微機原理串口通信課程設(shè)計

1、<p><b>　　1基礎(chǔ)理論知識</b></p><p><b>　　1.1通信的方式</b></p><p>　　通信的基本方式可以分為并行通信和串行通信兩種。</p><p>　　串行通信時數(shù)據(jù)用一根傳輸線逐為順序傳送。并行通信和串行通信是CPU與外部設(shè)備之間進行信息交換的基本方法。采用并行通信時，構(gòu)成一個

2、字符或數(shù)據(jù)的各位同時傳送，每一位都占用一條通信線，另外還需要聯(lián)絡(luò)以保證和外圍設(shè)備協(xié)調(diào)地工作，它具有較高的傳輸速度。但由于在長線上驅(qū)動和接收信號較困難，驅(qū)動和接收電路較復(fù)雜，因此并行通信的傳輸距離受到限制，這種通信方式多用于計算機內(nèi)部，或者作為計算機與近距離外圍設(shè)備傳輸信息用。</p><p><b>　　1.2串行通信</b></p><p>　　串行通信分為兩種類型

3、：串行異步通信和串行同步通信。</p><p>　　串行異步通信是指通信中兩個字符之間的時間間隔是不固定的，而在一個字符內(nèi)各位的時間間隔是固定的。</p><p>　　同步通信時指在約定的數(shù)據(jù)通信數(shù)率下，發(fā)送方和接收方的時鐘信號頻率和相位始終保持一致，通信雙方發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)具有完全一致的定時關(guān)系。</p><p>　　串行通信的數(shù)據(jù)傳輸方式分為單工傳送，半雙工傳

4、送，全雙工傳送。</p><p>　　單工傳送：單工傳送時指在通信時只能由一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù)的通信方式。</p><p>　　半雙工傳送：指在通信時雙方都能夠接收或者發(fā)送，但是不能夠同時接收和發(fā)送的通信方式。</p><p>　　全雙工傳送：通信雙方之間有兩條通路，發(fā)送信息和接收信息可以同時進行。</p><p>　　2 串口通信

5、芯片8250</p><p>　　2.1 8250的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　INS 8250是通用異步收發(fā)器UART，用作異步通信接口電路。INS 8250的引腳信號基本上可以分為兩大類：與CPU系統(tǒng)總線相連的信號線和與通信設(shè)備MODEM連接的信號線</p><p>　　2.2 8251的內(nèi)部寄存器及其編程方法</p><p>　　

6、在微機中用可編程芯片8250來實現(xiàn)串行通信。由于8250的引腳較多，在此就不列出了，僅列出它的幾個寄存器，因為在編寫串行通信程序時要使用這些寄存器。</p><p>　　2.2.1波特率因子寄存器（DLL/DLH）</p><p>　　8250芯片規(guī)定當(dāng)線路控制寄存器寫入D7=1時，接著對口地址3F8H、3F9H可分別寫入波特率因子的低字節(jié)和高字節(jié)，即寫入除數(shù)寄存器（L）和除數(shù)寄存器（H）

7、中。而波特率為1.8432MHZ/（波特率因子╳16），波特率和除數(shù)對照表見下表：</p><p>　　2.2.2通信線路控制寄存器(LCR)(3FBH)</p><p>　　該寄存器規(guī)定了異步串行通信的數(shù)據(jù)格式。各位含義如下：</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　D1～D0是字長。它們的取值

8、和對應(yīng)的字長如下表：</p><p>　　D2是停止位。它的取值和對應(yīng)的停止位如下表：</p><p>　　D3說明是否允許奇偶校驗。如果為0無奇偶校驗，如果為1允許奇偶校驗。</p><p>　　D4說明是奇校驗還是偶校驗。如果為0是奇校驗，如果為1是偶校驗。這一位起作用的前題是D3為1。</p><p>　　D5說明是否有附加奇偶校驗位。

9、如果為0無附加奇偶校驗位，如果為1有附加奇偶校驗位。</p><p>　　D6如果為0正常，如果為1發(fā)空缺位。</p><p>　　D7如果為0允許訪問接收、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器或中斷允許寄存器。如果為0允許訪問波特率因子寄存器。</p><p>　　通信線路控制寄存器LCR主要用來指定異步通信數(shù)據(jù)格式，即字符長度、停止位位數(shù)、奇偶校驗。LCR的控制字如下</p&g

