第8章串行输入/输出接口
?概述
?串行通信的实现
?串行通信的基本术语
?可编程串行通讯接口芯片8251A简介
?串行通信RS－232C
?USB总线简介
第一节串行通信基础知识
一、串行通信基本原理：并行数据传送和串行数据传送
并行数据传送的特点：各数据位同时传送，控制简单,速度快、效率高；成本高，且距离通常小于30米。
计算机内部的数据传送都使并行数据传送。
串行数据传送的特点：数据传送按位数需进行，最少只需一根传输线，成本低,可利用电话网等现成的设备；速度慢,控制复杂。距离可从几米到几千公里。
计算机通信(串行通信)是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。
在多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多采用串行通信方式。
串行通信的方式:串行通信的方式:
异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。
异步通信是以字符（构成的帧）为单位进行传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即字符之间是异步的但同一字
符内的各位是同步的。 2.异步串行通信的字符格式:
异步通信的特点：
不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。 二、串行通信的传输方向 单工 半双工 全双工
2、半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。
3、全双工是指数据可以同时进行双向传输
三、串行通信的信号形式
近程和远程的串行通信的信号形式不同 1.近程通信(本地通信)
采用数字信号直接传送,在传送过程中不改变原数据代码的波形和频率.这种数据传送方式称为基带传送方式. 2.远程通信
停止
位数据位校验位起始位LSB MSB
空闲下一字符起始位空闲一个字符帧发送 接受
计算机A 计算机B
利用调制器(Modulator)把数字信号转换成模拟信号，然后送到通信线路上去，再由解调器(Demodulator)把从通信线路上收到的模拟信号转换成数字信号
通信是双向的，调制器和解调器合并在一个装置中，
这就是通常说的调制解调器MODEM
四、传输速率：比特率和波特率
1.比特率:每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位／秒(bps)
如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位
(1个起始位、1个停止位、8个数据位)，这时的比特率为：10位×240个/秒= 2400 bps 2.波特率:每秒钟调制信号变化的次数，单位是：波特(Baud)。
波特率和比特率不总是相同的，对于基带传输比特率和波特率是相同的。所以，我们也经常用波特率表示数据的传输速率
3 设置波特率因子
在异步通信方式进行通信时，发送端需要用时钟来决定每1位对应的时间长度，接收端也需要用一个时钟来测定每1位的时间长度，前一个时钟叫发送时钟，后一个时钟叫接收时钟。这两个时钟的频率可以是波特率的数倍，一般取16倍、32倍或64倍。这个倍数就称为波特率因子。
第二节串行通信的实现
1、并行通信和串行通
信的特点：
串行通信是逐位传送数据，所以一个多位数据需要多次传送。比如一个8位的字节型数据至少需要8次传送。它有如下特点：
?速度较慢；
?引线少；
?距离长。
2、串行通信的硬件条件
在硬件上，串行通信系统的核心部件是移位寄存器，其中在发端要有一个并入串出移位寄存器，在收端要有一个串入并出移位寄存器（因为计算机内部均为并行数据）
第三节异步接收/发送器（UART）
串行接口的基本结构主要是异步接收/发送器（UART），它不仅包括并行数据和串行数据之间的相互转换，还有检测串行通信在传送过程中可能发生错误的逻辑部件。四、信号的调制和解调
由于模拟信号的传输比数字信号传输更为有效，因而可将数字信号调制成模拟信号进行传输，用解调器把接收的模拟信号再转换成数字信号。
FSK（Frequency-shift keying）：频移键控。就是用数字信号去调制载波的频率。它是利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。最常见
的是用两个频率承载二进制1和0的双频FSK 系统。 8.3 可编程串行通讯接口芯片8251A 简介
8251A 芯片是INTEL 公司生产的大规模集成电路芯片，是与INTEL 系列CPU 兼容的可编程的串行通讯接口。虽然8251A 功能较强，但它需要外部时钟电路。因此采用8251A 作为接口电路时需要比较复杂的外围电路。而目前流行的单片机如MCS51系列，CPU 内部就集成了串行接口部件及定时器/计数器，几乎不需要外围辅助电路，使用起来非常简单，性能价格比很高，因此现在越来越多的数字化仪器仪表电路中不再采用8251A 而是使用单片机作为串行通信接口了。
一、主要基本性能1． 可用于同步和异步传送2． 波特率, DC －19.2K(异步)；DC － 64K(同步)。3． 完全双工，双缓冲发送和接收4． 与8080/8085CPU 完全兼容 二内部结构
8.4 串行通信接口RS －232C
一、RS －232C 电器特性及接口信号 1．电气特性
在数据线TXD 和RXD 上： 逻辑1=－3V ～－15V 逻辑0=＋3V ～＋15V
在控制线和状态线RTS 、CTS 、 DSR 、DTR 和DCD 上： 信号有效＝＋3V ～＋15V 信号无效＝－3V ～－15V
现在的台式PC 机一般至少有两个RS －232串行口COM1和COM2，通常使用的是9针D 形连接器，而也有使用的是老式的DB25针连接器
2．RS －232C 与TTL 转换
RS －232C 与TTL 电路之间进行电平和逻辑关系变换。
3．RS-232C 的接口信号
可以用电缆线直接连接标准RS232端口，但通信距离较近(<12m)。若 距离较远，可 附加调制解调器（MODEM ）。RS －232C 规标准接口有25条线，最常用的信号线
