串行通信程序设计微机原理课设

摘要

计算机与外部进行信息交换的方式有两种，一种是并行通信，另一种是串行通信。其中串行通信时，数据和控制信息是一位接一位串行传输，这样虽然速度会慢一些，但是传输距离长，硬件电路也相对简单。因此在长距离通信系统及各类计算机网中，串行传输方式是主要的通信方式。计算机提供给用户的RS-232C接口就是一个标准的串行通信接口，主要用来把数据处理装置与数据通信装置连接在一起。RS-232C标准包括接口的机械，电气及功能方面的内容，许多场合都以这种借口规范作为连接标准。

串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为1或者为0，每一位数据占据一个固定的时间长度。

汇编语言是用指令的助记符，符号地址，标号等书写程序的语言，实际上是机器语言的一种符号表示，主要特点是可以使用助记符来表示机器指令的操作码和操作数，可以用标号和符号来代替地址，常量和变量。汇编语言是与机器语言密切相关的，是面向机器的语言。CPU不同的计算机有着不同的汇编语言，汇编语言源程序不能直接在计算机上运行，需要翻译成机器语言程序。

本次课程设计要求制作RS-232C通信线，用其实现两台计算机之间的通信。要求在计算机上用不同颜色设置接收和发送区域，能设置发送和接收的数据长度，显示接收数据，并能选择通信校验方式，将接收的数据作为文件保存起来。

关键字：汇编语言串行通信 RS-232C通信线源程序CPU

串行通信程序设计

1.串行通信的基本原理

1.1串行通信的基本概念

串行通信有两种工作方式：异步通信和同步通信。异步通信由于不需要同步信号，硬件连接简单而被广泛使用于串行部件，计算机与计算机，计算机于单片机及其仪表之间的数据交换。

（1）异步通信

所谓异步通信，是指以字符为单位传输数据，用起始位和停止位标志每个字符的开始和结束，两次传输时间间隔不固定。异步通信不需要同步信号，为了实现异步通信的要求，CPU与外设之间有两项规定，及字符格式和波特率的规定。在一个串行通信系统工作时，应该设定接收方和放松放的比特率相同；在异步通信方式中，任何一组数据总是以起始位开始，停止位结束，在起始位和停止位之间才是有效数据位，另外数据位的末尾是否用奇偶校验，起始位和停止位选用宽度等都有一定的规定。

（2）同步通信

异步通信为了可靠地传输数据，在每次传输数据时附加一些标志位。在大量数据传输时，为了提高速度，就去掉这些标志，这就是同步通信。采用同步传输，数据块开始处要用同步字符来指示，且在发送端和接收端之间要用时钟来实现同步。同步通信中使用的数据格式根据所采用的控制规程而定。

1.2串行通信中的数据传输方向

通常，串行通信数据在两个站之间是双向传输的，A站可作为发送端，B站作为接收端，也可以A站作为接收端，B站作为发送端，根据要求可分为半双工和全双工。

半双工：每次只能有一个站发送，即只能有A站发送到B站，或者有B站发送到A 站，A站和B站不能同时发送。

全双工：两个站都能同时发送成为全双工，数据传输方向示意图如图1-1所示。

（a）半双工（b）全双工

图1-1 串行通信中数据传输方向

1.3串行通信的硬件条件

串行通信实际上把数据一位一位地发送和接收，而计算机处理数据是并行的，它要传输的数据也要并行的，因此这就需要一个部件把并行数据与串行数据进行转换。对于发送数据端来说，这个部件就是并行输入串行输出的移位寄存器，CPU通过对相应端口的写数操作，把要传输的数据写入这个并入串出移位寄存器中，然后移位寄存器在同步时钟的作用下，把数据逐位移出，发送给接收端；对于接收端来说，相应的部件是串行输入并行输出移位寄存器，在同步脉冲的作用下，发送端送来的数据逐位移入这个串入并出移位寄存器中，然后CPU对相应端口进行读数操作，把串入并出移位寄存器的数据读入CPU中。在硬件上，串行通信系统的核心部件是移位寄存器，其中在发送端要有一个并入串出移位寄存器，在接收端要有一个串入并出移位寄存器。

