《微機原理與接口技術》課程設計--雙機串行通訊程序設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.異步串行通訊的原理說明5</p><p><b>　　2.方案論證6</b></p><p>　　2.1方案原理設計6</p><p>　　2.2 8251A簡介（軟件方面）6</p><p>　　2

2、.2.1 8251A基本性能6</p><p>　　2.2.2 8251的內部結構及外部引腳7</p><p>　　2.2.3 8251A的編程8</p><p><b>　　3.軟件設計10</b></p><p>　　3.1參數(shù)要求10</p><p><b>　　3.2流

3、程圖10</b></p><p><b>　　4.總結18</b></p><p><b>　　5.參考資料19</b></p><p><b>　　6.附錄20</b></p><p><b>　　摘要 </b></p>

4、<p>　　串行通訊中有兩種基本方式，異步通訊和同步通訊。異步通訊中CPU與外設之間必須有兩項規(guī)定，即字符格式的規(guī)定和波特率的規(guī)定。串行傳送中，數(shù)劇是一位一位依次順序傳送的，而在計算機中數(shù)劇是并行處理和傳送的。因此，當數(shù)劇由計算機送到數(shù)劇終端時，要先把并行的數(shù)劇轉換為串行數(shù)劇再傳送；而計算機接收來自終端的數(shù)劇時，要先把串行數(shù)劇轉換為并行數(shù)劇才能處理。這種轉換可用軟件也可用硬件實現(xiàn)。8251A芯片是Intel公司生產(chǎn)的大規(guī)模

5、集成電路芯片，是與Intel系列CPU兼容的可編程的串行通訊接口。雖然8251A的芯片功能較強，但它仍需外部時鐘電路，此時可采用8253可編程定時器/計數(shù)器。且8251A的發(fā)送或接收的方式有查詢方式和中斷方式，在此次課程設計中，雙機的串行通訊中CPU與8251A就是以查詢方式進行數(shù)劇的交換。 　　關鍵詞：雙機異步串行通訊 8251A芯片 查詢方式 </p><p>　　雙機串行通訊程序設計（輪詢）</p

6、><p>　　1.異步串行通訊的原理說明</p><p>　　計算機與外部信息交換的方式有兩種，一種是并行通訊，一種是串行通訊。串行通訊時，數(shù)劇和控制信息是一位接一位的串行傳輸，這樣的速度雖然會慢一些，但傳輸距離比并行通訊長，硬件電路也相應簡單些，因此在長距離通訊系統(tǒng)及各類計算機網(wǎng)中，串行傳輸方式是主要的通訊方式。</p><p>　　串行通信有兩種工作方式，異步通信和

7、同步通信。異步通信由于不需要同步信號，硬件連接簡單，而被廣泛使用于串行部件、計算機與計算機、計算機與單片機及其儀表之間的數(shù)劇交換。所謂異步通訊，是指以字符為單位傳輸數(shù)劇，用起始位和停止位標識每個字符的開始和結束，兩次傳輸?shù)臅r間不固定。異步通訊不需要同步信號線，為了實現(xiàn)異步通訊的要求，CPU與外設之間有兩項規(guī)定，即字符格式的規(guī)定和波特率的規(guī)定。 　 字符格式：在異步通訊中，任何一組數(shù)劇總是以起始位(低電平)開頭，停止位(高電平)結束。

8、數(shù)劇采用的編碼有ASCII碼和EBCDIC(擴展BCD碼)，另外是否用奇偶校驗，停止位選用寬度等，這些都必須有規(guī)定。例如，用ASCII編碼，字符為7位，加一個偶校驗位、一個起始位以及一個停止位，則一個字符由10位組成。從起始位開始到停止位結束構成一幀，字符可以一個挨著一個傳送。 </p><p><b>　　2.方案論證</b></p><p><b>　　

