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(shù)據(jù)位數(shù)很多的時候，對應(yīng)的數(shù)據(jù)線也會很多，之前學(xué)習(xí)的端口輸入輸出本質(zhì)上就是一種并行通信，為了較少數(shù)據(jù)線的數(shù)量，降低人工布線的難度，串行通信被設(shè)計了出來。

   串行通信作為計算機(jī)通信方式之一，主要起到主機(jī)與外設(shè)以及主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸作用，串行通信具有傳輸線少、成本低的特點(diǎn)，主要適用于近距離的人-機(jī)交換、實(shí)時監(jiān)控等系統(tǒng)通信工作當(dāng)中，借助于現(xiàn)有的電話網(wǎng)也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，因此串行通信接口是計算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中的常用接口。

   現(xiàn)在常用的串行通信就是能夠產(chǎn)生TTL電平的異步串行通信，通過外擴(kuò)的芯片，例如RS232，MAX485就產(chǎn)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(shù)據(jù)口D0~D7：用于和CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)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(fù)位RESET：高電平有效，用于復(fù)位芯片

（6）傳送時鐘TXC：數(shù)據(jù)發(fā)送時鐘線

（7）接收時鐘RXC：數(shù)據(jù)接收時鐘線

（8）芯片時鐘CLK：為內(nèi)部電路提供時鐘脈沖，應(yīng)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(shù)據(jù)時，該引腳為1，當(dāng)從CPU接收到數(shù)據(jù)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(bǔ)傳輸空隙

（10）傳送允許信號CTS：Modem用于通知8251A，Modem準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)

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

a.內(nèi)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(dāng)CPU讀取狀態(tài)寄存器內(nèi)容時，它被復(fù)位，高電平輸出代表8251A已經(jīng)同步

b.外同步方式：該引腳作為輸入，當(dāng)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(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)

（12）發(fā)送準(zhǔn)備就緒TXRDY：可以作為CPU的中斷請求信號，當(dāng)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(zhǔn)備就緒RXRDY：用于通知CPU芯片已經(jīng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)；當(dāng)CPU向8251A讀取時，該引腳為1用于選擇狀態(tài)，為0選擇數(shù)據(jù)

（15）DTR：8251A輸出給Modem表示8251A已經(jīng)準(zhǔn)備就緒

（16）RTS：8251A輸出給Modem表示8251A已經(jīng)準(zhǔn)備傳送數(shù)據(jù)

（17）DSR：表示Modem已經(jīng)準(zhǔn)備好

（18）數(shù)據(jù)發(fā)送TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)

（19）數(shù)據(jù)接收RXD：接收數(shù)據(jù)

4.1.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

4.1.3 寄存器詳解

（1）8251A的模式字

模式字用于設(shè)置8251A的工作模式：同步/異步方式，數(shù)據(jù)位，奇偶校驗(yàn)位，校驗(yàn)方式與停止位的個數(shù)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(yàn)方式選擇，僅在PEN=1時有效

0：奇校驗(yàn)

1：偶校驗(yàn)

D4：奇偶校驗(yàn)位開關(guān)

0：關(guān)閉校驗(yàn)

1：開啟校驗(yàn)

D3~D2：數(shù)據(jù)位的位數(shù)，具體配置如下表所示

D1~D0：工作模式設(shè)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(shù)據(jù)，與Modem連接的控制信號，軟件復(fù)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(nèi)部復(fù)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(biāo)志復(fù)位

0：不影響PE，OE，F(xiàn)E

1：使PE，OE，F(xiàn)E復(fù)位

D3：強(qiáng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)溢出錯誤

0：數(shù)據(jù)沒有溢出

1：數(shù)據(jù)溢出

D3：奇偶校驗(yàn)錯誤

0：奇偶校驗(yàn)正常

1：奇偶校驗(yàn)出錯

D2：發(fā)送寄存器空標(biāo)志

0：發(fā)送寄存器非空

1：發(fā)送寄存器空

D1：接收就緒標(biāo)志

0：接收寄存器空

1：接收寄存器非空

D0：發(fā)送就緒標(biāo)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yàn)位，停止位1個，數(shù)據(jù)位8個。

解析過程：由于波特率是9600KBps，根據(jù)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(jù)硬件的連接表如下圖所示

根據(jù)表格的代碼可知，寫入模式字和控制字的地址為20H（因?yàn)?span id="5vgeo944t"    class="hljs-variable">A5接在C/D上），寫數(shù)據(jù)的地址為00H。根據(jù)上述分析，源代碼如下圖所示：