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1、【实验目的】掌握16550的工作方式及应用。学习PC机串口的操作方法。【试验设备】PC微机一台、TD-PIT+实验系统一套、示波器一台。【实验内容】编写程序，向串口连续发送一个数据53H“1的个数为偶数或57H“1的个数为奇数。将串口输出连接到示波器上，用示波器观察数据输出产生的波形，分析串行数据格式。【实验原理】16550是一种连接任何类型虚拟串行接口的可编程通信接口，与Intel微处理器完全兼容的使用非常广泛的异步接收器/发送器UART。它内置了16字节的FIFO缓冲，最大通讯速率可达115Kb/s，是现代基于微处理器设备包括PC机和许多调制解调器的最普遍的通信接口。16550的引脚如图1
2、1-1所示，其内部构造如图11-2所示。图11-1 16550引脚图1.端口地址的使用16550内部有11个存放器，在芯片选择有效的前提下，由芯片的存放器选择输入线A2，A0和A0来确定访问的存放器，芯片中采用两条措施来解决端口地址少的问题只有8个地址。(1)保持存放器和接收数据存放器共用一个地址，以“写入访问前者、“读出访问后者加以区分。(2)除数存放器的高字节与中断允许存放器使用一样地址，高字节和接收数据存放器、发送保持存放器使用一样的地址，为了区分，借用线路控制存放器的最高位DLAB位来区分。访问除数存放器时，令DLAB位为“1；访问接收数据存放器、发送保持存放器和中断允许存放器时，那么
3、将DLAB位置“0。具体说明如表11-1所示。图11-2 16550的内部构造图表11-1 16550内部存放器地址及其选择方法DLAB A2A1A0被访问的存放器 0 000 接收数据存放器读，发送保持存放器写 0 001 中断允许存放器IER 1 000 波特率除数存放器低字节 1 001 波特率除数存放器高字节 X 010 中断识别存放器IIR只读，FIFO控制器FCR只写 X 011 线路控制存放器LCR X 100 MODEM控制存放器MCR X 101 线路状态存放器LSR X 110 MODEM状态存放器MSR X 111 Scratch存放器 2.存放器控制字说明(1)线路控制
4、存放器LCR，主要用于指定异步串行通信的数据格式。见表11-2。表11-2 LCR格式D6D5D4D3D2D1D0DLABSBSPEPSPENSTBWLS1WLS0除数存器访问允许中止设定附加奇偶标志位选择奇偶校验选择奇偶校验允许停顿位选择字符长度选择1：允许0：制止1：中止0：正常1：附加1位0：不附加11：偶校验01：奇校验X0：无校验0：1位停顿位1：1.5或2位停顿位(根据D1D0)区分)00：5位 01：6位10：7位 11：8位(2)线路状态存放器LSR，主要是向处理器提供有关数据传输的状态。见表11-3。表11-3 LSR格式D7D6D5D4D3D2D1D0TSRETHREB1F
5、EPEOEDRFIFO中接收数据错误发送移位存放器空发送保持存放器空中止识别指示接收格式错接收奇偶错接收重叠错接收缓冲区满(3)波特率除数存放器，用该存放器设置串行数据的传送波特率。除数存放器值基准时钟频率16波特率16550芯片输入的基准时钟频率为1.8432MHz，假设波特率为9600b/s，那么除数存放器值为000CH，DLH中应填00H，DLL中应填0CH。16550常用波特率参数见表11-4。表11-4 常用的波特率参数表DLAB A2A1A0被访问的存放器 0 000 接收数据存放器读，发送保持存放器写 0 001 中断允许存放器IER 1 000 波特率除数存放器低字节 1 00
6、1 波特率除数存放器高字节 X 010 中断识别存放器IIR只读，FIFO控制器FCR只写 X 011 线路控制存放器LCR X 100 MODEM控制存放器MCR X 101 线路状态存放器LSR X 110 MODEM状态存放器MSR X 111 Scratch存放器 (4)中断允许存放器IER，16550共有4级中断，按优先级从高到低依次为：接收出错中断、接收缓冲器满中断、发送保持存放器空中断和MODEM输入状态改变中断。这些中断的允许或屏蔽由IER来控制。见表11-5。表11-5 IER格式D7 D6 D5D4D3 D2 D1 D0 0 0 00I0E I3E I1E I2E 类型0中