9、2.1方案原理設計</b></p><p>　　A,B兩臺主機間串口通訊，先由A發(fā)送，B接收，然后B將接收的數(shù)據(jù)回傳給A。要求實時顯示傳送或者接收的數(shù)據(jù)。采用異步方式，CPU和8251之間采用查詢方式交換數(shù)據(jù)。其原理圖如圖1所示。本次設計中主要使用了可編程串行接口芯片8251A，下面就8251A對設計方案進行論證。</p><p><b>　　圖1 串行通信</

10、b></p><p>　　2.2 8251A簡介（軟件方面）</p><p>　　8251A芯片是Intel公司生產(chǎn)的大規(guī)模集成電路芯片，是與Intel系列CPU兼容的可編程的串行通信接口。雖然8251A功能較強大，但它需要外部時鐘電路。當取標準的波特率如1200,、2400等時，外部時鐘的選取一般不是任意的，這往往需要專門的時鐘產(chǎn)生電路，如采用8253可編程定時器/計數(shù)器。<

11、/p><p>　　2.2.1 8251A基本性能</p><p>　　8251是可編程的串行通信接口，可以管理信號變化范圍很大的串行數(shù)據(jù)通信。有下列基本性能：</p><p>　?。?）通過編程，可以工作在同步方式，也可以工作在異步方式；</p><p>　?。?）同步方式下，波特率為0～64K，異步方式下，波特率為0～19.2K；</p&

12、gt;<p>　?。?）在同步方式時，可以用5～8位來代表字符，內部或外部同步，可自動插入同步字符；</p><p>　?。?）在異步方式時，也使用5～8位來代表字符，自動為每個數(shù)據(jù)增加1個啟動位，并能夠根據(jù)編程為每個數(shù)據(jù)增加1個、1.5個或2個停止位；</p><p>　?。?）具有奇偶、溢出和幀錯誤檢測能力；</p><p>　?。?）全雙工，雙緩

13、沖器發(fā)送和接收器。</p><p>　　注意：8251盡管通過了RS-232規(guī)定的基本控制信號，但并沒有提供規(guī)定的全部信號。</p><p>　　2.2.2 8251的內部結構及外部引腳</p><p>　　8251的內部結構圖如圖1所示，可以看出，8251有7個主要部分，即數(shù)據(jù)總線緩沖器、讀/寫控制邏輯電路、調制/解調控制電路、發(fā)送緩沖器、發(fā)送控制電路、接收緩沖器

14、和接收控制電路，圖中還標識出了每個部分對的引腳。</p><p>　　圖2.8251內部結構圖</p><p>　　2.2.3 8251A的編程</p><p>　　8251A是一個可編程的多功能串行通信接口芯片，在使用前必須對它進行初始化，以確定它的工作方式、傳輸速率、字符格式以及停止位長度等。8251A有3個控制字，分別為方式選擇字、操作命令字和狀態(tài)字，下面分別

15、加以介紹。</p><p>　　其格式如圖所示。控制字中，D1D0有四種組合，D1D0=00，則8251A選擇為同步方式工作；否則，8251A選擇為異步方式工作。異步方式下的輸入時鐘和波特率之間的系數(shù)可由D1D0的其他三種組合規(guī)定。D2D3用來確定字符的長度。D5D4課確定是否要奇偶校驗，是奇校驗還是偶校驗。D6D7的定義分為兩種情況：同步方式工作時，表示選用的是內同步還是外同步以及同步字符的個數(shù)；異步方式工作時

16、，表示停止位的長度。其格式如圖3所示。</p><p>　　圖3 方式選擇控制字</p><p>　　操作命令控制字直接使8251A處于規(guī)定的工作狀態(tài)，其格式如圖所示。</p><p>　　圖4 8251A操作命令控制格式</p><p>　　狀態(tài)控制字主要是為了讀取當前8251A的工作狀態(tài)，CPU可以用IN指令讀取當前8251A的狀態(tài)控制字

