傳送時間即為：

Td=1/1200=0.833(ms)第八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1.1串行通信涉及的幾個問題異步通訊中，二者的關(guān)系為：發(fā)送/接收時鐘頻率=n發(fā)送/接收波特率其中n稱為波特率因子，一般n=16，32，64例2：要求異步通訊傳輸速率為1200bps當(dāng)選擇n=16時，表明一位數(shù)字信號中有16個時鐘脈沖，故發(fā)送/接收時鐘頻率為：

120016=19.2kHz5.時鐘頻率同步通訊中，接收和發(fā)送的波特率分別和發(fā)送、接收時鐘的頻率相等。第九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四

6.信號的調(diào)制和解調(diào) 計(jì)算機(jī)通信是一種數(shù)字信號的通信，如下圖所示。

在進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信時，通信線路大多數(shù)借用電話線傳送。為此，在發(fā)送時需要將數(shù)字信號（二進(jìn)制信號）調(diào)制成適合在電話線上傳輸?shù)囊纛l信號。在接收時，需要解調(diào)還原成數(shù)字信號。6.1.1串行通信涉及的幾個問題第十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四

6.1.1串行通信涉及的幾個問題

要用調(diào)制器(Modulator)把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號；用解調(diào)器(Demodulator)檢測此模擬信號，再把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。第十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1.1串行通信涉及的幾個問題7.串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)：EIARS-232C控制信號的定義：第十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1.1串行通信涉及的幾個問題信號電平標(biāo)準(zhǔn)EIARS-232C第十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1.1串行通信涉及的幾個問題計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)方以及當(dāng)?shù)亟K端(用查詢方式交換信號)的連接的示意圖如下：第十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1.2串行接口微型計(jì)算機(jī)與I/O設(shè)備的接口按照數(shù)據(jù)傳送格式的不同，可分為并行接口和串行接口兩種。

實(shí)現(xiàn)并行通信的接口就是并行接口實(shí)現(xiàn)串行通信的接口就是串行接口第十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.1串行接口和串行通信可編程串行接口的典型結(jié)構(gòu)第十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2可編程串行通信接口8251A可以工作在同步或異步方式。在同步方式時，能用5、6、7或8位代表字符能自動檢測同步字符，允許奇偶校驗(yàn)。在異步方式下能用5、6、7或8位代表字符，用1位作為奇偶校驗(yàn)。能增加1個啟動位能增加1個、1.5個或2個停止位。波特率：異步最高為19.2K，同步最高為64K。完全雙工、雙緩沖器發(fā)送和接收器。錯誤檢測：具有奇偶、溢出和幀錯誤等檢測電路。6.2.18251A的基本性能第十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.28251A的基本工作原理1．8251A的功能結(jié)構(gòu)由7個模塊組成。8251A的內(nèi)部工作原理見下圖所示。第十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.28251A的基本工作原理第十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.28251A的基本工作原理2.8251A的發(fā)送和接收第二十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.28251A的基本工作原理第二十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.28251A的基本工作原理第二十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.38251A的對外信號8251A和CPU之間的連接信號片選信號數(shù)據(jù)信號讀/寫控制信號收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號圖6.68251A與CPU及外設(shè)的連接關(guān)系第二十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.38251A的對外信號C/D、RD、WR的編碼和對應(yīng)的操作第二十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.38251A的對外信號8251A與外設(shè)之間的連接信號

