8251A可编程串行接口

串行通信

• 串行：数据1位1位的进行传输。在传输过程中，每一位数据都占据一个固定的时间长度
• 串行通信用波特率表示数据传输速率。波特率：每秒传输数据的位数
• 波特率 × 波特率系数 = 收发时钟的频率
• 串行通信分为同步通信和异步通信
• 同步通信：整个系统中，由一个统一的时钟控制发送端的发送和接收端的采样。字符传输不允许有间隙，没有字符传输时，必须填上空字符
• 异步通信：接受方时钟频率与发送方时钟频率不必完全一样，而只要比较相近即不超过一定的允许范围就行。字符间传输可以有间隔。靠起始位和停止位识别一个字符。

8251A的工作原理

通过编程，8251A可工作在同步方式，也可工作在异步方式
从图中可见，8251A由7个模块组成：接受缓冲器、接受控制电路、发送缓存器、发送控制电路、数据总线缓冲器、读写控制逻辑电路、调制解调控制电路

注意：数据总线缓冲器把8251A和系统数据总线相连，它里面其实包含：数据输入缓冲器、数据输出缓存器、状态字寄存器、命令字寄存器

• $\overline{\text{DTR}}$(data terminal ready)：是8251A送往外设的信号，告诉外设，CPU准备好接收数据
• $\overline{\text{DSR}}$(data set ready)：对$\overline{\text{DTR}}$的应答信号，告诉CPU，外设准备向CPU发数据了
• $\overline{\text{RTS}}$(request to send)：是8251A送往外设的信号，告诉外设，CPU要求发送数据
• $\overline{\text{CTS}}$(clear to send)：对$\overline{\text{RTS}}$的应答信号，告诉CPU，外设准备好接收数据了
• T_xRDY：告诉CPU，8251A准备好发送一个字符。具体来讲，当$\overline{\text{CTS}}$为低电平而T_xEN为1，并且发送缓冲器为空时，则使T_xRDY为高电平
• R_xRDY：告诉CPU，8251A已接收到一个外设发来的字符，快来取走
• T_xE：高电平有效时，标识着此时8251A发送器中并-串转换器空，也标志着一个发送动作的完成
• SYNDET：只用于同步方式，高电平有效时，标志着8251A当前已与外设达到同步，可以开始装配字符了

异步接收方式

1. 没有字符信息时，R_xD为高电平
2. 当8251A检测到R_xD为低电平，就启动接收控制电路中的内部计数器进行计数，计数脉冲是接收时钟$\overline{\text{RxC}}$
3. 当计数进行到相应半位的传输时间(比如时钟脉冲频率为波特率的16倍时，则计到第8个脉冲)时，又对R_xD进行检测，如此时仍为低电平，则确认收到了一个有效的起始位。否则，8251A就会把刚才检测到的信号看作干扰脉冲
4. 当确认收到有效起始位后，8251A开始常规采样和字符装配。具体来说，就是每隔1位的传输时间（波特率系数为16时，相当于16个脉冲间隔时间），对R_xD进行采样
5. 数据一位一位的进入了串-并转换器变成了并行数据，送到接收缓冲器
6. 接收完后，发出R_xRDY信号送CPU，表示收到了一个可用数据

异步发送方式

1. 程序对8251A的命令寄存器中，允许发送位T_xEN(transmit enable)置1，且在$\overline{\text{CTS}}$(clear to send)信号有效时，便开始发送过程
2. 数据、起始位、校验位、停止位，均是在发送时钟$\overline{\text{TxC}}$下降沿从8251A发出

8251A的初始化

8251A有一奇一偶两个口地址
偶地址口：数据输入寄存器和数据输出寄存器
奇地址口：状态寄存器、模式寄存器、控制寄存器、同步字符寄存器
奇地址口有那么多寄存器，所以，初始化往奇地址口写入时，需遵循相关约定，以写入正确的寄存器。

1. 芯片复位后，首次向奇地址口写入的值，送到了模式寄存器
2. 如果模式字规定8251A工作在同步模式，那么接着CPU向奇地址口输出的就是同步字符
3. 此后，只要不是复位命令，无论同异步，CPU向奇地址口写入的值都是控制字，而往偶地址写入的值将作为数据送到数据发送缓冲器