8086基础-串行通信

4.1 串行通信简介

并行通信虽然通信速度比较快，但是如果数据位数很多的时候，对应的数据线也会很多，之前学习的端口输入输出本质上就是一种并行通信，为了较少数据线的数量，降低人工布线的难度，串行通信被设计了出来。

   串行通信作为计算机通信方式之一，主要起到主机与外设以及主机之间的数据传输作用，串行通信具有传输线少、成本低的特点，主要适用于近距离的人-机交换、实时监控等系统通信工作当中，借助于现有的电话网也能实现远距离传输，因此串行通信接口是计算机系统当中的常用接口。

   现在常用的串行通信就是能够产生TTL电平的异步串行通信，通过外扩的芯片，例如RS232，MAX485就产生了现在常用的232通信和485通信，随着串行通信的发展，通信速率几乎和并行通信一样，甚至比并行通信还快。

4.2 8251简介

4.1.1 引脚详解

（1）三态双向八位数据口D0~D7：用于和CPU进行数据通信

（2）写控制WR：低电平有效

（3）读控制RD：低电平有效

（4）片选CS：低电平有效

（5）复位RESET：高电平有效，用于复位芯片

（6）传送时钟TXC：数据发送时钟线

（7）接收时钟RXC：数据接收时钟线

（8）芯片时钟CLK：为内部电路提供时钟脉冲，应该大于传送速率的30倍

（9）传送寄存器空信号TXE：没有可以发送的数据时，该引脚为1，当从CPU接收到数据且控制字的TXEN=1时，该引脚变为0，在同步工作方式时，若CPU来不及输出一个字符，则将使该引脚变为1，同时发送器在输出线上自动插入同步字符，以填补传输空隙

（10）传送允许信号CTS：Modem用于通知8251A，Modem准备接收数据

（11）SYNDET/BD：该引脚与状态寄存器中的SYNDET/BD一样，具有内同步方式和外同步方式两种

a.内同步方式：该引脚作为输出，如果SYNC字符被发现，则变为1，当CPU读取状态寄存器内容时，它被复位，高电平输出代表8251A已经同步

b.外同步方式：该引脚作为输入，当接收到高电平时，表示同步开始，用于通知接收电路开始装配收到的串行数据，在异步通信时表示Break状态出现在RXD线上，输入上升沿使8251A在下一个RXC的下降沿开始装载数据

（12）发送准备就绪TXRDY：可以作为CPU的中断请求信号，当传送寄存器空或者CTS引脚为0或者控制字的TXEN=1时该引脚置1

（13）接收准备就绪RXRDY：用于通知CPU芯片已经接收到一个字符，8251A每接收到一个字符该引脚置1，CPU取走后，该引脚变为0

（14）数据命令选择C/D：CPU向8251A写入时，该引脚为1选择命令，为0选择数据；当CPU向8251A读取时，该引脚为1用于选择状态，为0选择数据

（15）DTR：8251A输出给Modem表示8251A已经准备就绪

（16）RTS：8251A输出给Modem表示8251A已经准备传送数据

（17）DSR：表示Modem已经准备好

（18）数据发送TXD：发送数据

（19）数据接收RXD：接收数据

4.1.2 内部结构框图

4.1.3 寄存器详解

（1）8251A的模式字

模式字用于设置8251A的工作模式：同步/异步方式，数据位，奇偶校验位，校验方式与停止位的个数等。

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
S2/SCS	S1/ESD	EP	PEN	L2	L1	B2	B1

D7~D6：这两位在同步方式与异步方式下含义不一样，具体配置如下表所示

	S2/SCS	S1/ESD	停止位个数
异步方式	0	0	无效
0	1	1位
1	0	1.5位
1	1	2位

同步方式	S2/SCS	0	2个SYNC字符
1	1个SYNC字符
S1/ESD	0	内字符同步
1	外字符同步

D5：奇偶校验方式选择，仅在PEN=1时有效

0：奇校验

1：偶校验

D4：奇偶校验位开关

0：关闭校验

1：开启校验

D3~D2：数据位的位数，具体配置如下表所示

L2	L1	数据长度
0	0	5位
0	1	6位
1	0	7位
1	1	8位

D1~D0：工作模式设置（同步/异步方式和波特率因子的配置），其中波特率因子定义为时钟与波特率的比值。

B2	B1	工作方式	波特率因子
0	0	同步	1
0	1	异步	1
1	0	异步	16
1	1	异步	64

（2）8251A的控制字

控制字用于控制8251A的基本功能，如是否允许接收或发送数据，与Modem连接的控制信号，软件复位等。

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
RH	IR	RTS	ER	SBRK	RXE	DTR	TXEN

D7：接收电路寻找同步字符

0：寻找方式停止

1：寻找方式开始

D6：用于内部复位

0：下一个字符不为模式字

1：下一个字符为模式字

D5：该位为0芯片RTS输出高电平，为1芯片RTS输出低电平

D4：将状态寄存器中的奇偶位错误，停止位错误，溢出错误标志复位

0：不影响PE，OE，FE

1：使PE，OE，FE复位

D3：强迫TXD变为低电平

0：正常工作

1：送Break状态，即TXD=0

D2：接收使能

0：不允许接收

1：允许接收

D1：控制8251A引脚的信号

0：使输出端DTR=1

1：使输出端DTR=0

D0：发送使能

0：不允许发送

1：允许发送

（3）8251A的状态字

状态字用于反映8251A在传送数据过程中所出现的各种状态。

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
DSR	SYNDET/BD	FE	OE	PE	TEX	RXRDY	TXRDY

D7：将引脚DSR置为0

0：输入端DSR=1

1：输入端DSR=0

D6：检测到SYNC或者Break后该位置1

D5：停止位错误

0：停止位正常

1：停止位出错

D4：数据溢出错误

0：数据没有溢出

1：数据溢出

D3：奇偶校验错误

0：奇偶校验正常

1：奇偶校验出错

D2：发送寄存器空标志

0：发送寄存器非空

1：发送寄存器空

D1：接收就绪标志

0：接收寄存器空

1：接收寄存器非空

D0：发送就绪标志

0：发送寄存器非空

1：发送寄存器空

4.3 串口通信配置流程

由于8251A芯片是通过顺序来识别写入的数据的，所以首先写入的是模式字，然后写入控制字，这两个均属于命令，然后写入数据即可。

4.4 源代码

例题：利用8251A发送一串字符串，要求串口波特率9600，无校验位，停止位1个，数据位8个。

解析过程：由于波特率是9600KBps，根据公式，波特率等于时钟与波特率因子的比值，这个时钟指的是发送与接收的时钟。根据硬件的连接表如下图所示

CS	C/D	RD	WR	功能
0	0	0	1	读取8251A的数据
0	1	0	1	读取8251A的命令
0	0	1	0	8251A写入数据
0	1	1	0	8251A写入命令
0	×	1	1	8251A数据总线缓冲器为高阻态
1	×	×	×	未选中

根据表格的代码可知，写入模式字和控制字的地址为20H（因为A5接在C/D上），写数据的地址为00H。根据上述分析，源代码如下图所示：