(计算机原理与接术可编程串行接口芯片8251A
8255A、8251A的原理及应用
8255A的内部结构，由三部分电路组成：与CPU的接口电路、内部控制逻辑电路和与外设连接的输入/输出接口电路。
D7～D0（data bus）：三态、双向数据线，与CPU数据总线连接，用来传送数据。
（chip select）：片选信号线，低电平有效时，芯片被选中。
A1, A0（port address）：地址线，用来选择内部端口。
（read）：读出信号线，低电平有效时，允许数据读出。
（write）：写入信号线，低电平有效时，允许数据写入。
RESET（reset)：复位信号线，高电平有效时，将所有内部寄存器（包括控制寄存器）清0。
PA7～PA0（port A）：A口输入/输出信号线。
PB7～PB0（port B）：B口输入/输出信号线。
PC7～PC0（port C）：C口输入/输出信号线。
VCC：＋5V电源。
GND：电源地线。
8255A的工作方式方式0：基本输入输出方式适用于无条件传送和查询方式的接口电路方式1：选通输入输出方式适用于查询和中断方式的接口电路方式2：双向选通传送方式适用于与双向传送数据的外设适用于查询和中断方式的接口电路8255A初始化编程8255A的A，B，C三个端口的工作方式是在初始化编程时，通过向8255A的控制端口写入控制字来设定的。
8255A由编程写入的控制字有两个：方式控制字和置位/复位控制字。
方式控制字用于设置端口A, B, C的工作方式和数据传送方向；置位/复位控制字用于设置C口的PC7～PC0中某一条口线PC i（i＝0～7）的电平。
两个控制字公用一个端口地址，由控制字的最高位作为区分这两个控制字的标志位。
（1）方式控制字的格式8255A工作方式控制字的格式如图7.11所示。
D0：设置PC3～PC0的数据传送方向。
D0＝1为输入；D0＝0为输出。
D1：设置B口的数据传送方向。
D1＝1为输入；D1＝0为输出．D2：设置B口的工作方式。
D2＝1为方式1；D2＝0为方式0。
可编程串行通信接口芯片8251A
可编程串行通信接口芯片8251A可编程串行通信接口芯片8251A2010-05-25 15：058251 A是一个通用串行输入/输出接口，可用来将86系列CPU以同步或异步方式与外部设备进行串行通信。
它能将主机以并行方式输入的8位数据变换成逐位输出的串行信号；也能将串行输入数据变换成并行数据传送给处理机。
由于由接口芯片硬件完成串行通信的基本过程，从而大大减轻了CPU的负担，被广泛应用于长距离通信系统及计算机网络。
8251A是一个功能很强的全双工可编程串行通信接口，具有独立的双缓冲结构的接收和发送器，通过编程可以选择同步方式或者异步方式。
在同步方式下，既可以设定为内同步方式也可以设定为外同步方式，并可以在内同步方式时自动插入一个到两个同步字符。
传送字符的数据位可以定义为5~8位，波特率0~64K可选择。
在异步方式下，可以自动产生起始和停止位，并可以编程选择传送字符为5~8位之间的数据位以及1、1/2位之中的停止位，波特率0~19.2K可选择。
同步和异步方式都具有对奇偶错、覆盖错以及帧错误的检测能力。
一、8251A内部结构及功能图8.5.1为8251A结构框图。
作为常用的通信接口，和8255A类似，8251A 的结构也可以归纳为以下三个部分：第一部分是和CPU或者总线的接口部分，其中包括数据总线缓冲器、读/写控制逻辑。
数据总线缓冲器用来把8251A和系统数据总线相连，在CPU执行输入/输出指令期间，由数据总线缓冲器发送和接收数据，此外，控制字，命令字和状态信息也通过数据总线缓冲器传输，读/写控制逻辑电路用来配合数据总线缓冲器工作。
CPU通过数据总线缓冲器和读写控制逻辑向8251A写入工作方式和控制命令字，对芯片初始化；向8251A写入要发送字符的数据代码，送到发送缓冲器进行并行到串行的转换，并且将接收的、已转换成并行代码的接收缓冲器中的字符数据读入CPU。
第二部分是数据格式转换部分，包括发送缓冲器、并行数据到串行数据转换的发送移位器，接收缓冲器和串行数据到并行数据转换的接收移位器，以及发送控制电路和接收控制电路。
