7.1概述
7.2CPU与外设数据传送的 方式
7.3可编程计数器 /定时器 8253
7.4串行通讯和串行接口
7.5 并行接口
7.6 DMA控制器 8237
7.7 D/A和 A/D转换技术
第七章 输入 /输出接口
7.4 串行通讯和串行接口
?串行通信基础
?可编程串行通信接口 8250
?可编程串行通信接口 8251
一、串行通信基础
?串行通信的概念
所谓串行通讯是指外设和计算机间使用一根数据信
号线一位一位地传输数据,每一位数据都占据一个
固定的时间长度。
“串行”是指外设与接口电路之间的信息传送方式,
CPU与接口之间仍按并行方式工作。
?串行通信的概念
?信息传输的检错和纠错
?串行数据在传输过程中,由于干扰可能引起信息的出错
如何发现传输中的错误,叫 检错 。
发现错误后,如何消除错误,叫 纠错
?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
?信息传输的检错和纠错
奇偶校验能够检测出 1位误码,但是不能纠错。
?串行数据传输方式
全双工方式
通讯双方能同时进行发送和接收操作
?串行数据传输方式
半双工方式
只有 1根数据线传送数据信号,要求通讯双方的
发送和接收由电子开关切换。
单工方式
只允许数据按照一个固定的方向传送
?传输速率
在串行通讯中,用 波特率 来描述数据的传输速率
波特率,即每秒钟传送的二进制位数,简写为 bps
接收时钟 /发送时钟是波特率的倍数,称为 波特率因子 。
例如波特率因子为 32,则 32个时钟脉冲移位 1次。
例:波特率 =9600bps,波特率因子 =16,则
接收时钟和发送时钟频率 =9600× 16=153600Hz
?信号的调制和解调
数字信号的频带宽,而普通通信线路频带较窄,如
电话线频带范围仅 300~3400Hz
所以采用普通通信线路进行远程数据通信时,需要
在发送端用调制器( Modulator)把数字信号转换
为模拟信号,模拟信号经通信线路传送到接收方,
接收方再以解调器( Demodulator),把模拟信号
变为数字信号。
大多数情况下,调制器和解调器合在一个装置中,
称为 调制解调器 ——Modem
在通讯中,Modem起着传输信号的作用,是一种
数据通讯设备,简称 DCE
接收设备和发送设备称为数据终端设备,简称 DTE。
?信号的调制和解调
?串行通信的类型
串行通讯可以分为两种类型,同步通讯, 异步通讯
异步通讯
一个字符一个字符地传输,每个字符一位一位地传
输,传输一个字符时,以 起始位 开始,然后传输字
符本身的各位,接着传输 校验位,最后以 停止位 结
束该字符的传输。一次传输的起始位、字符各位、
校验位、停止位构成一组完整的信息,称为 帧
( Frame)
帧与帧之间可有任意个 空闲位
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 逻辑 0 1位
数据位 逻辑 0或 1 5位,6位,7位,8位
校验位 逻辑 0或 1 1位或无
停止位 逻辑 1 1位,1.5位或 2位
空闲位 逻辑 1 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,则信号线上的波形为
同步通讯
靠同步字符完成收发双方同步
多个字符成组传送,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 …… 字符 n 校验字符
数据块
?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
?串行通信的接口标准
?串行通信的接口标准
TDX 发送
RDX 接收
SG 信号地
DSR DCE准备好
DTR DTE(即微机接口电路,如 8250/8251)准备好
RTS DTE请求 DCE发送
CTS DCE允许 DTE发送,该信号是对 RTS信号的回答。
DCD 数据载波检出
当本地 DCE收到对方的 DCE设备送来的载波信号时,使
DCD有效,通知 DTE准备接收,并且由 DCE将接收到的
载波信号解调为数字信号,经 RXD线送给 DTE。
RI 振铃信号
当 DCE收到交换机送来的振铃呼叫信号时,使该信号有
效,通知 DTE已被呼叫。
