第七章终结篇——8251A的总结

总算把这个第七章复习完了，我把剩下一点关于8251A的发上来吧

本来在讲解8251A书本上还有关于RS232和串口通信的讲解，但是太浅了，就不放了，有兴趣的朋友可以自行参考其他文章

串行通信芯片8251A

有以下特点

1. 可以用于同步或者异步传输，同步0-64kbps，异步0-19.2kpbs
2. 同步传送的时候，5-8位/字符，可以用于内同步或者外同步，可自动插入同步字符
3. 异步传送的时候，5-8位/字符，有1，2，1.5个停止位
4. 完全双工，双缓冲发送和接受数据
5. 具有出错检查，奇偶校验、溢出、和帧错误等检测电路

好吧，为啥要这个8251A

因为计算机内部都是并行传输数据的，但是长距离通信都是用的串行通信的（这些概念不太明白的不懂的朋友可以自行百度一下概念或者看看书）

必须要个东西来转化一下

8251

8251的内部结构

内部结构包括接收器，发送器，读/写控制逻辑，数据总线缓冲器和调制解调控制电路五大部分

接收器

包括接收缓冲器，并行转换逻辑和接受控制电路三个部分

接收缓冲器对外引脚为RxD，功能是从此引脚上接收串行数据，然后转换成并行数据，是由接受移位寄存器和接收数据缓冲器组成双缓冲结构

接受控制电路是配合缓冲器工作的，作用如下

1 .在异步方式下，芯片复位后，先检测输入信号中的有效1，一旦检测到到，就接着寻找有效的低电平来确定启动位

2 消除假启动干扰

3 对接收到的信息进行奇偶校验，并根据校验结果建立相应的状态位

4 检测停止位，并按检测结构建立状态位

发送器

和接收器差不多，也是有发送缓冲器，发送控制电路和并串转换逻辑3个部分

发送缓冲器上面接的是TxD脚，发送数据缓冲器和发送移位寄存器组成了发送的双缓冲结构，发送控制电路也是辅助发送缓冲器的，但是和接受的功能不一样

发送控制电路作用如下

1. 在异步方式下插入起始位，校验位和停止位
2. 在同步方式下，插入同步字符，在数据中插入校验位

数据总线缓冲器

提供与8251A和CPU系统总线相连，在CPU执行输入输出操作的时候，进行数据交换或者读写命令

读/写控制逻辑电路

用来配合总线缓冲器工作

1. 写信号WR#，把数据总线的信号（数据/控制字）写入8251A
2. 读信号RD#，将状态/数据字发送到CPU（发到数据总线）
3. 接收控制/数据信号C/D#,与读。写信号相结合，标识8251A正在处理的是数据还是控制字
4. 接受时钟信号CLK，完成8251内部定时
5. 接受复位信号RESET，让8251空闲

调制/解调控制电路

要进行远程通信的时候，发送的时候调制器把数字信号转化成模拟信号，接受的时候解调器把模拟信号转化成数字信号，这些引脚也可以作为其他外设的控制数据传输的联络线

8251A外部引脚的定义

和CPU相连的信号

CS#，片选信号，由M/IO#和地址译码器得到

D0-D7 数据传输信号

RD# 读信号，CPU从8251A中读信息

WR# 写信号，CPU写入8251A

C/D# 控制/数据选择信号，如果该信号为0，表示从数据总线中传递的是数据量，如果为1，表示现在数据总线上写的是控制信息（用英文就很好记，control data）

8251只有两个端口地址，数据端口是偶地址（输入输出是一个端口），控制信息是奇地址，在8086中是用A1来区分奇偶地址的，如果A1是0，就是偶地址，A1为1就是奇地址，这刚好和C/D#对应了，所以A1脚通常连接C/D#

TxRDY：发送器准备好，输出，high，表示发送器已经准备好了，这表示发送数据缓冲器空的（没空怎么发啊），CPU可以向8251A发送数据。如果用中断形式的话，这个TxRDY也可以做中断请求信号，如果是查询方式就不断查询它就完事了

TxE 发送空信号，输出，high，表示并串转化器为空（数据要经过并串转化器把并行数据转化成串行数据才能发送）。如果8251获得一个数据，TxE就为低。在同步方式下不允许字符串有间隔，但如果CPU来不及给8251A发送数据，则TxE就为1，插入同步字符

RxRDY，表示接受器准备好了，可以接受数据了，如果从外设接收到一个数据，等待CPU处理，当然也可以用中断了，把这个当成中断请求信号，程序查询就查他就完事了

SYNDET：同步检测/断电检测信号，高有效，输出/输入 同步方式时表示同步检测，如果为内同步，作为输出，输出为1，表示找到同步字了；在外同步的时候，作为输入，变高后，在RxC#（接收器时钟）的下一个下降沿装配字符，在异步方式下，作为空白检测信号，输出，如果接收到全0的字符，输出高电平

