6.4 可编程序串行通信接口电路（教案） - 《计算机原理》（电工版第五版）同步精品课堂

《计算机原理》教案 课 题 6.4 可编程序串行通信接口电路 课 型 课 时 4 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本书为中等职业教育国家规划教材，以教育部颁布的"计算机原理”课程教学大纲为依据编写。本课程是中等职业学校计算机及应用专业的一门主干专业基础课程。其任务是使学生掌握必要的计算机硬件和软件知识，掌握微型计算机组成结构和各部件的工作原理，了解指令系统，了解计算机系统常见的外围设备的功能和使用方法，为学生学习专业知识和提高技能， 适应职业变化及继续学习打下基础。 学情分析 本书以计算机基本原理为重点，其主要内容包括数字设备中数和字符的表示方法、计算机系统的组成、中央处理单元、存储系统、总线系统、输入/输出系统和常见外部设备。在学习本课程前应当掌握一种面向用户的高级程序设计语言及学习过数字电路。 学习目标 1.了解8251A结构及各部分的作用。 2.掌握8251A异步方式与同步方式初始化流程的主要区别。 学习重难点 1.了解8251A结构及各部分的作用。 2.掌握8251A与外设之间的接口信号。 3.了解8251A异步方式与同步方式初始化流程的主要区别。 教学方法 多媒体教学、讲练结合 课前准备 教学课件、分层作业 （若有教具等教师自行增加） 教学媒体 多媒体教学 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 1.USART 随着大规模集成电路技术的发展，多种通用的可编程序同步和异步接口片(USART, Universal Synchronous Asynchronous Receiver /Transmitter)被推出。典型的芯片有National的8250/16450，Motorola的ACIA，Intel的8251A和Zilog的Z80SIO等。虽然它们有各自的特点，但就其基本功能结构来说是类似的。 2.UART与USART UART是通用异步收发器，而USART是通用同步异步收发器。 一般而言，单片机中: 名称为UART的接口一般只能用于异步串行通讯。 名称为USART的接口既可以用于同步串行通讯，也能用于异步串行通讯。 异步通信时，USART与UART没有什么差别；可是用在同步通信的时候，差别就非常明显了：大家都知道同步通信需要时钟来触发数据传输，也就是说USART相对UART的差别之中的一个就是能提供主动时钟。 初步了解USART的发展及典型芯片。 1、学生实践 初步了解UART与USART的相同点和不同点，可上网搜索相关知识。 激发学生的学习兴趣，初步了解USART的相关知识。 活动二： 调动思维 探究新知 1、 概述 1.结构 这类接口片通常均包括接收和发送两部分。 (1)接收部分 在异步方式工作时，接收部分能把接收到的数据去掉起始位和停止位，检查有无奇偶错，然后经过移位寄存器变为并行格式后，送至接收缓冲寄存器，以便CPU用输入指令(IN指令)取走;在同步方式工作时，能够自动识别同步字符。 (2)发送部分 发送部分能接收与暂存由CPU并行输出的数据。在异步方式工作时，通过移位寄存器变为串行数据格式并添加上起始位、奇偶校验位及停止位，由一条数据线发送出去;在同步方式工作时，能自动插入同步字符。 除此之外，这类接口片还必须有控制与状态部分。通过它们一方面可以实现片内控制以及向外设发出控制信号的功能，另一方面还能提供接口的工作状态以供CPU检测。 2.初始化 接口片的功能可以通过程序预先给予选择和确定，即接口片的初始化。因此，使用者必须对接口片的功能、原理，尤其对控制机制(多数反映在控制寄存器的内容之中)有清楚的了解，由此才能编制出正确可行的初始化程序。这是微型计算机接口技术实际应用的基本功。 对于串行接口片，初始化程序通常要涉及如下几方面的问题。 · 是同步方式还是异步方式。 · 字符格式。 · 时钟脉冲频率与波特率的比例系数。 · 有关命令位的确定。 2、 825lA可编程串行通信接口 下面以Intel8251A为例，具体介绍实际的可编程序串行通信接口芯片的功能及使用方法。 1.8251A的基本功能和特性 ①可用于同步和异步传送。 ②同步传送:5~8位/字符;内部或外部同步;可自动插入同步字符。 ③异步传送:5~8位/字符;时钟速率为波特率的1、16或64倍;可产生中止字符(Break Character);可产生1、1.5或2位的停止位;可检测假起始位;自动检测和处理中止字符。 ④波特率:0~64Kb/s(同步);0~19.2Kb/s(异步)。 ⑤全双工，双缓冲器发送和接收。 ⑥出错检测:具有奇偶、溢出和帧错等检测电路。 ⑦全部输入/输出与TTL电平兼容