?串行通信的接口标准
RS-232-C采用负逻辑,且信号电平与 TTL不兼容
串行接口芯片 8250,8251均使用 TTL电平,应使用
电平转换电路与 RS-232C连接器连接 。
MC1488,TTL电平 → RS232电平 (用于发送方)
MC1489,TTL电平 ← RS232电平 (用于接收方)
?串行通信的接口标准
?串行通信的接口标准
采用 Modem(DCE)和电话网通信时的信号连接
?串行通信的接口标准
采用专用线通讯时的信号连接
?串行通信的接口标准
无 Modem的标准连接
?串行通信的接口标准
无 Modem 的最简连接
?串行通信的接口标准
无 Modem时,最大通讯距离的计算:
RS-232C标准规定:当误码率小于 4%时,要求导
线的电容值应小于 2500PF。
普通导线的电容值约为 170PF/M。
则允许距离 L=2500PF/( 170PF/M) =15M
二、可编程串行异步通信接口 8250
?8250芯片引脚定义和功能 P,252
8250
INTRPT
8259
OUT2#
IRQ4
CPUINT
INTR
8250中断请求信号与 CPU的连接
二、可编程串行异步通信接口 8250
?8250芯片的内部结构和寻址方式
P,254
?8250内部控制状态寄存器的功能
P,255
?8250内部控制状态寄存器的功能
除数寄存器
8250使用 1.8432MHz的基准时钟输入信号,通过内
部分频产生发送时钟频率和接收时钟频率。
波特率因子固定为 16,所以
16*波特率 =1843200/分频系数
分频系数即为除数
除数 = 1843200/(16*波特率 )
?8250通信编程
P,257
P,260
?8250应用举例
三、可编程串行通信接口 8251
通过编程,可以实现异步通讯协议或面向字符的同
步通讯协议,波特率:同步方式下,0-64Kbps;异
步方式下,0-19.2Kbps。
同步方式下,每字符为 5,6,7,8位,能自动检测
同步字符,自动添加奇偶校验。
异步方式下,每字符可为 5,6,7,8位,自动增加
起始位、停止位和校验位。
?8251的结构
模式寄存器,
决定工作于
同步或异步
模式以及接
收和发送的
字符格式
同步字符寄
存器,存放
同步模式下
的同步字符
?8251的引脚信号
C/D#,该信号一般连至地址线 A0,用于选择控制端口
/数据端口。数据输入输出寄存器合用一个端口,控
制寄存器与状态寄存器合用一个端口。
TxE,通知 CPU发送移位寄存器空。此时,在状态寄
存器的 TxE位置 1。 CPU可以查询 TxE信号或状态寄
存器的 TxE位
TxRDY:告诉 CPU,8251已准备好发送,CPU可以为
其提供需要发送的字符
RxRDY:通知 CPU,8251已从外部设备收到一个字符,
等待 CPU读取。 CPU可以查询该信号,或把该信号作
为中断请求信号。
SYNDET:同步检测信号,只用于同步方式
TXC,RXC:
8251没有内置的波特率发生器,必须由外部产生建
立波特率的时钟信号,TXC,RXC通常与 8253连接
?8251的引脚信号
?8251的命令字与初始化编程
模式寄存器的格式
?8251的命令字与初始化编程
控制寄存器与状态寄存器的格式
?8251的命令字与初始化编程
8251与 CPU的数据交换
查询方式 /中断方式
采用查询方式,在数据交换前应读取状态寄存器。
状态寄存器 D0=1,CPU可以向 8251数据端口写入
数据,完成串行数据的发送
状态寄存器 D1=1,CPU可以从 8251数据端口读出
数据,完成一帧数据的接收
?8251的命令字与初始化编程
流程
?8251编程示例
例:编写 8251异步模式下的接收和发送程序,完成
256个字符的发送和接收,设端口地址,208H,209H,
波特率因子 16,1起始位,1停止位,无奇偶校验,每
字符 8位。
MOV DX,209H
MOV AL,40H ;复位命令。
OUT DX,AL
MOV AL,01001110B ;模式字
MOV DX,AL
MOV AL,0011,0111B;控制字
OUT DX,AL
MOV CX,256 ;发送 256字节
NEXT:
MOV DX 209H
IN AL,DX;状态字
AND AL,01H; TXRDY?