1.4串行通信接口RS-232C

（1）电气特性

目前较为常用的RS-232C串口有9针串口和25针串口，它对电器特性，逻辑电平和各种信号线功能都做了规定。

在TXD和RXD上：逻辑1(MARK)=-3V～-15V，逻辑0(SPACE)＝＋3～＋15V。

在控制线和状态线RTS、CTS、DSR、DTR 和DCD上：

信号有效（接通，ON状态，正电压＝+3V～+15V；

信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V～-15。

以上规定说明了RS-232C 标准对逻辑电平的定义。由于逻辑电平在-3～-15V及+3～+15V范围内，所以中有当传输电平的绝对值大于3V时，电路才能有效地检查出来，而介于-3～+3V之间的电压无意义。同样，低于-15V或高于+15V的电压也被认为无意义。因此，实际工作时，应保证传输的电平在±(3～15)V 之间。

（2）接口信号

可以用电缆线直接连接标准RS-232端口，但通信距离较小。RS-232C标准接口有25跳线，包括4跳数据线，11条控制线，3条定时线，7条备用和未定义线。表1-1为RS-232C 最基本最常用的信号线。

表1-1 RS-232C信号线

（3）RS-232C串口通信接线方法（三线制）

利用计算机的RS-232C接口，可以方便的与另一台计算机或单片机系统，如MCS51系统之间相互传输数据。虽然标准串口的信号线很多，但是由于RS-232C是全双工通信，在实际应用中，如PC与其他系统相连，采用三线制就可以了。三线制就是指发送数据线TxD，接收数据线RxD和信号地线GND。连接时，双方地线直接相连，收发数据线交叉相连，如图1-2所示。

图1-2 串行通信接线方法图

2.串行通信程序设计

2.1串行通信程序流程图设计

本次课程设计任务书要求之中有，能设置传送和接收的数据长度,能选择通信校验方式，并且可以选择是否将接收到的文件保存起来。首先对传送和接收的数据长度设置，通过数字键“7”和“8”来选择数据长度；其次对奇偶检验方式的设置，“e”表示偶校验，“o”表示奇校验，“n”表示没有任何校验；再次是对是否保存接收文件的设置，“y”代表保存，“n”代表不用保存。对于一台计算机而言，需要选择是接收数据，还是传送数据，在设计中，设定“Tab”键为接收数据选择，除去“Tab”之外的其他键位发送数据选择。根据上诉分析，可以画出串行通信程序的总流程图如图2-1所示。

图2-1 串行通信程序的总流程图

2.2串行通信各单元程序设计

2.2.1界面设计

界面设计这一块主要由小组成员刘鹏设计完成。其中包括，首先，显示标题、提示、设置等信息，这个只要先将光标定位，再输出字符串，用顺序结构程序即可。其次，需要开辟接收区和发送区，并用不同的颜色显示这两个区域，在IBM PC的标准显示器适配器彩色文本方式下，设置不同的属性字节即可这一效果。最后就是在发送数据时需要显示光标的位置，这个可以通过填充CX个空格，行号和循环次数加1，判断循环次数来完成，若未完则在下一行继续填充，直到填充完为止。

2.2.2参数设计

参数设计这一块主要由我来完成，参数的设计包括两个方面，即接收和发送数据长度的选择和校验方式的选择。

在数据长度的选择上，利用CMP指令来判断操作者从键盘上输入的数据，若输入的为7，则用跳转语句跳到DL_7设置数据为7个字节长度；若输入为8，则跳到DL_8设置数据为8个字节长度，其流程图如图2-2所示。