9芯 信号方向来
自
缩写
描述 1 调制解调器 CD 载波检测 2 调制解调器 RXD 接收数据 3 PC TXD 发送数据 4 PC DTR 数据终端准备好 5
GND
信号地 6
调制解调器 DSR
通讯设备准备好
并口、串口、COM口区别 并行接口，简称并口。并口采用的是25针D形接头。所谓“并行”，是指8位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，数据也就容易出错，目前，并行接口主要作为打印机端口等。 并口的工作模式： 1：SPP（Standard Parallel Port）称为标准并口，它是最早出现的并口工作模式，几乎所有使用并口 的外设都支持该模式。 2：EPP（Enhanced Parallel Port）称为增强型高速并口，它是在SPP 的基础上发展起来的新型工作模式，也是现在应用最多的并口工作模式，目前市面上的大多数打印机、扫描仪都支持EPP 模式。 3：ECP（ExtendedCapability Port）即扩充功能并口，它是目前比较先进的并口工作模式，但兼容性问题也比较多，除非您的外设支持ECP 模式，否则不要选择该模式。 串口叫做串行接口，也称串行通信接口，即COM口。按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485、USB等。RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。USB是近几年发展起来的新型接口标准，主要应用于高速数据传输领域。 RS-232-C：也称标准串口，是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。传统的RS-232-C接口标准有22根线，采用标准25芯D型插头座。后来的PC上使用简化了的9芯D型插座。现在应用中25芯插头座已很少采用。现在的电脑一般有两个串行口：COM1和COM2，你到计算机后面能看到9针D形接口就是了。现在有很多手机数据线或者物流接收器都采用COM口与计算机相连。
练习与思考题10 1.串行数据传送的主要优点和作用是什么？ 答：串行数据传送的主要优点是硬件接口简单，接口端口少（2个）。主要用于微机之间或微机与外设之间的数据通信。 2.单工、半双工、全双工通信有什么异同？ 答：相同之处在于都是串行通信； 单工方式：数据仅按一个固定方向传送。 半双工方式：数据可实现双向传送，但不能同时进行。 全双工方式：允许通信双方同时进行数据双向传送。。 3.假定串行口串行发送的字符格式为1个起始位，8个数据位，1个奇校验位，1个停止位， 请画出传送字符“F”的帧格式。 起始位0 1 1 0 0 0 1 0 校验位0 停止位 4.若异步通信接口按方式3传送，已知其每分钟传送3600个字符，其波特率是多少？ 答：已知每分钟传送3600个字符，方式3每个字符11位，则： 波特率=（11b/字符）×（3600字符/60s）=660b/s 5.AT89S51单片机的串行口由哪些功能部件组成？各有什么作用？ 答：AT89S51单片机的串行接口由发送缓冲器SBUF，接收缓冲器SBUF、输入移位寄存器、串行接口控制器SCON、定时器T1构成的波特率发生器等部件组成。 由发送缓冲期SBUF发送数据，接收缓冲期SBUF接收数据。串行接口通信的工作方式选择、接收和发送控制及状态等均由串行接口控制寄存器SCON控制和指示。定时器T1产生串行通信所需的波特率。 6.AT89S51单片机串行口有几种工作方式？有几种帧格式？各种工作方式的波特率如何 确定？ 答：串行口有4种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3； 有3种帧格式，方式2和3具有相同的帧格式； 方式0的发送和接收都以fosc/12为固定波特率， 方式1的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率 方式2的波特率=2SMOD/64×fosc 方式3的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率 7.为什么MCS-51串行口的方式0帧格式没有起始位（0）和停止位（1）？ 解答：串行口的方式0为同步移位寄存器输入输出方式，常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O口，一般不用于两个MCS-51之间的串行通信。该方式以fosc/12的固定波特率从低为位到高位发送或接受数据。 8.AT89S51中SCON的SM2，TB8，RB8有何作用？ 答：A T89S51中SCON的SM2是多机通信控制位，主要用于方式2和方式3.若置SM2=1，则允许多机通信。 TB8是发送数据的第9位，在方式2或方式3中，根据发送数据的需要由软件置位
9.4写出下列两种情况下8,}55A的工作方式控制字(包括I/O方式控制字和必要的按位置位/复位控制字)。 (1) 8255A用做键盘和终端地址接口，如图9 ..4所示。. (2)8255A用做基本软盘接日，如图9.5所示。 解:(1)由图9.4可知:A口工作在方式1输人，采用中断读键盘，C口的PC4 , PC5为A口方式1输人提供固定的握手联络信号，而PC6,PC7用于输出“LT忙”和“测试LT"，所以C口高4位工作在方式。输出，B口用于输人终端地址，所以B口应工作在方式。输人。由此分析可知，8255A的初始化包括设置工作方式和开中断操作，其控制字为: 工作方式控制字:1011001 x B 按位置位/复位控制字(开放中断INTEA=1，即PC4置位):00001001B (2) A口工作在方式2中断方式输人/输出，B口和C口低4位工作在方式0输出，所以8255A的初始化也包括设置工作方式和开中断操作，其控制字为: 工作方式控制字:11 x x x 000B 开放输人中断按位置位/复位控制字，即PC4置位:0000l001B 开放输出中断按位置位/复位控制字，即PC6置位:00001101B 9.5设8255A的端口A,B,C和控制寄存器的地址为F4H,F5H,F6H,F7H，要使A口工作于方式0输出，B口工作于方式1输人.C口上半部输人，下半部输出，且要求初始化时使PC6=0.试设计82SSA与PC系列机的接A电路，并编写初始化程序。 解:82SSA与FC系列机的接口电路如图9.5所示。初始化程序如下:· MO V A L , 10001110F3 ;方式字 OUT 0F7H, AL MOV AL,00000110B ;PC6=0 OUT 0F7H, AL MOV AL,00000101 ;开中断 OUT 0F7H,AL 9.6在PC系列微机系统中，用8255A做某快速启停电容式纸带机接口的硬件连接如图9.7
