8251串行接口应用实验PPT课件
第七章8251串行通信接口精品PPT课件
调制器(Modulator)是一个波形变换器,它将基带数字 的波形变换成适合于模拟信道传输的波形。
解调器是一个波形识别器,将模拟信号恢复成原来的数字信 号。
010010 调制器
010010 解调器
3. 调制方法:
最基本的调制方法有以下几种：
（1）调幅（AM）
0 10011
即载波的振幅随基带数字信号而变化.
②若干个字符组成一个数据块列成方阵，列向按位相加产生
一个单字节检验和附加到数据块未尾。
1101001 0
0100000 1
1010101 0 1111001 1
奇偶位
1100001 特率： 是指在串行通信中，在基本波传输的情况下， 每秒钟传送的二进制脉冲的数目。 用波特率表示：即1波特=bit/s （位/秒）
数字
1
信号
-
+ 输出
振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移 键控(PSK)
五、信息的检错与纠错 串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误 码是
难免的，这直接影响通信系统的可靠性，对通信中 的检/纠错能力是一个通信系统的重要内容。
检错：如何发现传输中的错误，称为检错。 纠错：如何消除错误，称为纠错 例：奇偶校验检错
A站
B站
发送器
发送器
接收器
接收器
图8.2 半双工方式示意图
特点：①每端需有一个收/发切换电子开关 ②因有切换，会产生时间延迟
应用：打印机串口，单向传送设备，发送器→接收器
单工 ：数据只能单向传送
A站 接收器
B站 发送器
图8.2 半双工方式示意图
四、信号的调制和解调
计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通 信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为 音频模拟信号的设计的。一般为300～3400Hz，不适合于数据 信号。
实验2 8251A串行接口实验
实验二8251A 串行接口实验
一、实验目的
1、了解串行通讯的基本原理。
2、掌握串行接口芯片8251的工作原理和编程方法。
二、实验内容
3、按图3-5所示连接好电路（8251插通用插座），其中8253计数器用于产生8251的
发送和接收时钟。
TxD和RxD连在一起。
图3-5 8251A连接电路图
1、编程：从键盘输入一个字符，将其ASCII码加1后发送出去，再接收回来在屏幕上
显示，实现自发自收。
三、编程提示
1、图3-5所示电路8251的控制口地址为289H，数据口地址为288H。
8253的控制口地
址为283H，计数器0端口地址为280H。
2、8253计数器的计数初值＝时钟频率/（波特率×波特率因子），这里的时钟频率接
1MHz，波特率若选1200，波特率因子若选16，则计数器初值为52。
3、收发采用查询方式。
4、参考流程图，如图3-6所示。
图3-6 流程图。
8251串行通信实验
8251 串行通信实验一、实验目的1.掌握 8251 串行通讯方式的硬件接口电路及软件编程设计二、实验设备PC机器一台， TDN86/88+教学实验系统一台。
三、实验原理 :本实验需用两台 TDN-86/51(TDN86/88)教学实验系统，并通过排线将两台仪器相连，其中 1 号机用做接收机， 2 号机用做发送机。
实验目的是将 2 号机中的3000-3009H 十个单元中的代码传送到 1 号机的 3000-3009H 单元中。
硬件连接线路图1.8251 的基本性能8251 是可编程的串行通信接口，可以管理信号变化范围很大的串行数据通信。
有下列基本性能 :(1)通过编程，可以工作在同步方式，也可以工作在异步方式。
(2)同步方式下，波特率为 0,64K，异步方式下，波特率为 0,19.2K 。
(3)在同步方式时，可以用 5,8 位来代表字符，内部或外部同步，可自动插入同步字符。
(4) 在异步方式时，也使用5,8位来代表字符，自动为每个数据增加 1 个启动位，并能够根据编程为每个数据增加 1 个、 1.5个或2 个停止位。
(5)具有奇偶、溢出和帧错误检测能力。
(6)全双工，双缓冲器发送和接收器。
2.8251 的内部结构及外部引脚8251 的内部结构图如图1-1 所示，可以看出， 8251 有 7 个主要部分，即数据总线缓冲器、读 / 写控制逻辑电路、调制 / 解调控制电路、发送缓冲器、发送控制电路、接收缓冲器和接收控制电路，图中还标识出了每个部分对外的引脚。
8251 的外部引脚如图1-2 所示，共 28 个引脚，每个引脚信号的输入输出方式如图中的箭头方向所示。
D7,D0 数据总线发送并 ?串 TxD缓冲器缓冲器转换TxRDRESETY发送控制电路 TxECLK读/ 写控制 TxCC/D#逻辑电路 RD#WR#接收串 ?并 RxD内部总线缓冲器转换CS#DSR#RxRDYDTR#调制 / 解调 RxC接收控制电路控制电路CTS#SYNDETRTS#图 1-1 8251 内部结构图D2128D0D3D1RxDVccGNDRxC#D4DTR#D5RTS#8251D6DSR#D7RESETTxC#CLKWR#TxDCS #TxEC/D#CTS#RD#SYNDET/BD1RxRDY14TxRDY5图 1-2 8251 外部引脚图3.8251 在异步方式下的 TXD信号上的数据传输格式图 1-3 示意了 8251 工作在异步方式下的 TXD信号上的数据传输格式。
