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RS232接口規(guī)范及編程資料(上)

作者: 時間:2016-12-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
大多數(shù)的電腦設(shè)備都具有RS-232C接口,盡管它的性能指標并非很好。在廣泛的市場支持下依然常勝不衰。就使用而言,RS-232也確實有其優(yōu)勢:僅需3根線便可在兩個數(shù)字設(shè)備之間全雙工的傳送數(shù)據(jù)。不過,RS-232C的控制要比使用并行通訊的打印機接口更難于控制。RS-232C使用了遠較并行口更多的寄存器。這些寄存器用來實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)的傳送及RS-232C設(shè)備之間的握手與流量控制。本文將分別描述的串行通訊的原理及具體的軟件設(shè)計。

(1)RS-232C介紹與PC硬件:

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/328777.htm

RS-232C使用-3到-25V表示數(shù)字“1”,使用3V到25V表示數(shù)字“0”,RS-232C在空閑時處于邏輯“1”狀態(tài),在開始傳送時,首先產(chǎn)生一起始位,起始位為一個寬度的邏輯“0”,緊隨其后為所要傳送的數(shù)據(jù),所要傳送的數(shù)據(jù)有最低位開始依此送出,并以一個結(jié)束位標志該字節(jié)傳送結(jié)束,結(jié)束位為一個寬度的邏輯“1”狀態(tài)。

PC機一般使用8250或16550作為串行通訊的控制器,使用9針或25針的接插件將串行口的信號送出。該插座的信號定義如下:

DB-25

DB-9

信號名稱

方向

含 義

2

3

TXD

輸出

數(shù)據(jù)發(fā)送端

3

2

RXD

輸入

數(shù)據(jù)接收端

4

7

RTS

輸出

請求發(fā)送(計算機要求發(fā)送數(shù)據(jù))

5

8

CTS

輸入

清除發(fā)送(MODEM準備接收數(shù)據(jù))

6

6

DSR

輸入

數(shù)據(jù)設(shè)備準備就緒

7

5

SG

-

信號地

8

1

DCD

輸入

數(shù)據(jù)載波檢測

20

4

DTR

輸出

數(shù)據(jù)終端準備就緒(計算機)

22

9

RI

輸入

響鈴指示

 

以上信號在通訊過程之中可能會被全部或部分使用,最簡單的通訊僅需TXD及RXD及SG即可完成,其他的握手信號可以做適當處理或直接懸空,至于是否可以懸空這視乎你的通訊軟件。比如說,如果使用DOS所提供的BIOS通訊驅(qū)動程序,那么,這些握手信號則需要做如下處理,因為BIOS的通訊驅(qū)動使用了這些信號。如果使用自己編寫的串行驅(qū)動程序則可以完全不使用這些握手信號(詳見下面有關(guān)章節(jié))。

PC機一般使用8250或16550的作為串行通訊控制器,8250及16550的管腳排列如下:

8250(16550)的寄存器如下表所示:

基地址

讀/寫

寄存器縮寫

注 釋

0

Write

-

發(fā)送保持寄存器(DLAB=0)

0

Read

-

接收數(shù)據(jù)寄存器(DLAB=0)

0

Read/Write

-

波特率低八位(DLAB=1)

1

Read/Write

IER

中斷允許寄存器

1

Read/Write

-

波特率高八位(DLAB=1)

2

Read

IIR

中斷標識寄存器

2

Write

FCR

FIFO控制寄存器

3

Read/Write

LCR

線路控制寄存器

4

Read/Write

MCR

MODEM控制寄存器

5

Read

LSR

線路狀態(tài)寄存器

6

Read

MSR

MODEM狀態(tài)寄存器

7

Read/Write

-

Scratch Register

PC機支持1-4個串行口,即COM1-COM4,其基地址在BIOS數(shù)據(jù)區(qū)0000:0400-0000:0406中描述,對應(yīng)地址分別為3F8/2F8/3E8/2E8,COM1及COM3使用PC機中斷4,COM2及COM4使用中斷3。

在上表中,8250共有12個寄存器,使用了8個地址,其中部分寄存器共用一個地址,由DLAB=0/1來區(qū)分,在DLAB=1用于設(shè)定通訊所需的波特率。常用的波特率參數(shù)見下表:

 

速率(BPS)

波特率高八位

波特率低八位

50

09h

00h

300

01h

80h

600

00h

C0h

2400

00h

30h

4800

00h

18h

9600

00h

0Ch

19200

00h

06h

38400

00h

03h

57600

00h

02h

115200

00h

01h

 

以下幾個表格為8250的寄存器的功能描述:

中斷允許寄存器(IER):

注 釋

7

未使用

6

未使用

5

進入低功耗模式(16750)

4

進入睡眠模式(16750)

3

允許MODEM狀態(tài)中斷

2

允許接收線路狀態(tài)中斷

1

允許發(fā)送保持器空中斷

0

允許接收數(shù)據(jù)就緒中斷

Bit0置1將允許接收到數(shù)據(jù)時產(chǎn)生中斷,Bit1置1時允許發(fā)送保持寄存器空時產(chǎn)生中斷,Bit2置1將在LSR變化時產(chǎn)生中斷,相應(yīng)的Bit3置位將在MSR變化時產(chǎn)生中斷。

中斷識別寄存器(IIR):

注 釋

Bit6:7=00

無FIFO

Bit6:7=01

允許FIFO,但不可用

Bit6:7=11

允許FIFO

Bit5

允許64字節(jié)FIFO(16750)

