8086基礎-串行通信

4.1 串行通信簡介

并行通信雖然通信速度比較快，但是如果數據位數很多的時候，對應的數據線也會很多，之前學習的端口輸入輸出本質上就是一種并行通信，為了較少數據線的數量，降低人工布線的難度，串行通信被設計了出來。

   串行通信作為計算機通信方式之一，主要起到主機與外設以及主機之間的數據傳輸作用，串行通信具有傳輸線少、成本低的特點，主要適用于近距離的人-機交換、實時監(jiān)控等系統(tǒng)通信工作當中，借助于現(xiàn)有的電話網也能實現(xiàn)遠距離傳輸，因此串行通信接口是計算機系統(tǒng)當中的常用接口。

   現(xiàn)在常用的串行通信就是能夠產生TTL電平的異步串行通信，通過外擴的芯片，例如RS232，MAX485就產生了現(xiàn)在常用的232通信和485通信，隨著串行通信的發(fā)展，通信速率幾乎和并行通信一樣，甚至比并行通信還快。

4.2 8251簡介

4.1.1 引腳詳解

（1）三態(tài)雙向八位數據口D0~D7：用于和CPU進行數據通信

（2）寫控制WR：低電平有效

（3）讀控制RD：低電平有效

（4）片選CS：低電平有效

（5）復位RESET：高電平有效，用于復位芯片

（6）傳送時鐘TXC：數據發(fā)送時鐘線

（7）接收時鐘RXC：數據接收時鐘線

（8）芯片時鐘CLK：為內部電路提供時鐘脈沖，應該大于傳送速率的30倍

（9）傳送寄存器空信號TXE：沒有可以發(fā)送的數據時，該引腳為1，當從CPU接收到數據且控制字的TXEN=1時，該引腳變?yōu)?，在同步工作方式時，若CPU來不及輸出一個字符，則將使該引腳變?yōu)?，同時發(fā)送器在輸出線上自動插入同步字符，以填補傳輸空隙

（10）傳送允許信號CTS：Modem用于通知8251A，Modem準備接收數據

（11）SYNDET/BD：該引腳與狀態(tài)寄存器中的SYNDET/BD一樣，具有內同步方式和外同步方式兩種

a.內同步方式：該引腳作為輸出，如果SYNC字符被發(fā)現(xiàn)，則變?yōu)?，當CPU讀取狀態(tài)寄存器內容時，它被復位，高電平輸出代表8251A已經同步

b.外同步方式：該引腳作為輸入，當接收到高電平時，表示同步開始，用于通知接收電路開始裝配收到的串行數據，在異步通信時表示Break狀態(tài)出現(xiàn)在RXD線上，輸入上升沿使8251A在下一個RXC的下降沿開始裝載數據

（12）發(fā)送準備就緒TXRDY：可以作為CPU的中斷請求信號，當傳送寄存器空或者CTS引腳為0或者控制字的TXEN=1時該引腳置1

（13）接收準備就緒RXRDY：用于通知CPU芯片已經接收到一個字符，8251A每接收到一個字符該引腳置1，CPU取走后，該引腳變?yōu)?

（14）數據命令選擇C/D：CPU向8251A寫入時，該引腳為1選擇命令，為0選擇數據；當CPU向8251A讀取時，該引腳為1用于選擇狀態(tài)，為0選擇數據

（15）DTR：8251A輸出給Modem表示8251A已經準備就緒

（16）RTS：8251A輸出給Modem表示8251A已經準備傳送數據

（17）DSR：表示Modem已經準備好

（18）數據發(fā)送TXD：發(fā)送數據

（19）數據接收RXD：接收數據

4.1.2 內部結構框圖

4.1.3 寄存器詳解

（1）8251A的模式字

模式字用于設置8251A的工作模式：同步/異步方式，數據位，奇偶校驗位，校驗方式與停止位的個數等。

D7~D6：這兩位在同步方式與異步方式下含義不一樣，具體配置如下表所示

D5：奇偶校驗方式選擇，僅在PEN=1時有效

0：奇校驗

1：偶校驗

D4：奇偶校驗位開關

0：關閉校驗

1：開啟校驗

D3~D2：數據位的位數，具體配置如下表所示

D1~D0：工作模式設置（同步/異步方式和波特率因子的配置），其中波特率因子定義為時鐘與波特率的比值。

（2）8251A的控制字

控制字用于控制8251A的基本功能，如是否允許接收或發(fā)送數據，與Modem連接的控制信號，軟件復位等。

D7：接收電路尋找同步字符

0：尋找方式停止

1：尋找方式開始

D6：用于內部復位

0：下一個字符不為模式字

1：下一個字符為模式字

D5：該位為0芯片RTS輸出高電平，為1芯片RTS輸出低電平

D4：將狀態(tài)寄存器中的奇偶位錯誤，停止位錯誤，溢出錯誤標志復位

0：不影響PE，OE，F(xiàn)E

1：使PE，OE，F(xiàn)E復位

D3：強迫TXD變?yōu)榈碗娖?/p>

0：正常工作

1：送Break狀態(tài)，即TXD=0

D2：接收使能

0：不允許接收

1：允許接收

D1：控制8251A引腳的信號

0：使輸出端DTR=1

1：使輸出端DTR=0

D0：發(fā)送使能

0：不允許發(fā)送

1：允許發(fā)送

（3）8251A的狀態(tài)字

狀態(tài)字用于反映8251A在傳送數據過程中所出現(xiàn)的各種狀態(tài)。

D7：將引腳DSR置為0

0：輸入端DSR=1

1：輸入端DSR=0

D6：檢測到SYNC或者Break后該位置1

D5：停止位錯誤

0：停止位正常

1：停止位出錯

D4：數據溢出錯誤

0：數據沒有溢出

1：數據溢出

D3：奇偶校驗錯誤

0：奇偶校驗正常

1：奇偶校驗出錯

D2：發(fā)送寄存器空標志

0：發(fā)送寄存器非空

1：發(fā)送寄存器空

D1：接收就緒標志

0：接收寄存器空

1：接收寄存器非空

D0：發(fā)送就緒標志

0：發(fā)送寄存器非空

1：發(fā)送寄存器空

4.3 串口通信配置流程

由于8251A芯片是通過順序來識別寫入的數據的，所以首先寫入的是模式字，然后寫入控制字，這兩個均屬于命令，然后寫入數據即可。

4.4 源代碼

例題：利用8251A發(fā)送一串字符串，要求串口波特率9600，無校驗位，停止位1個，數據位8個。

解析過程：由于波特率是9600KBps，根據公式，波特率等于時鐘與波特率因子的比值，這個時鐘指的是發(fā)送與接收的時鐘。根據硬件的連接表如下圖所示

根據表格的代碼可知，寫入模式字和控制字的地址為20H（因為A5接在C/D上），寫數據的地址為00H。根據上述分析，源代碼如下圖所示：