10、t;<p>　　2.2.3通信線路狀態(tài)寄存器(3FDH)</p><p>　　該寄存器向CPU提供有關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)信息，各位含義如下：</p><p>　　D0：DR，接收數(shù)據(jù)就緒 D1：OE，數(shù)據(jù)重疊錯 D2：PE，數(shù)據(jù)奇偶錯</p><p>　　D3：FE，缺少正確停止位 D4：BI，接收空缺位 D5：THRE，發(fā)送保持器空</

11、p><p>　　D6：TSRE，發(fā)送移位寄存器空</p><p>　　讀入時各數(shù)據(jù)位等于1有效，讀入操作后各位均復(fù)位。除D6位外，其它位還可被CPU寫入，同樣可產(chǎn)生中斷請求。</p><p>　　2.2.4中斷允許寄存器(3F9H)</p><p>　　該寄存器允許8250四種類型中斷（相應(yīng)位置1）并通過IRQ4向8088CPU發(fā)中斷請求。各位含

12、義如下：</p><p>　　D0：為1允許接收緩沖區(qū)滿中斷</p><p>　　D1：為1允許發(fā)送保持器空中斷</p><p>　　D2：為1允許接收數(shù)據(jù)出錯中斷</p><p>　　D3：為1允許Modem狀態(tài)改變中斷</p><p>　　2.2.5中斷識別寄存器(3FAH)</p><p>

13、;　　為了具體識別時哪種事件引起的中斷，直到該中斷請求被CPU響應(yīng)并服務(wù)之后，才能接收其他的中斷請求。該寄存器為只讀寄存器，內(nèi)容格式為</p><p>　　2.2.6調(diào)制解調(diào)控制寄存器(3FCH)</p><p>　　MODEM控制寄存器用來設(shè)置對MODEM的聯(lián)絡(luò)控制信號和芯片自檢，寄存器的各位定義</p><p>　　D0：DTR=1，數(shù)據(jù)終端就緒，輸出端DTR為

14、低電平</p><p>　　D1：RTS=1，請求發(fā)送，輸出端RTS為低電平</p><p>　　D2：OUT1=1，用戶指令輸出，輸出端OUT1為低電平</p><p>　　D3：OUT2=1，輸出端OUT2為低電平，允許發(fā)送IRQ4中斷請求</p><p>　　D4：循環(huán)（自診斷用）=1，發(fā)送數(shù)據(jù)立即被接收，可用于自檢</p>

15、<p>　　2.2.7 MODEM狀態(tài)寄存器（3FEH）</p><p>　　Modem狀態(tài)寄存器用來檢測和記錄來自Modem的聯(lián)絡(luò)信號及其狀態(tài)變化。此寄存器的各位定義為：</p><p>　　2.2.8發(fā)送保持寄存器和接收緩沖寄存器（3F8H）</p><p>　　發(fā)送時，CPU首先將待發(fā)送的字符寫到8250的發(fā)送保持寄存器THR中，然后進入發(fā)送移位

16、寄存器，在發(fā)送始終的作用下，從SOUT引腳輸出。一旦THR的內(nèi)容送到發(fā)送移位寄存器TSR后，THR就變空，同時將LSR的THRE位置“1”，產(chǎn)生中斷請求，要求CPU發(fā)送下一個字符。CPU向THR寫入下一個字符后，THRE位自動清“0”。如此重復(fù)，直到全部數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。</p><p>　　接收時，串行數(shù)據(jù)在接收時鐘的作用下，從SIN引腳先輸入到移位寄存器RSR，然后由RSR并行輸入到接收緩沖寄存器RBR，一旦RB

17、R變滿，將LSR的DR位置“1”，產(chǎn)生中斷請求，要求CPU讀取數(shù)據(jù)字符。CPU從RBR讀取該字符后，DR位自動清“0”。如此重復(fù)，直到所有的數(shù)據(jù)接收完畢。</p><p>　　2.3 8250的各寄存器的地址</p><p><b>　　3程序設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1程序設(shè)計思路</b></p

18、><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，要實現(xiàn)通過串口進行通信，就必須有一個發(fā)送端和一個接收端，因此要編寫兩個程序，在發(fā)送端編寫發(fā)送程序，在接受端編寫接收程序。發(fā)送PC機和接收PC機通過RS-232C的3根信號線（TXD、RXD、GND）進行相連。我決定采用查詢方式編寫發(fā)送程序和接收程序。</p><p>　　編寫發(fā)送程序的時候，首先要初始化段寄存器，設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)指針。然后初始化8250，通過初始化82