數(shù)據(jù)信號調(diào)制解調(diào)器的聯(lián)絡(luò)信號第二十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.48251A的編程1.8251A的初始化硬件或軟件設(shè)置復(fù)位復(fù)位之后的第一個奇地址第二十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.48251A的編程2.模式寄存器的格式D7D6D5D4D3D2D1D0字符長度00：5位01：6位10：7位11：8位波特率系數(shù)00：同步方式01：異步X110：異步X1611：異步X64奇偶校驗(yàn)X0：無校驗(yàn)01：奇校驗(yàn)11：偶校驗(yàn)SYN?同步控制X0：內(nèi)同步X1：外同步0X：兩同步字符1X：單同步字符Y幀控制00：不確定01：1停止位10：1.5停止位11：2停止位N異步：8位數(shù)據(jù)，1位起始位，2位停止位，奇校驗(yàn)，因子是16。指定通信方式及數(shù)據(jù)格式第二十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.48251A的編程4.控制寄存器的格式EHIRRTSERSBRKRXEDTRTXEN發(fā)送允許0：屏蔽1：允許接收允許0：屏蔽1：允許數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好1:迫使DTR輸出低送中止字符1:迫使TXD輸出低0：正常工作錯誤標(biāo)志復(fù)位1:全部錯誤標(biāo)志復(fù)位請求發(fā)送1:迫使RTS輸出低內(nèi)部復(fù)位1:返回方式指令格式外部搜索方式1:啟動搜索同步字符使8251內(nèi)部復(fù)位？第二十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.48251A的編程5.狀態(tài)寄存器的格式DSRSYNDETFEOEPETXERXRDYTXRDY與引腳TXRDY有差別奇偶錯誤溢出錯誤幀錯誤（僅異步）與8251的同名引腳同定義第二十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四例3：若要查詢8251A接收器是否準(zhǔn)備好，可用下列程序?qū)崿F(xiàn)：

MOV

DX，3FAH

；狀態(tài)口NEXT：IN

AL，DX

；讀狀態(tài)口

AND

AL，02H

；查詢D1=1？

JZ

NEXT

；未準(zhǔn)備好，轉(zhuǎn)NEXT等

MOV

DX，3F8H；數(shù)據(jù)口地址送DXIN

AL，DX

6.2.48251A的編程例4：接收時檢查出錯信息：

MOV

DX，3FAH

；狀態(tài)口NEXT：IN

AL，DX

；讀狀態(tài)口

TEST

AL，38H

；查詢是否有三類錯誤

JNZERROR

；有，跳轉(zhuǎn)第三十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.58251A編程舉例MOVDX，3FAHMOVAL，7AH；送模式字OUTDX，ALMOVAL，15H；設(shè)控制字OUTDX，AL1.異步模式下的初始化程序舉例例5：設(shè)8251A工作于異步方式，波特率系數(shù)為16，具有7位數(shù)據(jù)位，1位停止位，偶校驗(yàn)，發(fā)送、接收允許，設(shè)端口地址為3F8H和3FAH，試編程初始化。第三十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.58251A編程舉例2.同步模式下的初始化程序舉例例6：設(shè)8251A工作于同步方式，控制口的端口地址為3FAH，采用雙同步字符，同步字符為16H，奇校驗(yàn)，7位數(shù)據(jù)位，試編程初始化。MOV

DX，3FAH

MOV

AL，00011000B；模式字OUT

DX，ALMOV

AL，16HOUT

DX，AL；送第一個同步字符16HOUT

DX，AL；送第二個同步字符16HMOV

AL，97H；設(shè)置操作命令字OUT

DX，AL第三十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.58251A編程舉例MOVDX,209HMOVAL,7BHOUTDX,ALMOVAL,14HOUTDX,AL3.使用查詢式接收數(shù)據(jù)，要求：異步方式，波特率因子是64，7個數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)，1個停止位，地址是208H，209H。LOP: INAL,DX TESTAL,02H JZLOP MOVDX,208H INAL,DX第三十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.68251A的使用實(shí)例圖6.12用8251A作為CRT接口的實(shí)際例子第三十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.68251A的使用實(shí)例INIT:XORAX，AXMOVCX，0003MOVDX，00DAHOUT1：CALLKKK LOOPOUT1 MOVAL，40HCALLKKK MOVAL，4EH CALLKKK MOVAL，27H CALLKKK

……KKKprocOUTDX，ALPUSHCX MOVCX，0002ABC：LOOPABC POPCX RETKKKendp第三十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.68251A的使用實(shí)例往CRT輸出一個字符的例子CHAROUT： MOV DX，0DAHSTATE： IN AL，DX TEST AL，01 JZ STATEMOV DX，0D8H POP AXOUT DX，AL

