1、1第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 主要内容：主要内容：1 1、串行传送的基本概念、串行传送的基本概念 2 2、串行通信的数据格式、串行通信的数据格式 3 3、串行通信接口标准、串行通信接口标准 4 4、串行通信接口的任务及组成、串行通信接口的任务及组成 5 5、可编程串行接口芯片、可编程串行接口芯片8251A 6 6、采用、采用RS-232标准的全双工异步串行通信接口电路设计标准的全双工异步串行通信接口电路设计 7 7、采用、采用RS-485标准的异步串行通信接口电路设计标准的异步串行通信接口电路设计 8 8、PC微机异步通信适配器的分析和使用微机异步通信适配器的分析和使用重点内容：
2、重点内容：1 1、串行接口电路的标准及使用、串行接口电路的标准及使用 2 2、UARTUART的工作原理及应用的工作原理及应用23第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 9.1 9.1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念通信方式通信方式并行通信（并行通信（B/sB/s）串行通信（串行通信（b/sb/s）一、串行通信的特点一、串行通信的特点（1 1）用一根传输线一位一位地传送数据和联络信息；）用一根传输线一位一位地传送数据和联络信息；（2 2）固定的数据格式（异步和同步数据格式）固定的数据格式（异步和同步数据格式）（3 3）信号的逻辑定义和）信号的逻辑定义和TTL不兼容，需进行逻辑关不兼容，
3、需进行逻辑关 系和逻辑电平的转换；系和逻辑电平的转换；（4 4）双方按约定的通信传输的波特率通信；）双方按约定的通信传输的波特率通信；4第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 二、串行通信双方需解决的问题二、串行通信双方需解决的问题（1 1）双方发送和接收数据的速率）双方发送和接收数据的速率波特率波特率（2 2）双方的数据格式）双方的数据格式帧格式帧格式（3 3）双方的数据开始与结束的确定）双方的数据开始与结束的确定帧同步帧同步（4 4）双方的数据的采样）双方的数据的采样位同步位同步（5 5）接收方的数据的正确性）接收方的数据的正确性数据校验数据校验（6 6）接收方出错如何处理）接收方出错如
4、何处理 通信协议：通信协议：通信双方对数据格式、同步方式、传送速度、通信双方对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式及控制字符定义等问传送步骤、检纠错方式及控制字符定义等问 题作出的统一规定，通信双方式必须共同遵题作出的统一规定，通信双方式必须共同遵 守的这些约定。守的这些约定。5第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 三、串行数据传送方向三、串行数据传送方向1 1、单工传送方式、单工传送方式A A设备设备B B设备设备发送器发送器接收器接收器2 2、半双传送方式、半双传送方式A A设备设备B B设备设备发送器发送器发送器发送器接收器接收器接收器接收器6第第9 9章章 串行通信接
5、口串行通信接口 3 3、全双传送方式、全双传送方式收接和发送开关是由软件控制的电子开关。收接和发送开关是由软件控制的电子开关。电话线是全双工。电话线是全双工。A A设备设备B B设备设备发送器发送器发送器发送器接收器接收器接收器接收器7第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 四、信号的调制和解调四、信号的调制和解调五、信息的检错与纠错五、信息的检错与纠错1 1、奇偶校验或方阵检错、奇偶校验或方阵检错 只能查错无纠正错误能力，以反馈重发方式纠错。只能查错无纠正错误能力，以反馈重发方式纠错。2 2、循环冗余码、循环冗余码CRC能查错并有自动纠正错误能力。能查错并有自动纠正错误能力。计算机计算机M
6、ODEMMODEMCRT电话线电话线调制调制解调解调8第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 1 1 0 1 0 0 10 1 0 0 0 0 01 0 1 0 1 0 11 1 1 1 0 0 11 1 0 0 0 0 101偶校验偶校验011方阵检错方阵检错0 0 0 0 1 001检验字符检验字符在接收时数据块读出产生一个检验字符，将这个字符与在接收时数据块读出产生一个检验字符，将这个字符与发送来的检验字符进行比较，不同表明有错重发。发送来的检验字符进行比较，不同表明有错重发。9第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 六、波特率与发送六、波特率与发送/接收时钟接收时钟1 1、波特率、