19、50來設(shè)置串口的參數(shù)。再根據(jù)線路狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，測試發(fā)送保持寄存器是否為空，如果不為空，繼續(xù)讀線狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，判斷發(fā)送保持寄存器是否為空，如果為空的話，讀取按鍵字符并顯示和發(fā)送它。我事先規(guī)定當(dāng)輸入某一個字符的時候發(fā)送結(jié)束，這時候我就要判斷按鍵是否為該字符，是該字符的時候結(jié)束程序。</p><p>　　編寫接收程序的時候首先要設(shè)置接收緩沖區(qū)，設(shè)置接收錯信息，初始段寄存器，設(shè)置接收緩沖寄存器地址指針然后初始化8

20、250，初始設(shè)置和接收端的保持一置。以上完成后開始接收，在屏幕上顯示接收開始。然后讀線狀態(tài)寄存器，判斷是否接收錯，在屏幕上顯示接收錯誤，繼續(xù)讀線狀態(tài)寄存器，如果接收無誤，則測試接收數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好了，為準(zhǔn)備好則循環(huán)測試，準(zhǔn)備好了則接收字符。判斷接收的字符是否為規(guī)定的結(jié)束字符，如果是結(jié)束程序，如果不是顯示字符。兩臺機器的連接圖如下。</p><p><b>　　3.2程序流程圖</b></

21、p><p>　　3.2.1發(fā)送端程序流程圖</p><p>　　3.2.2接收端的程序流程圖</p><p><b>　　3.3具體的程序</b></p><p>　　3.3.1發(fā)送端的程序代碼</p><p>　　STACK SEGMENT PARA STACK 'STACK'<

22、;/p><p>　　DB 200 DUP(0)</p><p>　　STACK ENDS</p><p>　　DATA SEGMENT</p><p>　　DISP DB 'TRANSMISSION START:',0AH,0DH,'$'</p><p><b>　　DATA EN

23、DS</b></p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK</p><p>　　START: MOV AX,DATA</p><p><b>　　MOV DS,AX</b></p><p>　　MOV

24、AX,STACK</p><p><b>　　MOV SS,AX</b></p><p>　　MOV DX,3FBH ；置DLAB=1</p><p>　　MOV AL,80H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,3F

25、8H ；置波特率因子寄存器</p><p>　　MOV AL,0CH ；波特率因子低字節(jié)</p><p>　　OUT DX ,AL</p><p>　　MOV DX,3F9H</p><p>　　MOV AL,0 ；波特率因子高字節(jié)</p><p><b>　　OUT DX,AL</b

26、></p><p>　　MOV DX,3FBH ；置線路控制寄存器</p><p>　　MOV AL,03H ；數(shù)據(jù)位8位，停止位1位、無校驗</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,3FCH ；置MODEM控制寄存器</p><p>

27、;　　MOV AL,02H ；禁止中斷</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,3F9H ；置中斷允許寄存器</p><p>　　MOV AL,0 ；屏蔽所有中斷</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p

28、><p>　　MOV DX,OFFSET DISP ；顯示發(fā)送提示信息</p><p><b>　　MOV AH,9</b></p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　LO0P: MOV DX,3FDH ；讀線路狀態(tài)寄存器</p><p>

29、;<b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　TEST AL,20H ；測試發(fā)送保持寄存器</p><p>　　JZ L0OP ；不空，則循環(huán)測試</p><p>　　MOV AH,1 ；讀取按鍵字符并顯示</p><p><b>　　INT 21H</b&g

30、t;</p><p>　　MOV DX,3F8H ；發(fā)送該字符</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CMP AL,’P’ ；判斷按下的字符是否為P</p><p>　　JZ OVER ；是，則結(jié)束</p><p>　　JMP LOP

31、 ；不是繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　OVER: MOV AH,4CH ；返回DOS</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p><b>　　CODE ENDS</b></p><p><b>　　END START</b><

32、;/p><p>　　3.3.2接收端的程序源代碼</p><p>　　STACK SEGMENT PARA STACK 'STACK'</p><p>　　DB 200 DUP(0)</p><p>　　STACK ENDS</p><p>　　DATA SEGMENT</p><p&g

33、t;　　RBUF DB 30 DUP(0)</p><p>　　DISP DB 'RECEIVE START:',0AH,0DH,'$'</p><p>　　ERROR DB 'RECEIVE ERRO!',0AH,0DH,'$'</p><p><b>　　DATA ENDS</b&

34、gt;</p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK</p><p>　　START: MOV AX,DATA</p><p><b>　　MOV DS,AX</b></p><p>　　MOV AX,STACK&