微型计算机原理与接口技术 2版 尹建华-微型计算机原理与接口技术7
■ 初始化编程： 初始化编程是8253正常工作的必要条件
■ 方法：向8253控制寄存器写入控制字。
■ 步骤：1）依据要求先写入计数器的控制字，规定计数的工作 方式，
■
写入到控制寄存器。（通过控制寄存器的地址）。
■ 2）设置计数器初值：按控制字中格式规定，写入计数初值 时：
■
如规定只写入计数初值高八位，那么低
据
大批量数据传送的场合。但是，这种方
传
式要增设DMA控制器，硬件电路比前两
送 的
种方式更为复杂，
方
式
➢ DMA传送方式
CP U
与 外 设 之 间 数 据 传 送 的 方 式
·DMA传送方式
CP U
与 外 设 之 间 数 据 传 送 的 方 式
➢ DMA传送方式
CP
DMA传送的基本过程如下：
U
与 1 当I／O接口准备好，希望进行DMA操作
■ 5. 计数器内部结构：（每个结构内部是相同 的） 每个计数器单元包括：
■ 计数初值寄存器CR（十六位）：接收计数 初值，送到计数器。
■ 计数单元CE（十六位）： 对CLK减1计数， 完成计数任务；输出锁存器OL（十六位）： 用于锁存CE计数单元的计数值，CPU可从此 读出CE的内容。
■ 在计数开始及计数过程中，每个计数器 与I / 0 设备相连的一个输入CLK，输出 OUT和一个控制端，它们之间关系都是 由工作方式决定的。
第七章 输入输出总线接口技术
■微型计算机的最小系统
主
■CPU与外设之间数据传送的方
要
式
内
■可编程并行接口芯片8255A
容
■串行接口通信的基本概念
■可编程串行接口芯片8251A
8251微机原理
1. RS-232C接口标准
• RS-232C最初是为了使用公用电话网进行数据通信而制定的标准。 在发送端：通过调制解调器将表示为 “1”、“0”的高低电平，转换成相应的高低频率
的模拟信号，发送到公用电话网。
在接受端：……. RS-232C提供了一个利用电话网通过MODEM把远距离设备连接在一起完成通信
的技术规范。
RS-232C 计算机 MODEM 信道（传输线路） RS-232C MODEM
计算机 或终端
• 随着计算机的发展，除了上述连接，也可用 RS-232C 使计算机与终端相连。 RS-232C 终端
计算机
(1) RS-232C 标准 RS-232C 提出了数据终端设备（DTC）和数据通信设备（DCE）之间串行 传输数据的接口规范，对接口的机械特性、电器特性、功能特性做了规定。 • 机械特性：标准规定了使用一个25针标准连接器（插头座），并对连接器的尺寸、 每个针的排列位置做了明确规定。 • 电气特性：标准规定，逻辑“1”信号，电平在 –3V ~ -15V 之间； 逻辑“0”信号，电平在 +3V ~ +15V 之间；
• DCE做好接收数据的准备，DSR和DTR 信号有效，通知modem可以接收/发送数据；
接通与外线的连接，起到摘机的作用，交换机停止振铃。 ③ ④ 乙方准备好后（DTR、RTS、CTS有效），即通过 MODEM 向甲方送一个载波信号； 甲方收到此载波信号后，即知乙方已做好准备，使DSR 、CTS 有效，并向乙方 发送一个载波频率。
① 扩展的BCD交换码 EBCDIC —— 这是一种 8 位编码，较常用在同步通信中。 ② 美国标准信息交换码 ASCⅡ。
3. 两种通信方式
① 异步通信 ASYNC（Asynchronous Data Communication）
串行通信和可编程串行接口芯片8251A
控制线的连接
控制线用于控制8251a芯片的工作方式和状态，如起始位、 停止位、波特率等。
控制线通常由微处理器通过编程设置，以实现串行通信的参 数配置和控制。
地址线的连接
地址线用于标识8251a芯片在系统中的地址，以便微处理 器能够正确寻址和访问。
02
movwf CR ; 将值写入CR寄存器
03 movlw 0x01 ; 设置IER寄存器，允许接收中断
初始化编程
movwf IER ; 将值写入IER寄存器
```ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数据发送编程
01 发送步骤
02
将数据写入发送缓冲寄存器（THR）。
