1、http:/ 7.1 串行通信的基本概念 7.2 串行通信的物理標準 7.3 可編程串行通信接口芯片INS8250 7.4 PC系列微機的異步串行通信適配器及其編程7.1 串行通信的基本概念7.1.1 并行通信和串行通信并行通信串行通信一組數據的各位同時進行傳輸一組數據一位一位進行傳輸D7D6D5D4D3D2D1D0聯絡信號線10011100111101110D00D11D20D30D41D5優點：速度快，控制簡單缺點：連接線多，易受干擾 不適合遠距離傳輸。優點：連線少缺點：傳輸速率較低主要用于長距離、低速率通信主要用于長距離、低速率通信兩個串口等兩個串口等主要用于近距離、高速率通信（打印機等

2、）主要用于近距離、高速率通信（打印機等）7.1.2 兩種串行通信異步串行通信同步串行通信ASYNC(Asynchronous Data Communication)SYNC(Synchronous Data Communication)一、異步串行通信起始位起始位(start (start bit)bit)空閑位空閑位數據位數據位(data bit)(data bit)字符字符0/10/1 0/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 1校驗位校驗位(parity (parity bit)bit)停止位停止位(stop (stop bit)bit)問題：雙方使用本地時鐘1、波

3、特率(baud rate):2、幀幀(frame)格式：格式：3、錯誤檢測：低位低位高位高位每秒傳輸碼元的個數，稱奇偶校驗錯誤奇偶校驗錯誤(Parity error)溢出錯誤溢出錯誤(Overrun error)幀格式錯誤幀格式錯誤(Frame error)異步傳輸的時鐘定時方法異步傳輸的時鐘定時方法數據（61H）100011停止位異步傳輸先發送低位(LSB)發送方利用內部時鐘來決定什么時候發送每個位接收方檢測開始信號的下降沿，然后利用它的內部時鐘從每一位的中間接收該位位00起始位LSBMSB返回上一張二、同步串行通信SYNC(Synchronous Data Communication)使用

4、公共時鐘單同步格式單同步格式面向字符面向字符面向位型面向位型 雙同步格式雙同步格式外同步格式外同步格式同步數據鏈路控制規程同步數據鏈路控制規程SLDC高級數據鏈路控制規程高級數據鏈路控制規程HLDC先進數據鏈路控制規程先進數據鏈路控制規程ADCCP內同步格式內同步格式公共時鐘發送方接收方用一根同步時鐘線用一根同步時鐘線來同步收發數據來同步收發數據由傳輸的數據中由傳輸的數據中攜帶同步信息攜帶同步信息通過調制解調器通過調制解調器從數據流中提出從數據流中提出同步信號，用鎖同步信號，用鎖相技術獲得。相技術獲得。數據（數據（62H）0同步傳輸先發送高位同步傳輸先發送高位(MSB)發送方在時鐘信號的下降沿

5、發送字節接收方在時鐘信號的上升沿接收字節時鐘時鐘（發送時鐘與接（發送時鐘與接收時鐘完全同步）收時鐘完全同步）1100010LSBMSB同步傳送數據格式同步傳送數據格式(a) 單同步數據格式；單同步數據格式；(b) 雙同步數據格式；雙同步數據格式；(c) SDLC數據格式數據格式;(d) HDLC數據格式；數據格式；(e) 外同步格式外同步格式 (a)(b)同步字符數據場CRC 校驗字符1CRC 校驗字符2同步字符1 同步字符2數據場CRC 校驗字符1CRC 校驗字符2標志符01111110地址符8 位數據場CRC 校驗字符1CRC 校驗字符2標志符01111110標志符01111110地址符8

6、 位數據場CRC 校驗字符1CRC 校驗字符2標志符01111110控制符8 位數據場CRC 校驗字符1CRC 校驗字符2(c)(d)(e)單同步數據格式單同步數據格式雙同步數據格式雙同步數據格式SDLC數據格式數據格式HDLC數據格式數據格式外同步格式外同步格式三、同步通信協議1、同步方式通信的特點 異步方式中并不要求收、發兩端對傳輸數據的每一位均保持同步，而僅要求在一個字符的起始位后，使其中的每一位同步。而同步方式通信則要求對傳送數據的每一位都必須在收、發兩端嚴格保持同步，即所謂“位同步”。因此，同步方式中，收、發兩端需用同一個時鐘源作為時鐘信號。 同步方式傳送的字符沒有起始位和停止位，它