第8章(8251)PPT课件
1位，低电平“0”
5~8位，由低至高
0/1位，无/奇/ 偶
1/1.5/2位，高电平“1”
起 始 位
MARK
第n个字符 7位数据
奇 偶 校停 验止 位位
第(n+1)个字符
空
闲
位
下一个字符起始位
1 0 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 1 1 1 1 0 0/1 0/1
低 位 一位时间
第八章 可编程接口技术
0717－6394358，
三峡大学
1 8255A 2 8253/8254 3 8251A 4 DAC0832
5 ADC0809
串行通信基础
并行通信
➢ 一次传送多位，速度较快 ➢ 占用线路多，成本较高 ➢ 传送距离小（3m以内） ➢ 应用范围有限
串行通信
➢ 逐位顺序传送，速度较慢 ➢ 占用线路少，成本较低 ➢ 传送距离较远（≥15m） ➢ 应用范围很广
设位周期为Td，外部时钟周期为Tc，则存在等式：
Tc
Td K
其中K即为波特率因子，常见的波特率因子有1、16、64。
停止位或空闲位
接收输入数据 (110bps)
起始位(Td≈16Tc)
外部时钟 (16×110bps
1 1000000000
连续读出 9个 “0”
从此开始，下降沿指出 下一个字符的开始
9:16判别法
线上的AD7～AD0直接相连。
接收CPU向8251A发出的控制字； 接收并暂存CPU发来的数据； 暂存从串行接收器中接收的数据，等待CPU读取； 存放8251A的工作状态信息，便于CPU读取。
读/写控制逻辑
完成CPU对8251A接口芯片的寻址与读/写控制操作 ； 对数据在8251A的内部总线上传送的方向进行控制 。 C/D通常接地址线A0，占用两个口地址，与RD、CS相互配合，实现读写4个
8251串行接口应用实验
① 同步或异步方式下，字符位数5-8个； ② 同步传输率0-64K，异步传输率为0-19.2K； ③ 异步传输时，自动产生1个起始位，编程可产生1个或1个半
或2个停止位； ④ 具有奇偶错、数据丢失和帧错误检测能力； ⑤ 同步方式时，可自动检测，插入同步字符。
1、硬件连线设计 2、分析源程序
注意模式字和控制字的书写流程。
3、波形图各控制位和数据位（波形图1、波形图2）
注意数据位的低位在前，高位在后。
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六、思考题
1. 8251有几种工作方式，其数据格式如何？ 2. 8251对收发时钟有何特殊要求？
19
+5V
系
统 总 OPCLK 线 (1.19MHZ)
5
图1 8251A的内部工作原理 6
图2 8251A 模式寄存器的格式
7
图3 8251A 控制寄存器的格式
8
图4 8251A 状态寄存器的格式
9
图5 8251A 初始化流程
10
三、实验原理介绍
2、系统中的8251芯片介绍 系统中装有一片8251芯片，并和标准RS-232C接
口相连好。在系统中该电路用来完成同PC微机的 联机以及串行监控操作的实现。 端口地址为：
四、实验要求及实验步骤
2、 8251串行接口应用实验步骤：
1）按照实验要求自行设计硬件电路并连线，将8251的输出接 到模拟示波器上；
2）编写实验程序并检查无误，经汇编、连接后装入系统； 3）运行程序，在示波器上观察数据波形并进行分析； 4）改变发送的数据，运行程序，观察相应的波形。
8251可编程串行接口实验
集美大学计算机工程学院实验报告课程名称微机系统与接口技术实验名称实验四8251可编程串行接口实验实验类型设计型姓名学号日期地点成绩教师第1页共8页1. 实验目的及内容 1.1实验目的1、了解8251的内部结构、工作原理及与8086的接口逻辑；2、掌握8251的初始化编程方法，学会使用8251实现设备之间的串行通信。
1.2实验内容1）设计8251与8086CPU 的硬件连接图，分配8251的基地址为0FF00H 。
8251的CLK 引脚需接4MHZ 的时钟。
2）设计8251的硬件连接及编写程序，实现自发自收。
把内存中的字符串，依次传送出去，并接收回来，然后把接收回来的字符显示在LED 上。
使用8253作分频器提供8251的收发时钟，并给出程序流程图。
3）计算你所设计的串行通信的波特率为多少？本次设计实验中，我所设计的通信的波特率为19200，波特率因子为16。
4）设计8251的硬件连接及编写程序，实现从PC 机的串行通信测试软件向8251发送一批数据，8251接收完数据之后，再将数据依次发送回去。
使用8253作分频器提供8251的收发时钟，并给出程序流程图。
2. 实验环境星研电子软件，STAR 系列实验仪一套、PC 机一台、导线若干3. 实验方法8251是通用同步/异步接收发送器，可用作CPU 和串行外设的接口电路，它的工作各种工作方式及工作进程都是用初始化及实时控制实现的，编程时，方式指令紧接在复位后由CPU 写入，用来定义8251A 的一般工作特性；在写入方式指令的前提下由CPU 写入同步字符和命令指令用来指定芯片的实际操作。
根据实验要求，需完成一下两个方面的问题：(1)8253对收发时钟的分频。
8253的CLK 接频率发生器的2MHZ ，初值赋给104，得到收发时钟为19200HZ 。
(2)利用8251实现自发自收。
8251的方式命令字：停止位为1，产生偶校验，字符长度为8位，波特率因子为16位；命令指令字：出错标志复位，允许发送，允许接收。