7、断 MODEM状态改变1允许 0屏蔽 类型3中断接收出错 1允许 0屏蔽 类型1中断 发送保持器空1允许 0屏蔽 类型2中断 接收缓冲区满 1允许 0屏蔽 (5)中断标识存放器IIR，当16550处于中断处理方式，IIR指出有无待处理的中断发生及其类型，并且封锁比此类优先级低的所有类型中断。见表11-6。表11-6IIR格式D7D6D5D4D3D2D1D0-FIFO指示标志00超时中断中断类型标识未决中断指示00无FIFO01允许FIFO,但不可用11允许FIFO0不超时1 超时11接收出错10接收缓冲器满01发送保持器空00MODEM状态改变0有1无(6)MODEM控制存放器MCR，MCR控
8、制芯片的4个引脚的输出和芯片的环路检测。见表11-7。表11-7MCR格式D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 环路检测 输出2 输出1 请求发送 数据终端就绪 0正常收发 1内部自循环 1OUT2置01OUT1置01RTS置01DTR置0 (7)MODEM状态存放器MSR，MSR反映UART与通信设备如MODEM之间联络信号的当前状态以及这些信号的变化情况。见表11-8。表11-8MSR格式D7D6D5D4D3D2D1D0RLSDRIDSRCTSRLSDTERIDSRCTS收到“接收线载波检测收到“振铃指示收到“数传机就绪收到“去除发送RLSD位发生改变收到“振铃指示后
9、沿DSR位发生变化CTS位发生变化说明：D71表示输入引脚RLSD0，MODEM收到来自 线的载波信号。 D61表示输入引脚RI0，MODEM收到振铃信号。D51表示输入引脚DSR0，MODEM做好了发送准备，请16550准备接收。 D41表示输入引脚CTS0，MODEM做好了接收准备，16550可以发送数据。D3,D1,D0位为“1是说明在上次读取MSR之后，MSR的D7,D5,D4中相应位发生了变化。D2位为“1是说明输入到芯片的RI已由逻辑“1状态变成逻辑“0状态。 (8) FIFO控制存放器FCR，16550增加了一个FIFO缓冲器，用于缓冲正在发出或接收的数据，这是早期的UART器件
10、所没有的。FCR各位意义见表119。表11-9FCR格式位意义位意义0允许FIFO缓冲器工作4保存1去除接收FIFO缓冲器5不用2去除发送FIFO缓冲器6接收端中断触发器水平LSB3DMA方式7接收端中断触发器水平MSB【实验说明及步骤】对16550进展编程，不断向发送存放器写数，用示波器观察TXD信号脉冲变化，仔细分析波形，理解波形原理。串行传输的数据格式可设定如下：传输波特率为9600baut，每个字节有一个逻辑“0的起始位，8位数据位，1位逻辑“1的停顿位，如图11-3所示。实验步骤如下： (1)确认从PC机引出的两根扁平电缆已经连接在实验平台上； (2)首先运行CHECK程序，查看I/
11、O空间始地址； (3)利用查出的地址编写程序，连续向发送存放器写55H，然后编译链接； (4)参考图11-5所示连接实验线路。并将TXD与实验装置GND同示波器相连接； (5)运行程序，在示波器上观察波形；(6)可以改变发送的数据，再仔细观察波形。图11-316550串口应用实验参考程序流程图图11-4串行传输的数据格式图11-516550串口应用实验参考接线图【汇编源程序】I0Y0EQU0DC00HMY16550_0EQUI0Y0+00H*4MY16550_1EQUI0Y0+01H*4MY16550_3EQUI0Y0+03H*4STACK1SEGMENTSTACKDW256DUP(?)STA
12、CK1ENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODESTART:MOVDX,MY16550_3MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,MY16550_0MOVAL, 0CHOUTDX,ALMOVDX,MY16550_1MOVAL,00HOUTDX,ALMOVDX,MY16550_3MOVAL,1BHOUTDX,ALMOVDX,MY16550_1MOVAL,00HOUTDX,ALSEND:MOVDX,MY16550_0MOVAL,53HOUTDX,ALCALLDALLYMOVAH,1INT16HJZSENDQUIT:MOVAX,4C00HINT21HDALLYPROCNEARPUSHCXPUSHAXMOVCX,0100HD1:MOVAX,1000HD2:DECAXJNZD2LOOPD1POPAXPOPCXRETDALLYENDPCODEENDSENDSTART【实验结果】截图：53H奇校验波形图53H偶校验波形图57H奇校验波形图57H偶校验波形图取一帧：53H奇校验波形图一帧 53H偶校验波形图一帧57H奇校验波形图一帧 57H偶校验波形图一帧