7、不是用起始位表示字符的開始，收發雙方的同步方法可分為外同步法和內同步法。外同步法是在發送數據之前向接收端發送一串時鐘脈沖，接收端按這個時鐘頻率調整自己的時序，使接收時鐘頻率鎖定在接收到的時鐘頻率上，并作為同步時鐘來接收數據。內同步法是接收端從接收到的數據信息波形本身提取同步的方法。 同步通信協議分為面向字符和面向比特兩種。同步通信時，字符數據不允許有空隙。當線路空閑或沒有字符可發送時，可發送收、發雙方約定的同步字符。 同步通信傳輸效率高，適合于快速、大量數據的傳送。如上所說，同步通信協議可分為兩類： 面向字符的同步通信協議，這類協議目前有兩種： BM國際標準化組織ISO提出的基本型同步通信協議

8、； BSC IBM公司提出的二進制同步通信協議。 面向比特的同步通信協議 HDLC 國際標準化組織ISO提出的高級鏈路控制協議； SDLC IBM公司提出的同步數據鏈路控制協議； ADCCP 美國國家標準化協會ANSI提出的先進數據通信協議； X.25 第二級國際電報電話咨詢委員會CCITT提出的協議； DDCMP 美國DEC公司提出的數字數據通信信息協議。這種協議較早在二十世紀60年代就開始發展，目前仍在使用，其典型代表是IBM公司提出的二進制同步通信協議BSC，下面簡單介紹一下這種通信協議。 面向字符的同步通信協議BSC的幀格式 該協議以若干字符組成一個信息塊一起發送，一個信息塊稱為一幀，

9、用一些特殊定義的字符來定界一幀的開始、結束和分隔不同的段以及控制整個信息交換過程。此種協議的一般幀格式如圖8.21所示。 SYN是同步字符，每幀開始有若干個SYN。接收端一 旦檢測到同步字符SYN，就知道一幀開始了。 SOH（Start of Header）表明標題的開始，稱為序始符。 標題中可以包括源地址、目的地址和路由指標等信息。 STX（Start of Text）稱為文始符，標志著傳送數據正文的開始。 數據塊是傳送正文的內容。 ETB（End of Transmission Block）稱為組終符 ETX（End of Text）稱為文終符。ETB用在正文很長，需分成若干個數據塊，在不

10、同幀中傳送的情況，除最后 一個數據塊后用 外，其余數據塊后都用ETB。 SYN SYN SOH 標題 STX 數據塊 ETB或ETX 塊校驗 特殊定義的字符三、同步與異步的差別1、時鐘、時鐘 要求要求同步串行通信異步串行通信必須精確、相等的時鐘必須精確、相等的時鐘收發時鐘基本相等即可收發時鐘基本相等即可2、控制、控制 信息信息有累積誤差有累積誤差累積誤差下字節消除累積誤差下字節消除整塊數據附加幀信息整塊數據附加幀信息每個字符附加幀信息每個字符附加幀信息傳輸數據效率高，傳輸數據效率高，信息量大。信息量大。高速數據鏈路高速數據鏈路傳輸效率固定傳輸效率固定低速數據鏈路低速數據鏈路3、校驗、校驗 方式

11、方式16位位CRC循環冗余校驗循環冗余校驗采用采用1位奇偶校驗位奇偶校驗可靠性高可靠性高可靠性比同步的低可靠性比同步的低高高低低4、復雜、復雜 程度程度7.1.3串行通信連接方式串行通信連接方式發送器發送器/接收器接收器發送器發送器/接收器接收器發送器發送器/接收器接收器發送器發送器/接收器接收器A站站B站站單工通信單工通信Simplex半雙工通信半雙工通信Half Duplex全雙工通信全雙工通信Full Duplex發送器發送器接收器接收器7.1.4 調制解調器調制解調器(Modem)電話線傳送音頻3003400HZ，不適合不適合傳數據傳輸。模擬調制： 調幅(AM)、調頻(FM)、調相(P

12、M)數字調制： 幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK)計算機常用頻移鍵控(FSK)7.1.6 硬件實現硬件實現一、UART通用異步收/發器(Universal Asynchronous Receiver/Trasmitter)7.1.5 串行通信的校驗方法串行通信的校驗方法一、奇偶校驗一、奇偶校驗二、方陣校驗二、方陣校驗三、三、 CRC循環冗余校驗循環冗余校驗二、USRT通用同步收/發器(Universal Synchronous Receiver/Trasmitter)三、USART通用同步異步收/發器(Universal Asychronous/Synchronous