第十章 1. 串行通信与并行通信的主要区别是什么？各有什么优缺点？ 答：计算机与外部的信息交换称为通信，基本的通信方式有两种，并行通信和串行通信。 并行通信：数据各位同时传送，此方式传输数据的速度快，但使用的通信线多，若要并行传送8位数据，需要用8根数据线，另外还需一些控制信号线。随着传输距离的增加，通信线成本的增加将成为突出的问题，而且传输的可靠性随着距离的增加而下降。因此，并行通信适用于近距离传送数据的场合。 串行通信：将要传送的数据或信息按一定的格式编码，然后在单根线上按一位接一位的先后顺序进行传送。发送完一个字符后，再发送第二个。接收数据时，每次从单根线上一位接一位的接收信息，再把它们拼成一个字符，送给CPU作进一步处理。适用于远距离通信，需要的通信线少和传送距离远等优点。 2. 在串行通信中，什么叫单工、半双工、全双工工作方式？ 答：串行通信时，数据在两个站A与B之间传送，按传送方向分成单工、半双工和全双工三种方式。 单工数据线仅能在一个方向上传输数据，两个站之间进行通信时，一边只能发送数据，另一边只能接收数据，也称为单向通信。 在半双工方式中，数据可在两个设备之间向任一个方向传输，但两个设备之间只有一根传输线，故同一时间内只能在一个方向上传输数据，不能同时收发。 全双工：对数据的两个传输方向采用不同的通路，可以同时发送和接收数据。 3. 什么叫同步工作方式？什么叫异步工作方式？哪种工作方式的效率更高？为什么？ 答：串行通信有两种基本工作方式：异步方式和同步方式 异步方式：不发送数据时，数据信号线总是呈现高电平，称为MARK状态，也称空闲状态。当有数据要发送时，数据信号线变成低电平，并持续一位的时间，用于表示字符的开始，称为起始位。起始位后，在信号线上依次出现待发送的每一位字符数据，最低有效位D0最先送出，根据不同编码，有效数据位可由5位、6位、7位或8位构成，数据位后面有一个奇偶校验位，校验位后至少有一位高电平表示停止位，用于指示字符的结束。由此可见，异步方式发送一个7位的ASCII码时，实际需发送10位、10.5位或11位信息，故影响传输效率。 同步方式：没有数据传送时，传输线处于MARK状态，为了表示数据传输的开始，发送方式发送一个或两个特殊字符，称为同步字符。当发送法和接收方达到同步后，就可以一个字符接一个字符发送一大块数据，不再需要用起始位和停止位了，这样就可以明显的提高数据的传输速率。同步方式传送数据时，在发送过程中，收发双发还必须用同一个时钟进行协调，用于确定串行传输中每一位的位置。接收数据时，接受方可利用同步字符将内部时钟与发送方保持同步，然后将同步字符后面的数据逐位移入，并转换成并行格式，供CPU读取，直至收到结束符为止。 4. 用图表示异步串行通信数据的位格式，标出起始位，停止位和奇偶校验位，在数字位上标出数字各位发送的顺序。 答：
第六章输入输出及接口 〔习题6.2〕 I/O端口与存储器地址常有__????___?和__????___?两种编排方式，8088/8086处理器支持后者，设计有专门的I/O指令。其中指令IN是将数据从__????___?传输到__????___?，执行该指令时8088/8086处理器引脚产生__????___?总线周期。指令“OUT DX, AL”的目的操作数是__????___?寻址方式，源操作数是__????___?寻址方式。 〔解答〕 （I/O端口与存储器地址）统一编址 （I/O端口与存储器地址）独立编址 外设 处理器 I/O读 （I/O端口的DX）寄存器间接 寄存器 〔习题6.4〕 基于教程P142图6-7接口电路，编程使发光二极管循环发光。具体要求是：单独按下开关K0，发光二极管以L0、L1、L2、……L7顺序依次点亮，每个维持200ms，并不断重复，直到有其他按键操作；单独按下开关K1，发光二极管以L7、L6、L5、……L0顺序依次点亮，每个也维持200ms，并不断重复，直到有其他按键操作；其他开关组合均不发光，单独按下开关K7，则退出控制程序。延时200ms可以直接调用子程序DELAY实现。 〔解答〕 again: mov dx,6000h mov al,0ffh out dx,al ;全不亮 again1: in al,dx cmp al,7fh ;D7~D0＝0111111B ？ jz done ;单独按下K7，退出 cmp al,0feh ;D7~D0＝11111110B ？ jz next1 ;单独按下K0，转移到next1 cmp al,0fdh ;D7~D0＝11111101B ？ jz next2 ;单独按下K1，转移到next2 jmp again ;其它情况不点亮 next1: mov cx,8 mov al,1 ;从K0开始 next11: out dx,al ;某个LED电亮 call delay ;延时200ms shl al,1 ;rol al,1 loop next11 jmp again1 next2: mov cx,8
