串行数据通信接口.ppt

第三章 智能仪器通信接口 在自动化测量和控制系统中，各台仪表之间需要不断地进行各种信息的交换和传输，这种信息地交换和传输是通过仪表的通信接口，按照一定的协议进行的。 通信接口是各台仪表之间或者是仪表与计算机之间进行信息交换和传输的联络装置。 目前国际上采用的仪器标准接口有IEEE－488（并行总线），RS－232C（串行总线），USB（串行总线）等。 §3.1 串行数据通信接口课本101-106 一．通信与总线的相关概念 二．串行通信方式 同步通信(SYNC)与异步通信（ASYNC）两种方式 三．串行通信总线接口 RS-232C标准 、RS-423A总线、RS-422A总线、 RS-485总线 一、通信和总线的相关概念 一、通信和总线的相关概念 5、芯片总线、内部总线、系统总线与外部总线 芯片总线（片内总线）：位于集成电路内部，是集成电路内部各功能单元之间的连线，芯片总线通过集成电路的引脚延伸到外部与系统相连。 内部总线（前端总线）：是控制器与其他一些部件之间直接连接而进行数据通信的总线，用于芯片一级的连接。常用内部总线：I2C、SPI、UART、SCI等。 系统总线：用于控制器与接口卡的连接。使各种接口卡能够在各种系统中实现“即插即用”。常见总线标准有ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线、AGP总线等。 外部总线（通信接口）：计算机之间或计算机与外围设备之间进行数据通信的连接线。用于设备一级的互连。如RS232C、RS485总线、IEEE-488总线和USB总线。 一、通信和总线的相关概念 一、通信和总线的相关概念 7、串行通信的数据通路形式 单工通信：信息只能向一个方向传送，单工通信。 半双工通信：使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同时发送和接收数据，通信双方可以轮流地进行发送和接收。 全双工通信：允许通信双方同时进行发送和接收，需要两条传输线， 二．串行通信方式 分为同步串行通信(SYNC)与异步串行通信（ASYNC）两种方式。 通信协议（通信规程）： 是通信双方约定的一些规则。包括对数据格式、同步 方式，传送速度、传送步骤、检纠错方式等问题作出统一规 定。也称通信控制规程。 异步通信协议——起止式通信协议 1）特点： 字符随机出现在数据流中 字符之间有不定长的空闲位 靠起始位和停止位定界1帧数据 2）帧格式： 起始位:1位,低电平 数据位:5～8位,先低位后高位，高电平或低电平 校验位:1位/0位,奇偶校验，高电平或低电平 停止位:1位、1.5位或2位,高电平， 传送一个字符的信息格式：规定有起始位、数据位、 奇偶校验位、停止位等，其中各位的意义如下： 接收时钟和发送时钟： 接收和发送双方通过时钟信号对传送的数据进行定位及采样。 接收和发送时钟能够用来控制通信设备接收和发送字符数据速度。 该时钟信号通常由外部时钟电路产生。 收/发时钟直接决定了通信线路上数据传输的 速率，对于收发双方之间数据传输的同步有 十分重要的意义。 为了提高串行通信的抗干扰能力，往往用多个时钟调制一个二进制数据，调制一个二进制数据的收/发时钟个数称为波特率系数n。 收/发时钟频率与波特率之间的关系： 收/发时钟频率=n×波特率 一般n取1,16,32,64等。对于异步通信，常采用n=16；对于同步通信,则必须取n=1。 发送方利用发送时钟来决定发送每个位的时刻； 接收器在每一个接收时钟的上升沿接收数据线，当发现接收数据线上出现低电平时认为是起始位，此后，如果在连续的8个时钟周期内检测到接收数据线上仍保持为低电平，确定为起始位。再间隔16个时钟周期检测下一位； 采用这种方法，能够排除接收线上的噪声干扰并识别假起始位，较精确地确定起始位的中间点，从而提供一个准确的时间基准。 2．同步串行通信 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只 传输一帧信息。这里的信息帧和异步通信的字符帧不同，通 常有若干个数据字符，数据字符由同步字符、数据字符和校 验字符CRC三部分组成。在同步通信中，同步字符可以采用 统一的标准格式，也可以由用户约定。 在同步传送过程中，必须规定各个数据单元的 长度（n位）。全部被传送字符组成数据块，用10个同 步字符指示数据块的开始和结束。同步字符可用单字 符或双字符。数据块之后是CRC--循环冗余校验字符， 它用于检验同步传送的数据是否出错。 同步传送的速度要高于异步传送，但是它要求 用同一个时钟实现发送与接收之间的同步，因此硬 件要复杂。 三．串行通信总线接口 在单片机应用系统中，数据通信主要采用异步 串行通信。在设计通信接口时，必须根据需要选择 标准接口，并考虑传输介质、电平转换