微机原理与接口技术朱红第10章8251串行接口ppt课件
• 目前，采用的串行通信协议有两类： 异步通信和同步通信。同步协议又有 面向字符、面向比特和面向字节计数 三种。由于面向字节计数的同步协议 主要用于 DEC 公司的网络体系结构中， 在此不作介绍。
异步通信协议
• (1) 特点及传输格式
•
异步传输格式亦称起止式异步协议，其 特点是通信双方以一个字符（包括特定附加 位）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 传输格式如图所示。
• ③ 数据传输 • 数据位的长度可由双方事先确定,可选择 5～8位。数据传输规定最低位在前,最高位在 后。 • ④ 奇偶校验 • 数据传输之后是可供选择的奇偶校验位 发送和接收。奇偶位的状态取决于选择的奇 偶校验类型。如果选择奇校验，则该字符数 据中为1的位数与校验位相加，结果应为奇数。
• （ 2 ）串行通信的信息格式有异步和同步信
息格式，与此对应，有异步串行通信和同步 串行通信两种方式。 • （ 3 ）串行通信中的信息逻辑定义与 TTL （ +5V 等价于逻辑“ 1” ， 0V 等价于逻辑 “0” ）不兼容，故需要逻辑电平转换。 • （ 4 ）利用现有的信道 ( 如电话信道等 ) ，配 备以适当的通信接口，便可在任何两点实现 串行通信。
• 发送／接收时钟频率 • 发送／接收波特率＝ n • • • • • •
表达式中的 n = 1,16, 64。 例如，要求传输速率为1200波特，则： 当 n = l时，发送／接收时钟频率=l.2kHz。 当选择 n = 16时，发送／接收时钟频率=19.2kHz。 当选择 n = 64时，发送／接收时钟频率=76.8kHz。 在应用中 ,可根据所要求传输波特率和所选择的倍 数n来确定发送／接收时钟频率。
Chapter8-1 串行接口芯片8251
异步通讯
异步通讯可以采用正逻辑或负逻辑
异步通讯的信息格式
起始位 数据位 校验位 停止位 空闲位
逻辑0 逻辑0或1 逻辑0或1 逻辑1 逻辑1
1位 5位、6位、7位、8位 1位或无 1位、1.5位或2位 任意数量
异步通讯
例：传送8位数据45H（0100,0101B），奇校验，1 个停止位，则信号线上的送，在每组信息的开始，加上同步 字符，字符组和同步字符以及需要的其他字符构成 一个信息帧
同步字符 字符1 字符2
……
数据块
字符n 校验字符
串行通信的接口标准
在串行通信中，DTE和DCE之间的连接要符合接口标准 计算机通信中使用最普遍的是RS-232C标准 PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口，使 用9针和25针连接器
C/ D
接
收
串
时
入
钟
并
出
串行数据输入
发
送
并 入
时 钟
串
出
串行数据输出
MODEM 控制
3. 串行通信的有关概念
⑴ 发送时钟和接收时钟
把二进制数据序列称为比特组，由发送器发送到传输线上，再由接收 器从传输线上接收。 ① 发送时钟：串行数据的发送由发送时钟控制，数据发送过程是： 把并行的数据序列送入移位寄存器，然后通过移位寄存器由发送时 钟触发进行移位输出，数据位的时间间隔可由发送时钟周期来划分。
•最简单的检错方法是奇偶校验，即在传送字符的各位之外， 再传送1位奇/偶校验位。可采用奇校验或偶校验。
奇校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位） 中，1的个数为奇数 偶校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位） 中，1的个数为偶数
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④ 具有奇偶错、数据丢失和帧错误检测能力；
⑤ 同步方式时，可自动检测，插入同步字符。
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图1 8251A的内部工作原理
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图2 8251A 模式寄存器的格式
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图3 8251A 控制寄存器的格式
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图4 8251A 状态寄存器的格式
1、8251串行接口应用实验要求
对串行传输的数据格式，本实验有如下要求：
① 一个字有一个逻辑“0”的起始位，8位数据位，1位逻辑 “1”的停止位；
② 传输波特率为5baut；
③ 编写应用程序，向串口连续的发送一数据（如: 55H）， 将串口输出连接到示波器上，用示波器观察数据输出产 生的波形。
2021/3/10
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三、实验原理介绍
3、实验单元中的8251介绍 实验单元中装有一片8251芯片，可用于各种串行
口实验； 其端口地址为：
① 数据口：80H ② 控制口：81H
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系 统 总 线
(2.386MHZ）
XD0 XD1 XD2 XD3 XD4 XD5 XD6 XD7
8251串行接口应用实验