35、lt;/p><p><b>　　MOV SS,AX</b></p><p>　　LEA SI,RBUF ；置接收緩沖區(qū)地址指針</p><p>　　MOV DX,3FBH ；置DLAB=1</p><p>　　MOV AL,80H</p><p><b>　　OUT DX,AL</

36、b></p><p>　　MOV DX,3F8H ；置波特率因子寄存器</p><p>　　MOV AL,0CH ；波特率因子低字節(jié)</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,3F9H</p><p>　　MOV AL,0 ；波特

37、率因子高字節(jié)</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,3FBH ；置通信線路控制寄存器</p><p>　　MOV AL,0AH ；數(shù)據(jù)位8位，停止位1位、無校驗</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p>&

38、lt;p>　　MOV DX,3FCH ；置MODEM控制寄存器</p><p>　　MOV AL,02 ；禁止中斷</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,3F9H ；置中斷允許寄存器</p><p>　　MOV AL,0 ；屏蔽所有中斷</

39、p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,OFFSET DISP ；顯示接收提示信息</p><p><b>　　MOV AH,9</b></p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　

40、MOV DX,3F8H ；讀接收緩沖器內(nèi)容，不處理</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　LOP: MOV DX,3FDH ；讀線路狀態(tài)寄存器</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　TEST AL,1E

41、H ；測試接收錯誤？</p><p>　　JNZ ER ；有，轉(zhuǎn)錯誤顯示</p><p>　　TEST AL,01H ；無，則測試接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好</p><p>　　JZ LOP ；未準(zhǔn)備好則循環(huán)測試 </p><p>　　MOV DX,3F8H</p><

42、;p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　AND AL,7FH</p><p>　　CMP AL,’P’ ；判斷接收結(jié)束嗎？</p><p>　　JZ OVER ；結(jié)束轉(zhuǎn)OVER</p><p>　　MOV [SI],AL ；未結(jié)束則存入緩沖區(qū)</p&

43、gt;<p><b>　　INC SI</b></p><p>　　MOV DL,AL ；顯示該字符</p><p><b>　　MOV AH,02</b></p><p><b>　　INT 21H</b></p><p><b>　　J

44、MP LOP</b></p><p>　　ER: MOV DX,3F8H ；清標(biāo)志位</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　MOV DX,OFFSET ERROR ；顯示錯誤信息</p><p><b>　　MOV AH,9</b>

45、</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p><b>　　JMP LOP</b></p><p>　　OVER: MOV DL,AL</p><p><b>　　MOV AH,2</b></p><p><b>　　

46、INT 21H</b></p><p>　　MOV AH,4CH ；返回DOS</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p><b>　　CODE ENDS</b></p><p><b>　　END START</b></

47、p><p><b>　　4.心得體會</b></p><p>　　這次微機原理課程里我學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。以前在上課的時候，老師經(jīng)常強調(diào)在寫一個程序的時候，一定要事先把程序原理方框圖化出來，但是我開始總覺得這樣做沒必要，很浪費時間。但是，這次課程設(shè)計完全改變了我以前的那種錯誤的認識，以前我接觸的那些程序都是很短、很基礎(chǔ)的，但是在課程設(shè)計中碰到的那些需要很

48、多代碼才能完成的任務(wù)，畫程序方框圖是很有必要的。因為通過程序方框圖，在做設(shè)計的過程中，我們每一步要做什么，每一步要完成什么任務(wù)都有一個很清楚的思路，而且在程序測試的過程中也有利于查錯。</p><p>　　其次，以前對于編程工具的使用還處于一知半解的狀態(tài)上，但是經(jīng)過一段上機的實踐，對于怎么去排錯、查錯，怎么去看每一步的運行結(jié)果，怎么去了解每個寄存器的內(nèi)容以確保程序的正確性上都有了很大程度的提高。</p>

49、;<p>　　通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。</p><

50、p>　　這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多編程問題，最后在曾老師的辛勤指導(dǎo)下，終于迎刃而解。同時，在曾老師的身上我學(xué)得到很多實用的知識，在此我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]姚燕男，薛鈞義編著．微型計算機原理與接口技術(shù)．北京：高等教育出版

51、社．2004</p><p>　　[2]劉永華，王成端編著．微型機原理與接口技術(shù)．北京：清華大學(xué)出版社．2006</p><p>　　[3]楊立等編著．微型計算機原理與接口技術(shù)．北京：中國水利水電出版社．2005</p><p>　　[4]張榮標(biāo)等編著．微型計算機原理與接口技術(shù)．北京：機械工業(yè)出版社．2005</p><p>　　[5]古輝主