17、，其格式如圖5所示。其中重要的TxRDY位是發(fā)送準備好標志，放映當前發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器已空。也就是說，一旦發(fā)送緩沖器空該位置置1，它表示一種8251A的此時的工作狀態(tài)。RxRDY位狀態(tài)的定義與其相應的引腳定義相同可供CPU查詢。</p><p>　　圖5 8251A狀態(tài)控制字格式</p><p><b>　　3.軟件設計</b></p><p>&

18、lt;b>　　3.1參數(shù)要求</b></p><p>　　根據(jù)題目要求，可使8251A工作于異步方式，設波特率為1200，波特率因子為16，字符格式為8為數(shù)劇位，1位停止位，無偶校驗。 　　因為是異步傳送且有一個停止位故8251A選擇方式控制字中D7=0，D6=1；由于無偶校驗故D5=0，D4=0；因字符長度為8位，故D3=1，D2=1；由于傳送方式為異步且波特率因子為16，則D1=1，D0=

19、0。故8251A的方式控制字為01001110B(4EH）。 </p><p>　　8251A的操作命令控制字用了兩個，一是使8251A復位，即控制字為（40H），二是啟動8251A的接收和發(fā)送，其控制字為B(45H)。 </p><p>　　雖然在8251A上電時，RESET信號可以使8251A進入復位狀態(tài)，但在實際使用時，為了使8251A可靠復位，我們常在初始化程序前再次讓8251A進

20、行復位操作。具體實現(xiàn)過程是先向8251A的控制口連續(xù)寫入3個0，然后再寫入復位控制字40H。由于8251A內部操作需要一定的時間，所以寫入操作后還要有一定的延時。 </p><p>　　由題目可知8251A的端口地址是：命令/狀態(tài)口為3E9H數(shù)劇口為3E8H。 </p><p><b>　　3.2流程圖</b></p><p>　　根據(jù)題目要求

21、可分別畫出A、B主機的流程圖如下所示</p><p><b>　　A主機的流程圖：</b></p><p><b>　　B主機流程圖：</b></p><p><b>　　3.3軟件仿真</b></p><p>　　根據(jù)流程圖可以擴展開來得到源程序，并將源程序進行仿真：<

22、/p><p><b>　　A機程序仿真如下：</b></p><p><b>　　B機程序仿真如下：</b></p><p><b>　　4.總結</b></p><p>　　通過本次課程設計，我對8251A有了一個較為全面的認識：在計算機中，數(shù)據(jù)的傳送主要是以并行的方式進行傳輸，

23、對于外部設備，考慮到信號的衰減和材料的經(jīng)濟性上，主要是以串行通信為主，外部設備需要與計算機進行通信，不可避免的需要中間的轉換媒介，8251A正是基于這一需求來設計的。</p><p>　　在微機課設之前我們就對匯編有所了解，主要是微機課上老師灌輸?shù)闹R，那些只知道簡單的mov、add、jmp指令，不清楚其具體用法，缺乏系統(tǒng)性的學習。通過這次課設之后，我感覺到了匯編語言的確不是很容易弄懂的，相比較以前學過的高級語言

24、如C語言等，電腦等于在遷就人的思維方式，但學匯編，人卻必須要去遷就電腦的思維方式，要設身處地地用電腦的角度去思考問題，這就是我們學習匯編語言時所遇到的最大的障礙。通過這次課設，我對匯編有了更全面的認識，可以說是入門了吧。</p><p>　　通過這次課設，我明白了學習匯編語言最重要的就是應用，在這次串行通信設計中就到了循環(huán)和分支的程序設計，比如在實際使用中，為了使8251A可靠復位，我們在初始化程序前用軟件再次讓

25、8251A進行復位操作。只是簡簡單單向8251A的控制口連續(xù)寫入3個0，再寫入復位控制字40H，</p><p>　　最后加入一定的延時程序。這個簡簡單單的3步，雖然簡單，卻讓我有點恐懼，一個再C語言中只要三四句就解決的問題，用匯編卻寫了將近20句，且還沒有提到輸出。隨著自己進一步查找資料，這一次的程序縮減了很多，同時也讓我了解了計算機中對于這些串行接口的控制工作，這是匯編語言有很多高級語言所沒有的優(yōu)點，他能讓我