JZ NEXT
MOV AL,CL
MOV DX,208H
OUT DX,AL;发送
LOOP NEXT
发送程序
接收程序 接收 256字节,放在 buf中
Data segment
buf DB 256 dup(?)
Data ends

MOV DX,209H
MOV AL,40H;复位
OUT DX,AL
MOV AL,0100,1110B;模式字
OUT DX,AL
MOV AL,0011,0111B;控制字
OUT DX,AL
MOV CX,256 ;接收 256字节
MOV SI,0
NEXT:
MOV DX,209H
IN AL,DX;状态字
AND AL,02H; RXRDY?
JZ NEXT
MOV DX,208H
IN AL,DX;接收 1字符
MOV buf[SI],AL
INC SI
LOOP NEXT
7.5 并行接口
?并行接口的特点
?可编程并行通信接口芯片 8255
一、并行接口的特点
并行接口是在多根数据线上,以字节 /字为单位与
I/O设备交换数据
二、可编程并行通信接口芯片 8255
?8255芯片引脚定义与功能
P,244
?8255寻址方式
P,246
8255没有状态寄存器
?8255的控制字
方式选择控制字
端口 C置位 /复位控制字 P,248
注意,C口控制字虽然是对端口 C操作,但应写入到
控制口地址,而不是写入到 C数据口
?8255的控制字
编程举例:设 A,B,C数据口地址分别位 60H,61H、
62H、控制口端口地址 63H
1,A口方式 0,输出,B口方式 0,输入,C口高 4位输
出,C口低 4位入
MOV AL,10000011B
OUT 63H,AL
2,PC7置 1,PC3置 0
MOV DX,63H
MOV AL,0000,1111B; PC7置 1
OUT DX,AL
MOV AL,0000,0110B; PC3置 0
OUT DX,AL
?8255的工作方式 0
P,246
8255作为打印机接口,工作于方式 0
程序设计:设 PA,PB,PC口地址分别为 0D0H,0D2H、
0D4H控制口地址,0D6H
MOV AL,81H;
OUT 0D6H,AL
MOV AL,0DH; ① PC6置 1,0DH=0000,1101
OUT 0D6H,AL
LPST:
IN AL,0D4H;读 PC口
AND AL,04D;② 打印机忙否( PC2 =BUSY=?)
JNZ LPST ; PC2=1,打印机忙,等待
MOV AL,CL
OUT 0D0H,AL;③ CL中的字符送 PA口
MOV AL,0CH
OUT 0D6H,AL;④ 置 PC6=0,即 =0; 00001100=0CH
INC AL
OUT 0D6H,AL;置 PC6=1,即 =1,00001101=0DH

?8255的工作方式 1——选通输入输出方式
P,247
主程序,
MAIN,MOV AL,0A0H ;方式选择控制字
OUT 0C6H,AL
MOV AL,01H ;
OUT 0C6H,AL
CLI ;替换中断向量前关中断
MOV AH,25H ;替换中断向量的典型方式
MOV AL,0BH ; IR3的类型码为 0BH
MOV DX,OFFSET ROUTINTR
PUSH DS
MOV AX,SEG ROUTINTR
MOV DS,AX
INT 21H
POP DS
MOV AL,0DH ; PA方式 1输出,“置 PC6=1的操作”
OUT 0C6H,AL ;使 8255允许中断( INTEA=1)
STI ; CPU开中断

假 设:
A口地址 0C0H
B口地址 0C2H
C口地址 0C4H
控制口 0C6H
中断处理程序
ROUTINTR:
MOV AL,[DI] ; DI为打印字符缓冲区地址
OUT 0C0H,AL
MOV AL,00H ;置 PC0=0
OUT 0C6H,AL
INC AL ;置 PC0=1

IRET
?8255的工作方式 2——选通双向传输方式
P,249