Bit4

未使用

Bit3

16550超時中斷

Bit2:1=00

MODEM狀態(tài)中斷(CTS/RI/DTR/DCD)

Bit2:1=01

發(fā)送保持寄存器空中斷

Bit2:1=10

接收數(shù)據(jù)就緒中斷

Bit2:1=11

接收線路狀態(tài)中斷

Bit0=0

有中斷產(chǎn)生

Bit0=1

無中斷產(chǎn)生

IIR為只讀寄存器,Bit6:7用來指示FIFO的狀態(tài),均為0時則無FIFO,此時為8250或16450芯片,為01時有FIFO但不可以使用,為11時FIFO有效并可以正常工作。Bit3用來指示超時中斷(16550/16750)。

Bit0用來指示是否有中斷發(fā)生,Bit1:2標識具體的中斷類型,這些中斷具有不同的優(yōu)先級別,其中LSR中斷級別最高,其次是數(shù)據(jù)就緒中斷,然后是發(fā)送寄存器空中斷,而MSR中斷級別最低。

FIFO控制寄存器(FCR):

注 釋

Bit7:6=00

1Byte產(chǎn)生中斷

Bit7:6=01

4Byte產(chǎn)生中斷

Bit7:6=10

8Byte產(chǎn)生中斷

Bit7:6=11

14Byte產(chǎn)生中斷

Bit5

允許64字節(jié)FIFO

Bit4

未使用

Bit3

DMA模式選擇

Bit2

清除發(fā)送FIFO

Bit1

清除接收FIFO

Bit0

允許FIFO

FCR可寫但不可以讀,該寄存器用來控制16550或16750的FIFO寄存器。Bit0置1將允許發(fā)送/接收的FIFO工作,Bit1和Bit2置1分別用來清除接收及發(fā)送FIFO。清除接收及發(fā)送FIFO并不影響移位寄存器。Bit1:2可自行復(fù)位,因此無需使用軟件對其清零。Bit6:7用來設(shè)定產(chǎn)生中斷的級別,發(fā)送/接收中斷將在發(fā)送/接收到對應(yīng)字節(jié)數(shù)時產(chǎn)生。

線路控制寄存器(LCR):

注 釋

Bit7=1

允許訪問波特率因子寄存器

Bit7=0

允許訪問接收/發(fā)送及中斷允許寄存器

Bit6

設(shè)置間斷,0-禁止,1-設(shè)置

Bit5:3=XX0

無校驗

Bit5:3=001

奇校驗

Bit5:3=011

偶校驗

Bit5:3=101

奇偶保持為1

Bit5:3=111

奇偶保持為0

Bit2=0

1位停止位

Bit2=1

2位停止位(數(shù)據(jù)位6-8位),1.5位停止位(5位數(shù)據(jù)位)

Bit1:0=00

5位數(shù)據(jù)位

Bit1:0=01

6位數(shù)據(jù)位

Bit1:0=10

7位數(shù)據(jù)位

Bit1:0=11

8位數(shù)據(jù)位

LCR用來設(shè)定通訊所需的一些基本參數(shù)。Bit7為1指定波特率因子寄存器有效,為0則指定發(fā)送/接收及IER有效。Bit6置1會將發(fā)送端置為0,這將會使接收端產(chǎn)生一個“間斷”。Bit3-5用來設(shè)定是否使用奇偶校驗以及奇偶校驗的類型,Bit3=1時使用校驗,Bit4為0則為奇校驗,1為偶校驗,而Bit5則強制校驗為1或0,并由Bit4決定具體為0或1。Bit2用來設(shè)定停止位的長度,0表示1位停止位,為1則根據(jù)數(shù)據(jù)長度的不同使用1.5-2位停止位。Bit0:1用來設(shè)定數(shù)據(jù)長度。

MODEM控制寄存器(MCR):

注 釋

Bit7

未使用

Bit6

未使用

Bit5

自動流量控制(僅16750)

Bit4

環(huán)路測試

Bit3

輔助輸出2

Bit2

輔助輸出1

Bit1

設(shè)置RTS

Bit0

設(shè)置DSR

MCR寄存器可讀可寫,Bit4=1進入環(huán)路測試模式。Bit3-0用來控制對應(yīng)的管腳。

線路狀態(tài)寄存器(LSR):

注 釋

Bit7

FIFO中接收數(shù)據(jù)錯誤

Bit6

發(fā)送移位寄存器空

Bit5

發(fā)送保持寄存器空

Bit4

間斷

Bit3

幀格式錯

Bit2

奇偶錯

Bit1

超越錯

Bit0

接收數(shù)據(jù)就緒

LSR為只讀寄存器,當發(fā)生錯誤時Bit7為1,Bit6為1時標示發(fā)送保持及發(fā)送移位寄存器均空,Bit5為1時標示僅發(fā)送保持寄存器空,此時,可以由軟件發(fā)送下一數(shù)據(jù)。當線路狀態(tài)為0時Bit4置位為1,幀格式錯時Bit3置位為1,奇偶錯和超越錯分別將Bit2及Bit1置位為1。Bit0置位為1表示接收數(shù)據(jù)就緒。

MODEM狀態(tài)寄存器(MSR):

注 釋

Bit7

載波檢測

Bit6

響鈴指示

Bit5

DSR準備就緒

Bit4

CTS有效

Bit3

DCD已改變

Bit2

RI已改變

Bit1

DSR已改變

Bit0

CTS已改變

MSR寄存器的高4位分別對應(yīng)MODEM的狀態(tài)線,低4位表示MODEM的狀態(tài)線是否發(fā)生了變化。



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