第八章串行总线及接口
第08章 串行输入输出接口
同步字符
字符块
较验字符
– – – –
（1） 设置波特率 通过编程设置，发送、接收方应具有相同的波特率。 （2）设置数据的传送格式。 在串行通信中就有异步通信和同步通信两种基本串行通信方式
– （3） 设置波特率因子 – 在异步通信方式进行通信时，发送端需要用时钟来决定每1位对 应的时间长度，接收端也需要用一个时钟来测定每1位的时间长度， 前一个时钟叫发送时钟，后一个时钟叫接收时钟。 – 这两个时钟的频率可以是波特率的数倍，一般取16倍、32倍或64 倍。这个倍数就称为波特率因子。 接收时钟
5 ~ 8 数据位 空闲 1 起始位 0 1/0 1/0
…...
1/0 1/0 1
1
空闲 起始位
较验位
停止位
• -b.同步通信 • 以一个固定长度的字符组成的数据块（帧）为传输单位，每个数据块 附加1个或2个同步字符，最后以校验字符结束，通信的信息格式见图。 • 同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较复杂。 • 串行同步通信主要应用在网络当中。最常使用高级数据链路控制协 议HDLC。 • 同步通信传输步骤： • ● 传输开始，接受设备不停检测传输线—测试同步字符是否到来。 • ● 收到同步字符（约定好的）之后，收方开始接受数据。 • ● 接受 ：N个字符数据 + 校验字符。 • ● 处理：组合出N个数据字节，查奇偶无错，结束一帧数据传输。 • ● 开始检测同步字符，准备接受下一帧数据。 • 注：发送与接受每位都保持完全一致，由时钟信号统一。
• 三、串行通信的接口 • 1串行通信接口的基本任务 • (1)实现数据格式化：一帧或同步字符 (2)进行串－并转换： • (3)控制数据传输速率： (4)进行错误检测： • (5)进行TTL与EIA电平转换： • (6)提供EIA-RS-232C接口标准所要求的信号线： • 2.串行通信接口 • (1)可编程的串行接口芯片 • (2)串行接口标准
微机接口第8章微型计算机常用接口和接口芯片PPT课件
口芯片ppt课件
目录
• 微型计算机常用接口概述 • 并行接口 • 串行接口 • 中断控制器接口 • DMA控制器接口 • 定时器/计数器接口
01
微型计算机常用接口概述
接口定义与功能
接口定义
微型计算机与外部设备或其他计 算机之间进行数据传输和通信的 联络电路。
DMA控制器实现
DMA控制器的实现可以采用硬件描述语言（如VHDL或Verilog） 进行描述，然后通过FPGA或ASIC等硬件设备进行实现。实现 过程中需要考虑电路的时序、性能和功耗等因素。
编程实现与示例
编程实现
在使用DMA控制器进行数据传输时，需要编写相应的驱动 程序来控制DMA控制器的操作。驱动程序可以通过操作系 统提供的API或硬件抽象层（HAL）进行编写，以实现数据 传输的初始化、启动、暂停和停止等操作。
VS
示例
以8253芯片为例，介绍其编程实现方法 ，包括初始化程序、工作模式设置程序、 计数范围选择程序等。同时给出具体的示 例代码，以便读者更好地理解和掌握相关 知识。
DMA传输方式可以减轻CPU 的负担，使其能够处理更多 的任务。
DMA控制器可以支持多种数 据传输模式，如块传输、链 式传输等，以满足不同的应 用需求。
DMA控制器电路设计与实现
DMA控制器电路设计
DMA控制器的电路设计包括总线接口、控制逻辑、地址计数 器等部分。总线接口用于与内存和CPU进行通信；控制逻辑 负责控制数据传输的过程；地址计数器用于生成内存地址。
编程实现与示例
01
```c
02
void write_data(unsigned char data) {
03
第8章 单片机的串行接口
3. 电平变换电路
RS232C与单片机的串行通信接口连接需要进行电平 转换。新型电平转换芯片MAX232，可以实现TTL 电平与RS232电平双向转换。
+5V 1μF 1μF C1 + C1C2+ V + V-
1μF +10V -10V 1μF
C1+ V+ C1C2+ C2-
1 2 3
16
Vcc
15 GND 14 T1OUT
发送中断标志位TI：该位可作为查询标志（或 引起中断），CPU可再发送下一帧数据 。 乙方一帧数据到齐即接收缓冲器满，置位接收 中断标志RI，该位可作为查询标志（或引起接 收中断），通过 MOV A ,SBUF CPU将这帧数 据并行读入。
8.2.3 波特率的设定
在串行通信中，收发双方对发送和接收数据的速 率（即波特率）要有一定的约定，51单片机的波特率 发生器的时钟来源有两种：一是来自于系统时钟的分 频值，系统时钟是固定的，此种方式波特率是固定的 另一种是由定时器T1提供，波特率由T1的溢出率控 制，T1的计数初值是可以用软件改写的，因此是一 种可变波特率方式，此时T1选择工作于方式2，自动 重装初值，波特率精确。
8
f osc T 1溢出率 12 (256 X )
