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微机原理及接口技术ppt下载

素材编号:
328485
素材软件:
PowerPoint
素材格式:
.ppt
素材上传:
陈潘
上传时间:
2018-12-27
素材大小:
1.51 MB
素材类别:
行业PPT模版
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微机原理及接口技术ppt

微机原理及接口技术ppt免费下载是由PPT宝藏(www.pptbz.com)会员陈潘上传推荐的行业PPT模版, 更新时间为2018-12-27,素材编号328485。

这微机原理及接口技术ppt,包括了串行通信的基本概念,串行通信协议,串行接口标准,芯片8251A等内容,欢迎点击下载。

微机原理与接口技术
第8.6节   串行接口
教学重点
8.6.1 串行通信基本概念
串行通信的特点
传送的信息按位逐位传送。
特点
信息包括:数据信息+控制联络信息
信息格式:异步和同步两种信息格式
需要逻辑电平转换。
可以利用现有的信道(如电话信道等)
优缺点
传送速率低、可靠性差;
但可大大降低通信线路的成本;
主要用于远距离通信。
串行通信协议
通信协议是指通信双方的一种约定,通信双方必须共同遵守。
数据格式(帧格式)
传送速度(波特率)
检纠错方式
也叫做通信控制规程,或称传输控制规程。
串行通信协议有两类:异步通信和同步通信。
同步:接收端的时钟脉冲与发送端的数据位脉冲在频率和相位上保持一致的机制;
同步协议又有字符同步、码元同步和帧同步等。
字符同步分为异步字符同步和同步字符同步,简称异步通信和同步同信
1. 异步通信协议
又称起止式异步协议。
特点:
通信双方以一个字符作为数据传输单位,且发送方传送字符的间隔时间是不定的。
在传输一个字符时总是以起始位开始,以停止位结束。
异步通信字符传输帧格式
异步通信字符传输帧格式(续)
帧传输步骤
无传输(空闲位)
发送方连续发送传号,处于信息1状态。
开始传输
发送方将由1变为0,并持续1位时间。
接收方收到空号后,开始与发送方同步,并期望收到随后的数据。
数据传输
数据传输规定最低位在前,最高位在后。
奇偶校验
停止传输
状态恒为1。
帧传送
a.  连续发送
即在上一帧停止位之后立即发送下一帧的起始位。
b.  随机发送
即在上一帧停止位之后仍然保持1状态,直至开始发送下一帧时再变为0状态。
错误检测及奇偶校验规则
错误检测
奇偶错;溢出错;帧格式错
奇偶校验规则
偶校验:一个字符连同配上的奇偶位一齐,含1的个数为偶数称为偶校验。
奇校验:一个字符连同配上的奇偶位一齐,含1的个数为奇数称为奇校验。
CCITT(国际电报电话咨询委员会)建议:
异步通信时采用偶校验;
同步通信时采用奇校验。
信息的检错与纠错
串行通信的最终目的:准确的传送数据至接收端
检错-发现传输中的错误。
纠错-发现错误之后,如何消除和纠正错误。
一般采用奇偶校验或方阵码检错,以反馈重发方式纠错。
在高级通信控制规程中一般采用循环冗余码CRC(Cycle Redundancy Code)检验,以自动纠错方式来纠错。
减小误码率,提高传输质量
改善传输信道的电特性
差错控制技术
传输速率
波特率
在基波传输的情况下每秒传送的位数
单位:波特,1波特=1b/s或1bps
常用的标准被特率是110、300、1200、2400、4800、9600、19200波特等。
发送/接收时钟
发送/接收时钟是对数据信号的每一位进行同步控制。
发送/接收时钟频率=n×发送/接收波特率
n = 1,16,64(波特率因子)
异步通信的工作过程:
