10串行通信和DMA控制接口报告.ppt

10 串行通信和DMA控制接口10.1 串行通信的基本概念 串行通信指的是数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。这种情况只要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外部设备之间的远距离通信，但串行通信的速度比较慢。 串行通信线路有如下3种方式如图所示： (1) 单工通信：它只允许一个方向传输数据。A只作为数据发送器，B只作为数据接收器，不能进行反方向传输。 (2) 半双工通信：它允许两个方向传输数据，但不能同时传输，只能交替进行，A发B收或B发A收。在这种情况下，为了控制线路换向，必须对两端设备进行控制，以确定数据流向。这种协调可以靠增加接口的附加控制线来实现，也可用软件约定来实现。 (3) 全双工通信：它允许两个方向同时进行数据传输，A收B发的同时可A发B收，如图所示。显然，两个传输方向的资源必须完全独立，A与B都必须有独立的接收器和发送器，从A到B和从B到A的数据通路也必须完全分开(至少在逻辑上是分开的)。 10.1.2 串行通信数据的收发方式 在串行通信中数据的收发可采用异步和同步两种基本的工作方式。 1. 异步通信方式 异步通信所采用的数据格式是以一组不定“位数”数组组成。第1位称起始位，它的宽度为1位，低电平；接着传送一个字节(8位)的数据，以高电平为“1”，低电平为“0”；最后是停止位，宽度可以是1位，1.5位或2位，在两个数据组之间可有空闲位。异步通信的数据格式见图10.2。 每秒传送数据的位数称为传送速率，即波特率(band rate)。波特率一般在300，600，900，1,200，2,400，…，9,600波特之间。计算机之间的异步通信速率一经确定后，一般不应变动，但通信的数据是可变动的，也就是数据组之间的空闲位是可变的。 2. 同步通信方式 在同步通信时所使用的数据格式根据控制规程分为面向字符及面向比特的两种。 (1) 面向字符型的数据格式：面向字符型的同步通信数据格式可采用单同步、双同步及外同步3种数据格式，如下图所示。 单同步是指在传送数据之前先传送一个同步字符“SYNC”，双同步则先传送两个同步字符“SYNC”。接收端检测到该同步字符后开始接收数据。外同步通信的数据格式中没有同步字符，而是用一条专用控制线来传送同步字符，使接收方及发送端实现同步。当每一帧信息结束时均用两个字节的循环控制码CRC为结束。 (2) 面向比特型的数据格式： 根据同步数据链路控制规程(SDLC)，面向比特型的数据以帧为单位传输，每帧由6个部分组成。第1部分是开始标志“7EH”；第2部分是一个字节的地址场；第3部分是一个字节的控制场；第4部分是需要传送的数据，数据都是位(bit)的集合；第5部分是两个字节的循环控制码CRC；最后部分又是“7EH”，作为结束标志。面向比特型的数据格式如图所示。 在SDLC规程中不允许在数据段和CRC段中出现6个“1”，否则会误认为是结束标志。因此要求在发送端进行检验，当连续出现5个“1”，则立即插入一个“0”，到接收端要将这个插入的“0”去掉，恢复原来的数据，保证通信的正常进行 。 通常，异步通信速率要比同步通信的低。 最高同步通信速率可达到800k位，因此适用于传送信息量大，要求传送速率很高的系统中。 10.2 可编程串行通信接口芯片8251A 8251A是一个通用串行输入/输出接口，可用来将86系列CPU以同步或异步方式与外部设备进行串行通信。它能将并行输入的8位数据变换成逐位输出的串行信号；也能将串行输入数据变换成并行数据，一次传送给处理机。广泛应用于长距离通信系统及计算机网络。 10.2.1 8251A芯片内部结构及其功能 8251A由发送器、接收器、数据总线缓冲存储器、读/写控制电路及调制/解调控制电路等5部分组成，如图10.4（a）所示。引脚信号如图10.4（b）所示。 1. 发送器 8251A的发送器包括发送缓冲存储器，发送移位寄存器(并→串转换)及发送控制电路3部分，CPU需要发送的数据经数据发送缓冲存储器并行输入，并锁存到发送缓冲存储器中。如果是采用同步方式，则在发送数据之前，发送器将自动送出一个(单同步)或两个(双同步)同步字符(Sync)。然后，逐位串行输出数据。如果采用异步方式，则由发送控制电路在其首尾加上起始位及停止位，然后从起始位开始，经移位寄存器从数据输出线TXD逐位串行输出，其发送速率由TXC端上收到的发送时钟频率决定。 2. 接收器 8251A的接收器包括接收缓冲存储器，接收移位寄存器(串→并转换)及接收控制电路3部分。 外部通信数据从RXT端，逐位进入接收移位寄存器中。如果是同步方式，则要检测同步字符，确认已经达到同步，接收器才可开始串行接收数据，待一组数据接收完毕，便把移位寄存器中的数据