第三十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四8251A實(shí)驗(yàn)用到8253A的程序片段：datasegmentinportequed4llh-280hio8253aequioport+280hio8253bequioport+283hio8251aequioport+2b8hio8251bequioport+2b9hmes1db‘youcanplayakeyonthebeybord!’, 0dh,0ah,24hmes2ddmes1dataendscodesegmentassumecs:code,ds:datastart: movax,data movds,ax movdx,io8253b moval,16h outdx,al movdx,io8253a moval,52 outdx,al給8251送三個0，一個40H進(jìn)行復(fù)位。對8251進(jìn)行初始化：先送模式字，再送控制字。顯示上述字符串。以下為發(fā)送數(shù)據(jù)程序段：查詢TXRDY狀態(tài)位。從鍵盤輸入字符，并判斷是否為ESC（表示退出程序）。發(fā)送數(shù)據(jù)，并延時。以下為接收數(shù)據(jù)程序段：查詢RXRDY狀態(tài)位。接受數(shù)據(jù)并顯示。子程序編寫。第三十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四movdx,

;初始化8251

?

movcx,03;向8251控制端口送3個0next:callout1

loopnext

moval,

;向8251控制端口送?,使其復(fù)位

callout1

moval,

;設(shè)置為1個停止位,8個數(shù)據(jù)位,波特率因子為16

callout1moval,

;向8251送控制字允許其發(fā)送和接收

callout1

ldsdx,mes2;顯示提示信息

movah,09

int21h對8251進(jìn)行軟件復(fù)位。對8251進(jìn)行初始化：先送模式字，再送控制字。顯示上述字符串。第三十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四waiti:movdx,?

inal,dx

testal,

;發(fā)送是否準(zhǔn)備好

waiti

movah,01;是,從鍵盤上讀一字符

int21h

cmpal,27;若為ESC,結(jié)束

？

movdx,?

incal

;發(fā)送

movcx,0F00hs51:loop?以下為發(fā)送數(shù)據(jù)程序段：查詢TXRDY狀態(tài)位。從鍵盤輸入字符，并判斷是否為ESC（表示退出程序）。發(fā)送數(shù)據(jù)，并延時。第三十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四next:movdx,?

？

testal,

;檢查接收是否準(zhǔn)備好

jznext;沒有,等待

movdx,?

;準(zhǔn)備好,接收

movdl,al

movah,02;將接收到的字符顯示在屏幕上

int21h

jmp

?exit:movah,4ch;退出

int21h以下為接收數(shù)據(jù)程序段：查詢RXRDY狀態(tài)位。接受數(shù)據(jù)并顯示。第四十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四out1procnear;向外發(fā)送一字節(jié)的子程序

？

pushcx

movcx,0F00hgg:loop

;延時

popcx

？out1

？code

？

start子程序的編寫。第四十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.4并行通信和并行接口并行通信：是指利用多條數(shù)據(jù)傳輸線將一個數(shù)據(jù)的各位同時傳送。實(shí)現(xiàn)并行通信的接口就是并行接口。串行通信：利用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位位地順序傳送。方式數(shù)據(jù)線數(shù)使用串行一條數(shù)據(jù)線速度慢、遠(yuǎn)距離并行數(shù)據(jù)的位數(shù)速度快、近距離第四十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.4并行通信和并行接口典型的并行接口和外設(shè)連接的示意圖。使用查詢方式使用中斷方式T2T1數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好T3AL第四十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.4并行通信和并行接口典型的并行接口和外設(shè)連接的示意圖。使用查詢方式使用中斷方式T2T1輸出準(zhǔn)備好T2ALT3第四十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.18255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第四十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.28255A的芯片引腳信號A1A0說明00A端口01B端口10C端口11控制第四十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.38255A的控制字8255A有兩種控制字：工作方式選擇控制字端口C的按位置位/復(fù)位控制字

第四十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.38255A的控制字1.方式選擇控制字（D7=1）第四十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.38255A的控制字例7：要求：地址為200H~203HA端口：方式1輸入C端口上半部：輸出，C口下半部：輸入B端口：方式0輸出方式控制字：10110001B或B1H初始化的程序段：

MOVDX,203H ;控制端口為203H

MOVAL,0B1H ;方式控制字

OUTDX,AL ;送到控制端口第四十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四例8：8255與系統(tǒng)連線如圖，片選譯碼地址為FFF0h1)確定各端口地址？2)編程設(shè)置8255:A口方式0輸入，PC7~PC4輸出

B口方式0輸出，PC3~PC0輸入resetD7~D0A15~A2A1A0IORIOW片選譯碼數(shù)據(jù)緩沖器讀寫控制片內(nèi)譯碼RESETA1A0PC7PC0PB7PB0控制口端口A端口C端口B+5VGNDD7~D0外設(shè)RDWRCSPA7PA06.5.38255A的控制字第五十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.38255A的控制字2.端口C置1/置0控制字（D7=0）注意：此控制字必須寫入控制口0000第五十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四例9：通過控制口置PC2為0，置PC4為1解：MOVDX，0203H;置DX為控制口地址

