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第八章 串行输入/输出接口 概述 串行通信的实现 串行通信的基本术语 可编程串行通讯接口芯片8251A简介 串行通信RS－232C USB总线简介 8.1 概述 一、串行数据 计算机与外部信息交换方式有两种，一种是并行通信，另一种是串行通信。并行通信时，数据各位同时传送。而串行通信时，数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去。这样，虽然速度会慢一些，但传送距离比并行通信长，硬件电路也相应简单些。 现在的台式PC机一般至少有两个RS－232串行口COM1和COM2，通常COM1使用的是9针D形连接器，而COM2使用的是老式的DB25针连接器。 二、 串行通信的实现 1、并行通信和串行通 信的特点： 串行通信是逐位传送数据，所以一个多位数据需要多次传送。比如一个8位的字节型数据至少需要8次传送。它有如下特点： 速度较慢； 引线少； 距离长。 2、串行通信的硬件条件 在硬件上，串行通信系统的核心部件是移位寄存器，其中在发端要有一个并入串出移位寄存器，在收端要有一个串入并出移位寄存器。 3、串行通信的同步 为了可靠的串行通信，同步信号起到至关重要的作用。在理想情况下，同步信号应该在数据信号线上出现有效数据期间的中心点有效，因为这时数据线上的数据是最稳定的。 但在典型的串行通信系统中，是不存在同步信号线的！如何实现串行通信的中数据传送的同步呢？系统从软件和硬件两方面采取了如下三个措施： （1） 设置波特率波特率是指单位时间内传送的位数，单位是比特/秒。 （2）设置数据的传送格式，一般地串行通信在传送数据时，并不是单纯地传送数据位信息。为了使数据传送可靠，还设定了其他一些辅助位。 （3） 设置波特率因子 在异步通信方式进行通信时，发送端需要用时钟来决定每1位对应的时间长度，接收端也需要用一个时钟来测定每1位的时间长度，前一个时钟叫发送时钟，后一个时钟叫接收时钟。这两个时钟的频率可以是波特率的数倍，一般取16倍、32倍或64倍。这个倍数就称为波特率因子。 8.2 串行通信的基本技术 一、串行通信方式 1、 异步通讯 异步通信是指以字符为单位传送数据，用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束字符，两次传送时间隔不固定。 2、 同步通信 异步通讯为了可靠地传送数据，在每次传送数据的同时，附加了一些标志位。在大量数据传送时，为了提高速度，就去掉这些标志，这就是同步通讯。采用同步传送，在数据块开始处要用同步字符来指示，并在发送端和接收端之间要用时钟来实现同步。 二、串行通讯中的数据传送方向 1、 半双工 每次只能有一个站发送。 2、完全双工 两个站都能同时发送称完全双工。 三、异步接收/发送器（UART） 串行接口的基本结构主要是异步接收/发送器（UART），它不仅包括并行数据和串行数据之间的相互转换，还有检测串行通信在传送过程中可能发生错误的逻辑部件。 四、信号的调制和解调 由于模拟信号的传输比数字信号传输更为有效，因而可将数字信号调制成模拟信号进行传输，用解调器把接收的模拟信号再转换成数字信号。 8.3 可编程串行通讯接口芯片8251A简介 8251A芯片是INTEL公司生产的大规模集成电路芯片，是与INTEL系列CPU兼容的可编程的串行通讯接口。虽然8251A功能较强，但它需要外部时钟电路。因此采用8251A作为接口电路时需要比较复杂的外围电路。而目前流行的单片机如MCS51系列，CPU内部就集成了串行接口部件及定时器/计数器，几乎不需要外围辅助电路，使用起来非常简单，性能价格比很高，因此现在越来越多的数字化仪器仪表电路中不再采用8251A而是使用单片机作为串行通信接口了。 一、主要基本性能1．? 可用于同步和异步传送2．? 波特率, DC－19.2K(异步)；DC－ 64K(同步)。3．? 完全双工，双缓冲发送和接收4．? 与8080/8085CPU完全兼容 二、内部结构 三、8251编程 1、方式选择控制字 三、8251编程 1、模式寄存器的格式（方式选择控制字） 时钟频率＝波特率因子×波特率 四、举例 例：编写8251异步模式下的接收和发送程序，设端口地址：90H，92H，波特率因子16，1起始位，1停止位，无奇偶校验，每字符8位。 五、8250和16550 速度 8250：50～9600 16550：115200 8.4 串行通信接口RS－232C 一、RS－232C电器特性及接口信号 1．电气特性 在数据线TXD和RXD上： 逻辑1=－3V～－15V 逻辑0=＋3V