7、波特率单位时间内传送二进制数据的位数。单位时间内传送二进制数据的位数。例：例：在异步串行通信中，传送一个字符，包括在异步串行通信中，传送一个字符，包括12位位 其中有其中有1个起始位，个起始位，8位数据位，位数据位，1个偶校验位，个偶校验位，2个停止位，其传输速率是个停止位，其传输速率是1200b/s，求：每秒，求：每秒 传送的字符的个数是多少个？传送的字符的个数是多少个？10第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 2 2、发送、发送/接收时钟接收时钟 在发送数据时，发送器在发送时钟（下降沿）作用在发送数据时，发送器在发送时钟（下降沿）作用将发送移位寄存器的数据按位串行移位输出；在接收数将发
8、送移位寄存器的数据按位串行移位输出；在接收数据时，接收器在接收时钟（上升沿）作用下对来自通信据时，接收器在接收时钟（上升沿）作用下对来自通信线上串行数据，按位串行移入接收移位寄存器。线上串行数据，按位串行移入接收移位寄存器。在实际数据传输过程中，收接器的采用比特率比发在实际数据传输过程中，收接器的采用比特率比发送器高得多的频率的时钟来提高定位采样的分辨率和抗送器高得多的频率的时钟来提高定位采样的分辨率和抗干扰能力。原因在于发送器发送过一个数据后，接收器干扰能力。原因在于发送器发送过一个数据后，接收器可通过更高的时钟频率对传送过来的数据进行多次采样，可通过更高的时钟频率对传送过来的数据进行多次采
9、样，不仅有利于实现收发同步，而且有利于抗干扰和提高异不仅有利于实现收发同步，而且有利于抗干扰和提高异步通信的可靠性。（步通信的可靠性。（16倍、倍、64倍等）倍等）11第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 3 3、波特因子、波特因子是发送是发送/接收接收1位数据所需要的时钟脉冲个数。位数据所需要的时钟脉冲个数。发发/收时钟脉冲与波特率关系：收时钟脉冲与波特率关系：发发/收时钟收时钟 Txc=Baud Factor 在异步通信中在异步通信中Factor=16，在同步通信，在同步通信Factor=1，在波特因子选定的情况下，可利用改变发在波特因子选定的情况下，可利用改变发/收时钟频率收时钟频率
10、来控制串行通信的波特率。来控制串行通信的波特率。4 4、传输距离与传输速率的关系、传输距离与传输速率的关系12第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 七、串行通信的基本方式七、串行通信的基本方式1 1、异步串行通信方式、异步串行通信方式 以字符为信息单位传送的。一帧字符用起始位和停止位以字符为信息单位传送的。一帧字符用起始位和停止位来完成收发同步。同一个字符的位与位是同步的，字符与字来完成收发同步。同一个字符的位与位是同步的，字符与字符间是异步的。符间是异步的。数据流的分界、定时及同步的方法的不同数据流的分界、定时及同步的方法的不同 2 2、同步串行通信方式、同步串行通信方式 以数据块为信息
11、单位传送，每帧信息包括多个字符，靠以数据块为信息单位传送，每帧信息包括多个字符，靠同步字符来完成收发双方同步的。同步字符来完成收发双方同步的。同步通信不仅字符内部的位传送时同步的，字符与字符同步通信不仅字符内部的位传送时同步的，字符与字符之间传送也是同步的，双方必须使用同一时钟来控制数据块之间传送也是同步的，双方必须使用同一时钟来控制数据块传输过程中的定时。传输过程中的定时。13第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 9.2 9.2 串行通信的数据格式串行通信的数据格式一、起止式异步通信数据格式一、起止式异步通信数据格式一帧数据的格式一帧数据的格式起始位起始位0、数据位、数据位58、校验位、
12、校验位1和停止位和停止位12。双方通信是靠起止位和停止位来完成信息传输的同步。双方通信是靠起止位和停止位来完成信息传输的同步。011110LSBMSB起起止止位位0/10/10/1 0/1数据位（数据位（58）先送低后送高先送低后送高0/1校校验验位位 停止位停止位（1，1 或或2）空空闲闲位位起起止止位位0/1LSB第第n+1个字符个字符第第n个字符个字符（1位）位）（可有可无（可有可无 有为有为1位）位）（不限）（不限）14第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 二、面向字符的同步通信数据格式二、面向字符的同步通信数据格式一次传送由若干个字符组成的数据块，并规定一次传送由若干个字符组成的