实验四串行接口输入输出实验 一、实验目的 1、学习TEC-2000教学计算机I/O接口扩展的方法； 2、学习串行通信的基本知识，掌握串行通信接口的设置和使用方法。 二、实验说明 1、TEC－2000教学机配置了两个串行接口COM1和COM2，其中COM1口是系统默认的串行接口，上电复位后，监控程序对其进行初始化，并通过COM1与PC机终端相连，监控程序负责对COM1进行管理。COM2口预留给实验者扩展使用，监控程序不对COM2进行任何处理，实验者需要对COM2进行初始化、使用和管理。 2、实验前查阅有关资料，了解可编程串行通信接口芯片8251的工作原理，了解8251复位、初始化、数据传输过程控制等方面的知识。注意，①每次对8251复位后（即按了“RESET”键），都需要对其进行初始化，然后再进行正常的数据传输；②每次复位后，只能对8251进行1次初始化，多次初始化将导致串口工作不正常。 3、在使用COM2口时，需要将两片8251芯片之间的跳线短接（缺省状态），以便为COM2正常工作提供所需的控制信号和数据；此外，还需要为其分配端口地址。教学机已将COM2口的C/（/D）与地址总线的最低位A0相连，但片选信号/CS未连，只引出1个插孔，实验时，应将该插孔与标有“I/O /CS”的7个插孔中的1个相连。 三、实验内容 1、为扩展I/O口选择一个地址，即将8251的/CS与标有I/O /CS的一排插孔中的一个相连。 2、将COM2口与终端或另一台运行有PCEC16的PC机的串口相连。 3、用监控程序的A命令，编写一段小程序，先初始化COM2口，再向COM2口发送一些字符，也可从COM2口接收一些字符，或实现两个串口的通信。 四、实验要求 应了解监控程序的A命令只支持基本指令，扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应的存储单元中。 五、实验步骤 1、为扩展I/O接口选择一个地址，将8251的/CS与标有I/O /CS的插孔中地址为90~9F的插孔相连； 2、将教学机COM1口与微机PC1相连，在PC1上运行PCEC16.EXE，进入联机状态后保持PCEC的运行状态； 3、断开教学机COM1与PC1的串口线，将其连接到另一台微机PC2的串口上，在PC2上运行PCEC16.EXE联机； 4、用另一条串口线将PC1与教学机的COM2接口相连。 5、与COM1相连的PC2作为主PC，在主PC2上输入程序，和COM2连接的从PC1只作数据输入输出； 6、在主PC上用A、E命令编程对实验机的COM2口进行操作。 1）程序1：初始化COM2口 主PCEC在命令行提示符状态下输入： A 2000 从2000H单元开始输入下面的程序： 2000：MVRD R0，004E ；给R0赋值004E（8251模式寄存器参数） 2002：OUT 91 ；将R0的值输出到COM2口中8251的模式寄存器（地址为0091H） 2003：MVRD R0，0037 ；给R0赋值0037（8251控制寄存器参数） 2005：OUT 91 ；将R0的值输出到COM2口中8251的控制寄存器（地址同为0091H） 2006：RET 在命令行提示符状态下输入G 2000运行初始化程序，完成对COM2口的初始化。注意：每次按“RESET”按键后，在对COM2进行读写操作之前，都应运行该程序。注意，按一次“RESET”按键后，只能对COM2口进行一次初始化操作。 2）程序2：从与COM2口相连的PC输入字符串，在与COM1口相连的PC上显示该字符串。 主PCEC在命令行提示符状态下输入：
串口与并口的区别 传输方式 串口形容一下就是一条车道，而并口就是有8个车道同一时刻能传送8位（一个位元组）数据。但是并不是并口快，由于8位通道之间的互相干扰。传输时速度就受到了限制。而且当传输出错时，要同时重新传8个位的数据。串口没有干扰，传输出错后重发一位就可以了。所以要比并口快。串口硬盘就是这样被人们重视的。从原理上讲，串行传输是按位传输方式，只利用一条信号线进行传输，例如：要传送一个字节（8位）数据，是按照该字节中从最高位逐位传输，直至最低位。 而并行传输是一次将所有一字节中8位信号一并传送出去。自然最少需要8根信号线。 如果按每次传送的数据流量来看，并行传输要远快于串口，在电脑发展初期，由于数据传输速率不是很高，并行传输还是很快的。 发展趋势 并口传输的发展主要存在以下两个问题： 1、干扰问题。 干扰产生的根本原因是由于传输速率太快，一般达到100M以上，信号线上传递的频率将超过100MHz。想想看，调频收音机的频率也不过 88~108MHz，也就是说，若用并行传输的话，是8根天线放在一起来传输信号，不发生干扰才怪。但如果加强屏蔽，减小信号线间的耦合电容，是可以继续增大传输速率的，不过这将变得不现实，因为这必然导致信号线将耗用更多金属，截面积更大。但这并不是不能解决的问题。 2、同步问题（最主要问题） 并行传输时，发送器是同时将8位信号电平加在信号线上，电信号虽然是以光速传输的，但仍有延迟，因此8位信号不是严格同时到达接受端，速率小时，由于每一字节在信号线上的持续时间较长，这种到达时间上的不同步并不严重，随着传输速率的增加，与8位信号到达时间的差异相比，每一字节的持续时间显得越来越短，最终导致前一字节的某几位与后一字节的几位同时到达接受端，这就造成了传输失败，而且随着信号线的加长这种现象还会越发严重，直至无法使用。——这是并口传输的致命缺点。 串行传输由于只有一位信号在信号线上，没有位同步问题，因此传送频率可以继续提高，当前传输速率已经达到1Gb/s（1000Mb）以上，而且还在提高，而并行传输在100Mb/s左右就停滞不前了，可以预见，串行传输