在校验方式的选择上和上述类似，首相也是利用CMP指令来判断操作者从键盘上输入的字符，若为o，则用跳转语句跳到Odd_check设置为偶校验方式；若为e，则跳到Even_check设置为奇校验方式；若为n，则跳到No_check设置为无校验方式，其流程图如

图2-2 设置数据长度流程图

图2-3 设置校验流程图

2.2.3发送/接收/保存数据

发送数据，接收数据并保存数据这一块由小组成员靖争来完成。

发送数据的时候，当检测到AH.5有效时，可以写入一个数据到通信口，因此必须先调用14H的3号功能取通信口状态，再调用14H的1号功能将字符一个个地发送到通信口，采用顺序结构和分支结构设计发送数据主程序，其流程图如图2-4所示。

主程序子程序

图2-4 发送数据程序流程图

接收数据的过程其实分为接收数据和显示数据两个部分。其中接收数据与发送类似，先调用14H的3号功能取通信口状态，“数据准备好”位即AH.1位有效则表明通信口收到一个数据。再调用14H的2号功能读通信口数据，将字符读入AL中。显示数据则可直接在接收后将字符一个个显示在接收区。因为数据显示利用了其自动换行功能，所以接收区应放在屏幕左边而发送区应放在屏幕右边，否则接收的数据换行后将在显示在发送区里。最后采用顺序结构和分支结构设计接收数据主程序，其流程图如图2-5所示。

图2-5 接收数据程序流程图

当接收完数据之后，就面临着是否将数据保存的问题。若不保存，则程序直接结束；若需要保存，则需开辟一块内存，将所接收到的数据作为文件保存到这块内存中去。当然在界面上需要告诉操作者接收到的数据定义为了什么文件名，并且保存在哪里，我定义的保存路径是c:\HUST\zhanghang.TXT。

3.程序运行及调试

3.1运行调试结果

打开MFPCI98软件，在“文件”选项中选择新建ASM语言文件，点确定进入空白界面，输入主程序后，在“编译”中选择汇编，连接，运行，运行后，出现如下界面。

图3-1 初始界面图

当发送和接收参数选择一样，即数据长度同为7个字节或者同为8个字节，切校验方式同为奇校验或者偶校验或者无校验时，发送方和接收方的界面图如下所示。

图3-2 发送参数为（8，o）时的发送界面图

图3-3 接收参数为（8，o）时的接收界面图

经调试发现，只要将发送和接收的参数设置为相同时，发送端发出的数据，接收端都能够准确无误的收到。且接收方可以通过“y”和“n”来决定是否将接收到的信息保存起来，保存界面如下所示。

图3-4 保存接收数据界面图

在调试过程中发现了一个问题，当发送端和接收端在参数选择中，选择的校验方式不同时，可能导致接收端不能准确无误的接收数据，接收界面显示为乱码，其图如下图所示。

图3-5 发送端为无校验时的发送界面图

图3-6 接收端为偶校验时的接收界面图

3.2运行调试结果分析

当发送和接收参数相同时，接收端能准确的接收发送端发出的数据，并且能选择是否将接收的数据保存为txt格式的文件存放起来，说明此程序答题上实现了任务书中的设计要求。

当发送和接收参数中校验方式不同时，可能导致接收显示界面为乱码的现象，具体的情况统计如下表格所示。

表3-1 检验方式不同时的接收结果表

经分析，在串行通信中对波特率有所规定，应该设定接收方和发送方的波特率相同。在此程序中，奇校验和偶校验的波特率的选择可能有所不同，这样在接收时就会导致出现错误。大多数接口的接收波特率和发送波特率是可以分别设置的，也就是说可以分别有编程来设定，但是程序中没有可以设定波特率的部分，这也是此程序的一个不完善的地方，需要改善。

