微型计算机串行通信实验三全解析：从原理到实践的探索之旅

微型计算机技术实验报告：串行通信实验深度解析与博客重构

引言

在微型计算机技术的广阔领域中，串行通信作为数据传输的基础方式，扮演着至关重要的角色。本次实验，我们深入探索了串行通信的奥秘，通过实际操作，不仅掌握了串行接口芯片8251的工作原理和编程方法，还对串行通信的整体流程有了更为直观的理解。以下是我对本次实验的详细记录与心得分享。

实验目的

本次实验旨在实现两大核心目标：

1. 理解串行通信原理：深入剖析串行通讯的基本工作原理，为后续实践打下理论基础。
2. 掌握硬件编程技能：通过实际操作，熟练掌握串行接口芯片8251的工作原理及编程方法，提升硬件编程能力。

实验设备与环境

• 实验设备：TPC-2003A通用微机接口实验箱
• 操作系统：Windows XP
• 关键芯片：8251串行接口芯片、8253计数器

实验内容详解

1. 电路连接与配置

按照实验指导书要求，我们完成了以下关键连接：

• 芯片连接：将8251芯片插入通用插座，确保与实验箱主板的稳定连接。
• 时钟信号配置：利用8253计数器产生8251所需的发送（TXD）和接收（RXD）时钟信号，实现数据的同步传输。
  

2. 编程实现

2.1 实验要求

编写汇编程序，实现以下功能：

• 从键盘输入一个字符。
• 将其ASCII码加1后发送出去。
• 接收回显字符并在屏幕上显示，完成自发自收的全流程。
  

2.2 程序架构

程序采用模块化设计，主要包含以下部分：

• 数据段定义：存储提示信息等常量数据。
• 代码段实现：
  • 初始化8253计数器，设置波特率。
  • 配置8251芯片工作模式。
  • 循环检测键盘输入，进行字符处理与传输。
  • 接收并显示回显字符。

2.3 关键代码解析

• 8253初始化：通过设置工作方式字（16H）和计数初值（52），生成1200波特率的时钟信号。
• 8251配置：
  • 复位操作（40H），确保芯片处于初始状态。
  • 设置数据格式（4EH）：1位停止位，8位数据位，波特率因子16。
  • 启用发送/接收功能（27H）。
• 字符传输：采用查询方式检测8251状态，实现数据的可靠传输。

2.4 程序清单

data segmentmes1 db 'you can play a key on the keybord!',0dh,0ah,24h
data ends
code segmentassume cs:code,ds:dataout1       proc   near       ;向外发送一字节的子程序out  dx,alpush cxmov  cx,40h
gg:         loop gg           ;延时pop  cxret
out1        endp
start:      mov ax,datamov ds,axmov dx,283h      ;设置8253计数器0工作方式mov al,16h；0001 0110out dx,almov dx,280hmov al,52         ;给8253计数器0送初值out dx,almov dx,2b9h       ;初始化8251xor al,almov cx,03         ;向8251控制端口送3个0delay:     call out1loop delaymov al,40h        ;向8251控制端口送40H,使其复位call out1mov al,4eh        ;设置为1个停止位,8个数据位,波特率因子为16call out1mov al,27h        ;向8251送控制字允许其发送和接收call out1lds dx,offset ms1 ;显示提示信息mov ah,09int 21h
waiti:       mov dx,2b9hin al,dxtest al,01        ;发送是否准备好jz  waitimov ah,01         ;是,从键盘上读一字符int 21hcmp al,27         ;若为ESC,结束jz exitmov dx,2b8hinc alout dx,al         ;发送mov cx,40h
s51:        loop s51          ;延时
next:       mov dx,2b9hin al,dxtest al,02        ;检查接收是否准备好jz next           ;没有,等待mov dx,2b8hin al,dx          ;准备好,接收mov dl,almov ah,02         ;将接收到的字符显示在屏幕上int 21hjmp waiti
exit:        mov ah,4ch        ;退出int 21h
code 	  endsend start

3. 实验现象

• 输入提示：程序启动后，屏幕显示提示信息：“you can play a key on the keybord!”。
• 字符处理：输入任意字符（ESC键除外），其ASCII码加1后发送。
• 回显显示：接收端收到处理后的字符，并在屏幕上实时显示。
  
  

实验结果验证

• 成功案例：输入字符’A’，程序正确发送’B’并回显，验证了自发自收功能的正确性。
• 边界测试：输入特殊字符（如’@'），系统仍能稳定处理，展现了程序的健壮性。

实验结论与心得

实验结论

本次实验成功验证了以下关键点：

1. 串行通信原理：通过实践，深入理解了串行通信的数据传输方式、波特率调控及数据格式设定等核心原理。
2. 硬件编程能力：熟练掌握了8251和8253芯片的配置与应用，提升了汇编语言编程能力。
3. 查询机制应用：通过查询方式实现数据的发送与接收，确保了通信的可靠性。

实验体会

• 理论实践结合：实验将抽象的串行通信理论转化为具体的硬件操作，加深了对知识点的理解。
• 问题解决能力：在实验过程中，遇到了时钟配置、芯片初始化等挑战，通过查阅资料和反复调试，最终成功解决问题。
• 技能提升：实验不仅提升了硬件编程能力，还培养了严谨的科学态度和解决问题的能力。

结语

本次串行通信实验是一次理论与实践的完美结合。通过实际操作，我不仅掌握了串行通信的核心原理和技术，还提升了硬件编程能力。未来，我将继续深入学习微型计算机技术的相关知识，为成为一名优秀的计算机工程师打下坚实的基础。