串口和并口的区别悬赏分：0 - 解决时间：2006-10-19 10:01 电脑25针和9针的口哪个是串口哪个是并口有什么区别啊提问者： gr_honey - 三级最佳答案RS-232串行接口定义计算机侧为25针公插: 设备侧为25针母插: 引脚定义 Pin Name ITU-T Dir Description 1 GND 101 Shield Ground 2 TXD 103 Transmit Data 3 RXD 104 Receive Data 4 RTS 105 Request to Send 5 CTS 106 Clear to Send 6 DSR 107 Data Set Ready 7 GND 102 System Ground 8 CD 109 Carrier Detect 9 - - RESERVED 10 - - RESERVED 11 STF 126 Select Transmit Channel 12 S.CD ? Secondary Carrier Detect 13 S.CTS ? Secondary Clear to Send 14 S.TXD ? Secondary Transmit Data 15 TCK 114 Transmission Signal Element Timing 16 S.RXD ? Secondary Receive Data 17 RCK 115 Receiver Signal Element Timing 18 LL 141 Local Loop Control 19 S.RTS ? Secondary Request to Send 20 DTR 108 Data Terminal Ready 21 RL 140 Remote Loop Control 22 RI 125 Ring Indicator 23 DSR 111 Data Signal Rate Selector 24 XCK 113 Transmit Signal Element Timing 25 TI 142 Test Indicator PC/AT 机上的串行口是 9 针公插座，引脚定义为： Pin Name Dir Description 1 CD Carrier Detect 2 RXD Receive Data 3 TXD Transmit Data 4 DTR Data Terminal Ready 5 GND System Ground 6 DSR Data Set Ready 7 RTS Request to Send 8 CTS Clear to Send 9 RI Ring Indicator PC/XT 机上的串行口是 25 针公插座，引脚定义为： Pin Name Dir Description 1 SHIELD - Shield Ground 2 TXD Transmit Data 3 RXD Receive Data 4 RTS Request to Send 5 CTS Clear to Send 6 DSR Data Set Ready 7 GND - System Ground 8 CD Carrier Detect 9 n/c - 10 n/c - 11 n/c - 12 n/c - 13 n/c - 14 n/c - 15 n/c - 16 n/c - 17 n/c - 18 n/c - 19 n/c - 20 DTR Data Terminal Ready 21 n/c - 22 RI Ring Indicator 23 n/c - 24 n/c - 25 n/c - PC 并行接口定义 PC 并行接口外观是 25 针母插座： Pin Name Dir Description 1 /STROBE Strobe 2 D0 Data Bit 0 3 D1 Data Bit 1 4 D2 Data Bit 2 5 D3 Data Bit 3 6 D4 Data Bit 4 7 D5 Data Bit 5 8 D6 Data Bit 6 9 D7 Data Bit 7 10 /ACK Acknowledge 11 BUSY Busy 12 PE Paper End 13 SEL Select 14 /AUTOFD Autofeed 15 /ERROR Error 16 /INIT Initialize 17 /SELIN Select In 18 GND Signal Ground 19 GND Signal Ground 20 GND Signal Ground 21 GND Signal Ground 22 GND Signal Ground 23 GND Signal
很多朋友想知道串口和并口的区别吧下面来简单附图说明下先来张并口的图也称IDE接口 再来张串口的也称STAT接口 目前新的硬盘刻录机等设备都采用这种串口的了 串口比并口能传输速度快貌似
下面附篇文章: 估计都看不懂不如我上面的通俗易懂嘿嘿 PS2、USB、DB-9、网卡、串口、并口、VGA针脚定义及接口定义图 以下为仅为主板各接口的针脚定义，外接出来的设备接口则应与主板对应接口针脚定义相反，如鼠标的主板接口定义为6——数据，4——VCC，3——GND，1——时钟，鼠标线的接口定义则与之相反为5——数据，3——VCC，4——GND，2——时钟；其他外接设备与此相同。 首先是ATX 20-Pin电源接口电源接口，根据下图你可方便判断和分辨。现在为提高CPU的供电，从P4主板开始，都有个4P接口，单独为CPU供电，在此也已经标出。
鼠标和键盘绝大多数采用PS/2接口，鼠标和键盘的PS/2接口的物理外观完全相同，初学者往往容易插错，以至于业界不得不在PC'99规范中用两种不同的颜色来将其区别开，而事实上它们在工作原理上是完全相同的，从下面的PS/2接口针脚定义我们就可以看出来。
上图的分别为A T键盘（既常说的大口键盘），和PS2键盘（即小口键盘），如今市场上PS2键盘的数量越来越多了，而A T键盘已经要沦为昨日黄花了。因为键盘的定义相似，所以两者有共同的地方，各针脚定义如下： 1、DA TA数据信号 2、空 3、GND 地端 4、＋5V 5、CLOCK 时钟 6 空（仅限PS2键盘） USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口是由Compaq、IBM、Microsoft等多家公司于1994年底联合提出的接口标准，其目的是用于取代逐渐不适应外设需求的传统串、并口。1996年业界正式通过了USB1.0标准，但由于未获当时主流的Win95支持(直到Win95 OSR2才通过外挂模块提供对USB1.0的支持)而未得到普及，直到1998年USB1.1标准确立和Win98内核正式提供对USB接口的直接支持之后，USB才真正开始普及，到今天已经发展到USB2.0标准。 USB接口的连接线有两种形式，通常我们将其与电脑接口连接的一端称为“A”连接头，而将连接外设的接头称为“B”连接头(通常的外设都是内建USB数据线而仅仅包含与电脑相连的“A”连接头)。 USB接口是一种越来越流行的接口方式了，因为USB接口的特点很突出：速度快、兼容性好、不占中断、可以串接、支持热插拨等等，所以如今有许多打印机、扫描仪、数字摄像头、数码相机、MP3播放器、MODEM等都开始使用USB做为接口模式，USB接口定义也很简单： 1 ＋5V 2 DA TA－数据－ 3 DA TA＋数据＋ 4 GND 地 主板一般都集成两个串口，可Windows却最多可提供8个串口资源供硬件设置使用(编号COM1到COM8)，虽然其I/O地址不相同，但是总共只占据两个IRQ(1、3、5、7共享IRQ4，