13、数据块，并规定1010个特殊字符组成个特殊字符组成的通信控制字作为数据块的开头、结束标志及整个传输过程的控的通信控制字作为数据块的开头、结束标志及整个传输过程的控制信息。制信息。SYNSYNSOH标题标题STX数据块数据块ETB/ETX块校验块校验SYN：同步字符。同步字符。SOH：序始字符，表示标题的开始。序始字符，表示标题的开始。标题：标题：源地址、目标地址和路由指示等。源地址、目标地址和路由指示等。STX：文始字符，表示数据块的开始。文始字符，表示数据块的开始。ETB/ETX：组终组终/文终字符，文终字符，表示传送数据块的组的结束及块的表示传送数据块的组的结束及块的 结束。结束。块校验：
14、块校验：它对它对SOH至至ETB/ETX段信息的校验码。段信息的校验码。15第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 9.3 9.3 串行通信接口标准串行通信接口标准 在串行通信中，在串行通信中，数据终端设备数据终端设备DTE与数据通信设备与数据通信设备DCE之间的之间的连接，连接，要符合接口标准，要符合接口标准，目前使用最广泛的是串行标准目前使用最广泛的是串行标准 RS-232C、RS-423、RS-422A、RS-485。RS-232C美国电子工业协会（美国电子工业协会（EIA）在）在1969年为了电话网络进行年为了电话网络进行数据通信而公布的数据通信标。通过调制将逻辑数据通信而公布的数据
15、通信标。通过调制将逻辑“1”和和“0”的高低电的高低电压转换成高、压转换成高、低不同的频率在电话网络中传送，低不同的频率在电话网络中传送，在接收端用解调器在接收端用解调器把不同的频率变在一系列高低电压以表示把不同的频率变在一系列高低电压以表示“1”和和“0”。16RS-232C串行通信标准定义说明：串行通信标准定义说明：当初制定此标准的目的是为了使不同厂家生产的设备能达当初制定此标准的目的是为了使不同厂家生产的设备能达到接插的到接插的“兼容性兼容性”。也就是说不同厂家所生产的设备，只要它。也就是说不同厂家所生产的设备，只要它们都有具有们都有具有RS-232CRS-232C标准接口，则不需要任何
16、转换电路，就可以标准接口，则不需要任何转换电路，就可以互相插接起来。这个标准仅保证硬件兼容而没有软件兼容。此外，互相插接起来。这个标准仅保证硬件兼容而没有软件兼容。此外，用它进行数据传输时，由于线路的损耗和噪声干扰，传输距离一用它进行数据传输时，由于线路的损耗和噪声干扰，传输距离一般不超过般不超过15m15m。通常两计算机的近距离通信可以通过。通常两计算机的近距离通信可以通过RS-232CRS-232C标准标准接口连接起来。接口连接起来。最初是为远程通信连接数据终端设备最初是为远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备与数据通信设备DCE（D
17、ata Communication Equipment)而制定的而制定的。RS-232CRS-232C标准包括机械指标和电气指标。标准包括机械指标和电气指标。第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 171.电气特性一、一、RS-232CRS-232C串行通信标准串行通信标准逻辑电平逻辑电平逻辑逻辑1 1（MARKMARK）=-3V=-3V-15V-15V逻辑逻辑0 0（SPACESPACE）=+3=+315V 15V 在在TxDTxD和和RxDRxD上上信号有效（接通，信号有效（接通，ONON状态，正电压）状态，正电压）=+3V=+3V+15V+15V信号无效（断开，信号无效（断开，OFFO
18、FF状态，负电压）状态，负电压）=-3V=-3V-15V-15V在在RTSRTS、CTSCTS、DSRDSR、DTRDTR和和DCDDCD等控制线上等控制线上!RTS!RTS：为请求发送信号。：为请求发送信号。DTEDTEDCEDCE!CTS!CTS：为允许发送信号为允许发送信号。DCE DCE DTEDTE!DSR!DSR：为数据装置准备好信号。有效时，表明：为数据装置准备好信号。有效时，表明DCEDCE可以使用可以使用!DTR!DTR：为数据终端准备好信号。有效时表明：为数据终端准备好信号。有效时表明DTEDTE可可以使用。以使用。!DCD!DCD：载波检测输出。：载波检测输出。第第9 9
19、章章 串行通信接口串行通信接口 181.电气特性TTL-EIATTL-EIA电平转换电平转换为了能够同计算为了能够同计算机接口或终端的机接口或终端的TTLTTL器件连接，器件连接，必须在必须在EIA-RS-EIA-RS-232C232C与与TTLTTL电电路之间进行电平路之间进行电平和逻辑关系的变和逻辑关系的变换。换。集成转换器件集成转换器件TTLEIATTLEIAMC1488MC1488、SN75150SN75150EIATTLEIATTLMC1489MC1489、SN75154SN75154TTLEIA TTLEIA MAX232 MAX232 n232C接口采用EIA电平n高电平为3V1
