微型计算机技术讲稿6
第五章 并行通信和接口技术
5.1 系统中接口的功能和连接
外设种类繁多，信号不同，速度差异很大
5.1.1 接口的功能
I/O搜索、输入/输出、数据转换、通信联系(I/O传输控制)、中断管理(优先级、提供中断类型码等)、复位和错误检测。
可编程能力，综合功能。
I/O接口的功能是提供数据缓冲和执行I/O控制。
5.1.2 接口与系统连接
* 与CPU：数据总线-数据I/O通道、状态信息读取、控制命令写入
控制控制信号：STB(选通输入)，IBF输出控制信号：ACK(应答)、OBF(输出缓冲器满)
选择端口(寄存器)地址-连接地址线
中断请求/回应或DMA请求/应答
* 与外设：数据通道
控制联系(握手信号)
接口寄存器的选择：
以地址区分
以读写区分
区分特征位
以顺序区分
5.2 串行接口和串行通信
5.2.1 串行接口
串行通信—数据传送逐位进行，每一位数据占有一固定的时间长度。
控制端口、数据端口、接收/发送时钟。
5.2.2 串行通信相关名词
全双工，半双工
全双工-收发双方可同时通信，占用两条线路或两条频道
半双工-分时收发。占用一条线
同步，异步
* 同步模式-收发双方使用统一的时钟。发送人需要在发送数据之前发送同步字符。接收人检测到同步字符后（双方获得同步）传输数据。
同步数据格式：同步字符、数据、数据……
同步字符可插入数据间隙
* 异步-收发双方不需要同步或统一时钟。
异步数据格式：
起始位-数据位(5-8位)-校准位-停止位(1).5或2位)、起始位-数据位(5-8位)-校准位-停止位(1).5或2位)……
区别：
* 同步数据传输率高。由于非数据信息(起始位、停止位)的比例较小。同步传输时，信息帧包含多个字符；
* 同步传输收发双方需采用统一的时钟。
异步接收：
高
┎─←──────——┰←————────?──┐高
┖→检测RxD低电平 ┴→1/2D处检测RxD┴→接收数据位→奇偶检测→去掉停止位
低 低
同步接收：
┎─←──────——──?───┐否
┖→接收数据 →是同步字符吗？ —┴→接收数据位→奇偶检测
是
5.2.3 串行通信标准
传输率
传输率-每秒传输数据位数。
波特率baud—脉冲码元数在单位时间内传输。
比特率bit—单位时间内所传送的二进制码元数。
比特率≥波特率 比特率=log2n * 波特率
110、300、600、1200、2400、4800、9600.2K、38.4K、57.6K等
RS-232C总线标准
负逻辑
“1”-- -5V至-15V、“0”-- 5V至 15V
TTL→RS-232C MC1488/75150
RS-232C→TTL MC1489/75154
控制信号定义
一般:25脚针(电压接口、电流环接口)，9脚针(仅含电压接口)
5.3 可编程串行通信接口INTEL-8251
接口芯片用于串行通信：
USART-通用同步/异步接收/发送器 如INTEL-8251
UART--通用异步接收/发送器 如INTEL-8250 (PC机用)
USRT--通用同步接收/发送器
5.3.1 基本性能
数据传输率 同步0-64K，异步0-19.2K
数据位 5-8位/字符
奇偶校验位 奇校验，偶校验
在异步模式下，可以有1、1.5、2个停止位
5.3.2 8251基本原理
8251的编程结构
编程结构:
数据端口：数据输入缓冲 接收移位寄存器(串入并出)
数据输出缓冲 发送移位寄存器(并入串出)
RxD—接收数据，TxD—发送数据
控制端口：控制寄存器
状态寄存器
方式寄存器
8251的功能结构
功能结构:
接收缓冲器--RxD、串入并出移位
接收控制电路-检测启动位(识别假启动位)、验证、形成状态位(错误、接收准备等)
发送缓冲器-数据 附加信息位，并入串出移位，TxD
发送控制器-异步：数据 起始位、校准位、停止位
同步：插入同步字符，数据 校验位
提供和提供数据缓冲器CPU缓冲数据总线
读写控制—RD、WR、C/D(控制/数据端口选择)，CLK、RESET
MODEM控制-提供调制/解调器控制信号MODEM连接。
8251发送与接收
异步接收
异步发送TxEN=(发送允许)和CTS=0(发送外设请求时)
RxD/TxD
发送格式和