实验五串行接口输入/输出实验 一、实验目的 1、学习TEC－XP+教学计算机I/O接口扩展的方法； 2、学习串行通信的基本知识，掌握串行通信接口芯片的设置和使用方法。 二、实验说明 1、TEC-XP+教学计算机的I/O结构 TEC-XP+教学计算机配置有COM1和COM2两个串行接口，其中COM1是TEC-XP+默认的标准接口，与PC终端相连接，监控程序负责对COM1进行初始化和使用管理。COM2预留给用户扩展使用，监控程序不能识别COM2，也不对COM2进行任何操作，用户需要对COM2进行初始化和使用管理。COM1和COM2均由可编程串行通信接口芯片intel8251芯片构成。 2、Intel8251的组成及控制和使用方法 可编程串行通信接口芯片Intel8251支持同步和异步两种通信方式。在异步方式下，波特率为0~19.2Kbps，数据位可为5、6、7或8位，可设1个奇偶校验位，1个起始位，1个、1.5个或2个停止位。Intel8251内部有7个功能模块负责实现与CPU的数据交换以及与I/O设备的数据通信功能，内部有6个寄存器，其中与异步通信方式的有关的寄存器有5个，即模式寄存器、控制寄存器、状态寄存器、数据发送寄存器和数据接收寄存器。 模式寄存器的功能是设定intel8251的工作模式，控制寄存器的功能是控制intel8251的数据发送和接收等工作过程，状态寄存器的功能是反映intel8251数据发送和接收等工作的状态，各寄存器的格式如图5-1、图5-2和图5-3所示。当CPU把需发送的数据写入数据发送寄存器后，intel8251将自动把数据组成帧并逐位发送出去。Intel8251能自动完成数据接收操作，并把接收到的数据存放在数据接收寄存器中，CPU 从中读取即可。 图5-1模式寄存器格式图5-2 控制寄存器格式 图5-3 状态寄存器格式 CPU对模式寄存器、控制寄存器和数据发送寄存器只能写入，不能读出。对状态寄存器和数据接收寄存器只能读出，不能写入。Intel8251使用2个地址来访问内部的寄存器，其中用偶地址访问数据发送寄存
第八章输入输出系统 8.1输入输出设备的编址方式 8.2 总线结构 8.2.1 概述 总线是传送信息的通路，在计算机系统中使用的总线可分成3类： (1)计算机系统中各部件内部传送信息的通路。例如：运算器内部寄存器与寄存器之间、寄存器与算术逻辑运算单元(ALU)之间的传送通路，通常称之为内部总线。 (2)计算机系统中各部件之间传送信息的通路。例如CPU与主存储器之间，CPU与外设端口之间传送信息的通路，通常称之为“系统总线”。 (3)计算机多机系统内部各计算机之间传送信息的通路，通常称之为“机间总线”或“多机总线”。 本节中讨论的主要是CPU与外设接口之间的系统总线，又可称作输入输出总线，简称I／O总线。 提到总线，人们马上会想到它由许多条传输线构成，这些传输线的总条数称作总线的宽度，连接在一条总线上常常有多个设备或部件，因此常被称作共享总线或分时总线。因为不管一条总线上连接了多少个设备，任何时候只能有两个设备利用总线进行通信，一是信息发送者，一是信息接收者。于是就应该有一个部件来确定当前总线由哪两个设备来使用。如果有多个部件申请使用总线时，还应该由它根据申请者的优先级别来确定使用总线的优先次序，所有这些功能要由总线控制逻辑来完成。因此总线应该是由一定数量的传输线和总线控制器两部分构成。总线控制器可以是集中式的，集中在某个部件内部，也可以是分散式的，分散在共享总线的多个部件中。 8.2.2总线的控制方式 以集中式总线控制方式为例来说明常用的3种总线控制与仲裁方式。 1．串行链式查询方式 采用串行链式查询方式来实现判优功能的连接图如图8－3所示。
从图8-3中可以看出，该总线上连接着多个部件，对各个部件来说，除了共享数据总线和地址总线外，还有3条控制线(构成控制总线)：总线请求信号线(BR)、总线忙信号线(BS)和总线认可信号线(BG)。由于总线认可信号线对共享总线的多个部件来说形成了一条串行的链，故串行链式查询方式因此而得名。平时，BR、BS和BG线均无效，当某个或多个部件要求使用总线时，各部件通过BR线向总线控制器发出总线请求信号，总线控制器得到请求后置BG线有效，并首先进入“部件0”，若“部件0”有请求，则BG线将终止向后传送，由“部件0”发出总线忙(BR＝1)信号，表示当前总线由“部件0”占用；若“部件0”无请求，则BG 线继续往后传送，一直传送到某个有总线请求的部件为止，这时总线控制器将总线使用权交给该部件。从上述查询过程中可以看出，离总线控制器最近的部件具有最高的优先权，最远的部件只有在它前面所有部件均不请求使用总线时，才有可能得到总线的使用权，这种不公平的待遇将保持不变。这种查询方式控制简单，控制线数量少，总线上要增、删部件很容易，但是对串行查询链上的电路故障非常敏感，如果某个部件的查询链出了故障，那么该部件之后的所有部件都将无法得到总线的使用权。 2.计数定时查询方式 计数定时查询方式连接图如图8-4所示
串行通信和并行通信图文解释： 并行通信传输中有多个数据位，同时在两个设备之间传输。发送设备将这些数据位通过 对应的数据线传送给接收设备，还可附加一位数据校验位。接收设备可同时接收到这些数据，不需要做任何变换就可直接使用。并行方式主要用于近距离通信。计算 机内的总线结构就是并行通信的例子。这种方法的优点是传输速度快，处理简单。 串行数据传输时，数据是一位一位地在通信线上传输的，先由具有几位总线的计算机内的发送设备，将几位并行数据经并--串转换硬件转换成串行方式，再逐位经 传输线到达接收站的设备中，并在接收端将数据从串行方式重新转换成并行方式，以供接收方使用。串行数据传输的速度要比并行传输慢得多，但对于覆盖面极其广 阔的公用电话系统来说具有更大的现实意义。 串行数据通信的方向性结构有三种，即单工、半双工和全双工。
