串行口通讯.docx

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串行口通讯

实验十二串行通信

一、实验目的

1.了解8251的工作方式及工作原理。

2.了解8251的串行通信编程方法。

3.了解串行通信的格式协议。

二、实验原理

计算机与外设通过接口随时可进行数据交换，并根据不同的要求进行数据处理。

通常完成CPU与外设交换信息的方法有串行和并行两种，而CPU的总线是处理并行数据的。

并行数据传送和微机相连较为方便，数据不需转换，传输速度快，但所用传输线较多，在远距离传送情况下，极不方便；而串行通信仅需两条传输线，对于远距离、多位数据信息传输时，优点突出。

1.串行通信线路的工作方式

串行通信：

是指利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。

特点：

是通信线路简单，利用电话或电报线路就可实现通信，降低成本，适用于远距离通信，但传输速度慢。

串行通信线路三种工作方式：

单工通信、半双工通信、全双工通信

2.串行通信方式

串行通信：

分为同步通信（SYNC）与异步通信（ASYNC）两种方式。

1）异步通信及其协议

异步通信以一个字符为传输单位，通信中两个字符间的时间间隔是不固定的，然而在同一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔是固定的。

通信协议：

异步通信的数据格式如图12-1所示。

图12-1异步通信的数据格式

传送一个字符的信息格式：

规定有起始位、数据位、奇偶校验位、停止位等。

波特率：

衡量数据传送速率指标。

表示每秒钟传送的二进制位数。

2）同步串行通信及其规程

同步通信以一个帧为传输单位，每个帧中包含有多个字符。

在通信过程中，每个字符间的时间间隔是相等的，而且每个字符中各相邻位代码间的时间间隔也是固定的。

同步通信的数据格式如图12-2所示。

图12-2同步通信的数据格式

同步通信的规程有以下两种：

①面向比特（bit）型规程：

以二进制位作为信息单位。

现代计算机网络大多采用此类规程。

最典型的是HDLC（高级数据链路控制）通信规程。

②　面向字符型规程：

以字符作为信息单位。

字符是EBCD码或ASCII码。

3.信号传输方式

1）基带传输方式

在传输线路上直接传输不加调制的二进制信号，它要求传送线的频带较宽，传输的数字信号是矩形波。

基带传输方式仅适宜于近距离和速度较低的通信。

2）频带传输方式

传输经过调制的模拟信号，在长距离通信时，发送方要用调制器把数字信号转换成模拟信号，接收方则用解调器将接收到的模拟信号再转换成数字信号，这就是信号调制解调。

实现调制和解调任务的装置称为调制解调器（MODEM）。

采用频带传输时，通信双方各接一个调制解调器，将数字信号寄载在模拟信号（载波）上加以传输。

因此，这种传输方式也称为载波传输方式。

这时的通信线路可以是电话交换网，也可以是专用线。

4.RS-232C串行接口标准

RS-232C是一种标准接口，D型插座，采用25芯引脚或9芯引脚的连接器，如图12-3所示。

微型计算机之间的串行通信就是按照RS-232C标准设计的接口电路实现的。

图

12-3RS-232C标准接口示意图

微型计算机之间的串行通信就是按照RS-232C标准设计的接口电路实现的。

①　信号线

RS-232C标准规定接口有25根连线。

只有以下9个信号经常使用.