26、們更加了解計算機內部的組織結構，對于我們學習控制專業(yè)的同學來說，學習匯編也是提升綜合能力的關鍵環(huán)節(jié)往往一個功能很難實現(xiàn)，但若將其分解為許多小模塊，其解決起來就會容易很多。多的實踐。</p><p><b>　　5.參考資料</b></p><p>　　[1]. 周佩玲，彭虎，傅忠謙編.《微機原理與接口技術學習指導》.北京電子工業(yè)出版社.2008.03</p>

27、;<p>　　[2].楊立，荊淑霞編.《微型計算機原理與匯編語言程序設計》.中國水利水電出版社，2003 </p><p>　　[3].李朝青編.《PC機及單片機數(shù)劇通訊技術》.北京：航空航天大學出版社，2000.12 [4].周明德.《微型計算機系統(tǒng)原理與應用》.清華大學出版社，2008</p><p><b>　　6.附錄</b></p>

28、;<p><b>　　源程序：</b></p><p><b>　　A機程序如下：</b></p><p>　　OS_PORT EQU 3F9H</p><p>　　DATA_PORT EQU 3F8H</p><p>　　DATA SEGMENT</p><p&g

29、t;　　BUFF1 DB 256 DUP(?)</p><p>　　BUFF2 DB 256 DUP(?)</p><p>　　COUNT EQU $-BUFF1</p><p>　　SSHOW1 DB 0AH,0DH,'SENDING:',0AH,0DH,'$'</p><p>　　SSHOW2 DB 0AH

30、,0DH,'END SEND',0AH,0DH,'$'</p><p>　　RSHOW1 DB 0AH,0DH,'RECEIVING:',0AH,0DH,'$'</p><p>　　RSHOW2 DB 0AH,0DH,'END RECEIVE',0AH,0DH,'$'</p>&l

31、t;p>　　SERROR DB 0AH,0DH,'SEND ERROR!CHECK IT -_-',0AH,0DH,'$'</p><p>　　CERROR DB 0AH,0DH,'RECEIVE ERROR!SO IT COMES =_=',0AH,0DH,'$'</p><p><b>　　DATA END

32、S</b></p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME DS:DATA,CS:CODE</p><p>　　START: MOV AX,DATA</p><p><b>　　MOV DS,AX</b></p><p>　　MOV CX,3 ;8251

33、的復位操作</p><p><b>　　MOV AL,0</b></p><p>　　INIT_LOOP:MOV DX,OSPORT</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY</p><p>　　LOOP INIT_LO

34、OP</p><p>　　MOV AL,40H;送復位控制字</p><p>　　MOV DX,OSPORT</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY</p><p>　　MOV AL,4EH;送方式控制字</p><p&

35、gt;　　MOV DX,OSPORT</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY</p><p>　　MOV AL,45H;啟動接收和發(fā)送</p><p>　　MOV DX,OSPORT</p><p><b>　　OUT DX,AL

36、</b></p><p>　　CALL DELAY</p><p>　　MOV AH,9;顯示“SENDING:”</p><p>　　LEA DX,SSHOW1</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　MOV BX,OFFSET BUFF1;BX為字符

37、串首地址</p><p>　　MOV CX,COUNT</p><p>　　MOV AL,[BX] ;發(fā)送數(shù)據(jù)長度</p><p><b>　　MOV CL,AL</b></p><p><b>　　PUSH AX</b></p><p>　　SEND_CHECK:IN AL

38、,OS_PORT</p><p>　　TEST AL,01H</p><p>　　JZ SEND_CHECK</p><p><b>　　POP AX</b></p><p>　　OUT DATA_PORT,AL</p><p>　　SEND_LOOP:INC BX；發(fā)送循環(huán)</p>