——微机原理与接口技术
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目录： 实验目的 实验设备 实验原理 实验要求及实验步骤 思考题
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一、实验目的
1、掌握8251的工作方式； 2、学习串行通讯的有关知识。
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二、实验设备
1、PC微机一台； 2、TD-PITA微机教学实验系统一台。
XIOW XIOR
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图10 实验波形图1（55H）
起始 位“0”
偶校 验位
停止 位“1”
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数据 位D0
数据 位D7
一个完整周期
一个完整周期
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起始 位“0”
图11 实验波形图2 （77H）
数据 位D3
偶校 验位
停止 位“1”
数据位D0、
数据
2021/3/10 D1、D2
位D7
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图5 8251A 初始化流程
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三、实验原理介绍
2、系统中的8251芯片介绍 系统中装有一片8251芯片，并和标准RS-232C接
口相连好。在系统中该电路用来完成同PC微机的 联机以及串行监控操作的实现。 端口地址为：
① 数据口：C0H ② 控制口：C1H
IOY4（80H） XIOR XIOW XA0
PCLK IOY3
D0
D1
TXD
D2
RXD
D3
D4
GND
D5 实验用8251
D6TxRDYFra bibliotekD7RxRDY
CS RD WR C/D#
RxCLK TxCLK
DSR DTR
CLK RESET
CTS RTS
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图6 实验单元中的8251
TXD RXD GND IRQ3（主8259）
共同的心声
一起帮助孩子更好学习， 一起帮助孩子健康成长。
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五、实验结果及分析
1、硬件连线设计 2、分析源程序
注意模式字和控制字的书写流程。
3、波形图各控制位和数据位（波形图1、波形图2）
注意数据位的低位在前，高位在后。
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六、思考题
1. 8251有几种工作方式，其数据格式如何？ 2. 8251对收发时钟有何特殊要求？
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图8 串行传输的数据格式
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四、实验要求及实验步骤
2、 8251串行接口应用实验步骤：
1）按照实验要求自行设计硬件电路并连线，将8251的输出接 到模拟示波器上；
2）编写实验程序并检查无误，经汇编、连接后装入系统； 3）运行程序，在示波器上观察数据波形并进行分析； 4）改变发送的数据，运行程序，观察相应的波形。
TXC/RXC
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三、实验原理介绍
4、模拟示波器操作说明
启动示 波器
停止测量， 程序将被
终止
横向增加 示波器显
示比例
快速向左 移动游标
界面间 切换
波形 打印
暂停 显示
继续 显示
横向减少 示波器显
示比例
向左移 动游标
向右移动 游标
保存 波形
图7 示波器工具条
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四、实验要求及实验步骤
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三、实验原理介绍
1、8251A串行接口芯片介绍
8251A是Intel公司的产品，具有同步、异步接受或发送 的功能，使用单+5V电源的单相时钟，其功能是：
① 同步或异步方式下，字符位数5-8个；
② 同步传输率0-64K，异步传输率为0-19.2K；
③ 异步传输时，自动产生1个起始位，编程可产生1个或1个半 或2个停止位；
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+5V
系
统 总 OPCLK 线 (1.19MHZ)
GATE2
OUT2 CLK2
8253UNIT
TXD
TXC/RXC
8251UNIT
A B C IN0 D0 IN1 …… D7 CS WR RD
ADC UNIT
图9 实验接线图
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XA0 XA1 CA2
XD0 系 …… 统 XD7 总 IOY7 线