【正文】 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(cuò)時(shí)如何處理（出錯(cuò)處理）。 串行通信的基本概念 一、異步通信 串行的異步通信是以字符為單位進(jìn)行傳輸。其傳輸字符格式如 圖 。 1. 幀格式 例如用 ASCII編碼，字符為 7位加 1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，一個(gè)起始位，以及一個(gè)停止位，共 10位。如 圖 送 D字符的 ASCII碼波形 0010001。 2. 波特率 波特率即數(shù)據(jù)送速率的約定，對(duì)于 CPU與外界的通信是很重要的。假如數(shù)據(jù)傳送的速率是 120字符 /s，而每一個(gè)字符如上約定包含 10個(gè)數(shù)據(jù)位（ b），則傳送的波特率為： 120?10 =120（ b/s） 二、同步通信 同步通信的信息格式：一幀同步信息包括由固定長度（如 200個(gè)）的字符組成的一個(gè)數(shù)據(jù)塊，其中每個(gè)字符也由 5～ 8位組成，在數(shù)據(jù)塊的前面置有 1～ 2個(gè)同步字符，最后是錯(cuò)誤校驗(yàn)字符。如圖 。 三、傳輸模式 1. 單工傳送 2. 半雙工 3. 全雙工 如 圖 四、傳送速率 1. 傳送速率：是指每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)，也稱為波特率。 2. 發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘的頻率和波特率之間有如下關(guān)系： 發(fā)送 /接收時(shí)鐘頻率＝ M 波持率 式中 M叫做波特率系數(shù)或波特率因子。 3. 串行接口直接傳送串行信息的最大距離與傳輸速率及傳輸線的電氣特性有關(guān)，如 圖 。 五、信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 計(jì)算機(jī)的通信要求傳送數(shù)字信號(hào)，而在進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信時(shí)，通信線路大多數(shù)借用電話線傳送。為此，在發(fā)送時(shí)需要將數(shù)字信號(hào)（二進(jìn)制信號(hào)）調(diào)制成適合在電話線上傳輸?shù)囊纛l信號(hào)。在接收時(shí)，需要解調(diào)還原成數(shù)字信號(hào)，如 圖 。 串行接口 8251 可用于同步和異步通信。 同步傳送： 5~8位字符，可內(nèi)或外同步，自動(dòng)插入同步字符。 異步傳送： 5~8位字符，時(shí)鐘速率可為通信速率的 1，16或 64倍。 字符停止位可在 1， 2位三者之中選擇，可檢查啟動(dòng)位，能自動(dòng)檢測和處理中止字符。 波特率：異步最高為 ，同步最高為 64K。 完全雙工、雙緩沖器發(fā)送和接收器。 錯(cuò)誤檢測：具有奇偶、溢出和幀錯(cuò)誤等檢測電路。 一、 8251的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8251A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳如 圖 。 1. 發(fā)送器和接收器 1）發(fā)送器包含發(fā)送緩沖器、發(fā)送移位寄存器、發(fā)送控制電路三部分。 工作過程如下： 第一，接收到來自 CPU的數(shù)據(jù)后將其存入發(fā)送緩沖器； 第二，發(fā)送緩沖器存有待發(fā)送的數(shù)據(jù)后，使引腳TxRDY變?yōu)榈碗娖?，表示發(fā)送緩沖器滿； 第三，當(dāng)調(diào)制解調(diào)器做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備后，向 8251A輸入一個(gè)低電平信號(hào)，使 引腳有效。是 MODEM對(duì) 8251的 信號(hào)的響應(yīng)； 第四，在編寫初始化命令的過程中，使操作命令控制字的 TxEN位為 1，處于允許發(fā)送的狀態(tài)。 第五，滿足以上（二）、（三）、（四）條件時(shí)，若采用同步方式，發(fā)送器將根據(jù)程序的設(shè)定自動(dòng)發(fā)送一個(gè) (單同步 )或兩個(gè) (雙同步 )同步字符，然后由移位寄存器從數(shù)據(jù)輸出線 TxD串行輸出數(shù)據(jù)塊。若采用異步方式，由發(fā)送控制器在其首尾加上起始位及停止位，然后從起始位開始，經(jīng)移位寄存器從數(shù)據(jù)輸出線 TxD串行輸出。 