MOVAL，00000100B;置PC2為0

OUTDX,ALMOVAL，00001001B;置PC4為1

OUTDX,AL

6.5.38255A的控制字地址為200H~203H第五十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.38255A的控制字例10：設(shè)8255A的4個端口地址分別為0C0H、0C1H、0C2H和0C3H，要求用按位置位/復(fù)位控制字使PC6輸出方波信號，試編程實(shí)現(xiàn)。

MOV DX，0C3H MOV AL，80H OUT DX，ALL1：MOV AL，0CH OUT DX，AL NOP NOP MOV AL，0DH OUT DX，AL NOP NOP JMP L1第五十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四例11：設(shè)8255的A端口工作于方式1輸入，B端口工作于方式0輸出，置PC4=H，(8255的操作地址為60H-63H)MOVAL,0B0H；1011000XOUT63H,AL;寫方式控制字

MOVAL,09H；0XXX01001OUT63H,AL

;寫置/復(fù)位控制字b7b6b5b4b3b2b1b0

1011

000

xb7b6b5b4b3b2b1b00

x

x

x1001C口置/復(fù)位控制字工作方式控制字6.5.38255A的控制字第五十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.38255A的控制字

工作方式命令——指定8255A的3個端口的工作方式，必須初始化。

按位置位/復(fù)位命令——只對PC口的輸出進(jìn)行控制，可放到初始化程序的任何地方。

特征位的設(shè)置——D7＝1，為工作方式命令；D7＝0為按位置位/復(fù)位命令。按位置位/復(fù)位命令代碼只能寫入命令口。關(guān)于兩個控制字的討論:第五十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.38255A的控制字初始化編程：一個方式控制字采用控制I/O地址：A1A0＝11工作過程中：通過數(shù)據(jù)端口對外設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)讀寫利用端口A、B和C的I/O地址，A1A0依次等于00、01、10第五十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.48255A的工作方式8255A的工作方式有三種：方式0：基本輸入輸出方式方式1：選通輸入輸出方式方式2：雙向選通傳送方式A端口有三種工作方式 方式0、方式1、方式2

B端口有二種工作方式 方式0、方式1

C端口無工作方式選擇 工作于方式0，或作為A、B端口工作于方式1、2時的聯(lián)絡(luò)信號第五十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.48255A的工作方式相當(dāng)于三個獨(dú)立的8位簡單接口。各端口既可設(shè)置為輸入口，也可設(shè)置為輸出口，但不能同時實(shí)現(xiàn)輸入及輸出。C端口可以是一個8位的簡單接口，也可以分為兩個獨(dú)立的4位端口。常用于連接簡單外設(shè)（適于無條件或查詢方式）。1.方式0第五十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四例12:用8255A控制三個發(fā)光二極管依秩序循環(huán)顯示。

8255AA0A1CS+5V200譯碼器D7~D0地址線8086CPUA0A1A0

PA0PA1PA2端口地址：340H-343H6.5.48255A的工作方式第五十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.48255A的工作方式例13：8255A作為連接打印的查詢式接口，工作于方式0，設(shè)8255A的端口地址為：A端口：00D0H，B端口：00D2H，C端口：00D4H，控制口：00D6H。8255A作為打印機(jī)接口的示意圖

開始8255A初始化

BUSY=0？送數(shù)STB置0延時再置1STB置1送完？結(jié)束YNYN第六十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.48255A的工作方式方式1的特點(diǎn)：端口A、B可分別工作在方式1。端口C配合方式12.方式1第六十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四數(shù)據(jù)選通信號表示外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸入緩沖器滿信號表示A口已經(jīng)接收數(shù)據(jù)中斷請求信號請求CPU接收數(shù)據(jù)PC4PC5PC3PA7~PA0INTEAIBFAINTRASTBA中斷允許觸發(fā)器由PC4控制端口A方式1作輸入:6.5.48255A的工作方式第六十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.48255A的工作方式8255工作于方式1下輸入時序第六十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期四例14:8255A端口A工作在方式1,A口輸入,允許A口中斷，編寫初始化程序。

MOVDX，