20、5Vn低电平为3V15Vn实际常用12V或15Vn标准标准TTL电平电平n高电平：高电平：2.4V5Vn低电平：低电平：0V0.4V相互转换相互转换第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 192.连接器的机械特性DB-25DB-2513131 1252514141 11313141425 异步通信的异步通信的9 9个电压信号（含信号地个电压信号（含信号地SGSG）：）：2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7，8 8，2020，2222 20mA 20mA电流环信号电流环信号 9 9个：个：1212，1313，1414，1515，1616，1717，19,2319,23，2424 空引
21、脚空引脚6 6个：个：9 9，1010，1111，1818，2121，2525 保护地（保护地（PEPE）1 1个，作为设备接地端：个，作为设备接地端：1 1第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 20DB-9DB-9 B-9型连接器与型连接器与DB-25型引脚信号定义型引脚信号定义DCDRxDTxD DTR SG DSR RTS CTS RIDB-9123456789DB-2583220764522ATAT机以后（不支持机以后（不支持20mA20mA电流环接口），电流环接口），使用使用DB-9DB-9连接器，作为提供多功能连接器，作为提供多功能I/OI/O卡卡或主板上或主板上COM1COM
22、1和和COM2COM2两个串行接口的两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的连接器。它只提供异步通信的9 9个信号。个信号。DB-9DB-9型连接器的引脚分配与型连接器的引脚分配与DB-25DB-25型引型引脚信号完全不同。因此，若与配接脚信号完全不同。因此，若与配接DB-25DB-25型连接器的型连接器的DCEDCE设备连接，必须使用专门设备连接，必须使用专门的电缆线。的电缆线。第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 213.RS-232C的接口信号4 4条数据线、条数据线、1111条控制线、条控制线、3 3条定时线、条定时线、7 7条备用和未定义线条备用和未定义线常用的只有常用的只有9
23、9根根第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 22(1)(1)联络控制信号线联络控制信号线nTxD：发送数据n串行数据的发送端nRxD：接收数据n串行数据的接收端第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 23nRTS：请求发送请求发送n当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的的RTSRTS信号，用于通知数据通信设备准备接收数据信号，用于通知数据通信设备准备接收数据nCTS：清除发送（允许发送）（请求响应）：清除发送（允许发送）（请求响应）n当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数据时，发出送数据时，
24、发出CTSCTS有效信号来响应有效信号来响应RTSRTS信号信号nRTS和和CTS是数据终端设备与数据通信设备是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据发送的联络信号（握手信号间一对用于数据发送的联络信号（握手信号）第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 24nDTR：数据终端准备好数据终端准备好n通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数据终端设备准备就绪表明数据终端设备准备就绪nDSR：数据装置准备好数据装置准备好n通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源连到通信线路上，并处在数据传输方通电源连到通信线
25、路上，并处在数据传输方式式nDTR和和DSR也可用做数据终端设备与数也可用做数据终端设备与数据通信设备间的联络信号，例如表示设据通信设备间的联络信号，例如表示设备的状态备的状态第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 25nSG：信号地信号地n为所有的信号提供一个公共的参考电平为所有的信号提供一个公共的参考电平nDCD：载波检测（载波检测（DCD）n当本地调制解调器接收到来自对方的载当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，该引脚向数据终端设备提供波信号时，该引脚向数据终端设备提供有效信号有效信号nRI：振铃指示振铃指示n当调制解调器接收到对方的拨号信号期当调制解调器接收到对方的拨号信号期间
