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：
-
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