13、Receiver/Trasmitter)四、ACIA異步通信接口適配器(Asyn-chronous Communication InterfaceAdapter)7.2 串行通信的物理標準串行通信的物理標準常用的串行通信標準由RS-232C、RS-422A、RS-485A，RS-423A串行接口的標準化，就是指與通信設備相連接的這組信串行接口的標準化，就是指與通信設備相連接的這組信號的內容、形式以及接插件引腳的排列等的標準化。號的內容、形式以及接插件引腳的排列等的標準化。EIA RS232C是美國電子工業協會美國電子工業協會推薦標準推薦標準(Electronic Industries Asso

14、ciation Recommended Standard232C)第232代號的標準，C為標準的版本號。 RS-232C RS-232C接口標準使用標準的接口標準使用標準的2525針針D D型連接器即型連接器即DB-25DB-25。PCPC機已使用機已使用9 9針連接器取代針連接器取代2525針連接器。針連接器。9 9針連針連接器引接器引腳號腳號2525針連針連接器引接器引腳號腳號名名 稱稱2525針連針連接器引接器引腳號腳號名名 稱稱1 1保護地保護地1212次信道載波檢測次信道載波檢測3 32 2發送數據發送數據TxDTxD1313次信道清除發送次信道清除發送2 23 3接收數據接收數據R

15、xDRxD1414次信道發送數據次信道發送數據7 74 4請求發送請求發送RTSRTS1616次信道接收數據次信道接收數據8 85 5清除發送清除發送CTSCTS1919次信道請求發送次信道請求發送6 66 6數據裝置準備好數據裝置準備好DSRDSR2121信號質量檢測信號質量檢測5 57 7信號地信號地GNDGND2323數據信號速率選擇數據信號速率選擇1 18 8載波檢測載波檢測CDCD2424終端發生器時鐘終端發生器時鐘4 42020數據終端準備好數據終端準備好DTRDTR9 9、1010保留保留9 92222振鈴提示振鈴提示RIRI1111未定義未定義1515發送時鐘發送時鐘TxCTx

16、C1818未定義未定義1717接收時鐘接收時鐘RxCRxC2525未定義未定義 TxD TxD 發送數據發送數據串行數據的發送端。串行數據的發送端。 RxDRxD 接收數據接收數據串行數據的接收端。串行數據的接收端。 GND GND 信號地信號地為所有的信號提供一個公共的參考電平為所有的信號提供一個公共的參考電平 RTS RTS 請求發送請求發送當數據終端設備準備好送出數據時，就當數據終端設備準備好送出數據時，就發出有效的發出有效的RTSRTS信號，用于通知數據通信設備準備接收數據。信號，用于通知數據通信設備準備接收數據。 CTS CTS 清除發送清除發送當數據通信設備已準備好接收數據終端當數

17、據通信設備已準備好接收數據終端設備的傳送數據時，發出設備的傳送數據時，發出CTSCTS有效信號來響應有效信號來響應RTSRTS信號。信號。 DTR DTR 數據終端準備好數據終端準備好通常當數據終端設備一加電，該通常當數據終端設備一加電，該信號就有效，表明數據終端設備準備就緒。信號就有效，表明數據終端設備準備就緒。 DSR DSR 數據裝置準備好數據裝置準備好通常表示數據通信設備通常表示數據通信設備( (即數據裝即數據裝置置) )已接通電源連到通信線路上，并處于數據傳輸方式，而不已接通電源連到通信線路上，并處于數據傳輸方式，而不是處于測試方式或斷開狀態。是處于測試方式或斷開狀態。 CD CD

18、載波檢測載波檢測當本地調制解調器接收到來自對方的載波信當本地調制解調器接收到來自對方的載波信號時，就從該引腳向數據終端設備提供有效信號。號時，就從該引腳向數據終端設備提供有效信號。該引腳縮該引腳縮寫為寫為DCD。 RI RI 振鈴指示振鈴指示當調制解調器接收到對方的撥號信號期間，當調制解調器接收到對方的撥號信號期間，該引腳信號作為電話鈴響的指示，保持有效。該引腳信號作為電話鈴響的指示，保持有效。 計算機由計算機由RS-232CRS-232C接口連接調制解調器接口連接調制解調器 兩臺微機直接利用兩臺微機直接利用RS-232CRS-232C接口進行短距離通信接口進行短距離通信 一種簡化的連接方式（

