PC機之間串口通信的實現一、實驗目的 １．熟悉微機接口實驗裝置的結構和使用方法。 ２．掌握通信接口芯片8251和8250的功能和使用方法。 ３．學會串行通信程序的編制方法。
二、實驗內容與要求 １．基本要求主機接收開關量輸入的數據（二進制或十六進制），從鍵盤上按“傳輸”鍵（可自行定義），就將該數據通過8251A傳輸出去。終端接收后在顯示器上顯示數據。具體操作說明如下：（１）出現提示信息“start with R in the board!”，通過調整乒乓開關的狀態，設置8位數據；（２）在小鍵盤上按“R”鍵，系統將此時乒乓開關的狀態讀入計算機I中，并顯示出來，同時顯示經串行通訊后，計算機II接收到的數據；（３）完成后，系統提示“do you want to send another data? Y/N”，根據用戶需要，在鍵盤按下“Y”鍵，則重復步驟（1），進行另一數據的通訊；在鍵盤按除“Y”鍵外的任意鍵，將退出本程序。２．提高要求 能夠進行出錯處理，例如采用奇偶校驗，出錯重傳或者采用接收方回傳和發送方確認來保證發送和接收正確。
三、設計報告要求 １．設計目的和內容 ２．總體設計 ３．硬件設計：原理圖（接線圖）及簡要說明 ４．軟件設計框圖及程序清單５．設計結果和體會（包括遇到的問題及解決的方法）
四、8251A通用串行輸入/輸出接口芯片由于CPU與接口之間按并行方式傳輸，接口與外設之間按串行方式傳輸，因此，在串行接口中，必須要有“接收移位寄存器”（串→并）和“發送移位寄存器”（并→串）。能夠完成上述“串←→并”轉換功能的電路，通常稱為“通用異步收發器”（UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）,典型的芯片有：Intel 8250/8251。8251A異步工作方式：如果8251A編程為異步方式，在需要發送字符時，必須首先設置TXEN和CTS#為有效狀態，TXEN(Transmitter Enable)是允許發送信號，是命令寄存器中的一位；CTS#(Clear To Send)是由外設發來的對CPU請求發送信號的響應信號。然后就開始發送過程。在發送時，每當CPU送往發送緩沖器一個字符，發送器自動為這個字符加上1個起始位，并且按照編程要求加上奇／偶校驗位以及1個、1.5個或者2個停止位。串行數據以起始位開始，接著是最低有效數據位，最高有效位的后面是奇／偶校驗位，然后是停止位。按位發送的數據是以發送時鐘TXC的下降沿同步的，也就是說這些數據總是在發送時鐘TXC的下降沿從8251A發出。數據傳輸的波特率取決于編程時指定的波特率因子，為發送器時鐘頻率的1、1/16或1/64。當波特率指定為16時，數據傳輸的波特率就是發送器時鐘頻率的1/16。CPU通過數據總線將數據送到8251A的數據輸出緩沖寄存器以后，再傳輸到發送緩沖器，經移位寄存器移位，將并行數據變為串行數據，從TxD端送往外部設備。在8251A接收字符時，命令寄存器的接收允許位RxE(Receiver Enable)必須為1。8251A通過檢測RxD引腳上的低電平來準備接收字符，在沒有字符傳送時RxD端為高電平。8251A不斷地檢測RxD引腳，從RxD端上檢測到低電平以后，便認為是串行數據的起始位，并且啟動接收控制電路中的一個計數器來進行計數，計數器的頻率等于接收器時鐘頻率。計數器是作為接收器采樣定時，當計數到相當于半個數位的傳輸時間時再次對RxD端進行采樣，如果仍為低電平，則確認該數位是一個有效的起始位。若傳輸一個字符需要16個時鐘，那么就是要在計數8個時鐘后采樣到低電平。之后，8251A每隔一個數位的傳輸時間對RxD端采樣一次，依次確定串行數據位的值。串行數據位順序進入接收移位寄存器，通過校驗并除去停止位，變成并行數據以后通過內部數據總線送入接收緩沖器，此時發出有效狀態的RxRDY信號通知CPU，通知CPU8251A已經收到一個有效的數據。一個字符對應的數據可以是5～8位。如果一個字符對應的數據不到8位，8251A會在移位轉換成并行數據的時候，自動把他們的高位補成0。
五、系統總體設計方案根據系統設計的要求，對系統設計的總體方案進行論證分析如下：1．獲取8位開關量可使用實驗臺上的8255A可編程并行接口芯片，因為只要獲取8位數據量，只需使用基本輸入和8位數據線，所以將8255A工作在方式0，PA0-PA7接實驗臺上的8位開關量。2．當使用串口進行數據傳送時，雖然同步通信速度遠遠高于異步通信，可達500kbit/s，但由于其需要有一個時鐘來實現發送端和接收端之間的同步，硬件電路復雜，通常計算機之間的通信只采用異步通信。3．由于8251A本身沒有時鐘，需要外部提供，所以本設計中使用實驗臺上的8253芯片的計數器2來實現。4：顯示和鍵盤輸入均使用DOS功能調用來實現。設計思路框圖，如下圖所示：
六、硬件設計硬件電路主要分為8位開關量數據獲取電路，串行通信數據發送電路，串行通信數據接收電路三個部分。1．8位開關量數據獲取電路該電路主要是利用8255并行接口讀取8位乒乓開關的數據。此次設計在獲取8位開關數據量時采用8255令其工作在方式0，A口輸入8位數據，CS#接實驗臺上CS1口，對應端口為280H-283H，PA0-PA7接8個開關。2．串行通信電路串行通信電路本設計中8253主要為8251充當頻率發生器，接線如下圖所示。