发送开始不断检测传输线(接收方)收到一系列1之后,检测到一个0(起始位出现)开始接收数据和奇偶位及停止位去掉停止位,数据转换成并行检验确认无奇偶错(接收一个字符)
优点:
一般不会因接收设备和发送设备时钟频率略有偏差的积累而导致错位;(可靠性高)
发送器和接收器不必共用一个时钟,各有各的局部时钟,只要有同一标称频率即可;
缺点:
传输速度较慢
2. 同步通信协议
异步通信每传送一个字符都加起、止信号等附加位,使其传输效率比较低,因此异步通信一般用在数据速率较慢的场合。
同步: 字符间不能有间隙,连续形式发送
双同步:采用两个同步字符
单同步:采用一个同步字符
同步通信的过程:
传送开始接收端首先要搜索同步字符,装配成一个字节与约定的同步字符比较,相同接收方开始接收数据,并按规定的数据位拼成一个个数据字节直到整个数据接收结束检验无错,一帧信息传送结束
优点:
传输效率较异步通信高,传输速率也较高
缺点:
发送端和接收端要保持完全同步(两方共用同一个时钟)
在近距离通信时,采用增加一根时钟信号线解决同步问题;远距离通信时,必须使用硬件从接收端的数据中分离出同步时钟,使收发双方时钟频率完全相同,因而硬件电路较复杂。
3. 传输方式
单工传输方式
半双工传输方式
全双工传输方式
多工传输方式
串行通信传输方式
单工传输方式
在传输线路上,数据只能按一个固定的方向传送。
这种单向连接的用途较窄,仅适用于一些简单的通信或数据传送的场合。
传输方式
半双工传输方式
使用同一根传输线既作输入又作输出,虽然数据可以在两个方向上传送,但通信双方不能同时收发数据。
传输方式
全双工传输方式
数据的发送和接收分别由两根不同的传输线传输时,通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作。
多工传输方式
使用多路复用器或多路集中器专用通信设备,
这些设备通过将一个信道(传输信号的线路)划分为若干个频带的复用技术,从而使多路信号同时共享信道。
传输距离与传输速率的关系
串行接口或终端直接传送串行信息流的最大距离(波形不发生畸变)与传输速率及传输线的电气特性有关。
传输距离与速率是反比关系,即传输距离是随传输速率的增加而减小。
4.信号的调制与解调
计算机在进行远距离的数据通信时,通信线路通常是用已有的公用电话网。
通信双方必须各接入一个专门设备—调制解调器(MODEM),将数字信号调制成模拟信号在电话线上传输,并在接收端将模拟信号还原成数字信号。
5.串行接口标准简述
在进行串行通信的线路连接时,需要解决两个问题:
计算机与外设之间要共同遵守的物理接口标准,包括:
电缆的机械特性、电气特性、信号功能及传送过程的定义
EIA RS-232、RS-422、RS-485
按接口标准设置计算机与外设之间进行串行通信的接口电路。
EIA RS-232C接口标准
连接器采用DB-25和DB-9插头插座
电缆长度(不超过50英尺,约15m)
电气特性
在数据线上:
逻辑1 = -3 ~ -15V
逻辑0 = +3 ~ +15V
在控制线上:
信号有效(接通,ON状态,正电压) = +3 ~ +15V
信号无效(断开,OFF状态,负电压) =-3 ~ -15V
8.6.2 可编程串行接口芯片 8251A
可用于同步和异步传送、接收;
异步:5~8 bit字符,时钟速率为波特率的1、16、64倍;
可自动产生、检测和处理中止字符,可产生1、1.5或2个位的停止位;
波特率:  最高19.2Kbps(异步) , 最高64Kbps(同步) ;
全双工,双缓冲发送/接收器;
错误检测: 具有奇偶错、溢出和帧错的检测能力;
可编程串行接口芯片 8251A
8251A引脚
与CPU接口的信号线
数据总线(D0~D7),三态双向
