微机原理经典课件与试题6.docx
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微机原理经典课件与试题6
第6章串并行通信和接口技术
1串行接口和串行通信
一、串行通信
在传输过程中,数据是一位一位进行传输的,每一位都占据一个固定的时间长度。
①根据数据传输时发送过程和接受过程的关系
全双工——对数据的两个传输方向采用不同的通道。
半双工——输入过程和输出过程使用同一通道,不能同时进行。
单工——系统只能在一个方向传输信息
②根据时钟对通信过程的定时方式
同步方式——收发双方采用同一个时钟信号来定时,将多个字符组成一个信息帧,字符可以一个接着一个的传输,在信息帧的开始要加上同步字符。
异步方式——收发双方不用统一个时钟信号来定时,两个字符间的传输间隔是任意的,每个字符的前后都用若干位作为分割位来进行识别,一个信息帧只包含一个字符。
标准的异步通信数据格式
③串行通信的传输率
传输率——每秒传输多少位,串行传输时也叫波特率。
比特率——单位时间内传送二进制有效数据的位数
波特率因子——时钟频率与传输率之间的倍数,可以是1、16、32、64
例:
异步传输过程:
设每个字符对应1个起始位、7个信息位、1个奇偶校验位和1个停止位,如果波特率为1200bps,那么,每秒钟能传输的最大字符数为1200/10=120个。
二、串行接口
2可编程串行通信接口8251A
一、8251A的基本性能
通过编程可以工作在同步或异步方式。
①在同步方式时
能用5、6、7或8位代表字符;能自动检测同步字符;允许奇偶校验。
②在异步方式下
能用5、6、7或8位代表字符,用1位作为奇偶校验;能增加1个启动位;能增加1个、1.5个或2个停止位。
二、8251A的基本原理
1、8251A的功能结构
①接收控制电路的功能:
在异步方式下,芯片复位后,先检测输入信号中的有效“1”,一旦检测到,就接着寻找有效的低电平来确定启动位。
消除假启动干扰。
对接收到的信息进行奇偶校验,并根据检测的结果建立相应的状态位。
检测停止位,并根据检测的结果建立相应的状态位。
②发送控制电路功能:
在异步方式下,为数据加上起始位、校验位和停止位。
在同步方式下,插入同步字符和校验位。
③读写控制逻辑电路功能:
接收
,写入数据和控制字;接收
,读取数据或状态字;
接收C/
,读写信号组合起来通知8251A,当前读写的是数据还是控制字、状态字;
接收CLK,完成内部定时;接收RESET。
2、8251A的接受和发送
①异步接收方式:
没有字符信息时,RXD为高电平。
8251A将RXD线上检测到的低电平作为起始位,并启动接收控制电路中的内部计数器进行计数,计数脉冲就是8251A的接收器时钟脉冲
。
当计数器进行到相应于半位的传输时间时,又对RXD进行检测,如此时仍为低电平,则确认收到一个有效的起始位。
之后每隔一位的传输时间,对RXD进行一次采样。
数据进入串—并转换器中的输入移位寄存器被移位,并进行奇/偶校验和去掉停止位,就变成了并行数据,送到接受缓冲器,同时接受控制电路发出RXRDY信号送CPU。
②异步发送方式:
发送器为每个字符加上一个起始位,并按编程要求加上奇/偶校验位以及停止位,数据传输的波特率为发送时钟频率的1、1/16或1/64。
③同步接收方式:
8251A检测RXD线,每当RXD线上出现一个数据位时,就把它接受下来并把它送入串—并转换器中的移位寄存器移位,然后送到接受控制电路,将移位得到的内容与其中的同步字符寄存器的内容比较,如两者不相等,则接受下一个数据位,并重复上述比较过程。
当两者比较相等,同步已实现。
④同步发送方式:
发送器先根据编程要求发送1个或2个同步字符,然后发送数据块。
在发送数据块时,发送器会根据编程要求对数据块中的每个数据加上奇/偶校验位。
三、8251A的对外信号
1、8051A和CPU之间的链接信号
(1)片选信号
为低电平时,8251A被选中
(2)数据信号D7~D0与系统的数据总线相连
(3)读写控制信号
为读信号;
为写信号;C/
为控制/数据信号。
(4)收发联络信号
TXRDY为发送器准备好信号:
用来告诉CPU,8251A已准备好一个字符。
TXE发送器空信号:
表示发送器中并—串转换器为空
RXRDY接收器准备好信号:
表示当前8251A已从外设接收到一个字符,正等待CPU取走。
SYNDET同步检测信号
2、8251A和外设之间的链接信号
(1)数据信号
TXD发送器数据信号端
RXD接收器数据信号端
(2)收发联络信号
数据终端准备好信号(外设);
数据设备准备好信号(接收器)
请求发送信号(外设);
清除请求发送信号(发送器)
四、8251A的编程
8251A的编程结构
1、8251A的初始化
8251A初始化的约定:
①芯片复位后,第一次用奇地址写入的值送模式寄存器。
②若模式字规定了8251A工作于同步模式,接着往奇地址端口输出的字节为同步字符。
③此后,除复位命令,往奇地址写入的值将送到控制寄存器,往偶地址端口写入的值送到数据输出寄存器。
8251A的初始化流程图
2、模式寄存器的格式
异步模式
同步模式
3、控制寄存器格式
4、状态寄存器格式
五、8251A的编程举例
1.异步模式下的初始化程序举例
MOVAL,0FAH