26、，该引脚信号作为电话铃响的指示、间，该引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效保持有效第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 26nPG：保护地（机壳地）n起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，连接到设备的外壳或大地nTxC：发送器时钟n控制数据终端发送串行数据的时钟信号nRxC：接收器时钟n控制数据终端接收串行数据的时钟信号第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 27二、串行口互连二、串行口互连微机利用微机利用232C接口连接调制解调器，用于实现通过接口连接调制解调器，用于实现通过电话线路的远距离通信电话线路的远距离通信MODEM微机微机234567820222345678202
27、2数据装置准备好数据装置准备好DSRDSR数据终端准备好数据终端准备好DTRDTR发送数据发送数据TxDTxD接收数据接收数据RxDRxD请求发送请求发送RTSRTS允许发送允许发送CTSCTS信号地信号地GNDGND载波检测载波检测DCDDCD振铃指示振铃指示RIRI第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 289.1 9.1 串行接口系统概述串行接口系统概述9.1.4 RS-232C9.1.4 RS-232C串行通信标准串行通信标准电话线电话线MODEM微机微机2345678202223456782022MODEM23456782022数据装置准备好数据装置准备好DSRDSR数据终端准备好
28、数据终端准备好DTRDTR发送数据发送数据TxDTxD接收数据接收数据RxDRxD请求发送请求发送RTSRTS允许发送允许发送CTSCTS信号地信号地GNDGND载波检测载波检测DCDDCD振铃指示振铃指示RIRI微机微机23456782022291.零Modem 的最简连线（3线制）微机利用微机利用232C接口直接连接进行短距离通信。接口直接连接进行短距离通信。这种连接不使用调制解调器，所以被称为零调制这种连接不使用调制解调器，所以被称为零调制解调器（解调器（Null Modem）连接。）连接。第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 302.零Modem标准连接TxD 2RxD 3SG 7
29、RTS 4CTS 6DCD 8DSR 6RI 22DTR 202 TxD3 RxD7 SG4 RTS6 CTS8 DCD6 DSR22 RI20 DTR微机微机微机微机第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 31第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 3 3、信号线的连接和使用、信号线的连接和使用（1）采用）采用MODEM时时RS-232C信号线的使用信号线的使用计计算算机机接接口口调调制制解解调调器器TxDRxDRTSCTSDSRSGDCD调调制制解解调调器器TxDRxDRTSCTSDSRSGDCD接接口口终终端端专用电话线专用电话线二、RS-422/RS-423接口标准 1.特点：（1
30、）采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，大大提采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，大大提高了抗共模干扰的能力。因为是两条传输线的电位差决定逻辑高了抗共模干扰的能力。因为是两条传输线的电位差决定逻辑电平电平AAAA-BB-BB -200mV+200mV+200mV，表示，表示“0 0”（2 2）传输速率）传输速率 10Mbps10Mbps（15m15m时）时）90Kbps90Kbps（1200m1200m时）时）2.连接MC3487MC3486BTTLRS-422A电平平衡发送器差动接收器BAA三、三、RS-485RS-485接口标准接口标准1.特点：（1 1）兼容）兼容RS-42
31、2ARS-422A，扩展，扩展RS-422ARS-422A的功能；的功能；（2 2）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱动多个）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱动多个接收器，多达接收器，多达3232个收个收/发器；发器；（3 3）搞干扰能力强，传送距离远，传输速率高。）搞干扰能力强，传送距离远，传输速率高。数传率：数传率：100Kbps 1.2Km 100Kbps 1.2Km 不用不用MODEMMODEM 9.6Kbps 15Km 9.6Kbps 15Km 10Mbps 15m 10Mbps 15m四、几种标准的比较四、几种标准的比较 见书见书224224，表，表9.39.3列