第六，待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，使 TxEMPTY有效。 第七， CPU可向 8251A發(fā)送緩沖器寫入下一個(gè)數(shù)據(jù)。 CTSRTS 2） 3. 讀 /寫控制電路 讀 /寫控制邏輯對(duì) CPU輸出的控制信號(hào)進(jìn)行譯碼以實(shí)現(xiàn)對(duì) 8251的讀 /寫功能。 4. 調(diào)制解調(diào)器控制 接收器的功能是接收在 RxD腳上的串行數(shù)據(jù)并按規(guī)定的格式把它轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，存放在接收數(shù)據(jù)緩沖器中。接收器的工作原理是： 第一，當(dāng)控制命令字的“允許接收” RxE位置位和“準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)” RxRDY有效時(shí)，接收器開始監(jiān)視RxD線； 第二，外設(shè)數(shù)據(jù)從 RxD端逐位進(jìn)入接收移位寄存器，接收中對(duì)同步和異步兩種方式采用不同的處理過程。 異步方式時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn) RxD線上的電平由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，認(rèn)為起始位到來，接收器開始接收一幀信息。接收到的信息經(jīng)過刪除起始位和停止位，把已轉(zhuǎn)換的并行數(shù)據(jù)置入接收數(shù)據(jù)緩沖器。 同步方式時(shí)，每出現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)位就把它移一位，把移位寄存器數(shù)據(jù)與程序設(shè)定的存于同步字符寄存器中的同步字符相比較。若不相等，重復(fù)上述過程，找到同步字符后使 SYNDET=1，表示已達(dá)到同步。這時(shí)在接收時(shí)鐘 RxC的同步下開始接收數(shù)據(jù)。移位 RXD線上的數(shù)據(jù)送入移位寄存器，按規(guī)定的位數(shù)將它組裝成并行數(shù)據(jù)，再把它送至接收數(shù)據(jù)緩沖器。 第三，當(dāng)接收數(shù)據(jù)緩沖器接收到由外設(shè)傳送來的數(shù)據(jù)后，發(fā)出“接收準(zhǔn)備就緒” RxRDY信號(hào)，通知 CPU取走數(shù)據(jù)。 2. 數(shù)據(jù)總線緩沖器 3. 讀 /寫控制電路 4. 調(diào)制解調(diào)器控制 二、 8251的外部引腳 1. 與 CPU相連的引腳 D7~D0：數(shù)據(jù)線，雙向、三態(tài)。 ：讀信號(hào)，輸入、低電平有效。 ：寫信號(hào)，輸入、低電平有效信號(hào)。 ：片選信號(hào)，輸入、低電平有效。 C/ ：控制 /數(shù)據(jù)線，輸入。若此端為高電平，則CPU對(duì) 8251寫控制字或讀狀態(tài)字；若為低電平，則 CPU讀或?qū)憯?shù)據(jù)。其與 8251端口操作關(guān)系如 表 。 TxRDY：發(fā)送器準(zhǔn)備好，輸出、高電平有效。 TxE：發(fā)送器空，輸出、高電平有效。 RxRDY：接收器準(zhǔn)備好信號(hào)，輸入、高電平有效。 RDWRCSD 2. 與外設(shè)（調(diào)制器）相連的引腳 8251A提供了 4個(gè)與 MODEM相連的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)發(fā)送與數(shù)據(jù)接收信號(hào)線。它們的含義與 232C標(biāo)準(zhǔn)相同。 ：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好，輸出、低電平有效。 ：請(qǐng)求發(fā)送，輸出、低電平有效。 ：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好，輸入、低電平有效。 ：清除傳送（即允許傳送），輸入、低電平有效。 TxD：發(fā)送數(shù)據(jù)線，輸出。 RxD：接收數(shù)據(jù)線，輸入。 DTRRTSDSRCTS 3. 其它引腳 RESET：芯片復(fù)位線，輸入、高電平有效。 CLK：時(shí)鐘線。 SYNDEY／ BRKDET（ Synchronous Detect/Break Detect）：雙功能檢測信號(hào)，高電平有效。 