实验4(16550接口实验).doc

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1、实验4：16550串行接口应用实验一、实验目的1、掌握串行通信接口芯片16550的工作方式及应用编程。2、学习有关串行通信知识。二、实验原理分析1、异步传送方式与异步通信串行通信分为同步传送方式和异步传送方式两种，本实验是异步方式下的串行通信，其具体原理如下。异步传送的数据以字节为单位，传送时各个字符可以连续传送，也可以断续传送，由发送方来决定。数据传输的速率（波特率）是双方事先约定好的。双方各自用自己的时钟信号来控制发送和接收。异步通信采用异步传送方式，通信以“帧”为传送单位，一个帧由起始位开始，停止位结束。两个帧之间为空闲位。通常一帧

2、信息由7~12位二进制组成，每帧数据由四个部分组成，帧格式如下图所示。……00/1（3~8位）0/111……10……其中：（1）起始位：当传输线上没有信号时，处于连续的逻辑1状态。当有数据帧传输时，以1位逻辑0开始，作为数据帧的起始位。（2）数据位：起始位后紧接的是数据位，一般为5~8位，具体位数由收发双方约定，先发送低位。（3）奇偶校验位：使用1位数据作为传送数据的奇偶位校验。（4）停止位：最后传输的是停止位，用1~2位（1、1.5或2）逻辑1来标志数据帧的传输结束。2、16550基本结构16550内部结构见实验指导书P57，图3-6-

3、2所示：实验指导书P57，16550内部结构示意图（1）数据总线缓冲器：是一个三态双向8位数据缓冲器，16550通过它与系统的数据总线连接，传送控制字、数据和状态信息。（2）选择和读写控制逻辑：接收来自CPU的地址、片选和控制信息，产生16550内部各端口的读写操作命令。（3）发送器：由发送保持寄存器（THR）、发送移位寄存器和发送同步控制器等三部分组成。待发送的数据写入发送保持寄存器，数据发送时，其内容自动转入到发送移位寄存器，并转换为串行数据格式，在同步时钟控制下，由SOUT（TXD）引脚发送。（4）接收器：由接收缓冲寄存器（RBR）

4、、接收移位寄存器和接收同步控制器等三部分组成。在接收时钟控制下，由引脚SIN（RXD）输入的串行数据被逐位存入接收移位寄存器，并进行数据格式转换，转换后的并行数据再存入接收缓冲寄存器，等待CPU读取。（5）线路控制寄存器（LCR）：由CPU写入控制字，以确定串行通信的数据格式。（6）线路状态寄存器（LSR）：提供串行数据发送和接收时的状态，供CPU读取和处理。（7）波特率发生器与除数寄存器：对输入的时钟进行分频，产生发生器和接收器所需的时钟信号。分频系数在16550初始化时分两次写入除数寄存器的高8位和低8位。分频系数计算公式：除数寄存器

5、值=基准时钟频率（18432000）÷（波特率×16）（8）中断控制逻辑：由中断允许寄存器（IER）、中断识别寄存器（IIR）和中断控制逻辑三部分组成，用来实现中断优先权管理、中断申请等功能。（9）调制与解调控制电路：由MODEM控制寄存器（MCR）、MODEM状态寄存器（MSR）和MODEM控制逻辑组成。使16550可以直接与调制解调器连接，实现计算机远程通信。2、16550端口地址的使用16550内部有11个寄存器，通过A0、A1和A2三条地址线的选择来确定访问的寄存器。为使地址得到有效利用，采取共用地址方法，即：（1）接收缓冲寄存器

6、、发送保持寄存器和除数低8位寄存器共用一个地址。（2）中断允许寄存器和除数高8位寄存器共用一个地址。详见《实验指导书》P58，表3-6-1：表3-6-116550内部寄存器地址及其选择方法3、16550寄存器控制字16550内部有11个寄存器，通过写入不同的寄存器控制字来实现对16550的功能控制和设定。本实验相关的控制字如下。（1）线路控制寄存器（LCR）：主要用于指定异步串行通信的数据格式，见《实验指导书》P58，表3-6-2。D7D6D5D4D3D2D1D0表3-6-2LCR格式说明：D7：寄存器寻址位。“0”正常通信；“1”访问除

7、数寄存器。D6：中止位设定。“0”正常通信；“1”连续发送中止信号。D5、D4、D3：奇偶校验选择位。“001”设置奇校验；“011”设置偶校验；“101”校验位恒为1；“111”校验位恒为0；“其他值”无校验。D2：停止位。“1”表示1.5或2位停止位；“0”表示1位停止位。D1、D0：数据长度。“00”为5位；“01”为6位；“10”为7位；“11”为8位。（2）线路状态寄存器（LSR）：主要是向处理器提供有关数据传输的状态信息，见《实验指导书》P59表3-6-3。D7D6D5D4D3D2D1D0表3-6-3LSR格式说明：D7：错误

8、标志。“0”无错误；“1”有错误。D6：发送移位寄存器状态。“0”发送移位寄存器不为空；“1”发送移位寄存器空。据此可以判断发送的数据是否完毕。D5：发送保持寄存器状态。“0”发送保持寄存器“