03
通过设置控制寄存器（CR）的发送使能位启动发送过
程。
数据发送编程
编程控制
通过编程控制8251A的工作模式、 波特率、数据位、停止位等参数， 实现灵活的串行通信功能。
感谢您的观看
THANKS
05 串行通信协议及8251a的 应用
RS-232C协议
定义
RS-232C是一种标准的串行通信协议，用于 连接计算机和其他设备。
特点
采用单端信号传输方式，具有高电平、低电 平两种逻辑状态，传输距离较近。
应用
常用于连接计算机和调制解调器、打印机等 低速设备。
RS-485协议
定义
RS-485是一种改进的串行通信协议，克服了RS-232C传输距离较 近的限制。
• 数据发送代码示例
数据发送编程
01
```
02
movlw 0x12 ; 要发送的数据是0x12
03
硬件实验报告 串行通信 8251A
串行通信18027412 杨滢齐一、实验目的1．了解串行通信的基本原理；2．掌握串行接口芯片8251 或8250 的工作原理和编程方法。
二、实验仪器与材料1．Proteus 仿真软件2．PC 微机1 台三、实验内容根据上面提供的实验电路，补画U6，U8 两片电路缺少的连线。
然后根据自己画的连线图，为8086 编写汇编程序，实现利用8251 向超级终端（标号为GET）发送字符串，实现串行通讯。
字符串不少于20 个字符，内容自定。
四、实验提示1．8251初始化为异步通讯方式，1位停止位，无校验，8位数据，波特率因子为1。
2．超级终端也要设置的与8251相同（在超级终端图标上右击鼠标，选Edit……），其中的波特率可以自己设定，比如9600。
3．图上的时钟发生器用来为8251 提供发送/接收时钟，根据波特率，波特率因子，发送/接收时钟三者之间的关系，当波特率因子为1时，发送/接收时钟与波特率是相同的，因此，如果在第2步，你设置波特率为9600，那么时钟也要设定为9600Hz（图标上右击鼠标，选Edit……）。
4．U6（74HC138）和U8（8251A ）的连线决定了8251占用的地址，请自己设定。
5．建议的程序流程图如下： 异步，1位停止位i ，无校验，8位数据，波特率因子为18251操作字 清除错误，能收能发 N五、实验预习要求 1．复习串行通信的特点和 8251 或 8250 的编程方法。
2．根据实验内容和实验提示编写实验程序。
六、实验习题与思考1． 若发送的字符进行偶校验，程序如何编写？;====================================================================; Main.asm file generated by New Project wizard;; Created: 周日 5月 24 2020; Processor: 8086; Compiler: MASM32;; Before starting simulation set Internal Memory Size; in the 8086 model properties to 0x10000;====================================================================开始 发完结束设定字符串指针设定计数初值 读 8251 状态字8251 控制字计数减一循环发送一个字符是否能发送YDATA SEGMENTDA1 DW 20HTABEL1 DB 'beijing university of technology' PTCON EQU 26HPTDATA EQU 24HDATA ENDSCODE SEGMENT PUBLIC 'CODE'ASSUME CS:CODE, DS:DATASTART:MOV AL, 00HMOV DX, PTCONOUT DX, ALOUT DX, ALOUT DX, ALMOV AL, 40HOUT DX, ALMOV AL, 7DH ; 模式控制字MOV DX, PTCONOUT DX, ALMOV AL, 37H ; 操作控制字OUT DX, ALMOV AX, DATAMOV DS, AXMOV DI, OFFSET TABEL1MOV CX, DA1NEXT:MOV DX, PTCON ; 查询TxRDY是否有效IN AL, DXAND AL, 01HJZ NEXT ; TXRDY=0,发送没准备好MOV DX, PTDATAMOV AL, [DI]OUT DX, ALINC DILOOP NEXTENDLESS:JMP ENDLESSCODE ENDSEND START2．若从超级终端接收一个字符（在超级终端的窗口键入一个字符），将接收到的字符的ASCII码加1，再发送回超级终端显示。