對(duì)于同步方式， SYNDET是同步檢測信號(hào)，該信號(hào)既可工作在輸入狀態(tài)，也可工作在輸出狀態(tài)。內(nèi)同步工作時(shí)，該信號(hào)為輸出信號(hào)。外同步工作時(shí)，該信號(hào)為輸入信號(hào)。 對(duì)于異步方式，稱間斷檢出信號(hào) BRKDET，輸出、高電平有效。 RxC：接收器時(shí)鐘。 TxC：發(fā)送器時(shí)鐘。 VCC、 GND： 電源和接地引腳。 三、 8251的可編程寄存器 1. 8251的方式控制字 8251A方式控制字各位的定義如 圖 。 2. 操作命令字 操作命令控制字各位的定義如 圖 。 狀態(tài)字各位所代表的意義如 圖 。 注意： 初始化時(shí)，需要寫入控制字和命令字，都寫入控制口。 8251通過寫入的次序區(qū)分它們。 先寫入 的是 控制字，然后是命令字 。 在發(fā)送或接收過程只能寫入命令字。 四、 8251的實(shí)例應(yīng)用 —— 8251串口實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)規(guī)定： 8251S數(shù)據(jù)口地址 80H,控制口地址 81H。 1位起始位 ’ 0’ ， 8位數(shù)據(jù)位， 1位停止位 ’ 1’ 。 傳輸波特率 9600。實(shí)驗(yàn)線路如下： 實(shí)驗(yàn)單元 8251 + 示波器 TXD GND 實(shí)驗(yàn)程序： CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START:CALL INIT A1: CALL SEND MOV CX,0001H A2: MOV AX,01E0H A3: DEC AX JNZ A3 LOOP A2 JMP A1 INIT: MOV AL,76H ；編程 82531 OUT 43H,AL MOV AL,0CH OUT 41H,AL MOV ALL,00H OUT 41H,AL CALL RESET CALL DALLY MOV AL,7EH ；初始化 8251控制字 OUT 81H,AL CALL DALLY MOV AL,34H ；初始化 8251操作命令字，禁止發(fā)送 OUT 81H,AL CALL DALLY RET DALLY:PUSH CX MOV CX,3000H A4: PUSH AX POP AX LOOP A4 POP CX RET SEND: MOV AL,31H ； 8251命令字，允許發(fā)送 OUT 81H,AL MOV AL,55H ；發(fā)送數(shù)據(jù) 55H OUT 80H,AL RET CODE ENDS END START 圖 I/O接口的典型結(jié)構(gòu) 退 出 圖 8 . 1 I / O 接 口 的 典 型 結(jié) 構(gòu)C P U外 設(shè)控 制 寄 存 器狀 態(tài) 寄 存 器數(shù) 據(jù) 寄 存 器D BA BC B數(shù) 據(jù)狀 態(tài)控 制I / O 接 口 電 路圖 實(shí)現(xiàn)無條件輸入 /輸出的接口電路 退 出 三 態(tài)緩 沖器數(shù) 據(jù)來 自 外 設(shè)地 址 譯 碼 器數(shù) 據(jù) 總 線地 址 總 線8鎖 存器到 外 設(shè)地 址 譯 碼 器數(shù) 據(jù) 總 線地 址 總 線8圖 8 . 2 實(shí) 現(xiàn) 無 條 件 輸 入 / 輸 出 的 接 口 電 路11M E M WM E M R圖 條件傳送方式的程序流程圖 退 出 輸 入 一 個(gè) 字 節(jié) 到 C P U 或C P U 輸 出 一 個(gè) 字 節(jié) 到 外 設(shè)對(duì) 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 處 理輸 入 / 輸 出 完 了 嗎 ?結(jié) 束R E A D Y / B U S Y = 1NYNY圖 8 . 3 條 件 傳 送 方 式 的 程 序 流 程 圖圖 實(shí)現(xiàn)條件傳送方式的輸入原理圖 退 出 圖 8 . 4 實(shí) 現(xiàn) 條 件 傳 送 方 式 的 輸 入 原 理 圖輸 入裝 置鎖存器三 態(tài)緩 沖器 ( 8 )緩 沖 器( 1 )地 址譯 碼數(shù) 據(jù)去 數(shù) 據(jù)總 線 D B地 址 譯 碼RD Q+ 5選 通 信 號(hào)狀 態(tài) 端 口譯 碼數(shù) 據(jù) 端 口譯 碼R e a d y狀 態(tài)信 息地 址 總 線A0A9~1M E M R1M E M R圖 條件方式的輸出接口 退