串行传输和并行传输的区别： 从技术发展的情况来看，串行传输方式大有彻底取代并行传输方式的势头，USB 取代IEEE 1284，SATA取代PATA，PCI Express取代PCI……从原理来看，并行传输方式其实优于串行传输方式。通俗地讲，并行传输的通路犹如一条多车道的宽阔大道，而串行传输则是仅能允 许一辆汽车通过的乡间公路。以古老而又典型的标准并行口(Standard Parallel Port)和串行口(俗称COM口)为例，并行接口有8根数据线，数据传输率高；而串行接口只有1根数据线，数据传输速度低。在串行口传送1位的时间内， 并行口可以传送一个字节。当并行口完成单词“advanced”的传送任务时，串行口中仅传送了这个单词的首字母“a”。 根据组成字符的各个二进制位是否同时传输，字符编码在信源/信宿之间的传输分为并行传输和串行传输两种方式。 1、并行传输： 字符编码的各位（比特）同时传输。 特点： （1）传输速度快:一位（比特）时间内可传输一个字符； （2）通信成本高:每位传输要求一个单独的信道支持；因此如果一个字符包含8个二进制位，则并行传输要求8个独立的信道的支持； （3）不支持长距离传输:由于信道之间的电容感应，远距离传输时，可靠性较低。 2、串行传输： 将组成字符的各位串行地发往线路。 特点： （1）传输速度较低，一次一位； （2）通信成本也较低，只需一个信道。 （3）支持长距离传输，目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。 方式： 串行传输有两种传输方式： 1、同步传输 2、异步传输 硬盘接口模式的区别，SATA的优点 PATA(IDE)， SATA接口的区别以及SATA的优势
第八章习题及答案 8.1 CPU与外设传送数据时为什么需要I/O接口？I/O接口的基本功能有那些？ 答：由于外部设备和装置的工作原理、驱动方式、信息格式和数据处理速度等各不相同，必须经过中间电路才能与CPU相连，这部分中间电路就是I/O接口。 I/O接口的基本功能有： 1、设置数据的寄存、缓冲逻辑，以适应CPU与外设之间的速度差异； 2、进行信息格式的转换，如串行和并行的转换； 3、协调CPU与外设在信息类型和电平上的差异，如电平转换驱动器、数/模和模/数转换器等； 4、协调时序差异，同步CPU与外设的工作； 5、地址译码和设备选择功能，使CPU在某一时刻只能选中一个I/O端口； 6、提供联络信号，承担CPU与外设之间的联络工作，联络的具体信息有控制信息、状态信息和请求信号等，如外设的“Ready”、“Busy”等状态； 7、设置中断和DMA控制逻辑，以保证在中断和DMA允许的情况下，产生中断和DMA 请求信号，并在接受到中断和DMA应答之后完成中断处理和DMA传输。 8.2 I/O接口传送的信息分为哪几类？传送的数据信息分为哪几种？ 答：I/O接口信息通常包括数据信息、状态信息和控制信息等。其中数据信息包括数字量、模拟量和开关量三种基本形式。 8.3 统一编址方式和独立编址方式各有什么特点和优缺点？ 答：统一编址方式的主要优点是： 1、端口寻址手段丰富，对其数据进行操作可与对存储器操作一样灵活，且不需要专门的I/O指令，有利于I/O程序的设计； 2、I/O寄存器数目与外设数目不受限制，而只受总存储容量的限制，读写控制逻辑比较简单。 其缺点是： 1、I/O端口要占用存储器的一部分地址空间，使可用的内存空间减少； 2、存储器操作指令通常要比I/O指令的字节多，故加长了I/O操作的时间。 独立编址方式的优点是： 1、I/O口的地址空间独立，且不占用存储器地址空间； 2、地址线较少，寻址速度相对较快； 3、使用专门I/O指令，编制的程序清晰，便于理解和检查。 其缺点是： 1、I/O指令较少，访问端口的手段远不如访问存储器的手段丰富，导致程序设计的灵活性较差； 2、需要存储器和I/O端口两套控制逻辑，增加了控制逻辑的复杂性。 8.4 简述CPU与外设之间进行数据传送的几种常用形式，各有何优缺点？ 答：CPU与外设之间的数据传送方式主要有直接程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式等。 直接程序控制方式可分为无条件传送方式和条件传送方式两种：无条件传送方式主要用于对简单外设进行操作，或者外设的定时是固定或已知的场合；条件传送方式在执行输入/
习题十一串行接口 11.1 为什么串行接口部件中的4个寄存器可以只用1位地址来进行区分？ 【答】复位后第一次用奇地址端口写入的值送模式寄存器；然后写入同步字符；然后写控制字。 读奇地址则读状态寄存器。所以奇地址对应模式、控制、状态寄存器，通过读写信号和时序来区分。偶地址对应数据输入、输出缓冲器，通过读写信号来区分。 11.2在数据通信系统中，什么情况下可以采用全双工方式，什么情况下可用半双工方式？【答】如果一个数据通信系统中，有两个信道可以采用全双工方式，只有一个信道只能采用半双工方式。 11.3 什么叫同步通信方式？什么叫异步通信方式？它们各有什么优缺点？ 【答】串行通信以同步信息封装的帧为单位传输。 同步通信，一帧可包含多个字符，要求收发双方传输速率严格一致，帧之间填充同步信息以保证发收双方随时同步，通信效率高。 异步通信，一帧只包含一个字符，帧之间为空闲位，每一帧都同步一次，由于帧小，发收双方传输速率允许有一定误差，但通信效率低。 11.4 什么叫波特率因子？什么叫波特率？设波特率因子为64，波特率为1200，那么时钟频率为 多少？ 【答】波特率指码元（波形）传输速率——单位时间内传输的码元个数，单位是Baud。 波特率因子是发送/接收时钟频率与波特率的比值。 时钟频率＝64×1200＝76800Hz 11.5 标准波特率系列指什么？ 