f osc 12 2 SMOD 方式2波特率 f osc 64 2 SMOD 方式1和3波特率 定时器T1的溢出率 32 f osc 2 SMOD 32 12 (256 X ) 方式0波特率
Qa Qb Qc Qd Qe Qf Qg Qh 74LS164真值表
例子：串并转换
89C51
10110101 Qa Qb Qc Qd Qe Qf Qg Qh Qa Qb Qc Qd Qe Qf Qg Qh
第八章串行通信技术
第八章串行通信技术§8。
1串行通信的概述及RS-232C总线教学方法:讲授法教学目的:1、了解单片机串行通信的基本方法。
2、掌握单片机串行通信的相关概念。
3、了解RS-232C总线。
4、了解RS-232C总线电平及计算机信号电平教学重点：串行通信的方式教学难点:波特率的理解和信号电平的理解教学过程：组织教学：授课课时：（2课时）扳书课题：§8。
1串行通信的概述及RS-232C总线引入新课：一、串行通信概述1、什么叫串行通信？并行、串行举生活中的例子（排横队行走，排纵队行走）说明；引出并行通信，串行通信的概念。
P00P01 外设1P02P0389C51RXD外设2TXD串行通信就是使计算机中的数据一位一位地按先后顺序在一根传输线上传送。
通常有两种基本的通信方式：异步通信和同步通信。
2、异步通信和同步通信回顾在数字电路中所学的移位寄存器工作原理。
可提问学生。
异步通信：异步——发送时钟不一定等于接收时钟。
如下图：数据传送是帧的形式传送，每一帧数据包括起始位、数据位、奇偶校验位、停止位四部分。
其中数据位可以是5位、6位、7位、8位。
在一帧格式中，先是一个起始位0，然后是8个数据位，规定低位在前，高位在后，接下来是奇偶校验位（可以省略），最后是停止位1。
用这种格式表示字符，则字符可以一个接一个地传送。
特点：不同速度的外设可相互传送，但传送数据比实际数据位数多（加起始位、停止位等），占用CPU时间，传送速度较慢。
同步通信同步——发送设备时钟等于接收设备时钟。
在同步通信中，每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，占用了时间；所以在数据块传递时，为了提高速度，常去掉这些标志，采用同步传送。
由于数据块传递开始要用同步字符来指示，同时要求由时钟来实现发送端与接收端之间的同步，故硬件较复杂。
发送方和接收方时钟完全一样，只要双方同时准备好（同步），可直接传送数据，无需附加多余的控制位，传送数据效率高，但设备要求高。
第八章接口技术-资料.ppt
8.4.1 可编程计数器/定时器 的工作原理
8.4.2 8253可编程计数器/定 时器
8.5模拟通行道接口
8.5.1 概述
8.5.2 数/模（D/A）转换器
8.5.3 模/数（A/D）转换器
8．1 概述 8．1．1 接口的功能
接 口 的 功 能
地址译码和I/O设备的选择 信息的输入与输出 信息的转换功能
A
PA3 PA4
口
PA5
PA6
PA7
PB0
PB1
PB2 PB3 PB4
B 口
PB5
PB6
PB7
PC0
PC1
PC2
PC3
C
PC4
口
PC5
PC6
PC7
A
-
图 6 10
82 55
引 脚 分 布 图
2. 8255A的引脚及功能
8255A 的引脚
与外设相连的引脚 与CPU相连的引脚
PA7~PA0 PB7~PB0 PC7~PC0 数据线引脚
4. 8255A的工作方式 (1) 方式0——基本输入/输出方式
●两个8位端口A、B及两个4位端口（端口C的高4位、 低4位）中的任一端口，均可以作为输入端口或输出端 口，且各端口均是独立的。
控制线引脚
3. 8255A的控制字
(1) 方式选择控制字
1） 8255A有三种工作方式
方式0——基本的输入/输出方式 方式1——选通的输入/输出方式 方式2——双向传输方式
2） 端口A可以工作于三种工作方式中任何一种，端口B只 能工作于方式0或者方式1，端口C既可以分为两个4位端口， 作一般的输入/输出端口使用，更经常的是用于配合端口A 和B工作，为它们提供控制信号和状态信号。
第八章-串行通信及接口电路
h
17
主要引脚
RTS(Request To Send)—请求发送信号，是8251A送往外设的， CPU可以通过编程命令使其变为有效电平，以表示CPU已经 准备好发送。
CTS(Clear To Send)—清除请求发送信号，是对RTS的响应信 号，它是由外设送往8251A的。当为低电平时，8251A才能 执行发送操作。
三、8251A的编程
在用8251A传送数据之前必须对它进行初始化 编程，确定它的具体工作方式。
工作方式控制字 命令控制字 状态字 初始化编程
h
20
例子
工作方式控制字 命令控制字
➢ 8251A工作于异步方式，波特率系数为64，字符总 长度为11位（7位数据位，2位停止位，偶校验）， 操作命令使接收允许，错误位复位。设8251A端口 地址为FEH，其初始化程序为：
过去，串行异步通信的数据传输速率限制在50 bps到9600 bps之间。现在，可以达到115200 bps 或更高。