引脚和功能分别如下：

•　TXD（第2脚）：

发送数据线，输出。

发送数据到MODEM。

•　RXD（第3脚）：

接收数据线，输入。

接收数据到计算机或终端。

•　

（第4脚）：

请求发送，输出。

计算机通过此引脚通知MODEM，要求发送数据。

•　

（第5脚）：

允许发送，输入。

发出

作为对

的回答，计算机才可以进行发送数据。

•　

（第6脚）：

数据装置就绪（即MODEM准备好），输入。

表示调制解调器可以使用，该信号有时直接接到电源上，这样当设备连通时即有效。

•　CD（第8脚）：

载波检测（接收线信号测定器）输入。

表示MODEM已与电话线路连接好。

如果通信线路是交换电话的一部分，则至少还需如下两个信号：

•　RI（第22脚）：

振铃指示，输入。

MODEM若接到交换台送来的振铃呼叫信号，就发出该信号来通知计算机或终端。

•　

（第20脚）：

数据终端就绪，输出。

计算机收到RI信号以后，就发出

信号到MODEM作为回答，以控制它的转换设备，建立通信链路。

•　GND（第7脚）：

地

②　逻辑电平

RS-232C标准采用EIA电平，规定：

“1”的逻辑电平在-3V~-15v之间，“0”的逻辑电平在+3V~+15V之间。

由于EIA电平与TTL电平完全不同，必须进行相应的电平转换，MCl488完成TTL电平到EIA电平的转换，MCl489完成EIA电平到ITL电平的转换。

5.可编程串行通信接口芯片8251

可编程串行接口芯片8251内部结构如图12-4所示。

图12-4可编程串行接口芯片8251内部结构图

1）发送器：

由发送缓冲器和发送控制电路两部分组成。

2）接收器：

接收器由接收缓冲器和接收控制电路两部分组成。

3）数据总线缓冲器

数据总线缓冲器是CPU与8251A之间的数据接口。

包含3个8位的缓冲寄存器：

两个寄存器分别用来存放CPU向8251A读取的数据或状态信息。

一个寄存器用来存放CPU向8251A写入的数据或控制。

4）读/写控制电路

读/写控制电路用来配合数据总线缓冲器的工作。

功能如下：

（1）　接收写信号

，并将来自数据总线的数据和控制字写入8251A；

（2）　接收读信号

，并将数据或状态字从8251A送往数据总线；

（3）　接收控制/数据信号C/

，高电平时为控制字或状态字；低电平时为数据。

（4）　接收时钟信号CLK完成8251A的内部定时；

（5）　接收复位信号RESET，使8251A处于空闲状态。

5）调制解调控制电路：

调制解调控制电路用来简化8251A和调制解调器的连接。

6.可编程串行通信接口芯片8251的控制字及其工作方式

串行通信接口编程的内容包括以下两大方面：

⑴　一方面是由CPU发出的控制字，即方式选择控制字和操作命令控制字；

⑵　另一方面是由8251A向CPU送出的状态字。

●可编程串行接口芯片8251方式选择控制字（模式字）

8251在初始化时，必须重新设置模式寄存器的格式。

8251的方式选择控制字（模式字）设置如图12-5所示。

图12-58251的方式选择控制字（模式字）

异步模式的传输速率要用模式寄存器的最低两位来确定波特率因子，此时，波特率＝时钟频率/波特率因子。

●可编程串行接口芯片8251的操作命令控制字

可编程串行接口芯片8251的操作命令控制字格式如图12-6所示。

图12-6可编程串行接口芯片8251的操作命令控制字

●可编程串行接口芯片8251的状态控制字

可编程串行接口芯片8251的状态控制字格式如图12-7所示。

图12-7可编程串行接口芯片8251的状态控制字

三、实验仪器

微型计算机、AEDK598实验装置、RS232串口线、导线若干。

四、实验内容及步骤

1.实验内容

本实验内容是利用可编程串行接口芯片8251与计算机通信，实现从实验机键盘上键入的数字、字母显示到PC机显示器上，将PC机键盘输入的大写字符（0—F）显示到实验机的数码管上。

2.实验电路及连线

实验电路图如图12-8所示。

图12-8实验原理图

3.实验程序框图

实验主程序流程如图12-9所示。

4.程序编写

根据实验编写程序相关程序。

5.实验步骤

1）开机前，将AEDK598微机实验箱上的XC9（CPU插座）与XC6（CPU88插座）用T598A-C连接板连接起来，XC1（CPU51插座）空，进行MCS-88单片机实验。

2）用实验机配套的串行通讯电缆，将9芯电缆的一端与实验机上的9芯插座相连，另一端与PC机的串行口相连。

3）根据实验原理图及实验要求连线，将8251的片选（CS8251）连接228H；CS8279已固定接至238H。

将（29）模块中的十个短路套都套在8279侧，ETXD接232TXD；ERXD接232RXD。

4）打开AEDK598微机实验箱和PC机电源，在桌面上点击LCA88ET图标，启动LCA88ET调试软件，测试串口，如果通讯串口测试不通过，请将延时因子置高。

5）参照附录程序，打开新文件，输入程序，加载编译调试。

6）选择“窗口”菜单下的“对话窗口”，操作实验箱的键盘，观察PC机屏幕显示，操作PC机键盘，观察实验箱8位数码管显示状态。

6.实验说明

程序执行时，应先进入调试菜单下的对话窗口中，然后执行G8100：

0（当然程序必须加载在S100：

0000），就可以实现实验要求。

五、实验报告要求

实验目的，实验原理，实验电路，程序流程图，资源分配，程序清单（附有注释），实验中遇到的问题及解决方案。

六、思考题

1.串行通信和并行通信有什么异同？

它们各自的优缺点是什么？

2.为什么要在RS-232C与TTL之间加电平转换器件？

3.串行通信方式有哪几种？

各有什么特点？