39、<p>　　MOV DL,[BX]；BX加一</p><p>　　SEND_CHECK:IN AL,OS_PORT</p><p>　　TEST AL,01H</p><p>　　JZ SEND_CHECK</p><p><b>　　MOV AL,DL</b></p><p>　　O

40、UT DATA_PORT,AL</p><p>　　MOV AH,02H;實時顯示</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　LOOP SEND_LOOP</p><p>　　IN AL,OS_PORT；檢查是否出錯</p><p>　　AND AL,38H</

41、p><p>　　JZ SEND_EROR；出錯則轉移</p><p>　　MOV AH,9；顯示“END SEND”</p><p>　　LEA DX,SSHOW2</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　MOV AH,9；顯示“RECEIVING:”</p>

42、;<p>　　LEA DX,RSHOW1</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　MOV BX,OFFSET BUFF2</p><p>　　REC_CHECK:IN AL,OS_PORT；接收數(shù)據(jù)長度</p><p>　　TEST AL,02H</p><

43、;p>　　JZ REC_CHECK</p><p>　　IN AL,DATA_PORT</p><p><b>　　MOV AH,0</b></p><p><b>　　MOV CX,AX</b></p><p>　　REC_LOOP:INC BX；接收循環(huán)</p><p&

44、gt;　　REC_CHECK:IN AL,OS_PORT</p><p>　　TEST AL,01H</p><p>　　JZ SEND_CHECK</p><p>　　IN AL,DATA_PORT</p><p>　　MOV [BX],AL</p><p><b>　　MOV DL,AL</b>

45、;</p><p>　　MOV AH,02H;實時顯示</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　LOOP REC_LOOP</p><p>　　IN AL,OS_PORT；檢查接收過程是否出錯</p><p>　　AND AL,38H</p><

46、p>　　JZ REC_ERROR；出錯則轉移</p><p>　　MOV AH,9；顯示“END RECEIVE”</p><p>　　LEA DX,RSHOW2</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　JMP EXIT；結束程序</p><p>　　SEND

47、_ERROR: MOV AH,09H；顯示“SEND ERROR!CHECK IT -_-”</p><p>　　LEA DX,SERROR</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p><b>　　JMP EXIT</b></p><p>　　REC_ERROR: MOV A

48、H,09H；顯示“RECEIVE ERROR!SO IT COMES =_=”</p><p>　　LEA DX,CERROR</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p><b>　　JMP EXIT</b></p><p>　　EXIT:MOV AX,4C00H；結束程序&

49、lt;/p><p><b>　　INT 21H</b></p><p><b>　　CODE ENDS</b></p><p><b>　　END START</b></p><p><b>　　B機程序如下：</b></p><p>

50、　　OS_PORT EQU 3F9H</p><p>　　DATA_PORT EQU 3F8H</p><p>　　DATA SEGMENT</p><p>　　BUFF1 DB 256 DUP(?)</p><p>　　BUFF2 DB 256 DUP(?)</p><p>　　COUNT EQU $-BUFF1&l

51、t;/p><p>　　SSHOW1 DB 0AH,0DH,'SENDING:',0AH,0DH,'$'</p><p>　　SSHOW2 DB 0AH,0DH,'END SEND',0AH,0DH,'$'</p><p>　　RSHOW1 DB 0AH,0DH,'RECEIVING:',0A

52、H,0DH,'$'</p><p>　　RSHOW2 DB 0AH,0DH,'END RECEIVE',0AH,0DH,'$'</p><p>　　SERROR DB 0AH,0DH,'SEND ERROR!CHECK IT -_-',0AH,0DH,'$'</p><p>　　CERR

53、OR DB 0AH,0DH,'RECEIVE ERROR!SO IT COMES =_=',0AH,0DH,'$'</p><p><b>　　DATA ENDS</b></p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME DS:DATA,CS:CODE</p><

54、p>　　START: MOV AX,DATA</p><p><b>　　MOV DS,AX</b></p><p>　　MOV CX,3 ;8251的復位操作</p><p><b>　　MOV AL,0</b></p><p>　　INIT_LOOP:MOV DX,OSPORT</p