读写信号(RD、WR)
片选信号(CS)
RESET
CLK
C/D-控制/数据线
8251A引脚(续1)
与CPU接口的信号线
TxE-发送器空,状态线,高电平有效
有效时,表示发送器中的并行到串行转换器空,即指示发送操作已经结束。
8251A从CPU接收待发的字符后,自动复位,字符串发送完毕, TxE又变为高电平。
TxRDY-发送器准备好,状态线,高电平有效
有效时,表示发送器已准备好接收CPU送来的数据字符,通知CPU可以向8251发送数据。
CPU向8251A写入了一个字符以后,TXRDY自动复位。
8251A引脚(续1)
与CPU接口的信号线
RxRDY-接收器准备好,状态线,高电平有效
当825lA已经从它的串行输入端接受了一个字符,并完成了格式变换,准备送到CPU时,此信号有效。
通知CPU读取数据。当CPU从8251A读了一个字符时,此信号自动复位。
8251A引脚(续2)
与CPU接口的信号线
TxC-发送器输入时钟
RxC-接收器输入时钟
SYNDET/BD-双功能引脚
8251A引脚(续3)
与调制器的接口信号
DTR-数据终端准备好(8251准备好),输出,低电平有效。
RTS-请求发送,输出,低电平有效。
用于通知MODEM,825lA要求发送。
DSR-数据装置准备好(MODEN准备好),输入,低电平有效。
表示调制器已准备好。
CTS-清除传送(即允许传送) ,输入,低电平有效。
MODEM对8251A的RTS信号的响应,当其有效时8251A方可发送数据。
TxD-发送数据线。
RxD-接收数据线。
可编程串行接口芯片 8251A
8251A内部结构
数据总线缓冲器,三态双向
CPU可以对它读/写数据,也可以写入控制字和命令字。
读状态信息。
接收器
接收在RXD脚上的串行数据,并按规定的格式把它转换为并行数据,存放在数据总线缓冲器中。
发送器
异步:发送器先加上起始位,并根据要求加上校验位和停止位,在发送时钟TXC作用下,由TxD脚串行发送出去。
8251A内部结构(续)
读/写控制和调制控制
8251A内部结构(续)
定时和通信速率
接收器和发送器分别设置接收时钟和发送时钟信号输入线,以决定通信速率。
提供外部时钟信号的装置称为波特率发生器。
异步通信时波特率范围从110~19200bit/s(离散)。
分频系数也称波特率因子。
8251A接收器工作原理-异步方式
异步方式工作原理
接收器监视RxD线。
在无字符传送时,RxD线上为高电平,当发现RxD线上出现低电平时,即认为它是起始位,就启动一个内部计数器。
当计数器计到一个数据位宽度的一半时,又重新采样RxD线,若其仍为低电平,则确认为起始位。
在移位脉冲RXC作用下把RXD线上的数据送至移位寄存器,经过移位,就得到了并行数据。
对并行数据进行奇偶校验并去掉停止位后,通过内部总线最后送至数据总线缓冲器。
此时发出RxRDY信号,告诉CPU字符已经收到。
8251A编程
方式控制字
对8251A工作方式进行选择
指定帧数据格式
操作命令字
确定8251A的实际操作, 以便接收或发送数据。
状态字
反映8251A执行命令进行数据传送的状态信息
8251A工作方式控制字
8251A操作命令字
若要使8251A允许接收,又允许发送,则程序段为:
MOV DX, 309H  ;8251A命令口
MOV AL,0DEH  ;工作方式字
OUT DX,AL
MOV AL,00000101B       ;允许接收和发送
OUT DX,AL
8251A状态字
若要查询8251A接收器是否准备好,则用下列程序段:
 MOV DX, 309H  ;状态口
L:
      IN AL, DX  ;读状态字
 TEST AL, 02H  ;查RXRDY=1?