32、出，列出，RS-232RS-232，423423，422422，485485几种标准的几种标准的工作方式，直接传输最大距离，最大数传率等参数。工作方式，直接传输最大距离，最大数传率等参数。34第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 9.4 9.4 串行通信接口的任务及组成串行通信接口的任务及组成一、串行通信接口的基本任务一、串行通信接口的基本任务1 1、实现数据格式化、实现数据格式化2 2、进行串行与并行转换、进行串行与并行转换3 3、控制数据传输速率、控制数据传输速率4 4、进行错误检测、进行错误检测5 5、进行进行TTL与与EIA电平转换电平转换6 6、提供符合提供符合EIA-RS-23
33、2C接口标准所要求的信号线接口标准所要求的信号线二、串行通信接口电路的组成二、串行通信接口电路的组成由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA与与TTL电平转换器电平转换器及地址译码电路组成。及地址译码电路组成。359.2 9.2 可编程串行口控制器可编程串行口控制器825082509.2.1 82509.2.1 8250的逻辑结构和引脚功的逻辑结构和引脚功能能 PC微机异步通信适配器是微机与微机、微微机异步通信适配器是微机与微机、微机与机与MODEM及微机与外设之间进行异步通信及微机与外设之间进行异步通信的接口。其核心的接口。其核心是是通用异步收发通用
34、异步收发传输传输器器UART 常见的常见的UART主要有主要有、和和。此外，还有带更大缓冲的。此外，还有带更大缓冲的UART，称为，称为和和。第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 363716550引脚简介引脚简介n数据信号数据信号D7-D0：8根数据线和根数据线和CPU数据总线连接。数据总线连接。n与地址有关的信号与地址有关的信号:CS0、CS1、!CS2、!ADS。当。当CS0=CS1=1、!CS2=0时，时，16550可被可被CPU访问，并由访问，并由A2-A0选择要访问的寄存器。地址选通信号选择要访问的寄存器。地址选通信号!ADS为低电平时，为低电平时，锁存三个片选信号以及锁存三个
35、片选信号以及A2-A0的输入状态。的输入状态。n读写控制信号读写控制信号。16550有两对读写控制信号，两对信号功能有两对读写控制信号，两对信号功能完全相同，只不过是信号电平不同而已。完全相同，只不过是信号电平不同而已。RD、WR为高电平有为高电平有效，效，!RD、!WR为低电平有效。为低电平有效。第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 38n中断控制和复位信号。中断控制和复位信号。16550具有中断控制和中断优具有中断控制和中断优先级处理能力，先级处理能力，INTR引脚产生高电平有效地中断请引脚产生高电平有效地中断请求信号。求信号。PC中，使用中，使用OUT2来控制中断请求信号来控制中断请
36、求信号INTR的输出，而的输出，而OUT1没有使用。没有使用。MR是复位信号，是复位信号，通常与系统通常与系统RESET信号连接，在系统复位时对信号连接，在系统复位时对16550复位。复位。n时钟信号。时钟信号。XIN和和XOUT是是16550的主时钟引脚，晶的主时钟引脚，晶体振荡器可连接在它们两者之间，或者体振荡器可连接在它们两者之间，或者XIN与外部时与外部时钟源连接。钟源连接。BAUDOUT输出是由发送器的波特率发生输出是由发送器的波特率发生器产生的时钟信号，它常与器产生的时钟信号，它常与RCLK输入连接，产生与输入连接，产生与发送器相等的接收器时钟。发送器相等的接收器时钟。第第9 9章
37、章 串行通信接口串行通信接口 39n与通信设备连接的信号。请求发送与通信设备连接的信号。请求发送RTS、允许、允许发送发送CTS、数据终端准备好、数据终端准备好DTR、数据装置准、数据装置准备好备好DSR、振铃、振铃RI、载波检测、载波检测DCD、串行数、串行数据信号据信号RxD和和TxD。这些信号经过。这些信号经过EIA驱动器驱动器驱动后与驱动后与9脚脚D型连接器相连。型连接器相连。n数据就绪信号。数据就绪信号。RxRDY和和 TxRDY是接收器和是接收器和发送器的就绪信号，常用于发送器的就绪信号，常用于DMA方式控制数据方式控制数据传送。传送。第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 40