【答】标准波特率系列为110，300，600，1200，1800，2400，9600，19200 11.6 设异步传输时，每个字符对应1个超始位、7个信息位、1个奇/偶校验位和1个停止位， 如果波特率为9600，刚每秒能传输的最大字符数为多少个？ 【答】即9600/10=960个 11.7 在RS-232-C标准中，信号电平与TTL电平不兼容，问RS-232-C标准的1和0分别对应什 么电平？RS-232-C的电平和TTL电平之间通常用什么器件进行转换？ 【答】 RS-232-C将-5V—-15V规定为“1”，将+5V—+15V规定为“0”。将TTL电平转换成RS-232-C电平时，中间要用到MC1488器件，反过来，用MC1489器件，将RS232-C电平转换成TTL电平。 11.8 从8251A的编程结构中，可以看到8251A有几个寄存器和外部电路有关？一共要几个端口 地址？为什么 【答】数据发送寄存器、数据接收寄存器，状态寄存器和命令寄存器。一共2个端口地址。数据发送寄存器（只写）和接收寄存器（只读）共用一个端口地址。命令寄存器（只写）和状态寄存器（只读）共用一个端口地址。 11.9 8251A内部有哪些功能模块？其中读/写控制逻辑电路的主要功能是什么？ 【答】8251A有一个数据输入缓冲寄存器和一个数据输出缓冲寄存器，一个发送移位寄存器和一个接收移位寄存器，一个控制寄存器和一个状态寄存器，一个模式寄存器和两个同步字符寄存器等功能模块。读/写控制逻辑电路用来配合数据总线缓冲器工作。其主要功能有：1）接收写信号WR，并将来自数据总线的数据和控制字写入8251A；2）接收读信号RD，并将数据或状态字从8251A送往数据总线；3）接收控制/数据信号C/D，将此信号和读/写信号合起来通知8251A，当前读/写的是数据还是控制字、状态字；4）接收时钟信号CLK，完成8251A的内部定时；5）接收复位信号RESET，使8251A处于空闲状态。 11.10 什么叫异步工作方式？画出异步工作方式时8251A的TxD和RxD线上的数据格式。【答】串行工作方式分为两种类型，一种叫同步方式，另一种叫异步方式。异步工作方式时，两个字符之间的传输间隔是任意的，所以，每个字符的前后都要用一些数位来作同步。在
北京林业大学 11学年—12学年第 2 学期计算机组成原理实验任务书 专业名称：计算机科学与技术实验学时： 2 课程名称：计算机组成原理任课教师：张海燕 实验题目：实验七串行接口输入输出实验 实验环境：TEC-XP+教学实验系统、PC机 实验内容 1．串行接口输入输出； 2．串行接口扩展。 实验目的 学习串行口的正确设置与使用。 实验要求 1．实验之前认真预习，明确实验的目的和具体实验内容，做好实验之前的必要准备。 2．想好实验的操作步骤，明确通过实验到底可以学习哪些知识，想一想怎么样有意识地提高教学实验的真正效果； 3．在教学实验过程中，要爱护教学实验设备，记录实验步骤中的数据和运算结果，仔细分析遇到的现象与问题，找出解决问题的办法，有意识地提高自己创新思维能力。 4．实验之后认真写出实验报告，重点在于预习时准备的内容，实验数据，运算结果的分析讨论，实验过程、遇到的现象和解决问题的办法，自己的收获体会，对改进教学实验安排的建议等。善于总结和发现问题，写好实验报告是培养实际工作能力非常重要的一个环节，应给以足够的重视。 必要知识 串行接口是计算机主机和某些设备之间实现通信，硬件造价比较低廉、标准化程度比较高的一种输入输出接口线路，缺点是通信的速度比较低。从在程序中使用串行接口芯片的角度看，接口芯片内有用户可以访问的4个寄存器，分别是接收CPU送来数据的输出数据缓冲
寄存器，向CPU提供数据的输入数据缓冲寄存器，接收CPU发来的控制命令的控制寄存器，向CPU提供接口运行状态的状态寄存器，必须有办法区分这4个寄存器。接口芯片中还有执行数据串行和并行转换的电路，接口识别电路等。 串行接口用于执行数据的输入输出操作。一次输入或输出操作通常需要两个操作步骤完成，第一步是为接口芯片提供入出端口地址，即把指令寄存器低位字节的内容（8位的IO端口地址）经过内部总线和运算器部件写进地址寄存器AR，第二步是执行输入或输出操作，若执行输入指令IN，则应从接口芯片读出一个8位的数据并经过数据总线DB和内部总线IB写进寄存器堆中的R0寄存器，若执行OUT指令，则需要把R0寄存器的内容经过内部总线IB和数据总线DB写入接口芯片。接口芯片与输入输出设备之间的数据传送过程无需另外管理，会自动完成。 教学计算机使用8位的IO端口地址，安排在IN和OUT指令的低位字节，指令的高8位用作指令操作码，16为的指令编码全部占满，已经不能再指定要使用的通用寄存器，最终决定用对IN和OUT指令默认使用运算器中的R0完成输入输出操作。IO地址端口的高4为（最高一位的值一定为1）用于通过译码电路产生接口芯片的8个片选信号，低4位用于选择一个芯片内最多16个寄存器。教学计算机中，只为每个串行口芯片地址分配了两个地址，第一路串行接口的端口地址为80H/81H，第二路串行接口的端口地址可以由用户从90/91~F0/F1这8对中选择，把译码器的一个输出连接到接口芯片的片选信号引脚。两个端口地址如何能够按照选择接口芯片内的4个寄存器呢？请注意，4个寄存器中的两个只用于输入，仅对IN 指令有用，另外两个只用于输出，仅对OUT指令有用。2个端口地址和2条输入输出指令有如下4种组合，分别实现如下4项功能： IN 80：完成从接口芯片输入数据缓冲器读出8位数据并传送到R0寄存器低位字节； OUT 80：完成把R0寄存器低位字节的8位数据写入到接口芯片的输出数据缓冲器； IN 81：完成从接口芯片状态寄存器读出8位接口状态信息并传送到R0寄存器低位字节； OUT 81：完成把R0寄存器低位字节的8位命令信息写入到接口芯片的命令寄存器。 可以看到，偶数地址用于输入输出数据，奇数地址用于输入输出状态或命令信息。 实验说明 1．TEC-XP＋配置了两个串行接口COM1 和COM2，其中COM1 口是系统默认的串行口，加电复位后，监控程序对其进行初始化，并通过该口与PC 机或终端相连；而COM2 口，留给用户扩展用。