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微型计算机技术讲稿6

第五章 并行通信和接口技术

5.1 系统中接口的功能和连接

外设种类繁多，信号不同，速度差异很大

5.1.1 接口的功能

I/O搜索、输入/输出、数据转换、通信联系(I/O传输控制)、中断管理(优先级、提供中断类型码等)、复位和错误检测。

可编程能力，综合功能。

I/O接口的功能是提供数据缓冲和执行I/O控制。

5.1.2 接口与系统连接

* 与CPU：数据总线-数据I/O通道、状态信息读取、控制命令写入

控制控制信号：STB(选通输入)，IBF输出控制信号：ACK(应答)、OBF(输出缓冲器满)

选择端口(寄存器)地址-连接地址线

中断请求/回应或DMA请求/应答

* 与外设：数据通道

控制联系(握手信号)

接口寄存器的选择：

以地址区分

以读写区分

区分特征位

以顺序区分

5.2 串行接口和串行通信

5.2.1 串行接口

串行通信—数据传送逐位进行，每一位数据占有一固定的时间长度。

控制端口、数据端口、接收/发送时钟。

5.2.2 串行通信相关名词

全双工，半双工

全双工-收发双方可同时通信，占用两条线路或两条频道

半双工-分时收发。占用一条线

同步，异步

* 同步模式-收发双方使用统一的时钟。发送人需要在发送数据之前发送同步字符。接收人检测到同步字符后（双方获得同步）传输数据。

同步数据格式：同步字符、数据、数据……

同步字符可插入数据间隙

* 异步-收发双方不需要同步或统一时钟。

异步数据格式：

起始位-数据位(5-8位)-校准位-停止位(1).5或2位)、起始位-数据位(5-8位)-校准位-停止位(1).5或2位)……

区别：

* 同步数据传输率高。由于非数据信息(起始位、停止位)的比例较小。同步传输时，信息帧包含多个字符；

* 同步传输收发双方需采用统一的时钟。

异步接收：

高

┎─←──────——┰←————────?──┐高

┖→检测RxD低电平 ┴→1/2D处检测RxD┴→接收数据位→奇偶检测→去掉停止位

低 低

同步接收：

┎─←──────——──?───┐否

┖→接收数据 →是同步字符吗？ —┴→接收数据位→奇偶检测

是

5.2.3 串行通信标准

传输率

传输率-每秒传输数据位数。

波特率baud—脉冲码元数在单位时间内传输。

比特率bit—单位时间内所传送的二进制码元数。

比特率≥波特率 比特率=log2n * 波特率

110、300、600、1200、2400、4800、9600.2K、38.4K、57.6K等

RS-232C总线标准

负逻辑

“1”-- -5V至-15V、“0”-- 5V至 15V

TTL→RS-232C MC1488/75150

RS-232C→TTL MC1489/75154

控制信号定义

一般:25脚针(电压接口、电流环接口)，9脚针(仅含电压接口)

5.3 可编程串行通信接口INTEL-8251

接口芯片用于串行通信：

USART-通用同步/异步接收/发送器 如INTEL-8251

UART--通用异步接收/发送器 如INTEL-8250 (PC机用)

USRT--通用同步接收/发送器

5.3.1 基本性能

数据传输率 同步0-64K，异步0-19.2K

数据位 5-8位/字符

奇偶校验位 奇校验，偶校验

在异步模式下，可以有1、1.5、2个停止位

5.3.2 8251基本原理

8251的编程结构

编程结构:

数据端口：数据输入缓冲 接收移位寄存器(串入并出)

数据输出缓冲 发送移位寄存器(并入串出)

RxD—接收数据，TxD—发送数据

控制端口：控制寄存器

状态寄存器

方式寄存器

8251的功能结构

功能结构:

接收缓冲器--RxD、串入并出移位

接收控制电路-检测启动位(识别假启动位)、验证、形成状态位(错误、接收准备等)

发送缓冲器-数据 附加信息位，并入串出移位，TxD

发送控制器-异步：数据 起始位、校准位、停止位

同步：插入同步字符，数据 校验位

提供和提供数据缓冲器CPU缓冲数据总线

读写控制—RD、WR、C/D(控制/数据端口选择)，CLK、RESET

MODEM控制-提供调制/解调器控制信号MODEM连接。

8251发送与接收

异步接收

异步发送TxEN=(发送允许)和CTS=0(发送外设请求时)

RxD/TxD

发送格式和