38、u16550内部有内部有12个个8位寄存器，但是只有位寄存器，但是只有8个个端口地址，用端口地址，用8个地址表示个地址表示12个寄存器，所采个寄存器，所采取的措施如下：取的措施如下：u发送保持寄存器发送保持寄存器THR 和和 接收数据寄存器接收数据寄存器RBR 共用共用一个地址，以读写信号来加以区分。一个地址，以读写信号来加以区分。u以读方式访问以读方式访问RBR，以写方式访问以写方式访问THRu波特率除数寄存器的高字节波特率除数寄存器的高字节TLH与中断允许寄存器与中断允许寄存器IER使用相同的地址使用相同的地址;波特率除数寄存器的低字节波特率除数寄存器的低字节TLL与接收数据寄存器与接收数
39、据寄存器RBR和发送保持寄存器和发送保持寄存器THR使用相同的地址，为了区分，借用线路控制寄存器使用相同的地址，为了区分，借用线路控制寄存器LCR的最高位的最高位DLAB位来区分位来区分 第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 4116550内部寄存器地址及其选择方法内部寄存器地址及其选择方法DLABA2 A1 A0被访问的寄存器被访问的寄存器0000接收数据寄存器接收数据寄存器RBR（读）（读）;发送保持寄存器发送保持寄存器THR（写）（写）0001中断允许寄存器中断允许寄存器IER1000波特率除数寄存器（低字节）波特率除数寄存器（低字节）1001波特率除数寄存器（高字节）波特率除数寄存
40、器（高字节）X010中断识别寄存器中断识别寄存器IIR（只读）（只读）;FIFO控制器控制器FCR（只写）（只写）X011线路控制寄存器线路控制寄存器LCRX100MODEM控制寄存器控制寄存器MCRX101线路状态寄存器线路状态寄存器LSRX110MODEM状态寄存器状态寄存器MSRX111暂存暂存第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 42表表 LCR格式格式D7D6D5D4D3D2D1D0DLABSBSPEPSPENSTBWLS1WLS0除数寄存器除数寄存器访问允许访问允许中止中止设定设定附加奇偶附加奇偶标志位选标志位选择择奇偶奇偶校验校验选择选择奇偶奇偶校验校验允许允许停止位选择停止
41、位选择字符长度选择字符长度选择1-允许允许0-禁止禁止1-中止中止0-正常正常1-附加附加1位位0-不附不附加加11-偶校验偶校验01-奇校验奇校验X0-无校验无校验0-1位停位停止位止位1-1.5或或2位停止位位停止位根据根据D1 D0区分区分00-5位位01-6位位10-7位位11-8位位1，线路控制寄存器，线路控制寄存器（LCR：Line Control Register）用于指定异步串行通信的数据格式用于指定异步串行通信的数据格式 第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 432，线路状态寄存器（，线路状态寄存器（LSR：Line Status Register）：只读存储器，用来向）
42、：只读存储器，用来向CPU提提供数据接收和发送时的状态。这些状态可以被供数据接收和发送时的状态。这些状态可以被CPU查询，也可以触发中断请求。查询，也可以触发中断请求。LSR格式格式D7D6D5D4D3D2D1D0ERTEMTTHREBIFEPEOEDR错误错误标志标志发送器发送器空空发送保发送保持寄存持寄存器器中止识别指中止识别指示示接收格式错接收格式错接收奇接收奇偶错偶错越限出错越限出错接收数据准接收数据准备备0-无错无错误误1-FIFO至少至少有一有一个错个错误误0-发发送器不送器不空空1-发发送器空送器空0-等等待发送待发送器器1-发发送器就送器就绪绪0-无中无中止状态止状态1-进入中
43、进入中止状态止状态0-正常正常1-出错出错0-正正常常1-出出错错0-正常正常1-出错出错0-数据未数据未准备好准备好1-FIFO或或接收缓冲器接收缓冲器中有数据中有数据第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 443，波特率除数寄存器（，波特率除数寄存器（TLH与与TLL）u波特率除数寄存器分为高字节寄存器波特率除数寄存器分为高字节寄存器TLH和低字节寄存器和低字节寄存器TLLu该寄存器用于存放除数寄存器值，从而确定波特率。除数寄存器值不同，则波该寄存器用于存放除数寄存器值，从而确定波特率。除数寄存器值不同，则波特率不同。（分频系数：在基准时钟频率的基础上所作的分频。）特率不同。（分频系数：