55、><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY</p><p>　　LOOP INIT_LOOP</p><p>　　MOV AL,40H;送復位控制字</p><p>　　MOV DX,OSPORT</p><p><b>

56、;　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY</p><p>　　MOV AL,4EH;送方式控制字</p><p>　　MOV DX,OSPORT</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY</

57、p><p>　　MOV AL,45H;啟動接收和發(fā)送</p><p>　　MOV DX,OSPORT</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY</p><p>　　MOV AH,9；顯示“RECEIVING:”</p><p&

58、gt;　　LEA DX,RSHOW1</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　MOV BX,OFFSET BUFF2</p><p>　　REC_CHECK:IN AL,OS_PORT；接收數(shù)據(jù)長度</p><p>　　TEST AL,02H</p><p>　　J

59、Z REC_CHECK</p><p>　　IN AL,DATA_PORT</p><p><b>　　MOV AH,0</b></p><p><b>　　MOV CX,AX</b></p><p>　　REC_LOOP:INC BX；接收循環(huán)</p><p>　　REC_

60、CHECK:IN AL,OS_PORT</p><p>　　TEST AL,01H</p><p>　　JZ SEND_CHECK</p><p>　　IN AL,DATA_PORT</p><p>　　MOV [BX],AL</p><p><b>　　MOV DL,AL</b></p&g

61、t;<p>　　MOV AH,02H;實時顯示</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　LOOP REC_LOOP</p><p>　　IN AL,OS_PORT；檢查接收過程是否出錯</p><p>　　AND AL,38H</p><p>　　JZ

62、 REC_ERROR；出錯則轉移</p><p>　　MOV AH,9；顯示“END RECEIVE”</p><p>　　LEA DX,RSHOW2</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　MOV AH,9;顯示“SENDING:”</p><p>　　LEA D

63、X,SSHOW1</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　MOV BX,OFFSET BUFF1;BX為字符串首地址</p><p>　　MOV CX,COUNT</p><p>　　MOV AL,[BX] ;發(fā)送數(shù)據(jù)長度</p><p><b>　　MO

64、V CL,AL</b></p><p><b>　　PUSH AX</b></p><p>　　SEND_CHECK:IN AL,OS_PORT</p><p>　　TEST AL,01H</p><p>　　JZ SEND_CHECK</p><p><b>　　POP A

65、X</b></p><p>　　OUT DATA_PORT,AL</p><p>　　SEND_LOOP:INC BX；發(fā)送循環(huán)</p><p>　　MOV DL,[BX]；BX加一</p><p>　　SEND_CHECK:IN AL,OS_PORT</p><p>　　TEST AL,01H</p

66、><p>　　JZ SEND_CHECK</p><p><b>　　MOV AL,DL</b></p><p>　　OUT DATA_PORT,AL</p><p>　　MOV AH,02H;實時顯示</p><p><b>　　INT 21H</b></p>&

67、lt;p>　　LOOP SEND_LOOP</p><p>　　IN AL,OS_PORT；檢查是否出錯</p><p>　　AND AL,38H</p><p>　　JZ SEND_EROR；出錯則轉移</p><p>　　MOV AH,9；顯示“END SEND”</p><p>　　LEA DX,SSHOW

68、2</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　JMP EXIT；結束程序</p><p>　　SEND_ERROR: MOV AH,09H；顯示“SEND ERROR!CHECK IT -_-”</p><p>　　LEA DX,SERROR</p><p><

69、b>　　INT 21H</b></p><p><b>　　JMP EXIT</b></p><p>　　REC_ERROR: MOV AH,09H；顯示“RECEIVE ERROR!SO IT COMES =_=”</p><p>　　LEA DX,CERROR</p><p><b>　　

70、INT 21H</b></p><p><b>　　JMP EXIT</b></p><p>　　EXIT:MOV AX,4C00H；結束程序</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p><b>　　CODE ENDS</b></p&g