 JZ L   ;未准备好,则等待
 MOV DX,308H  ;数据口
 IN AL, DX  ;已准备好,则读数
状态寄存器的状态位RXRDY、TXE、SYNDET以及DSR的定义与芯片引脚的定义相同。
只有TXRDY的含义同8251A芯片引脚上的 TXRDY的含义是不同的。
状态寄存器的状态位TXRDY,只要发送缓冲器一空就置位;
而引脚TXRDY还要满足CTS=0和TXEN=1时,即满足三个条件时才置位。
查询8251A状态(2)
若要检查出错信息,则用下列程序段:
 MOV DX, 309H  ;状态口
 IN  AL, DX
 TEST AL, 38H  ;检查D5 D4 D3三位
      ;(FE、OE、PE)
 JNZ ERROR  ;若其中有一位为1,
      ;则出错
8251A命令口写入的顺序
复位→方式控制字→命令字1→命令字2…
例题:P280
8251的应用实例
1#CPU的发送程序
2#CPU的接收程序
8251A应用举例-双机串行通信
在甲乙两台微机之间进行串行通信。
甲机发送,乙机接收。
将甲机上开发的应用程序(其长度为2DH)传送到乙机中去。
采用起止式异步方式,字符长度为8位,2位停止位,波特率因子为64,无校验,波特率为4800。
CPU与8251A之间用查询方式交换数据。
端口地址分配是:309H为命令/状态口,308H为数据口。
双机串行通信硬件连接
由于是近距离传输,可以不设MODEM,而直接互连,同时是采用查询I/O方式,故收/发程序中只需检查发/收准备好的状态是否置位,即可收发1个字节。
甲乙两台微机之间的硬件连接只需TXD、RxD和SG三根线连接就能通信。
采用8251A作为接口的主芯片再配置少量附加电路,如波特率发生器、RS-232C与TTL电平转换电路、地址译码电路等就可构成一个串行通信接口。
硬件连接图
双机串行通信软件编程-发送程序(1)
 ……
START: 
 MOV       DX,309H ;控制口
 MOV       AL,00H ;空操作
 OUT       DX,AL
 MOV       AL,40H ;内部复位
 OUT       DX,AL
 NOP
 MOV       AL,0CFH  ;方式字
 OUT       DX,AL
 MOV       AL,37H ;命令字(RTS、ER、RxE、
 OUT       DX,AL  ;DTR和 TxEN均置位) 
双机串行通信软件编程-发送程序(2)
 MOV    CX,2DH  ;传送字节数
 MOV    SI,300H  ;发送区首址
L1: 
 MOV    DX,309H  ;状态口
    IN        AL,DX   ;查状态位D0=1?
    TEST    AL,38H  ;查错误
    JNZ      ERR   ;转出错处理
双机串行通信软件编程-发送程序(2)
AND     AL,01H
    JZ         L1   ;发送未准备好,则等待
    MOV     DX,308H  ;数据口
    MOV AL,[SI]  ;发送准备好,
      ;从发送区取1字节发送
    OUT      DX,AL
    INC SI   ;修改内存地址
    DEC CX   ;字书数减1
    JNZ L1   ;未发送完,继续
ERR:    (略)
双机串行通信软件编程-接收程序(1)
 SCEG     SEGMENT
  ASSUME     CS:REC
 REC      PROC       FAR
 BEGIN: 
          MOV DX,309H ;控制口
       MOV AL,0AAH ;空操作
       OUT DX,AL
       MOV AL,50H ;内部复位
       OUT DX,AL
       NOP
       MOV AL,0CFH ;方式字
       OUT DX,AL
       MOV AL,14H ;命令字(ER、RxE置 1)
       OUT DX,AL       
双机串行通信软件编程-接收程序(2)
 MOV CX,2DH ;传送字节数
 MOV DI,400H ;接收区首址
L2: MOV DX,309H ;状态口
 IN  AL,DX ;查状态位D1(RxRDY)=1?
 TEST AL,38H ;查错误
 JNZ ERR  ;转出错处理
 AND AL,02H
 JZ  L2  ;接收未准备好,则等待
 MOV DX,308H ;数据口
 IN  AL,DX ;接收准备好,则接收1字节
 MOV [DI] ,AL ;并存入接收区
 INC DI   ;修改内存
 LOOP L2  ;未接收完,继续
ERR:    (略)
教学要求
熟悉串行通信相关概念
熟悉8251A的结构特点、主要功能及应用
 

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