44、在基准时钟频率的基础上所作的分频。）除数寄存器值除数寄存器值=基准时钟频率基准时钟频率（16波特率）波特率）注：注：16为分频系数，即每为分频系数，即每16个基准时钟频率才会发送一位二进制数据个基准时钟频率才会发送一位二进制数据u在写入除数之前，应将线路控制寄存器的最高位在写入除数之前，应将线路控制寄存器的最高位DLAB置置1，只有这样才可以，只有这样才可以访问到除数寄存器访问到除数寄存器u由于除数是由于除数是16位的，所以应分别向位的，所以应分别向TLH和和TLL两个端口分别写入除数值的高两个端口分别写入除数值的高8位和低位和低8位。位。u16550芯片输入的基准时钟频率为芯片输入的基准时钟
45、频率为1.8432MHz 第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 45常用波特率常数常用波特率常数速率（速率（b/s）波特率高波特率高8位位（写入写入TLH）波特率低波特率低8位位（写入写入TLL）240000H30H480000H18H960000H0CH1920000H06H3840000H03H5760000H02H11520000H01H第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 464,中断允许寄存器（中断允许寄存器（IER：Interrupt Enable Register）：）：16550有有4级中断，级中断，按优先级从高到低依次为：接收出错中断、接收缓冲器满中断、发送保持按优先
46、级从高到低依次为：接收出错中断、接收缓冲器满中断、发送保持寄存器空中断和寄存器空中断和MODEM输入状态改变中断。这些中断的允许或屏蔽由输入状态改变中断。这些中断的允许或屏蔽由IER来控制来控制IER格式格式D7D6D5D4D3D2D1D00000I0EI3EI1EI2E类型类型0中断：中断：MODEM状态状态改变改变1-允许允许0-屏蔽屏蔽类型类型3中断：接中断：接收出错收出错1-允许允许0-屏蔽屏蔽类型类型1中断：发中断：发送保持器空（送保持器空（数据发送完毕数据发送完毕）1-允许允许0-屏蔽屏蔽类型类型2中断：中断：接收缓冲区满接收缓冲区满（数据接收完（数据接收完毕）毕）1-允许允许0-
47、屏蔽屏蔽只要只要IER寄存器的相应位写寄存器的相应位写“1”就允许中断请求，写就允许中断请求，写“0”就禁止中就禁止中断请求断请求第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 475,中断标识寄存器（中断标识寄存器（IIR：Interrupt identifier Register）：如果）：如果16550工作于中断工作于中断方式，方式，IIR指出有无待处理的中断发生及其类型，并封锁比此类优先级低的所有指出有无待处理的中断发生及其类型，并封锁比此类优先级低的所有类型中断。类型中断。IIR格式格式D7D6D5D4D3D2D1D0FIFO指示标志指示标志00超时中断超时中断中断类型标识中断类型标识未决
48、中断指未决中断指示示00-无无FIFO01-允许允许FIFO，但不可用，但不可用11-允许允许FIFO0-不超时不超时1-超时超时11-接收出错接收出错10-接收缓冲器满接收缓冲器满01-发送保持器空发送保持器空00-MODEM状态改状态改变变0-中断有中断有待处理待处理1-无中断无中断为了具体识别究竟是哪种事件引起的中断（即中断源），为了具体识别究竟是哪种事件引起的中断（即中断源），UART内部设置了中断内部设置了中断识别寄存器识别寄存器IIR。它保存着在请求中断的中断类型编码。它保存着在请求中断的中断类型编码。IIR是只读寄存器，它的是只读寄存器，它的内容随中断源而改变。内容随中断源而改变
49、。第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 486,发送保持寄存器（发送保持寄存器（THR：Transmit Holding Register）:该寄该寄存器寄存存器寄存CPU写入的一字节数据，在发送移位寄存器空闲时，写入的一字节数据，在发送移位寄存器空闲时，自动转存到发送移位寄存器。按照编程制定的帧格式，发送移自动转存到发送移位寄存器。按照编程制定的帧格式，发送移位寄存器为每一个数据添加起始位、校验位和停止位，转换成位寄存器为每一个数据添加起始位、校验位和停止位，转换成串行数据，在发送器时钟的控制下，经串行数据，在发送器时钟的控制下，经SOUT端一位一位地发端一位一位地发送出去。送出去。7,
50、接收缓冲寄存器（接收缓冲寄存器（RBR：Receive Buffering Register）：在）：在接收器时钟的控制下，接收移位寄存器从接收器时钟的控制下，接收移位寄存器从SIN端子接收的一帧端子接收的一帧数据，去掉起始位、校验位和停止位，转换成并行数据送接收数据，去掉起始位、校验位和停止位，转换成并行数据送接收缓冲寄存器等待缓冲寄存器等待cpu读取。读取。第第9 9章章 串行通信接口串行通信接口 4916550芯片数据传输过程芯片数据传输过程由于由于CPU与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有方式