4.心得体会

上大学以来，算一算，一起应该是做了四个课程设计，相对比较了一下，觉得就数本次的微机原理与接口技术的课程设计最让人头疼。因为以前的课程设计有的是可以动手算出结果，对应的设计出相应的环节，有的是可以通过对一些软件的学习和仿真得出相对应的图像，但是本次的课程设计多出了一个重要的环节，就是需要用汇编语言来编写出程序，通过程序运行来得出相应的结果。这样的要求，对一个对汇编语言不是很精通的我来说，显得有一点无奈呀。但是设计任务书下来了，该完成的任务还是得用心去完成的。

此次微机原理课程设计时间规定为两个星期，在这半个月的时间里，真的可以说得是甜少苦多呀。为了完成任务书里面的各个要求，我采用了各种手段去收集资料，真的是有点痛苦，也有点烦躁，但是我还是坚持下来了，在小组成员的互相帮助下，成功的完成了本次课程设计的任务。回想起整个课程设计的过程，真是感慨良多呀。

本次课程设计是串行通信程序设计，拿到任务书我就开始疯狂的学习有关串行通信的知识，其实在我们的课本上，对串行通信，RS-232C接口就有很详细的原理解释和说明。当了解了其中的一些原理知识，画出整体流程图之后，就要开始编写程序了。其实在平时实验中，我也编写过一些小的单元程序，但是这次课程设计需要编写的主程序是一个综合性比较强的大程序，我听说其他小组的一些同学的程序，有达到八百行的，哎，有难度啊。为了编写出一个正确并能够完成课程设计要求的程序，我在图书馆借书，查阅了很多资料，同时在网上也收索，找到了一些关于串行通信的程序。几天下来，通过东拼西揍，和自己对所找到的一些子程序的细节的修改，终于把主程序弄完整了，在计算机上通过MF软件的运行，也确实能达到任务书中的要求，得出想要的结果。

但是回过头来我又总结了一下，发现程序中也有一些纰漏，有一些不完善的地方。比如在答辩过程中，老师提出的波特率的选择问题。在MF中运行程序时，当我们数据长度选择完毕之后，选择偶校验发送数据时，在另一台计算机上确实出现了接收到的为乱码的现象。还有就是，在数据长度是7个字节还是8个字节，校验方式是奇偶校验还是无校验的选择在界面上显示时对应的选择是“7”，“8”，“e”，“o”，“n”五个键，但是此时按下其他键，界面上照样显示其他的字符。我总觉得这样不好，要是操作者输入的是其他字符的话，我认为界面上应显示出一个错误选择的提示，然后让操作者继续做出正确的选择。由此可见，虽然这个主程序完成了任务书中的各个要求，能正确运行得到想要结果，

但是它并不是很完善，要想更加完善这个程序，就需要考虑到多方面的问题，对每个问题进行研究，然后去编写相应的部分子程序，去完善主程序。

在答辩时，我们一般都是带着自己的手提电脑去的，但是现在的手提电脑上一般都只有USB接口，而没有RS-232C的DB-9接口，并且我的仿真需要在两天计算机之间实现通信，限于这个问题，老师指出我都不能看见你们的程序运行结果。其实RS-232C三色接口线我们小组由制作的，但是在市场上去买USB到DB9的连接线，经济上有点不允许呀，这一点真的希望老师能够谅解。

这几天下来，确实有点累啊，当答辩完走出教室时，自己心里就松了一口气，一块大石头终于落下了。累虽累，但是这次课程设计真的让我学到了不少知识的。首先，以前在课堂上学的知识得到了一些巩固并且将其运用到实际中去了，而且还弄清楚了一些书本上没有说清楚，没有弄明白的问题。其次，让我学到了很多关于汇编语言的旗本知识，特别是在通过对一些指令的修改来得到不同的界面效果，让我产生了浓厚的兴趣，在以后的学习生活中，我还会继续努力的。不管多么累，多么烦，总算是按时，正确的完成了本次课程设计的任务，心中还是非常高兴的！

参考文献

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