8251a有几个端口地址_对8251a进行初始化及流程
8251a有几个端口地址_对8251a进行初始化及流程
8251a内部结构框图8251A是一种可编程的通用同步/异步接收发送器，通常作为串行通信接口使用，被广泛应用Intel80X86为CPU的微型计算机中。
8251a有几个端口地址8251a有两个连续的端口地址，数据输入端口和数据输出端口合用同一个偶地址，而状态端口和控制端口合用同一个奇地址。
8251A初始化编程流程及程序例：8251A工作于异步方式，方式选择控制字为11111011B，工作命令控制字为00010001B。
其初始化程序为：
…
MOV AL，0FBH ；8251A方式选择字
OUT CONTR，AL
MOV AL，11H ；8251A操作命令字
OUT CONTR，AL
…
8251A的应用举例例：微机系统中两台微机之间进行双机串行通信的硬件连接和软件编程。
（1）要求
在甲乙两台微机之间进行串行通信，甲机发送，乙机接收。
要求把甲机上开发的应用程序（其长度为2DH）传送到乙机中去。
双方采用起止式异步方式，通信的数据格式为，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，8251A的端口地址分配是：309H为命令／状态口，308H为数据口。
（2）分析
由于是近距离传输，因此可以不设MODEM，两台微机之间直接通过RS-232标准接口连接即可。
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l个字节。
第七章终结篇——8251A的总结
第七章终结篇——8251A的总结总算把这个第七章复习完了，我把剩下⼀点关于8251A的发上来吧本来在讲解8251A书本上还有关于RS232和串⼝通信的讲解，但是太浅了，就不放了，有兴趣的朋友可以⾃⾏参考其他⽂章串⾏通信芯⽚8251A有以下特点1. 可以⽤于同步或者异步传输，同步0-64kbps，异步0-19.2kpbs2. 同步传送的时候，5-8位/字符，可以⽤于内同步或者外同步，可⾃动插⼊同步字符3. 异步传送的时候，5-8位/字符，有1，2，1.5个停⽌位4. 完全双⼯，双缓冲发送和接受数据5. 具有出错检查，奇偶校验、溢出、和帧错误等检测电路好吧，为啥要这个8251A因为计算机内部都是并⾏传输数据的，但是长距离通信都是⽤的串⾏通信的（这些概念不太明⽩的不懂的朋友可以⾃⾏百度⼀下概念或者看看书）必须要个东西来转化⼀下82518251的内部结构内部结构包括接收器，发送器，读/写控制逻辑，数据总线缓冲器和调制解调控制电路五⼤部分接收器包括接收缓冲器，并⾏转换逻辑和接受控制电路三个部分接收缓冲器对外引脚为RxD，功能是从此引脚上接收串⾏数据，然后转换成并⾏数据，是由接受移位寄存器和接收数据缓冲器组成双缓冲结构接受控制电路是配合缓冲器⼯作的，作⽤如下1 .在异步⽅式下，芯⽚复位后，先检测输⼊信号中的有效1，⼀旦检测到到，就接着寻找有效的低电平来确定启动位2 消除假启动⼲扰3 对接收到的信息进⾏奇偶校验，并根据校验结果建⽴相应的状态位4 检测停⽌位，并按检测结构建⽴状态位发送器和接收器差不多，也是有发送缓冲器，发送控制电路和并串转换逻辑3个部分发送缓冲器上⾯接的是TxD脚，发送数据缓冲器和发送移位寄存器组成了发送的双缓冲结构，发送控制电路也是辅助发送缓冲器的，但是和接受的功能不⼀样发送控制电路作⽤如下1. 在异步⽅式下插⼊起始位，校验位和停⽌位2. 在同步⽅式下，插⼊同步字符，在数据中插⼊校验位数据总线缓冲器提供与8251A和CPU系统总线相连，在CPU执⾏输⼊输出操作的时候，进⾏数据交换或者读写命令读/写控制逻辑电路⽤来配合总线缓冲器⼯作1. 写信号WR#，把数据总线的信号（数据/控制字）写⼊8251A2. 读信号RD#，将状态/数据字发送到CPU（发到数据总线）3. 接收控制/数据信号C/D#,与读。