19、Null Modem） 適用于雙機直連TDRDRTSCTSDCDGNDDTRDSRRITDRDRTSCTSDCDGNDDTRDSRRI“1 ”=-3V-25V傳號 MARK “1 ”空號 SPACE “0 ”“0 ”=+3V+25VPC機中-3V-12VPC機中+3V+12V(2)電平轉換電平轉換電平電平EIA電平電平TTL電平或電平或CMOS電平電平MCl488MCl489EIA電平電平TTL電平或電平或CMOS電平電平MAX232TTL電平或電平或CMOS電平電平TTL電平或電平或CMOS電平電平EIA電平電平EIA電平電平EIA電平電平(3)其他電氣參數：其他電氣參數：電纜的旁路電容電纜

20、的旁路電容2500pF(包括電纜電容包括電纜電容)開路電壓開路電壓25V一般傳輸最大速度一般傳輸最大速度20kbps,小于小于15cm7.3 可編程串行通信接口芯片可編程串行通信接口芯片INS82501、進行串行、進行串行/并行轉換，實現串行數據格式化并行轉換，實現串行數據格式化0/10/1 0/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 1停止位可選停止位可選1、1.5、2位位可選可選5、6、7、8位數據位位數據位可選擇奇校驗、可選擇奇校驗、偶校驗、不校驗偶校驗、不校驗或校驗位強制為或校驗位強制為“1”/“0”起始位起始位為為1位位空閑位空閑位為為“1”發送時自動插入起始位、

21、停止位和奇偶校驗位發送時自動插入起始位、停止位和奇偶校驗位一、一、8250內部結構及外部引腳內部結構及外部引腳2、接收和發送電路SIN0/10/1 0/10/10/10/10/10/1接收移位寄接收移位寄存器存器RSR接收緩沖寄接收緩沖寄存器存器RBR接收同接收同步控制步控制傳輸傳輸線控線控制寄制寄存器存器LCR傳輸線狀傳輸線狀態寄存器態寄存器LSRRCLKSOUT0/10/10/10/10/10/1 0/10/1發送移位寄發送移位寄存器存器TSR發送緩沖寄發送緩沖寄存器存器TBR發送同發送同步控制步控制BAUDOUT波特率波特率發生器發生器雙緩沖寄存器結構，保證數據的連續發送3、波特率發生器

22、分頻次數寄分頻次數寄存器存器(高高)分頻次數寄分頻次數寄存器存器(低低)發送緩發送緩沖寄存沖寄存器器TBRBAUDOUT選擇和選擇和讀讀/寫控寫控制邏輯制邏輯XTAL1XTAL2除數寄存器保存設定的分頻系數分頻系數基準時鐘頻率（16比特率）起起 始始 位位16 TT16 T8 T4、中斷控制系統中斷識別寄中斷識別寄存器存器IIR中斷允許寄中斷允許寄存器存器IER中斷中斷控制控制邏輯邏輯INTRPT5、MODEM控制邏輯MODEM狀態寄存器狀態寄存器MODEM控制寄存器控制寄存器調制調制解調解調控制控制邏輯邏輯RTSCTSDTRRLSDRIDSR1OUT2OUT允許發送信號允許發送信號請求發送信

23、號請求發送信號發送數據終端準備好信號發送數據終端準備好信號接收數據裝置準備好信號接收數據裝置準備好信號MODEM接收信號檢測輸入接收信號檢測輸入振鈴指示輸入振鈴指示輸入用戶指定兩用戶指定兩個輸出信號個輸出信號SIN接收移位寄接收移位寄存器存器RSR接收緩沖寄接收緩沖寄存器存器RBR接收同接收同步控制步控制傳輸傳輸線控線控制寄制寄存器存器LCR傳輸線狀傳輸線狀態寄存器態寄存器LSRRCLKSOUT發送移位寄發送移位寄存器存器TSR發送緩沖寄發送緩沖寄存器存器TBR發送同發送同步控制步控制BAUDOUT分頻次數寄分頻次數寄存器存器(高高)分頻次數寄分頻次數寄存器存器(低低)發送緩發送緩沖寄存沖寄存

24、器器TBR中斷識別寄中斷識別寄存器存器TSR中斷允許寄中斷允許寄存器存器IER中斷中斷控制控制邏輯邏輯INTRPTMODEM狀態狀態寄存器寄存器MODEM控制控制寄存器寄存器調制調制解調解調控制控制邏輯邏輯RTSCTSDTRRLSDRIDSR1OUT2OUT數據總線控數據總線控制器制器7 0DD選選擇擇和和讀讀/寫寫控控制制邏邏輯輯0CAS1CAS2CAS2A1A0AADSDISTRD IST RDOSTRDOSTRCSOUTDDISMR1XTAL2XTAL7.3.3 8250內部寄存器和控制字及狀態字PC機的串口地址COM1口 03F8H03FEH8250用3根地址線，7個地址，區分出10個