OUT42H,AL;设置模式字,为异步模式;波特率因子为16;用7个数据位,偶校验,2个停止位
MOVAL,37H
OUT42H,AL;设置控制字,使发送启动、接收启动,并设置有关信号
2.同步模式下的初始化程序举例
MOVAL,38H
OUT42H,AL;设置模式字为同步模式,2个同步字符,内同步,7个数据位,偶校验
MOVAL,16H
OUT42H,AL
OUT42H,AL;两个同步字符均为16H
MOVAL,97H
OUT42H,AL;设置控制字,使接收器、发送器启动,通知8051A,CPU已准备好进行数据传输
3并行通信和并行接口
一、并行通信和并行接口
并行通信——把一个字符的各数位用几条线同时进行传输,实现并行通信的接口就是并行接口。
并行通信适合数据传输率要求较高,而传输距离较短的场合。
并行接口连接外设示意图
1、输入过程
①外设将数据传送给接口,并使状态线“数据输入准备好”成为高电平。
②接口在把数据接收到输入缓冲寄存器的同时,使“数据输入响应”信号变为高电平作为对外设的响应。
③外设接收响应信号后,就撤除数据和“数据输入准备好”信号。
④接口在状态寄存器中设置“输入准备好”状态位,供CPU查询。
⑤CPU从接口中读取数据后,接口会自动清除状态寄存器中的“输入准备好”状态位。
此后,又可开始下一个输入过程。
2、输出过程
①输出设备从接口取走一个数据之后,接口会将状态寄存器中的“输出准备好”状态位置1,表示CPU可以往接口输出数据,状态位供CPU查询。
②CPU输出数据到达接口的输出缓冲寄存器之后,接口清除“输出准备好”状态位,并将数据送往外设。
③接口往外设发一个“数据输出准备好”信号来启动外设接收数据。
④外设接收数据,并往接口发一个“数据输出回答”信号,接口对“输出准备好”状态位重新置1。
二、可编程并行通信接口芯片8255A
1、8255A的内部结构
①数据端口A、B、C
端口A:
1个8位数据输入锁存器;1个8位输出锁存器/缓冲器。
作为输入/输出口时,数据均受到锁存。
端口B:
1个8位数据输入缓冲器;1个8位输出锁存器/缓冲器。
作为输入口时,数据不锁存,作为输出口时,对数据进行锁存。
端口C:
1个8位数据输入缓冲器;1个8位输出锁存器/缓冲器。
作为输入口时,数据不锁存,作为输出口时,对数据进行锁存。
通常在使用时,端口A、B作为独立的输入或者输出端口,端口C配合端口A、B工作,用来为端口A和端口B提供控制信号和选通信号。
②A组控制和B组控制
控制端口A和端口C的高4位的工作方式和读写操作。
控制端口B和端口C的低4位的工作方式和读写操作。
③读写控制逻辑电路
管理数据传输过程。
④数据总线缓冲器
通过它与系统数据总线相连。
2、8255A的引脚信号
A1A0端口选择信号:
当8255A的D0——D7接系统数据总线的低8位时,从CPU一边看来,要求8255A的4个端口地址全为偶地址,而接口本什么必须是奇偶相间的4个地址。
故在8086系统中,将8255A的A1端和地址总线A2的相连,而将8255A的A0端和地址总线A1的相连,将地址总线的A0总是设置为0
3、8255A的控制字
8255A用指令在控制端口中设置控制字来决定其工作方式。
控制字分为两类:
各端口的方式选择控制字;C端口置1/置0控制字。
①方式选择控制字
有三种基本工作方式:
方式0——基本的输入输出方式
方式1——选通的输入输出方式
方式2——双向传输方式
只有端口A能工作在方式2
同一组的两端口可分别工作在输入和输出方式
②C端口置1/置0控制字
置1/置0控制字注意:
必须写入控制口
D0位决定置1或置0
D3、D2、D1位决定了对哪一位操作
D7位必须为0
4、8255A的工作方式
①方式0——基本输入输出方式
Ⅰ、方式0的特点
端口A和端口B可以通过方式选择控制字任意规定为输入口或输出口;端口C被分为两个4位端口,也可以由方式选择控制字规定为输入口或输出口。
任何一个端口可作为输入口或输出口,各端口的输入/输出共有16种不同的组合。
Ⅱ、方式0的输入时序
Ⅲ、方式0的输出时序
方式0的使用场合
同步传送:
发送方和接受方由统一的时序信号进行管理,双方相互知道对方的动作,不需要应答信号,三个数据端口可实现三路数据传输
查询式传送:
把端口C的两个4位端口规定为输入口/输出口,用于传输控制信号或状态信号。
②方式1——选通的输入输出方式
Ⅰ、方式1的特点
端口A和端口B用方式1进行输入输出时,要利用端口C提供选通信号和应答信号,与端口C引脚之间存在固定的对应关系。
端口A和端口B只有一个工作方式1时,那么端口C中就有3位被规定为配合方式1工作的信号,另一个端口可以工作于方式0,端口C的其他位仍可作为输入/输出使用。
端口A和端口B都工作于方式1时,端口C中就有6位被规定为配合方式1工作的信号,剩下的两位仍可作为输入/输出使用。
Ⅱ、方式1输入情况下有关信号的规定和输入时序
Ⅲ、方式1输出情况下有关信号的规定和输入时序
③方式2——双向传输方式
Ⅰ、方式2的特点
只适用于端口A,外设既可以发送数据,也可以接收数据,端口C有5位提供控制信号和状态信号。
Ⅱ、方式2的信号的规定和时序
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