20. 8251A 芯片中实现并行数据转换为串行数据的部件
一、数据传送
- 并行传送
数据在多条并行 1 位宽的传输线上同时由源传送到目的。以 1 字节为例，在并行传送中， 1 字节数据通过 8 条并行传输线同时由源传送到目的 - 串行传送
数据在单条 1 位宽的传输线上，一位一位的按顺序分时传送，以 1 字节为例，在串行传送中， 1 字节的数据要通过一条传输线分 8 次由低位到高位按顺序一位一位的传送 - 并行传送与串行传送的比较
（1）从距离上看。并行通信适宜于近距离的数据传送，通常小于 30m，而串行通信适宜于远距离传送，可以从几米到数千公里
（2）从速度上看。在短距离内，并行接口的数据传输速度显然比串行接口的传输速度高得多。另一方面串行和并行数据传送速率与距离成反比
（3）从设备、费用上看。对远距离通信而言，串行通信的费用显然会低得多。另一方面串行通信还可以利用现有的电话网络来实现远程通信，降低通信费用
二、串行通信
串行通信又分为 同步通信 和 异步通信
异步通信
异步通信中，CPU 与外设之间有两项约定：字符格式和波特率
- 字符格式
（1）1 个起始位，低电平
（2）5 ~ 8 个数据位（如标准 ASCII 码，则为 7 位）
（3）1 个奇偶校验位（作为检错用）
（4）1 ~ 2 个终止位（停止位），高电平 - 波特率
指单位时间内传送二进制数据的位数，以 位/s 为单位，它是衡量串行数据传送速度快慢的重要标志和参数
假如数据传送速率是 120 字符/s ，而一个字符格式包含 10 位二进制数据（1 位起始位，1 位终止位，7 位数据位，1 位奇偶校验位），则传送的波特率为
10 X 120 = 1200 位/s = 1200 波特
而每个数据位的传送时间 Td 即为波特率的倒数：
Td = 1/1200 = 0.833ms
异步通信的传送速度一般在 50 ~ 19200 波特之间，常用于计算机到 CRT 终端和 字符打印机之间的通信
同步通信
在异步传送中，每一个字符要用起始位和终止位作为字符开始和结束的标志，占用了一些时间，因而在数据块传送时，为了提高速度，就要设法去掉这些标志，而采用同步传送。此时，在数据块开始处要用同步字符来指明。
同步传送速度高于异步传送速度，可达 500k 波特。但它要求有时钟来实现发送端及接收端之间的同步，故硬件电路比较复杂。通常用于计算机之间的通信或计算机到 CRT 等外设之间的通信等
三、 串行通信的传送方向
通常串行通信数据在两个站（或设备） A 与 B 之间传送，有单工、半双工、全双工 三种传送
- 单工（Simplex）。仅能进行一个方向的传送，即 A 只能作为发送器， B 只能作为 接收器
- 半双工（Half-Duplex）。能交替的进行双向数据传送，但两设备之间只有一根传输线，因此两个方向的数据不能同时进行
- 双全工（Full-Duplex）A、B 之间有两条传输线，能在两个方向上同时进行数据传送
四、信号的调制与解调
- 数字信号通过远距离载波电话线传送后，信号会发生畸变。
- Modem 可分为三类： 调幅、调频、调相
调频方式是常用的一种调制方式 - 调频时，数字信号 “ 1 ” 和 “ 0 ” 被调制成易于鉴别的两个不同频率的模拟信号。这种形式的调制称为 频移键控 FSK
五、串行接口原理
以通用异步收发器 UART 为例，
UART :Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，是用硬件实现串行通信的通信接口电路
- UART 由三部分组成
（1）接收器：用来把串行码转换位并行码
（2）发送器：用来把并行码转换位串行码
（3）控制器：用来接收 CPU 的控制信号，执行 CPU 所要求的操作，并输出状态信息和控制信息。 - UART 功能
UART 的功能既能接收异步串行输入码并将其转换为 CPU 所需的并行码，也能将 CPU 内部的并行码转换为串行码输出
六、 可编程通信接口 8251A （USART）
Intel 8251A USART 是通用同步/异步接收/发送器，是专为 Intel 微处理器设计的，可用作 CPU 和串行外设的接口电路
- 基本性能
（1）可用于同步和异步传送
（2）同步传送：
（3）异步传送
（4）可产生中止符
（5）波特率
（6）完全双工、双缓冲器发送和接收
（7）误差检查
（8）与 Intel 8080、8085、8086、8088 CPU 兼容 - 结构
（1）数据总线缓冲器和读写控制逻辑
（2）发送器和接收器以及控制电路
（3）MODEM 控制电路，产生 RS-232C 有关的信号