和外设连接的信号脚

DTR#    数据终端准备好了，由8251A发给外设，表示CPU准备就绪

DER#    数据设备请求好了，由外设发给8251A，表示外设已经准备就绪

RTS#    请求发送信号，由8251A发送给外设，表示CPU已经准备好发送

CTS#    清除请求发送信号，由外设发送8251A，表示可以往外设发送数据

TxD      数据传送端，CPU送到8251A的并行数据变成串行数据后，由TxD送往外设

RxD      数据接收端，数据从外设进入8251A后，变成并行数据

CLK      8251A的内部时序时钟，同步要求是波特率的30倍，异步的话要求波特率的4.5倍

TxC，发送时钟，输入，控制字符的发送速度，同步是等于字符传送的波特率，异步方式是初始化定义的

RxC，和TxC差不多，是控制接受端的接受速度

在实际中，把RxC和TxC连在同一个时钟上，CLK是由另一个频率更高的外部时钟提供（啊引脚太多了，考试会给的）

8251A的工作方式

异步方式

1. 接受

在异步方式准备接收一个字符的时候，RxD就在线上检测低电平（没有检测的时候就是高电平），假如这个时候检测到了低电平，8251A就会以这个低电平作为起始位，并且启动内部定时计数器，当计数器到一半数位传输时间（比如初始设置时间脉冲为波特率的16倍），则定时器到第八个脉冲的时候，又重新对RxD进行取样，如果仍为低电平就确定是一个有效的起始位，（如果这个时候为高电平了，8251A会认为刚刚低电平是一个干扰信号，这个过程就重头开始了），8251就开始进行常规取样并进行字符装配（就是每隔一段时间对RxD进行采样）数据进入移位寄存器后（并进行去掉奇偶校验位和停止位），变成并行数据，在通过内部总线送到数据输入寄存器，同时发出RxRDY信号到CPU，表示外设的数据已经收到了，是可用的。对于少于八位的，高位自动填零

1. 发送

当程序把TxEn（允许发送信号）和CTS#（清除请求发送信号，不懂的朋友再仔细看看上文）后就开始发送。在发送的时候，发送器自动添加1个起始位，再按照初始化的格式添加奇偶校验位，停止位。数据及起始位，校验位，停止位总是在发送时钟的TxC下降沿时发出

同步方式

1. 接受

其实和异步也差不多，就是RxD先进行搜索同步字符，找到第一个数据了，送到移位寄存器移位，然后和同步字符的内容进行比较，相等就是找到了，SYNRET=1；开始接收数据块，不相等就重新来（双同步也差不多，就是第一次找到了再来一次，第二次找不到重头开始找第一个字符） ，如果是外同步的话，如果SYNDET=1；的时候，直接开始，RxD就不用找起始位了直接开始采样数据块。

实现同步之后，就利用时钟信号对RxD进行数据采样，送到移位寄存器移位，然后从RxRDY引脚发出一个信号，表示已经收到了一个字符，一旦CPU读完之后，这个RxRDY=0；

1. 发送

发送也差不多，程序先对TxEN和CTS#初始化了，这个时候就开始发送，程序会先发1/2个同步字符，然后发送数据块，发送数据块的时候，发送器自动按初始化要求添加奇偶校验位（没有就不加）。如果8251正在发送的时候CPU来不及发送数据了（比如说遇到了中断之类的），那么就会重新发1/2个同步字符，等待CPU。满足了同步字符之间没有空隙。

8251A的编程（当然是考试的重点啦）

必须按照下面的规定进行编程

1. 芯片复位之后，第一次用奇地址写控制字，在控制字中规定是同步还是异步

如果是同步，CPU会接着发1/2个字节就是同步字符，写入同步字符寄存器，然后再把控制命令字写入奇端口

如果是异步方式，CPU往奇端口输出的一个字就是命令控制字

　　2. 在相关命令设置好了之后，只要不复位，用奇端口写控制字，偶端口写的是数据，送到数据输出缓冲器中

工作模式字（写入奇端口）

最低两位如果为00，则为同步方式，否则就是异步方式

在同步方式下接受和发送的频率同TxD和RxD相同，异步方式下，TxD/RxD=波特率因子*波特率

同步字符的控制命令字如下，从高到低说起

第一位是同步字符的位数，0是1个同步字符，1是2个同步字符

第二位决定是内同步还是外同步，0是内同步，1是外同步

第三位是奇偶校验位，0是奇校验，1是偶校验

第四位是有没有校验，0是没有校验，1是有校验

第五第六位是决定数据块的位数，00是5位，01是6位，10是7位，11是8位

最后两位必定是00

举个例子，比如说现在要求发送的是同步方式，1个同步字符外同步，偶校验，数据位是8位，那么初始化命令字就应该向奇端口（假如为FFF2H）写01111100B，换成16进制就是79H