25、寄存器狀態寄存器3個 LSR，MSR，IIRPC機的串口地址COM2口 02F8H02FEHA8選中是COM1還是COM2初始化寄存器5個 LCR，MCR，IER，DLL，DLH數據寄存器2個 TBR，RBR其中TBR,RBR用讀寫區分DLHDLLLCR中D7位DLAB1 00 0 00 0 1TBR和RBR IERIERA2A1A0一、數據寄存器假設COM為03F8H或02F8HCOM+0發送緩沖寄存器TBR接收緩沖寄存器RBR只寫只讀二、除數鎖存器:(分頻次數)DLLCOM+0COM+1DLAB=0DLHDLAB=1對外部時鐘分頻波特率=外部時鐘/16分頻次數例如：fosc=1.8432M

26、Hz,波特率為4800BAUD，N=1.8432*106/(16*4800)N=24=18H分頻次數=外部時鐘/16波特率三、傳輸線控制與狀態寄存器7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0DDLAB SBPK SPB EPS PEN STBD1D0寄存器選擇寄存器選擇0正常值正常值1除數寄存器除數寄存器中止字符中止字符0無作用無作用1發送中發送中止字符止字符校驗位設置校驗位設置*0無校驗無校驗01設置奇校驗設置奇校驗11設置偶校驗設置偶校驗附加附加校驗位校驗位0無附加無附加1附加附加停止位個數停止位個數0 1位位1 1.5位（數據位為位（數據位為5位時）位時）1 2位（數據位

27、為位（數據位為68位時）位時）數據位個數數據位個數00 5位位01 6位位10 7位位11 8位位COM+3例如：設為例如：設為COM1口，數據位為口，數據位為7位，位，2位停止位，附加奇校驗位，位停止位，附加奇校驗位，fosc=1.8432MHz,波特率為波特率為4800COM EQU 3F8HMOV DX,COM+3MOV AL,80HOUT DX,ALMOV DX,COMMOV AL,18HOUT DX,ALMOV DX,COM+1MOV AL,00HOUT DX,ALMOV DX,COM+3MOV AL,0010 1110BOUT DX,AL1、LCR2、LSR0TSRE THRE B

28、I FEPEOE DRD0D1D2D3D4D5D6D7COM+5發送移位發送移位寄存器空寄存器空接收數據接收數據緩沖器滿緩沖器滿溢出錯溢出錯發送保持發送保持寄存器空寄存器空檢測到檢測到間斷間斷幀錯誤幀錯誤奇偶錯奇偶錯MOV DX，COM+5IN AL，DXTEST AL，？，？1)接收錯誤：接收錯誤：00011110B，1EH2)接收數據：接收數據：00000001B，01H2)發送數據：發送數據：00100000B，20H0 0 0LOOP OUT2OUT1RTS DTRD0D1D2D4D7 D5D3四、MODEM控制1 自測循環自測循環0 正常工作正常工作有效引腳狀態設置有效引腳狀態設置1

29、 低低 0 高高COM+4dCTSdRSLDCTS DSR RI dDSR dRIRLSDD0D1D2D3D4D5D6D7高高4位中某位為位中某位為1，說明相應，說明相應輸入信號當前為低電平有效輸入信號當前為低電平有效低低4位中某位為位中某位為1，則說明從上次則說明從上次CPU讀取該狀態字后讀取該狀態字后相應輸入信號已發生改變相應輸入信號已發生改變MSR反映反映4個控制輸入信號的當前狀態及其變化個控制輸入信號的當前狀態及其變化MSR低低4位中任一位置位中任一位置1，均將產生調制解調器狀態中斷，均將產生調制解調器狀態中斷，當當CPU讀取該寄存器或復位后，低讀取該寄存器或復位后，低4位被清零位被清零COM+6五、中斷控制五、中斷控制 D0D1D2D300001，允允許許0，禁禁止止MODEM狀狀態態改改變變接接收收錯錯誤誤發發送送緩緩沖沖區區空空0 0 0 0 0ID1 ID0IP0 有中斷有中斷1 無中斷無中斷標識哪一級有中斷標識哪一級有中斷ID1 ID0優先權中斷類型1 11 00 10 01234 接收線路狀態中斷 接收數據準備好中斷 發送保持寄存器空中斷 調制解調器狀態中斷D0D1D2D7-D3COM+1COM+21.接收線路狀態中斷接收線路狀態中斷奇偶錯奇偶錯溢出錯溢出錯