h
8
第二节 可编程串行通信接口芯片8251A
➢ 8251A的内部结构 ➢ 8251A芯片的引脚 ➢ 8251A的编程
h
9
一、8251A的内部结构
h
10
二、8251A芯片的引脚
MOV AL，11111011B ；送方式选择控制字 OUT 0FEH，AL
MOV AL，00010101B ；送命令控制字 OUT 0FEH，AL
h
21
第三节 串行接口标准RS-232C
美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口。 1962年公布，1969年修订
现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数据 通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口。
第八章串行通信与可编程串行通信接口
(4)全双工、双缓冲器发送和接收。
(5)出错检测：具有奇偶、溢出和帧错误检测。 （6）输入输出与TTL电平兼容。
8.3.2 8251A的基本结构与引脚功能 1．基本结构
接口技术
8251A的结构框图如图所示。包括数据总 线缓冲器、读/写控制逻辑、MODEM控制电 路、发送器、接收器以及控制电路。
8.3.2 8251A的基本结构与引脚功能
解调器电话线
控制器
MODEM远程通信示意图
8.1.2 串行通信的基本概念 4.串行通信的检错和纠错
接口技术
检错是如何发现数据传输过程中出现的错误; 纠错是在发现错误后，如何采取措施纠正错误 (1)误码率 误码率是指数据经传输后发生错误的位数与总 传输位数之比。在计算机通信中，一般要求误 码率达到10－6数量级。与通信过程中的线路质 量、干扰、波特率等因素有关。
8.3.2 8251A的基本结构与引脚功能
接口技术
DSR（Data Set Ready）：数据装置准备好，输入， 低电平有效。通用的输入信号，表示 MODEM或
外设的数据已经准备好。
RTS（Request To Send）：请求发送，输出， 低电平有效。用于通知MODEM，CPU已准 备好，准备发送数据。 CTS（Clear To Send）：清除发送，输入， 低电平有效。当有效时，表示MODEM或外 设允许8251A发送数据。
（1）连接CPU信号 D7~D0：数据总线。 CS：片选信号，低电平有效。
接口技术
C/D：控制/数据信号。高电平时，CPU对8251A写 入控制字或读取状态字；低电平时，CPU读/写数据 信号。当将C/D与CPU地址总线的最低位（A0）相 连时，8251A就占用两个端口地址，偶地址为数据 口地址，奇地址为控制口地址。
第八章 串行输入及输出接口
第 1 页 共 8 页 第8章 串行输入/输出接口 ▪ 概述 ▪ 串行通信的实现 ▪ 串行通信的基本术语 ▪ 可编程串行通讯接口芯片8251A简介 ▪ 串行通信RS－232C ▪ USB总线简介 第一节 串行通信基础知识 一、串行通信基本原理：并行数据传送和串行数据传送 并行数据传送的特点：各数据位同时传送，控制简单,速度快、效率高；成本高，且距离通常小于30米。 计算机内部的数据传送都使并行数据传送。
串行数据传送的特点：数据传送按位数需进行，最少只需一根传输线，成本低,可利用电话网等现成的设备；速度慢,控制复杂。距离可从几米到几千公里。
计算机通信(串行通信)是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。 在多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多采用串行通信方式。 串行通信的方式: 串行通信的方式: 异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。 异步通信是以字符（构成的帧）为单位进行传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即字符之间是异步的但同一字
接收设备
发送设备
询问
应答
10101100
8位同时传送
接收设备
发送设备8位顺次传送
D0D7 第 1 页 共 8 页
符内的各位是同步的。 2.异步串行通信的字符格式:
异步通信的特点： 不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。 二、串行通信的传输方向 单工 半双工 全双工 1、单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。
2、半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。 3、全双工是指数据可以同时进行双向传输 三、串行通信的信号形式 近程和远程的串行通信的信号形式不同 1.近程通信(本地通信) 采用数字信号直接传送,在传送过程中不改变原数据代码的波形和频率.这种数据传送方式称为基带传送方式.