汇编初始化就应该是

MOV DX FFF2H

MOV AL 79H

OUT DX AL

现在看看异步通信的初始化命令字（从高到低）

前两位是停止位的数目，00非法，01是1位，10是1.5位，11是2位停止位

第三位是EP（奇偶校验类型），0为奇校验，1为偶校验

第四位是有无校验，0是无，1是有

第五第六位是数据的大小，00是5位，01是6位，10是7位，11是8位

最后两位是决定波特率因子（不能是00，00就表示同步通信了），01表示波特率因子为1，10表示波特率因子为16，11表示波特率因子为64

举个例子，异步通信，1个停止位，无校验，8个数据位（刚好最近在做单片机的串口通信，这就是8N1格式）波特率因子为16，则应该向奇端口（假设还是FFF2H吧）写入01001110B，HEX格式为4EH

MOV DX, FFFEH

MOV AL, 4EH

OUT DX, AL

命令控制字格式

同步字符的控制命令字如下，从高到低说起

第一位是同步字符的位数，0是1个同步字符，1是2个同步字符

第二位决定是内同步还是外同步，0是内同步，1是外同步

第三位是奇偶校验位，0是奇校验，1是偶校验

第四位是有没有校验，0是没有校验，1是有校验

第五第六位是决定数据块的位数，00是5位，01是6位，10是7位，11是8位

最后两位必定是00

举个例子，比如说现在要求发送的是同步方式，1个同步字符外同步，偶校验，数据位是8位，那么初始化命令字就应该向奇端口（假如为FFF2H）写01111100B，换成16进制就是79H

汇编初始化就应该是

MOV DX FFF2H

MOV AL 79H

OUT DX AL

现在看看异步通信的初始化命令字（从高到低）

前两位是停止位的数目，00非法，01是1位，10是1.5位，11是2位停止位

第三位是EP（奇偶校验类型），0为奇校验，1为偶校验

第四位是有无校验，0是无，1是有

第五第六位是数据的大小，00是5位，01是6位，10是7位，11是8位

最后两位是决定波特率因子（不能是00，00就表示同步通信了），01表示波特率因子为1，10表示波特率因子为16，11表示波特率因子为64

举个例子，异步通信，1个停止位，无校验，8个数据位（刚好最近在做单片机的串口通信，这就是8N1格式）波特率因子为16，则应该向奇端口（假设还是FFF2H吧）写入01001110B，HEX格式为4EH

MOV DX, FFFEH

MOV AL, 4EH

OUT DX, AL

命令控制字格式

同步字符的控制命令字如下，从高到低说起

第一位是同步字符的位数，0是1个同步字符，1是2个同步字符

第二位决定是内同步还是外同步，0是内同步，1是外同步

第三位是奇偶校验位，0是奇校验，1是偶校验

第四位是有没有校验，0是没有校验，1是有校验

第五第六位是决定数据块的位数，00是5位，01是6位，10是7位，11是8位

最后两位必定是00

举个例子，比如说现在要求发送的是同步方式，1个同步字符外同步，偶校验，数据位是8位，那么初始化命令字就应该向奇端口（假如为FFF2H）写01111100B，换成16进制就是79H

汇编初始化就应该是

MOV DX FFF2H

MOV AL 79H

OUT DX AL

现在看看异步通信的初始化命令字（从高到低）

前两位是停止位的数目，00非法，01是1位，10是1.5位，11是2位停止位

第三位是EP（奇偶校验类型），0为奇校验，1为偶校验

第四位是有无校验，0是无，1是有

第五第六位是数据的大小，00是5位，01是6位，10是7位，11是8位

最后两位是决定波特率因子（不能是00，00就表示同步通信了），01表示波特率因子为1，10表示波特率因子为16，11表示波特率因子为64

举个例子，异步通信，1个停止位，无校验，8个数据位（刚好最近在做单片机的串口通信，这就是8N1格式）波特率因子为16，则应该向奇端口（假设还是FFF2H吧）写入01001110B，HEX格式为4EH

MOV DX, FFFEH

MOV AL, 4EH

OUT DX, AL

命令控制字格式

命令控制字还是写入的是奇端口

看图片吧，懒得打字了，一般EH位是用在内同步方式的，为1就开始搜索同步字，RTS（发送允许）（第三位）为1就让RTS#有效（这初始化太容易混了），DTR,同理（数据终端准备好了）,RxD接受有效，比如说0011 0111就是发送允许，接受允许，发送启动，接受启动，出错复位，多看看前面引脚定义吧，我刚开始有点混，上面的例子是书上的，应该是不会错的

还有一个状态字格式（太多了…根本记不住啊）

DSR（这里对DSR#取了非）（表示外设准备好了的信号），如果为1就是准备好了

SYNDET （同步检测/断电端）

TxE 为1就是8251接收到CPU的数据了，正在向发送缓冲器发

FE 格式错 OE 覆盖错误，PE 奇偶校验错误，这三个可以用命令控制字重新写

大概就这些了，上面这些还是得多看看例子，书上例子，课后题多看看，这些就得看个人了，不多写了，我就赶紧溜了去看题了，下个星期考试了