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EIA RS-232C串行口
EIA RS-232C串行口
接插件
EIA RS-232C串行口
接插件
25pin/9pin
DTE
针
DCE
孔
EIA RS-232C串行口
信号定义
EIA RS-232C串行口
人 生 得 意 须 尽欢， 莫使金 樽空对 月。10:09:0910:09:0910:0910/21/2020 10:09:09 AM
安 全 象 只 弓 ，不拉 它就松 ，要想 保安全 ，常把 弓弦绷 。20.10.2110:09:0910:09Oct-2021-Oct-20
加 强 交 通 建 设管理 ，确保 工程建 设质量 。10:09:0910:09:0910:09Wednesday, October 21, 2020
数据传送的方式
异步方式
发送和接收只需短时间内同步的数据传送 传送单元较小（一般为一个Byte）
同步方式
发送和接收需长时间内同步的数据传送 传送单元较大（传送一个包）
串行通信的基本概念
异步传送的帧结构
P.375,Fig.11-2 起始位（1） 数据位（5~8） 奇偶校验位（1，Odd/Even/None） 停止位（1，1.5，2） 仅要求短时间内的同步（帧内）
同步：DC~64K 异步：DC~19.2K
独立的收发时钟
可编程串行接口芯片8251A
8251A的原理结构
P.380,Fig.11-7
8251A的引脚
P.380,Fig.11-8
8251A的读写操作
P.384,Tab.11-1
8251A与8086的连接
P.385,Fig.11-11 A0——参与译码（A0=0） A1——C/D（A1=1：控制口；A1=0：数据口）
串行通信的基本概念
数据传送的方向
单工
两端仅有发送器或接收器、一个通道 仅能进行一个方向的传送
半双工
两端具有发送器和接收器、但只有一个通道 同一时刻仅能进行一个方向的传送 可交替的进行双向数据传送
全双工
两端具有发送器和接收器、且具有两个通道 同一时刻能进行双向传送
串行通信的基本概念
可编程串行接口芯片8251A
8251A的编程
方式字
确定工作方式（初始化时）
命令字
操作控制（操作中）
状态字
了解当前的状态（操作中）
可编程串行接口芯片8251A
8251A的编程流程
P.387,Fig.11-12
8251A的中断请求
TxRDY+RxRDY→INTR 读取状态字
TxRDY？ RxRDY？
结构
接收器（RxD） 发送器（TxD） 控制器
串行通信的基本概念
调制解调器
解决长距离的数据传送问题 借助于电话线（模拟信号——音频信号）
调制
将数字信号转换为音频信号（发送端）
解调Leabharlann 将音频信号转换为相应的数字信号（接收端）
可编程串行接口芯片8251A
Intel的USART，与Intel的CPU兼容 可编程芯片、全双工 速率
安 全 象 只 弓 ，不拉 它就松 ，要想 保安全 ，常把 弓弦绷 。20.10.2110:09:0910:09Oct-2021-Oct-20
加 强 交 通 建 设管理 ，确保 工程建 设质量 。10:09:0910:09:0910:09Wednesday, October 21, 2020
安 全 在 于 心 细，事 故出在 麻痹。 20.10.2120.10.2110:09:0910:09:09October 21, 2020
安 全 在 于 心 细，事 故出在 麻痹。 20.10.2120.10.2110:09:0910:09:09October 21, 2020
踏 实 肯 干 ， 努力奋 斗。2020年 10月 21日 上午 10时9分 20.10.2120.10.21
追 求 至 善 凭 技术开 拓市场 ，凭管 理增创 效益， 凭服务 树立形 象。2020年 10月 21日 星期 三上午 10时9分 9秒10:09:0920.10.21
一 马 当 先 ， 全员举 绩，梅 开二度 ，业绩 保底。 20.10.2120.10.2110:0910:09:0910:09:09Oct-20
牢 记 安 全 之 责，善 谋安全 之策， 力务安 全之实 。2020年 10月 21日 星期三 10时9分 9秒Wednesday, October 21, 2020
相 信 相 信 得 力量。 20.10.212020年 10月 21日 星 期三 10时 9分9秒 20.10.21
谢谢大家！
树 立 质 量 法 制观念 、提高 全员质 量意识 。20.10.2120.10.21Wednesday, October 21, 2020
人 生 得 意 须 尽欢， 莫使金 樽空对 月。10:09:0910:09:0910:0910/21/2020 10:09:09 AM
第十一章 串行通信和可编程接 口芯片8251A
本章内容
串行通信的基本概念 可编程串行接口芯片8251A EIA RS-232C串行口 8251A的应用
串行通信的基本概念
并行传送
数据在多条1位宽在传输线上同时由源传送 到目的
串行传送
数据在单条1位宽的传输线上,一位一位地按 顺序分时传送
作 业 标 准 记 得牢， 驾轻就 熟除烦 恼。2020年 10月 21日 星期 三10时 9分9秒 10:09:0921 October 2020
好 的 事 情 马 上就会 到来， 一切都 是最好 的安排 。上午 10时9分 9秒上 午10时 9分10:09:0920.10.21
一 马 当 先 ， 全员举 绩，梅 开二度 ，业绩 保底。 20.10.2120.10.2110:0910:09:0910:09:09Oct-20
EIA RS-232C串行口
EIA RS-232C串行口
接口标准
信号电平
接口电平
逻辑高(1)(MARK): -3v ~ -15v 逻辑低(0)(SPACE): +3v ~ +15v
注意与芯片引脚的区别:反向
EIA RS-232C串行口
接口标准
接口器件
TTLRS-232 反向 驱动
牢 记 安 全 之 责，善 谋安全 之策， 力务安 全之实 。2020年 10月 21日 星期三 10时9分 9秒Wednesday, October 21, 2020
相 信 相 信 得 力量。 20.10.212020年 10月 21日 星 期三 10时 9分9秒 20.10.21
谢谢大家！
串行通信的基本概念
同步传送的帧结构
P.376,Fig.11-3 同步字符（1~n） 数据块 校验字节（CRC？ECC？） 需要整个传送过程的同步，要求较高
串行通信的基本概念
通用收发器（URT）
通用同步/异步收发器（USART） 通用异步收发器（UART）p.378,Fig.11-4
踏 实 肯 干 ， 努力奋 斗。2020年 10月 21日 上午 10时9分 20.10.2120.10.21
追 求 至 善 凭 技术开 拓市场 ，凭管 理增创 效益， 凭服务 树立形 象。2020年 10月 21日 星期 三上午 10时9分 9秒10:09:0920.10.21
严 格 把 控 质 量关， 让生产 更加有 保障。 2020年 10月 上午10时 9分 20.10.2110:09October 21, 2020
接口连接
EIA RS-232C串行口
同步数据通讯协议
高速 收发频率的同步 BISYNC
Binary Synchronous Communication Protocol
树 立 质 量 法 制观念 、提高 全员质 量意识 。20.10.2120.10.21Wednesday, October 21, 2020
严 格 把 控 质 量关， 让生产 更加有 保障。 2020年 10月 上午10时 9分 20.10.2110:09October 21, 2020
作 业 标 准 记 得牢， 驾轻就 熟除烦 恼。2020年 10月 21日 星期 三10时 9分9秒 10:09:0921 October 2020
好 的 事 情 马 上就会 到来， 一切都 是最好 的安排 。上午 10时9分 9秒上 午10时 9分10:09:0920.10.21